本發(fā)明涉及橋梁、建筑技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種雙金屬球冠襯板及其制備方法、球形鋼支座。

背景技術(shù)：

目前，球型鋼支座作為橋梁、建筑領(lǐng)域的重要構(gòu)件，一方面起著支撐上部結(jié)構(gòu)荷載的作用，另一方面將上部結(jié)構(gòu)的荷載和變形靈敏地傳遞給下部結(jié)構(gòu)。球型鋼支座通常包括與上部結(jié)構(gòu)相連的上支座板、與下部結(jié)構(gòu)相連的下支座板，以及位于上下支座板之間的球冠。球冠作為傳遞上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)荷載和變形的主要構(gòu)件，需要有較高的耐磨性能、較小的粗糙度及摩擦系數(shù)。

為了使球冠球面能夠靈敏地傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載和變形，同時(shí)在與上支座板底面互相摩擦的過(guò)程中有較好的耐磨性能，國(guó)內(nèi)相關(guān)鐵路、公路標(biāo)準(zhǔn)提出只能采用包覆球面不銹鋼板或球面鍍鉻兩種方式。

在實(shí)際操作中，球冠包覆的不銹鋼板材需要通過(guò)球形工裝壓制成的相應(yīng)的球形(工裝尺寸稍小于球冠球面尺寸)，然后將該球形不銹鋼板放置于球冠上，通過(guò)加壓、焊接的方式使兩者結(jié)合。該工藝過(guò)程多次對(duì)不銹鋼板材進(jìn)行加壓，大大降低了不銹鋼板的耐磨性能和表面光潔度，同時(shí)，不銹鋼板在與球冠相結(jié)合的過(guò)程中也存在無(wú)法緊密貼合、內(nèi)部脫空的部位，也會(huì)降低球冠的耐磨性能。球冠表面鍍鉻的方式可以增加球冠的耐磨性能，打磨后能夠保證較小的摩擦系數(shù)，但該工藝加工周期較長(zhǎng)，鍍層不均勻、易脫落，對(duì)環(huán)境污染大。

因此，設(shè)計(jì)一種耐磨性能好、摩擦系數(shù)小、加工效率高以及層間結(jié)合緊密的球冠及其制備方法是目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙金屬球冠襯板及其制備方法，其旨在解決現(xiàn)有的球冠制備方法加工效率低，球冠耐磨性能差、摩擦系數(shù)大以及層間結(jié)合不緊密的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的目的在于提供一種球形鋼支座，其旨在解決現(xiàn)有的摩擦式支座中的球冠耐磨性能差、摩擦系數(shù)大以及層間結(jié)合不緊密的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供的第一種技術(shù)方案：一種雙金屬球冠襯板的制備方法包括以下步驟：

制備球冠基底，所述球冠基底采用碳鋼或鑄鐵制成；

形成合金球冠，在所述球冠基底的表面上復(fù)合鑄造所述合金球冠，所述合金球冠的一側(cè)表面為凸球面。

進(jìn)一步地，所述合金球冠采用1Cr3、2Cr13、3Cr3、Cr17中任意一種制成。

本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案：一種雙金屬球冠襯板包括球冠基底和合金球冠；

所述球冠基底采用碳鋼或鑄鐵制成；

所述球冠基底與所述合金球冠通過(guò)復(fù)合鑄造相結(jié)合；所述合金球一側(cè)的表面為凸球面。

進(jìn)一步地，所述球冠基底用于連接所述合金球冠的表面為凸球面，所述合金球冠用于連接所述球冠基底的表面為凹球面。

進(jìn)一步地，所述球冠基底用于連接所述合金球冠的表面為鋸齒形表面，所述合金球冠用于連接所述球冠基底的表面為鋸齒形表面。

進(jìn)一步地，所述球冠基底用于連接所述合金球冠的表面為階梯形表面，所述合金球冠用于連接所述球冠基底的表面為階梯形表面。

本發(fā)明提供的第三種技術(shù)方案：一種球形鋼支座包括上錨碇鋼棒、上支座板、上耐磨板、下支座板、下耐磨板、下錨碇鋼棒以及上述雙金屬球冠襯板；

所述上錨碇鋼棒固定安裝在所述上支座板的頂部，用于連接橋跨結(jié)構(gòu)；所述下錨碇鋼棒固定安裝在所述下支座板的底部，用于連接橋墩；

所述上支座板、所述上耐磨板、所述雙金屬球冠襯板、所述下耐磨板、所述下支座板從上至下依次層疊設(shè)置；所述下支座板的上表面包括凹球面，所述下耐磨板的下表面與所述下支座板的凹球面相匹配，所述下耐磨板的上表面與所述雙金屬球冠襯板的凸球面相匹配。

進(jìn)一步地，所述雙金屬球冠襯板的上表面開設(shè)有凹槽，所述上耐磨板設(shè)置在所述凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的球形鋼支座還包括上錨碇螺栓和下錨碇螺栓；所述上錨碇螺栓用于將所述上錨碇鋼棒連接到所述上支座板上；所述下錨碇螺栓用于將所述下錨碇鋼棒連接到所述下支座板上。

相比現(xiàn)有的球冠及其制備方法，本發(fā)明提供的雙金屬球冠襯板及其制備方法的有益效果是：

首先，合金球冠與球冠基底通過(guò)復(fù)合鑄造相結(jié)合，合金球冠被牢牢地包裹在球冠基體上，不僅使合金球冠與球冠基體結(jié)合緊密，而且使雙金屬球冠襯板的凸球面具有良好的耐磨性能、防腐性能以及較小的摩擦系數(shù)。其次，球冠基底采用碳鋼或鑄鐵制成，取材方便，成本較低。最后，雙金屬球冠襯板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方便，加工周期短，加工成本低。

相比現(xiàn)有的摩擦式支座，本發(fā)明提供的球形鋼支座的有益效果是：采用了上述雙金屬球冠襯板，具有良好的耐磨性能、防腐性能以及較小的摩擦系數(shù)，而且層結(jié)構(gòu)之間貼合緊密，使球形鋼支座使用性能更加良好，使用壽命更長(zhǎng)，加工周期更短。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的球形鋼支座的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的球形鋼支座的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中雙金屬球冠襯板的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中雙金屬球冠襯板的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的球形鋼支座的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的雙金屬球冠襯板的制備方法的流程示意圖。

圖標(biāo)：100-球形鋼支座；110-上錨碇鋼棒；120-上錨碇螺栓；130-上支座板；140-上耐磨板；150-下耐磨板；160-下支座板；170-下錨碇鋼棒；180-下錨碇螺栓；200-雙金屬球冠襯板；210-球冠基底；211-凹槽；220-合金球冠。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

第一實(shí)施例

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的球形鋼支座100的半剖結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的球形鋼支座100的另一種視角的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖1和圖2。需要說(shuō)明的是，所有附圖中帶箭頭的附圖標(biāo)記是指代虛體結(jié)構(gòu)，例如孔、槽、腔等，不帶箭頭的附圖標(biāo)記是指代實(shí)體結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例提供了一種球形鋼支座100。球形鋼支座100包括上錨碇鋼棒110、上錨碇螺栓120、上支座板130、上耐磨板140、下耐磨板150、下支座板160、下錨碇鋼棒170、下錨碇螺栓180以及雙金屬球冠襯板200。

上錨碇鋼棒110固定安裝在上支座板130的頂部，用于連接橋跨結(jié)構(gòu)。下錨碇鋼棒170固定安裝在下支座板160的底部，用于連接橋墩。

上支座板130、上耐磨板140、雙金屬球冠襯板200、下耐磨板150、下支座板160從上至下依次層疊設(shè)置。下支座板160的上表面包括凹球面，下耐磨板150的下表面與下支座板160的凹球面相匹配，下耐磨板150的上表面與雙金屬球冠襯板200的凸球面相匹配。

上錨碇螺栓120用于將上錨碇鋼棒110連接到上支座板130上。下錨碇螺栓180用于將下錨碇鋼棒170連接到下支座板160上。

圖3為圖1中雙金屬球冠襯板200的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖3，雙金屬球冠襯板200包括球冠基底210和合金球冠220。

球冠基底210采用碳鋼或鑄鐵制成。合金球冠220采用1Cr3、2Cr13、3Cr3、Cr17中任意一種制成，或隨著不銹鋼鋼牌號(hào)的更新而有所變化，或采用其他耐磨、防腐性能優(yōu)良的合金材料。

球冠基底210用于連接合金球冠220的表面為凸球面，合金球冠220用于連接球冠基底210的表面為凹球面。合金球冠220用于支撐下支座板160的表面為凸球面。雙金屬球冠襯板200的上表面開設(shè)有凹槽211，上耐磨板140設(shè)置在凹槽211內(nèi)。球冠基底210與合金球冠220通過(guò)復(fù)合鑄造相結(jié)合。

這里的復(fù)合鑄造是指：采用澆注法將合金球冠220與球冠基底210復(fù)合。具體的，在球冠基底210的表面上澆注熔融狀態(tài)的合金球冠220的原料，在復(fù)合界面上靠液相凝固、固相塑性變形生成合金球冠220的層結(jié)構(gòu)，同時(shí)復(fù)合組元緊密接觸使原子擴(kuò)散加劇，從而加強(qiáng)合金球冠220的層結(jié)構(gòu)包覆球冠基底210的牢固性。

容易理解的是，球冠基底210與合金球冠220的復(fù)合界面還可以有其他連接形式，例如，采用階梯形表面的復(fù)合形式，如圖4所示，球冠基底210用于連接合金球冠220的表面為階梯形表面，球冠基底210用于連接合金球冠220的表面為階梯形表面，兩者的階梯形表面相互配合，使球冠基底210與合金球冠220之間結(jié)合緊密，不會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位或竄動(dòng)現(xiàn)象。

此外，球冠基底210與合金球冠220的復(fù)合界面還可以采用鋸齒形表面的復(fù)合形式。也就是說(shuō)，球冠基底210用于連接合金球冠220的表面為鋸齒形表面，合金球冠220用于連接球冠基底210的表面為鋸齒形表面。

本實(shí)施例提供的球形鋼支座100，首先，在球冠基底210的表面上采用復(fù)合鑄造的方式形成合金球冠220，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且使球冠基底210與合金球冠220之間結(jié)合緊密，不會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位或竄動(dòng)現(xiàn)象以及內(nèi)部脫空現(xiàn)象。其次，合金球冠220使雙金屬球冠襯板200具有良好的耐磨性能、防腐性能以及較小的摩擦系數(shù)。

此外，本實(shí)施例提供的球形鋼支座100不僅可以運(yùn)用在橋梁建筑中，還可以用在較大的房屋建筑中，起到提高抗震能力的作用。

第二實(shí)施例

圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的球形鋼支座的半剖結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖5。本實(shí)施例提供了一種球形鋼支座100，其結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)相近，不同之處在于：本實(shí)施例的球形鋼支座100采用的是雙曲面的球冠襯板200，第一實(shí)施例中采用的是單曲面的球冠襯板200。

相應(yīng)的，本實(shí)施例的球形鋼支座100中，上支座板130的下表面包括凹曲面，下支座板160的上表面包括凹曲面，這里的凹曲面均為凹球面。球冠襯板200的上表面和下表面均為凸球面。球冠襯板200的上表面和下表面上均設(shè)置有凹槽211，上耐磨板140和下耐磨板150均設(shè)置在對(duì)應(yīng)的凹槽211內(nèi)。

本實(shí)施例的球形鋼支座100采用了雙曲面的球冠襯板200，具有良好的耐磨性能、防腐性能以及較小的摩擦系數(shù)，而且合金球冠220與球冠基底210之間貼合緊密，不存在內(nèi)部脫空的問(wèn)題。

第三實(shí)施例

本實(shí)施例提供一種雙金屬球冠襯板的制備方法，如圖6所示，雙金屬球冠襯板的制備方法包括以下步驟：

S1：制備球冠基底。

球冠基底采用碳鋼或鑄鐵制成，具體的，可采用45號(hào)鋼或球鐵。球冠基底的毛坯可以是鑄造件、鍛造件或選用型材，通過(guò)機(jī)械加工使球冠基底的毛坯形成多個(gè)表面。這樣，不僅取材方便，而且材料成本低。

球冠基底的結(jié)構(gòu)形式不局限于上述形式，加工時(shí)可依據(jù)雙金屬球冠襯板所需的球面半徑和高度靈活設(shè)計(jì)。

S2：形成合金球冠。

在球冠基底的表面上復(fù)合鑄造合金球冠，合金球冠的一側(cè)表面為凸球面。

球冠基底與合金球冠相結(jié)合的表面，形狀相互匹配，例如，球冠基底用于連接合金球冠的表面為凸球面，合金球冠用于連接球冠基底的表面為凹球面；或者采用階梯形表面的復(fù)合形式，或者采用鋸齒形表面的復(fù)合形式。這樣，使球冠基底與合金球冠之間結(jié)合緊密，不會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位或竄動(dòng)現(xiàn)象。

合金球冠采用1Cr3、2Cr13、3Cr3、Cr17中任意一種制成，或隨著不銹鋼鋼牌號(hào)的更新而有所變化，或采用其他耐磨、防腐性能優(yōu)良的合金材料。合金球冠能夠顯著提高雙金屬球冠襯板的耐磨、減摩性能和防腐性能。

采用復(fù)合鑄造工藝，在球冠基底的表面上澆注熔融狀態(tài)的合金球冠的原料，在復(fù)合界面上靠液相凝固、固相塑性變形生成合金球冠的層結(jié)構(gòu)，同時(shí)復(fù)合組元緊密接觸使原子擴(kuò)散加劇，從而加強(qiáng)合金球冠的層結(jié)構(gòu)包覆球冠基底的牢固性。

本實(shí)施例提供的雙金屬球冠襯板的制備方法的有益效果：首先，球冠襯板的球面具有良好的耐磨、減摩、防腐性能。其次，采用復(fù)合鑄造的方式使球冠基底與合金球冠相結(jié)合，能夠使合金球冠牢固地包覆于球冠基底，不會(huì)存在中部脫空的問(wèn)題，而且，提高了雙金屬球冠襯板的耐壓性能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。