CN107442746B - 一种牵引索套的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种牵引索套，具体涉及一种用于建筑物间相互牵引的牵引索套，属于低碳低合金铸钢技术领域。该牵引索套包括外壳、砌块和销子，砌块伸入外壳空腔内且砌块卡于外壳上，同时销子位于外壳突出部上，所述牵引索套先通过水玻璃熔模法制得外壳半成品与砌块半成品，再将外壳半成品、砌块半成品与销子半成品电镀后组装而成，其中，牵引索套的电镀膜厚度为10‑20μm，电镀液为硫酸锌和两性表面活性剂。制得的牵引索套具有强度高、耐磨损的优点，且耐蚀性好，稳定性高。

Description

一种牵引索套的制备方法
技术领域
本发明涉及一种牵引索套，具体涉及一种用于建筑物间相互牵引的牵引索套，属于低碳低合金铸钢技术领域。
背景技术
各个杆件的联动关系，通常需要依靠一些牵拉绳索来实现，市场上普遍使用的牵引拉锁通常包括一个钢丝绳本体、与钢丝绳本体相固定连接的连接件或者连接环，通常连接部或者连接件与钢丝绳本体之间通过焊接的方式相固定，不仅操作、加工等均不方便，而且生产率较低、生产成本高，此外牵引拉索上通常未设置滑动套用于防护的柔性管，钢丝绳易磨损、断裂，在实际应用中还有着极大的限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种强度高、耐磨损的牵引索套。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种牵引索套，包括中空且首尾相通的外壳，所述外壳具有向外延伸且平行的两个突出部，所述突出部上贯穿设置有与其活动连接的销子，所述外壳内设置有砌块，所述砌块与外壳可拆装连接，销子穿过设置于突出部凸缘处的销孔，穿过两平行的突出部后用开口销固定，该牵引索套先通过水玻璃熔模法制得外壳半成品与砌块半成品，再将外壳半成品、砌块半成品、销子半成品及开口销半成品电镀后组装而成，其中，牵引索套的电镀膜厚度为10-20μm，电镀液为硫酸锌和两性表面活性剂。
熔模法，也称为失蜡法，失蜡法是用蜡制成铸模，外敷造型材料，成为整体铸型。加热铸模将蜡化去，形成空腔铸范，浇入液态金属，冷却后得到成型铸件。水玻璃熔模法是造型材料中采用水玻璃的熔模铸造法。采用水玻璃熔模法制得的铸件尺寸精度、光洁度高，同时可减少机械加工工作，可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料，同时也避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。本发明采用水玻璃熔模法制备外壳和砌块的半成品，能使制得的外壳和砌块尺寸精准、机械强度高。
在上述一种牵引索套中，水玻璃熔模法中模具制备包括如下步骤：
蜡模制备：先制备外壳和砌块的蜡模，蜡料融化后加蜡屑机械搅拌成糊状，注入模具中，保压冷却后取出组焊得蜡模；
制壳：将上述蜡模涂料，经撒砂后干燥，并放入硬化槽中得型壳面层，重复进行涂料、撒砂、硬化步骤形成过渡层，再重复一次形成加固层；
脱蜡：制壳结束后，放入脱蜡框内，浇口处不再浮蜡，将脱蜡框升离水面，将水倒出后，倒置放置；
焙烧：将脱蜡后的模壳干燥后，入窑焙烧，得模具。
作为优选，所述蜡料为白石蜡与聚乙烯的混合物，且质量比为1-2：1。本发明蜡料采用白石蜡与聚乙烯的混合物，聚乙烯能溶解于石蜡中，能细化石蜡晶粒，提高模料的力学性能，减少收缩，能使表面具有光泽及平滑度。
作为优选，所述蜡模制备过程中保压温度为70-80℃，保压压力为12-13Mpa，保压时间为10-15min，冷却温度为15-25℃。采用控制压蜡条件的方法，能控制收缩率在最佳范围，使得到的蜡模有更好的强度。
作为优选，所述涂料包括以下重量份的组分：改性水玻璃20-25份，润湿剂：2-3份，消泡剂：4-5份，耐火材料：2-3份。其中，改性水玻璃的制备包括：将三聚磷酸钠溶液与丙烯酸溶液缓慢的加入到水玻璃溶液中，并持续搅拌，其中三聚磷酸钠、丙烯酸和水玻璃的质量比为（0.1-0.5）：（0.1-0.2）：1。将三聚磷酸钠和丙烯酸加入水玻璃中制成改性水玻璃，能形成三聚磷酸钠、丙烯酸和水玻璃的混合溶液，使水玻璃组分、结构改变后，得到的混合溶液均匀性、稳定性好，同时水玻璃粘结剂的应用性能提高，
另外，上述高效复合涂料中加入的润湿剂为农乳130、农乳100中的一种或两种。在制备过程中加入润湿剂，能改善湿润能力，从而消除分层缺陷，降低分层带来的夹砂缺陷，使得到的材料强度高。上述高效复合涂料中加入的消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯和季戊四醇醚中的一种或多种。在涂料配方中加入消泡剂，能迅速消除涂料中的泡沫并长期抑泡，具有优异的稳定性能。其次，所述耐火材料为铝矾土粉和黏土的混合物，且质量比为1-1.5:1。
作为优选，所述砂为高岭砂，且粘度为40-70S。撒砂的目的是迅速增厚型壳，使砂粒层成为型壳的骨架，分散型壳在随后工序中可能产生的应力。高岭砂是一种含水的铝硅酸盐，在该水玻璃熔模制备方法中加入高岭砂，能使制得的型壳表面更坚硬、耐磨。
作为优选，所述面层撒砂采用雨淋撒砂法，加固层撒砂采用沸腾撒砂法。雨淋撒砂能使撒砂均匀，不易击穿涂层，但劳动强度大，效率不高，适用于面层的涂料；沸腾撒砂生产效率高，但易击穿涂层，适用于加固层的涂料。
作为优选，所述硬化剂包括如下重量份的组分：结晶氯化镁：20-30份，氯化铵：15-30份，硬脂酸：5-10份，表面活性剂：2-3份。氯化镁与水玻璃硬化，硬化产物除硅凝胶外，还有Mg（OH）2，沉积在型壳上可增加型壳的强度，同时，经焙烧型壳能形成Mg（OH）2，增加型壳的高温强度。同时加入了氯化铵和硬脂酸，能在短时间内硬化型壳，缩短制备时间。上述表面活性剂为聚氯乙烯烷基醚和脂肪醇聚氧乙基醚的混合物，且质量比为：1-2:1。本发明选用该比例范围，同时加入表面活性剂，能使氨气的产生量降到最低，同时不影响硬化剂本身的性能。
作为优选，所述脱蜡时脱蜡槽中的水温为80-90℃，脱蜡时间为20-40min。
作为优选，在脱蜡放置结束后焙烧之前还包括淬火处理，淬火温度为800-900℃，淬火时间为1-1.5h，淬火结束后快速水冷。
作为优选，所述焙烧的温度为700-800℃，焙烧时间为1-2h。
作为优选，焙烧后还包括回火处理，回火温度为600-700℃，回火时间为4-5h。
在上述一种牵引索套中，通过水玻璃熔模法制得外壳半成品与砌块半成品的方法包括：将高炉铁水熔炼成铸钢液，然后引入到上述制得的模具，冷却脱模分别得砌块半成品以及具有向外延伸且平行的两个突出部的外壳半成品。
其中，本发明外壳和砌块采用德国标准铸钢材料DIN EN 10294 G20Mn，该钢种具有可焊性好、裂纹倾向小、综合力学性能优异等特点，能保证外壳和砌块的强度支撑性能优异，使用持久。
作为优选，所述模具需预热，预热的温度为250-350℃。
在上述一种牵引索套中，所述电镀液包括：硫酸锌40-50g/L，两性表面活性剂5-10g/L。电镀锌后，当镀锌钢板的表层损坏，露出内部的铁质表面的时候，由于锌比铁更活泼，所以根据化学的电池原理，锌会先于铁氧化，从而保护了铁层不会损坏，从而保护销子，延长其使用寿命。在本发明中，电镀液中加入了两性表面活性剂，能使得到的镀层耐磨性强。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明先采用水玻璃熔模法制备砌块和外壳半成品，通过该方法制得的砌块和外壳尺寸精度、光洁度高，且机械强度高，然后对外壳、砌块以及销子进行电镀，使牵引索套具有良好的耐蚀性；
2、本发明是玻璃熔模法中采用改性水玻璃用于制备涂料，并采用复合涂层，能使制得的砌块和外壳半成品具有良好的稳定性，坚硬性等机械性能；
3、本发明制备过程中加入了硬化剂，并采用淬火、回火等工序，能使制得的牵引索套具有高强度和高支撑性能。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图中，1、外壳；11、突出部；2、砌块； 3、销子；4、开口销。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的牵引索套，包括中空且首尾相通的外壳，其外壳具有向外延伸且平行的两个突出部，突出部上贯穿设置有与其活动连接的销子，外壳内设置有砌块，且砌块与外壳可拆装连接，销子穿过设置于突出部凸缘处的销孔，穿过两平行的突出部后用开口销固定，其中，牵引索套的电镀膜厚度为10-20μm，电镀液为硫酸锌和两性表面活性剂。
表1：本发明实施例1-5牵引索套的组成成分及其重量份
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1：
先制备外壳和砌块，蜡料融化后加蜡屑机械搅拌成糊状，注入模具中，保压冷却后取出组焊得蜡模，其中，蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1: 1配制而成，保压温度为70压力为12MPa，保压时间为10min，冷却温度为15℃。
制壳：按表1所述涂料组成将上述蜡模进行涂覆，经撒砂后干燥，并放入硬化槽中得型壳面层，重复进行涂料、撒砂、硬化步骤形成过渡层，再重复一次形成加固层，硬化剂成分见表1，其中，高岭砂的粘度为40S；
脱蜡：制壳结束后，放入脱蜡框内，浇口处不再浮蜡，将脱蜡框升离水面，将水倒出后，倒置放置，其中，脱蜡框中的水温为80℃，脱蜡时间为20min；
焙烧：将脱蜡后的模壳干燥后，入窑焙烧，焙烧温度为700℃，焙烧时间为1h；
外壳和砌块熔炼和浇注：先将高炉铁水引入到碳炉中进行脱碳处理，得到铸钢液；将铸钢液引入到钢包中，并在铸钢液中引入合金化原料，并合金化；将合金化后的铸钢液引入到事先预热到200℃的铸钢模具中，冷却后脱模分别得砌块半成品以及具有向外延伸且平行的两个突出部的外壳半成品，其中，外壳和砌块采用德国标准铸钢材料DIN EN 10294G20Mn
外壳和砌块处理：将上述外壳和砌块半成品进行尺寸加工至符合要求；
销子制备：采用GBT/699 45号钢通过冷轧或热轧直接加工至所需尺；
电镀：将所有分零件进行电镀处理，电镀厚度为10μm，电镀液为40g/L的硫酸锌和5g/L的两性表面活性剂；
组装：将所有零件参照图纸进行组装得牵引索套成品。
实施例2
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.1: 1配制而成，保压温度为71℃，压力为12.1MPa，保压时间为10.5min，冷却温度为16℃；高岭砂的粘度为43S；脱蜡框中的水温为81℃，脱蜡时间为22min；焙烧温度为710℃，焙烧时间为1.1h；模具预热的温度为260℃；电镀膜厚度为11μm，电镀液为41g/L的硫酸锌和5.5g/L的两性表面活性剂，脱蜡放置结束后焙烧前还包括淬火，淬火温度为800℃，时间为1h，被烧结束后还包括回火，回火温度为600℃，回火时间为4h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例3
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.2: 1配制而成，保压温度为72℃，压力为12.2MPa，保压时间为11min，冷却温度为17℃；高岭砂的粘度为46S；脱蜡框中的水温为82℃，脱蜡时间为24min；焙烧温度为720℃，焙烧时间为1.2h；模具预热的温度为270℃；电镀膜厚度为12μm，电镀液为42g/L的硫酸锌和6g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例4
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.3: 1配制而成，保压温度为73℃，压力为12.3MPa，保压时间为11.5min，冷却温度为18℃；高岭砂的粘度为49S；脱蜡框中的水温为83℃，脱蜡时间为26min；焙烧温度为730℃，焙烧时间为1.3h；模具预热的温度为280℃；电镀膜厚度为13μm，电镀液为43g/L的硫酸锌和6.5g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例5
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.4: 1配制而成，保压温度为74℃，压力为12.4MPa，保压时间为12min，冷却温度为19℃；高岭砂的粘度为52S；脱蜡框中的水温为84℃，脱蜡时间为28min；焙烧温度为740℃，焙烧时间为1.4h；模具预热的温度为290℃；电镀膜厚度为14μm，电镀液为44g/L的硫酸锌和7g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例6
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.5: 1配制而成，保压温度为75℃，压力为12.5MPa，保压时间为12.5min，冷却温度为20℃；高岭砂的粘度为55S；脱蜡框中的水温为85℃，脱蜡时间为30min；焙烧温度为750℃，焙烧时间为1.5h；模具预热的温度为300℃；电镀膜厚度为15μm，电镀液为45g/L的硫酸锌和7.5g/L的两性表面活性剂，脱蜡放置结束后焙烧前还包括淬火，淬火温度为850℃，时间为1.25h，被烧结束后还包括回火，回火温度为650℃，回火时间为4.5h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
表2：本发明实施例6-10牵引索套的组成成分及其重量份
Figure 255392DEST_PATH_IMAGE002
实施例7
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.6: 1配制而成，保压温度为76℃，压力为12.6MPa，保压时间为13min，冷却温度为21℃；高岭砂的粘度为58S；脱蜡框中的水温为86℃，脱蜡时间为32min；焙烧温度为760℃，焙烧时间为1.6h；模具预热的温度为310℃；电镀膜厚度为16μm，电镀液为46g/L的硫酸锌和8g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例8
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.7: 1配制而成，保压温度为77℃，压力为12.7MPa，保压时间为13.5min，冷却温度为22℃；高岭砂的粘度为61S；脱蜡框中的水温为88℃，脱蜡时间为34min；焙烧温度为770℃，焙烧时间为1.7h；模具预热的温度为320℃；电镀膜厚度为17μm，电镀液为47g/L的硫酸锌和8.5g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例9
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为1.85: 1配制而成，保压温度为78.5℃，压力为12.9MPa，保压时间为14.5min，冷却温度为23℃；高岭砂的粘度为65S；脱蜡框中的水温为89℃，脱蜡时间为38min；焙烧温度为785℃，焙烧时间为1.85h；模具预热的温度为335℃；电镀膜厚度为18.5μm，电镀液为48g/L的硫酸锌和9g/L的两性表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例10
与实施例1的区别在于，该实施例中涂料和硬化剂组成见表1，且蜡料为白石蜡：聚乙烯按照质量比为2: 1配制而成，保压温度为80℃，压力为13MPa，保压时间为15min，冷却温度为25℃；高岭砂的粘度为70S；脱蜡框中的水温为90℃，脱蜡时间为40min；焙烧温度为800℃，焙烧时间为2h；模具预热的温度为350℃；电镀膜厚度为20μm，电镀液为50g/L的硫酸锌和10g/L的两性表面活性剂，脱蜡放置结束后焙烧前还包括淬火，淬火温度为900℃，时间为1.5h，被烧结束后还包括回火，回火温度为700℃，回火时间为5h，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套中蜡料由白石蜡和硬脂酸组成，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套中采用普通水玻璃，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套中耐火材料采用黏土，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套中三层均采用石英砂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套中硬化剂不含有表面活性剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例6
与实施例1的区别仅在于，该对比例牵引索套不含有电镀步骤，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对上述实施例1-10及对比例1-5中制得的后行李架进行性能检测，其中耐蚀性根据ASTM61采用浸没便携式电池得到击穿电势，测试结果见表3。
表3：实施例1-10及对比例1-6中牵引索套的性能测试结果
实施例 硬度（Hv 30） 韧性（K1c）MN/mm<sup>1.5</sup> 耐蚀性
实施例1 3009 25.5 13.5
实施例2 3472 22.5 10.5
实施例3 3375 24 15
实施例4 3262 18 12
实施例5 3720 25.5 13.5
实施例6 3750 27 19.2
实施例7 3568 21 18
实施例8 3235 22.5 16.5
实施例9 3020 27 13.5
实施例10 3484 23.8 14
对比例1 2240 11.2 2.8
对比例2 2485 11.2 5.6
对比例3 2800 10 6
对比例4 2531 14.7 10.8
对比例5 2573 13.5 12.2
对比例6 2846 19 13.7
综上所述，从本发明实施例和对比例的数据可得出，本发明通过水玻璃熔模法制备砌块和外壳，并对所有分零件进行电镀，而且在制备过程中加入硬化剂、特定的涂料，同时还采用了淬火和回火工序制备而得的牵引索套具有强度高、耐磨损的优点，且耐蚀性好，稳定性高。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (2)

1.一种牵引索套的制备方法，其特征在于，所述牵引索套包括外壳、砌块和销子，砌块伸入外壳空腔内且砌块卡于外壳上，同时销子位于外壳突出部上，所述牵引索套先通过水玻璃熔模法制得外壳半成品与砌块半成品，再将外壳半成品、砌块半成品与销子半成品电镀后组装而成，其中，牵引索套的电镀膜厚度为10-20μm，电镀液为硫酸锌和两性表面活性剂；
所述水玻璃熔模法中模具制备包括如下步骤：
蜡模制备：先制备外壳和砌块的蜡模，蜡料融化后加蜡屑机械搅拌成糊状，注入模具中，保压冷却后取出组焊得蜡模；所述蜡料为白石蜡与聚乙烯的混合物，且质量比为1-2:1；
制壳：将上述蜡模涂料，经撒砂后干燥，并放入硬化槽中得型壳面层，重复进行涂料、撒砂、硬化步骤形成过渡层，再重复一次形成加固层；所述涂料包括以下重量份的组分；改性水玻璃20-25份，润湿剂：2-3份，消泡剂：4-5份，耐火材料：2-3份；所述改性水玻璃的配制包括：将三聚磷酸钠溶液与丙烯酸溶液缓慢的加入到水玻璃溶液中，并持续搅拌，其中三聚磷酸钠、丙烯酸和水玻璃的质量比为（0.1-0.5）:（0.1-0.2）:1；所述耐火材料为铝矾土粉和黏土的混合物，且质量比为1-1.5:1；所述硬化剂包括如下重量份的组分：结晶氯化镁：20-30份，氯化铵：15-30份，硬脂酸：5-10份，表面活性剂：2-3份；
脱蜡：制壳结束后，放入脱蜡框内，浇口处不再浮蜡，将脱蜡框升离水面，将水倒出后，倒置放置；
焙烧：将脱蜡后的模壳干燥后，入窑焙烧，得模具；
在脱蜡放置结束后焙烧之前还包括淬火处理，淬火温度为800-900℃，淬火时间为1-1.5h，淬火结束后快速水冷；焙烧后还包括回火处理，回火温度为600-700℃，回火时间为4-5h；
所述面层撒砂采用雨淋撒砂法，加固层撒砂采用沸腾撒砂法。
2.根据权利要求1所述的牵引索套的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚氯乙烯烷基醚和脂肪醇聚氧乙基醚的混合物，且质量比为1-5:1。
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