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一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-09-21
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-03-02
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2019-04-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-09-21
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710858462.0 申请日 2017-09-21
公开/公告号 CN107649835B 公开/公告日 2019-04-12
授权日 2019-04-12 预估到期日 2037-09-21
申请年 2017年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 B23P15/00C21D1/18C21D9/00C25D5/12E01D19/00E01D101/30 主分类号 B23P15/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 1 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 长乐晶尚设计有限公司 当前专利权人 长乐晶尚设计有限公司
发明人 肖涵 第一发明人 肖涵
地址 福建省福州市长乐市吴航街培青路17号培青2幢6号店 邮编 350200
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 福建省 申请人所在市 福建省福州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京和信华成知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
胡剑辉
摘要
本发明公开了一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法,该预制钢架采用奥氏体不锈钢制作,其基体表面固化有一层压应力层,该压应力层残余压应力不低于500Mpa,压应力层外表面镀覆有0.03mm‑0.05mm厚度的镍层;镍层外表面镀覆有0.08mm‑0.12mm厚度的镉层;制造方法为:以奥氏体不锈钢基原材料,铸造后再热轧粗成型,再多次冷轧最终成型,然后机械精加工至所需尺寸,表层喷丸,表面镀镍、镉复合镀层;本发明的耐腐蚀桥梁用预制钢架强度高、韧性好、耐腐蚀能力很强、抗疲劳能力强。
  • 摘要附图
    一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2019-04-12 授权
2 2018-03-02 实质审查的生效 IPC(主分类): B23P 15/00 专利申请号: 201710858462.0 申请日: 2017.09.21
3 2018-02-02 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
①原材料的准备:选用奥氏体不锈钢母合金作为原材料;
②采用常规标准方法制作沙模,沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的
1.8-2.2倍;
③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造;
④加热至1150℃-1250℃,保温3h-5h,以40%-50%的变形量,采用至少8千吨级液压锻造设备进行热模锻,所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模,锻锤下压次数不低于5次、终锻温度不低于900℃;
⑤加热至600℃-650℃,保温3h-5h,采用至少8千吨级液压锻造设备进行冷模锻,以每轮变形量不大于10%,每轮锻造锻锤下压次数不低于3次,完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm-6mm,每轮锻造完成后均按加热至600℃-650℃,保温2h-3h的工艺进行去应力处理;
⑥锻造完成后,将毛坯加热至1050℃-1100℃,保温3h-5h后空冷;
⑦采用机械方式加工表面,单边加工余量为2mm-3mm,至达到设计尺寸,加工时所有转角处均采用圆弧过渡,圆弧半径不低于5mm,获得待处理预制钢架;
⑧机械加工完成后,采用40目-80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理,喷丸强度0.20A-0.28A;
⑨喷丸完成后,在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀,具体为:先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.03mm-0.05mm厚度的镍层,再在镍层表面镀覆0.08mm-0.12mm厚度的镉层,即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。

2.根据权利要求1所述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,其特征在于:所述奥氏体不锈钢具体为0Cr19Ni10Nb。

3.根据权利要求1所述方法制造的耐腐蚀桥梁用预制钢架,其特征在于:该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用奥氏体不锈钢制作,其基体表面固化有一层压应力层,该压应力层残余压应力不低于500Mpa,压应力层外表面镀覆有0.03mm-0.05mm厚度的镍层;镍层外表面镀覆有
0.08mm-0.12mm厚度的镉层。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁领域,尤其涉及一种耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法。

背景技术

[0002] 钢构桥(steel bridge),主要承重结构采用钢材的桥梁,即钢结构桥梁、钢桥。装配式钢桥在世界各地都得到了广泛应用。最初的装配式钢桥由英国唐纳德·贝雷(Donald Bailey)工程师在1938年第二次世界大战初期设计。主要的设计概念是以最少种类的单元构件,拼装成能承载各种荷载、不同跨径的装配式钢桥,且只需一般中型卡车运输,特殊情况下能全部依靠人力来搭建。
[0003] 根据相关研究,钢构桥的失效模式主要有:由于长期承载重载车辆至钢结构疲劳断裂;自然氧化腐蚀至机械性能下降等两方面原因。
[0004] 在国内已申请的相关专利中,没有提高桥梁预制钢架耐腐蚀性的材料及方法,均仅从结构上加以改进,但结构上也没有采用表面完整性设计,其制造材料一般为碳钢或低合金钢,防腐蚀处理一般采用刷漆,抗疲劳处理一般采用预加应力,这样的预制钢架本身机械强度和韧性较差,而且漆本身在自然环境下会老外脱落,其与基体结合力也较低,而预加应力的模式针对性过强,而且一般是以直接改变预制钢架结构获得的,这其实直接降低了预制钢架的疲劳极限和疲劳寿命。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明旨在提供一种自身强度高、韧性好、耐腐蚀能力强、抗疲劳能力强的耐腐蚀桥梁用预制钢架及其制造方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,包括以下步骤:
[0007] ①原材料的准备:选用奥氏体不锈钢母合金作为原材料;
[0008] ②采用常规标准方法制作沙模,沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8-2.2倍;
[0009] ③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造;
[0010] ④加热至1150℃-1250℃,保温3h-5h,以40%-50%的变形量,采用至少8千吨级液压锻造设备进行热模锻,所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模,锻锤下压次数不低于5次、终锻温度不低于900℃;
[0011] ⑤加热至600℃-650℃,保温3h-5h,采用至少8千吨级液压锻造设备进行冷模锻,以每轮变形量不大于10%,每轮锻造锻锤下压次数不低于3次,完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm-6mm,每轮锻造完成后均按加热至600℃-650℃,保温2h-3h的工艺进行去应力处理;
[0012] ⑥锻造完成后,将毛坯加热至1050℃-1100℃,保温3h-5h后采用淬火油冷却;
[0013] ⑦采用机械方式加工表面,单边加工余量为2mm-3mm,至达到设计尺寸,加工时所有转角处均采用圆弧过渡,圆弧半径不低于5mm,获得待处理预制钢架;
[0014] ⑧机械加工完成后,采用40目-80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理,喷丸强度0.20A-0.28A;
[0015] ⑨喷丸完成后,在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀,具体为:先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.03mm-0.05mm厚度的镍层,再在镍层表面镀覆0.08mm-0.12mm厚度的镉层,即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。
[0016] 上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,其中:所述奥氏体不锈钢具体为0Cr19Ni10Nb。
[0017] 根据上述方法制造的耐腐蚀桥梁用预制钢架,其中:该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用奥氏体不锈钢制作,其基体表面固化有一层压应力层,该压应力层残余压应力不低于500Mpa,压应力层外表面镀覆有0.03mm-0.05mm厚度的镍层;镍层外表面镀覆有0.08mm-
0.12mm厚度的镉层。
[0018] 与现有技术比较,本发明由于采用了上述方案,具有以下优点:奥氏体不锈钢本身的延伸性及塑性非常好,经过40%-50%热轧和剩余余量冷轧处理后,其机械强度明显提高(1300-1500Mpa),并且获得与预制钢架整体形状相匹配的锻造流线,根据相关研究,拥有与结构相适应的流线会明显提高产品在使用状态下的机械强度、韧性、疲劳强度、剪切强度及断裂强度,再次经过奥氏体化后油淬,这是一个重新固溶的过程,它消除了过大的锻造应力及由于大比例变形带来的变形区域晶界弱化导致的晶间腐蚀倾向增加,增加了预制钢架基体的疲劳强度和抗腐蚀能力;采用转角处不低于半径5mm的机械加工,一方面去除了脆弱的氧化皮,另一方面也使表面完整性获得了大辐提高,后续的喷丸进一步清除了奥氏体不锈钢表面自然生成的氧化膜,使基体表面活性能增加,为后续的电镀打好基础,同时赋予了预制钢架具有各向异性的压应力,能从各个受力角度提高预制钢架的抗疲劳性能,另一方面还消除了机械加工过程中产生的毛刺、微裂纹、尖边等破坏表面完整性的结构;在喷丸完成后1h内进行镀镍,一方面是可以在其表面氧化膜消除后更易镀覆,另一方面是镀镍层对于奥氏体不锈钢和镉层的高亲和性,作为中间层的镍层能在基体和镉层之间提供很高的镀结合力;表面的镉层是常规电镀中最耐腐蚀的镀层,由于镉在与铁基材料结合时,会优先腐蚀镉层,不会破坏铁基材料,为本发明的预制钢架提供了很好的耐腐蚀能力;整体的结构设计很合理,即使表层的镉层被破坏,还有镍层可以隔绝空气,即使镍层再被破化,奥氏体基体也会很快自然与空气结合形成致密氧化膜,因此本发明耐腐蚀能力很强。

实施方案

[0019] 实施例1:
[0020] 一种耐腐蚀桥梁用预制钢架,该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用0Cr19Ni10Nb制作,其基体表面固化有一层压应力层,该压应力层残余压应力为500Mpa,压应力层外表面镀覆有0.05mm厚度的镍层;镍层外表面镀覆有0.12mm厚度的镉层。
[0021] 上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,包括以下步骤:
[0022] ①原材料的准备:选用0Cr19Ni10Nb母合金作为原材料;
[0023] ②采用常规标准方法制作沙模,沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的2.2倍;
[0024] ③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造;
[0025] ④加热至1150℃,保温5h,以40%的变形量,采用10千吨级液压锻造设备进行热模锻,所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模,锻锤下压次数8次、终锻温度920℃;
[0026] ⑤加热至600℃-650℃,保温3h-5h,采用10千吨级液压锻造设备进行冷模锻,以每轮变形量8%,每轮锻造锻锤下压次数5次,完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大6mm,每轮锻造完成后均按加热至650℃,保温2h的工艺进行去应力处理;
[0027] ⑥锻造完成后,将毛坯加热至1100℃,保温5h后采用淬火油冷却;
[0028] ⑦采用机械方式加工表面,单边加工余量为3mm,至达到设计尺寸,加工时所有转角处均采用圆弧过渡,圆弧半径8mm,获得待处理预制钢架;
[0029] ⑧机械加工完成后,采用80目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理,喷丸强度0.20A-0.28A;
[0030] ⑨喷丸完成后,在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀,具体为:先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.05mm厚度的镍层,再在镍层表面镀覆0.12mm厚度的镉层,即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。
[0031] 实施例2:
[0032] 一种耐腐蚀桥梁用预制钢架,该耐腐蚀桥梁用预制钢架采用常规奥氏体不锈钢制作,其基体表面固化有一层压应力层,该压应力层残余压应力为500Mpa,压应力层外表面镀覆有0.03mm厚度的镍层;镍层外表面镀覆有0.08mm厚度的镉层。
[0033] 上述耐腐蚀桥梁用预制钢架的制造方法,包括以下步骤:
[0034] ①原材料的准备:选用常规奥氏体不锈钢母合金作为原材料;
[0035] ②采用常规标准方法制作沙模,沙模型腔厚度尺寸为所需预制钢架设计尺寸厚度的1.8倍;
[0036] ③采用常规标准方法完成奥氏体不锈钢毛坯铸造;
[0037] ④加热至1250℃,保温3h,以50%的变形量,采用8千吨级液压锻造设备进行热模锻,所述模锻采用的锻模为1Cr12MoV制金属锻模,锻锤下压次数5次、终锻温度900℃;
[0038] ⑤加热至650℃,保温3h,采用8千吨级液压锻造设备进行冷模锻,以每轮变形量10%,每轮锻造锻锤下压次数于3次,完成多次锻造至毛坯厚度较设计尺寸大4mm,每轮锻造完成后均按加热至600℃,保温2h的工艺进行去应力处理;
[0039] ⑥锻造完成后,将毛坯加热至1050℃,保温3h后采用淬火油冷却;
[0040] ⑦采用机械方式加工表面,单边加工余量为2mm,至达到设计尺寸,加工时所有转角处均采用圆弧过渡,圆弧半径5mm,获得待处理预制钢架;
[0041] ⑧机械加工完成后,采用40目钢丝切丸对步骤⑦获得的待处理预制钢架进行喷丸处理,喷丸强度0.20A-0.28A;
[0042] ⑨喷丸完成后,在1h内采用常规标准方式进行镍、镉复合电镀,具体为:先在喷丸后的待处理预制钢架表面镀覆0.03mm厚度的镍层,再在镍层表面镀覆0.08mm厚度的镉层,即获得所需耐腐蚀桥梁用预制钢架。
[0043] 对所公开的实施例的上述说明,仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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