抗震支架創(chuàng)新與應(yīng)用

 正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司  

摘  要：鋅鋁鎂鍍層介紹，該鍍層以 Zn、Al、Mg 三元合金為主，按Al含量的不同，可分成“低鋁”、“中鋁”、“高鋁”三大類(lèi)。圍繞鍍層成分、組織、性能、應(yīng)用等方面進(jìn)行了介紹。 正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司將鋅鋁鎂鍍層應(yīng)用在抗震支架上的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)介紹了快速鎖緊裝置技術(shù)四種創(chuàng)新在抗震支架上應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 鋅鋁鎂鍍層; 高耐蝕; 抗震支架;快速鎖緊裝置

我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家,全國(guó)41%的國(guó)土,一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地區(qū)。地震發(fā)生后會(huì)引發(fā)災(zāi)害和次生災(zāi)害,次生災(zāi)害包括火災(zāi)、水淹、氣體泄漏以及建筑物功能損失，由次生災(zāi)害引起的傷亡與損失甚至比直接災(zāi)害還大。為此《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50981-2014）規(guī)定抗震設(shè)計(jì)烈度為6度及6度以上地區(qū)的建筑機(jī)電工程必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。近年來(lái)各抗震支架生產(chǎn)廠(chǎng)家在支架材質(zhì)、生產(chǎn)及安裝工藝上進(jìn)行各種創(chuàng)新, 正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司在這幾個(gè)方面進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新。

1鋅鋁鎂鍍層代替熱浸鋅鍍層在抗震支架上應(yīng)用

正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司是將進(jìn)口鋅鋁鎂鍍層應(yīng)用在抗震支架上的廠(chǎng)家，這既大大提高了產(chǎn)品的耐蝕性，又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)增強(qiáng)了品牌的美譽(yù)度。

1.1鋅鋁鎂鍍層分類(lèi)

鋅鋁鎂鍍層是指在現(xiàn)有的熱鍍鋅鍍層中添加了一定量的Al、Mg或者在熱鍍鋁鋅鍍層中添加了一定量的Mg元素的鍍層，具有高耐蝕性、高切邊保護(hù)性能的特點(diǎn)。最早是由日本的日新制鋼公司在21世紀(jì)初研發(fā)并且量產(chǎn)，據(jù)說(shuō)開(kāi)發(fā)的目的是為了代替某些不銹鋼的應(yīng)用場(chǎng)景。國(guó)內(nèi)的鋼廠(chǎng)目前酒鋼、唐鋼和寶武均有生產(chǎn)，隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)，這將是一種逐漸被廣泛應(yīng)用的材料。根據(jù)含鎂鍍層鋼板進(jìn)行歸納分析，絕大部分鍍層中鎂Mg含量≤3%，又根據(jù)鍍層中鋁含量的不同，將鋅鋁鎂鍍層分成三類(lèi):低鋁(wAl＜5%)、中鋁(5%≤wAl≤13%)和高鋁(47% ≤wAl≤57%)。

1.2 鋅鋁鎂鍍層組織
以Zn、Al為主要成分的熱浸鍍鍍層的顯微組織如表1所示，鍍層組織的種類(lèi)主要受Al、Mg含量的影響。當(dāng)鍍液不含Mg時(shí)，鍍層組織相對(duì)簡(jiǎn)單，如wAl=0.2%的Gl鍍層為單一的Zn相;wAl=5%的GalfanR鍍層組織為富Zn相和富Al相層片狀分布的亞共晶組織^［1］;wAl= 55%的GalvalumeR鍍層組織包括富Al枝晶、枝晶間富Zn相及少量針狀Si相^［2］。但當(dāng)鍍液中同時(shí)含Al、Mg時(shí)，根據(jù)Al-Zn、Al-Mg、MgZn 等二元相圖 ^［3］鍍層組織會(huì)變得更復(fù)雜。在“低鋁”和“中鋁”鋅鋁鎂鍍層中，會(huì)出現(xiàn)初生Zn相或初生Al相，以及Zn/MgZn2二元共晶相和Zn/MgZn2/Al三元共晶相。不同 Al、Mg 含量的鍍層截面金相如圖1所示^［4］，隨著Al、Mg含量增加，初生Zn相的體積分?jǐn)?shù)減少，二元和三元共晶相的體積分?jǐn)?shù)增加，共晶相及Zn/Al相局部放大的形貌如圖2所示^［5］。在“高鋁”鋅鋁鎂鍍層中，則會(huì)增加MgZn2相和Mg2Si相^［6-7］，典型截面金相如圖3^［7］所示。

表 1 以 Zn、Al 為主要成分的鍍層組織

圖 1 不同 Al、Mg 含量的鋅鋁鎂鍍層截面金相組織

(a) 1% Al-1% Mg;       (b) 2% Al-2% Mg;        (c) 4. 5% Al-3% Mg。 

圖 2 鋅鋁鎂鍍層顯微組織

(a) Zn/MgZn2 ; (b)Zn/MgZn2/Al三元共晶; (c)Zn/MgZn2/Al三元共晶局部放大; (d) Zn /Al。

圖 3 “高鋁”鋅鋁鎂鍍層截面金相

1.3鋅鋁鎂涂層的優(yōu)越性

（1）平面耐蝕性

鋅鋁鎂鍍層具有顯著優(yōu)于鍍鋁鋅和熱鍍純鋅的平面耐蝕性。在中性鹽霧試驗(yàn)條件下，鋅鋁鎂鍍層出現(xiàn)紅銹的時(shí)間比相同鍍層厚度的鍍鋁鋅鍍層平均延長(zhǎng)了50%以上。在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)條件下，鋅鋁鎂鍍層出現(xiàn)紅銹的時(shí)間比相同鍍層厚度的GL鍍層延長(zhǎng)了近幾十倍。

 （2）切口耐蝕性

鋅鋁鎂鍍層的切口耐蝕性顯著優(yōu)于鍍鋁鋅鍍層。在中性鹽霧試驗(yàn)條件下，鋅比指數(shù)越大，鋅鋁鎂鍍層比鍍鋁鋅鍍層切口耐蝕性提高的幅度越大。

（3）沖杯耐蝕性

在中性鹽霧試驗(yàn)條件下，鋅鋁鎂鍍層沖杯紅銹時(shí)間約比鍍鋁鋅鍍層提高一倍。

（4）折彎耐蝕性

在中性鹽霧試驗(yàn)條件下，鋅鋁鎂鍍層折彎后的耐蝕性約比鍍鋁鋅鍍層提高一倍。

（5）自動(dòng)修復(fù)

鋅鋁鎂鍍層的另一主要優(yōu)點(diǎn)是鍍層具有一定的自愈性，在鍍層有破損的情況下或者是在切口位置，鍍層的腐蝕產(chǎn)物會(huì)覆蓋到破損或切口表面， 從而具有更優(yōu)異的耐切口腐蝕性和耐膜下腐蝕性。

（6）易加工，節(jié)省人工

對(duì)比傳統(tǒng)熱浸鍍鋅支架復(fù)雜工藝流程，鋅鋁鎂支架鍍層后直接切割使用，綜合成本低，性?xún)r(jià)比高，表面光滑美觀。

（7）摩擦因數(shù)低，減少模具損耗

鋅鋁鎂鍍層的摩擦因數(shù)較低，且十分穩(wěn)定。鋅鋁鎂鍍層低的摩擦因數(shù)、穩(wěn)定的摩擦特性，對(duì)沖壓非常有利，可以減少鍍層磨損量，從而大大降低模具的清潔頻率，提高沖壓效率。

正因?yàn)殇\鋁鎂鍍層有諸多優(yōu)點(diǎn)，目前主要用在汽車(chē)工業(yè)上，隨做產(chǎn)業(yè)升級(jí)鋅鋁鎂鍍層材料在家電行業(yè)、光伏行業(yè)以及建筑幕墻大量應(yīng)用，正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司將鋅鋁鎂鍍層應(yīng)用到抗震支架上是一個(gè)創(chuàng)舉，鋅鋁鎂抗震支架比鍍鋅支架價(jià)格高5%左右，但是使用壽命卻要長(zhǎng)十幾倍，是性?xún)r(jià)比很高的一種產(chǎn)品。首先增強(qiáng)了支架耐腐蝕性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品使用壽命，其次由于鋅鋁鎂鍍層有自我修復(fù)功能，支架在運(yùn)輸和施工中有一些破損劃傷也會(huì)自我修復(fù)。支架在切割時(shí)，鍍鋅支架切割面需要防腐處理，而鋅鋁鎂無(wú)需防腐處理可以自我修復(fù)，為施工帶來(lái)極大方便。鋅鋁鎂抗震支架可以代替不銹鋼支架大量應(yīng)用于生物醫(yī)藥、電子產(chǎn)業(yè)等高端產(chǎn)業(yè)，也可以應(yīng)用于石油化工等腐蝕性行業(yè)，也可以大量應(yīng)用于鐵路、隧道、公路交通以及城市地下管廊工程，具有非常廣闊的應(yīng)用空間。

2快速鎖緊裝置技術(shù)在抗震支架上應(yīng)用

抗震支架安裝快速、高效、安全一直是抗震支架行業(yè)的一道難題。 正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司在抗震支架生產(chǎn)和施工中，反復(fù)試驗(yàn)，努力創(chuàng)新發(fā)明創(chuàng)造了快速鎖緊裝置技術(shù)，既保證了抗震支架施工安全，同時(shí)又提高施工功效50%以上大大降低了施工成本。

2.1快速鎖緊裝置技術(shù)——定扭螺栓

  建筑中抗震支架安裝高度一般在4米以上,最高的達(dá)到9米甚至十幾米以上,安裝工人技術(shù)熟練程度不同,無(wú)法保證支架安裝螺栓緊固程度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。這樣就達(dá)不到抗震的目的。常規(guī)做法是使用測(cè)扭矩扳手安裝螺栓,這樣對(duì)測(cè)力扳手的精確度要求比較高,施工時(shí)速度必然降低,工人操作難度大。為此正道瑞特斯發(fā)明了一種定扭矩螺栓。常規(guī)抗震支架螺栓緊固扭矩在32N.m以下,我們?cè)诼菽钢霞庸ひ粋€(gè)長(zhǎng)14±0.50mm, 直徑為5.9±0.50mm小螺母,安裝時(shí)工人只要將螺母之上的小螺母擰斷就能保證扭矩力達(dá)到了32N.m，這樣不僅優(yōu)質(zhì)高效，而且避免了監(jiān)理復(fù)驗(yàn)時(shí)要重新登高復(fù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，2019年12月被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予實(shí)用新型專(zhuān)利。

圖 4 定扭矩螺栓圖   

2.2快速鎖緊裝置技術(shù)——磁性墊片

一般抗震支架安裝時(shí)高空作業(yè)，需要兩人配合安裝。配合不協(xié)調(diào)時(shí)螺絲墊片容易從高空中掉落，砸中下方的施工人員或設(shè)備，給人員和設(shè)備造成損害。為此正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司發(fā)明了一種磁性墊片，四角采用磁鋼，可以吸附1kg的重量，防止螺絲掉落，同時(shí)施工時(shí)只要單人就能實(shí)施，這樣安全系數(shù)高，方便安裝，大大提高工人的安裝效率。

圖 6 磁性墊片圖片

2.3快速鎖緊裝置技術(shù)——連接件翻邊設(shè)計(jì)

抗震及組合支架不容許現(xiàn)場(chǎng)焊接，為此支架生產(chǎn)時(shí)要配套生產(chǎn)許多不同的連接構(gòu)件。目前抗震支架廠(chǎng)家生產(chǎn)的連接構(gòu)件都是平面連接的，這樣既不能保證連接精度，同時(shí)又容易上下左右滑動(dòng)，為此正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司在加工連接件時(shí)，為連接件的兩邊加工一個(gè)5mm的翻邊，對(duì)型鋼具有抱合作用，增強(qiáng)受力，保證了支架的穩(wěn)定性。這樣左右抱合更加牢固，力學(xué)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高安全系數(shù)。          

圖 7 連接件翻邊圖片

2.4快速鎖緊裝置技術(shù)——藍(lán)色阻尼材料

安裝抗震支架時(shí)為了防止螺栓松動(dòng)，一般加防松彈簧墊片。這樣既增加了安裝成本（彈簧墊片的價(jià)格），而且不可重復(fù)利用。為此正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司受到德國(guó)汽車(chē)工業(yè)防震螺絲的啟發(fā)，引進(jìn)德國(guó)HENKEL公司一種預(yù)涂螺絲固定劑系技術(shù)。其預(yù)涂式化學(xué)膠系以特殊技術(shù)將環(huán)氧樹(shù)脂包裝在微膠囊內(nèi)，將之涂布在螺牙上，在鎖付時(shí)擠破微膠囊，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提供適用于常溫與高溫等級(jí)的防松防漏機(jī)能。這種防松螺栓產(chǎn)品在汽機(jī)車(chē)、機(jī)械五金、農(nóng)機(jī)、電機(jī)等工業(yè)上廣泛被采用。 正道瑞特斯工程技術(shù)（上海）有限公司引進(jìn)后加以改進(jìn)形成自己的生產(chǎn)技術(shù)，它具有強(qiáng)力的防松機(jī)能，可根據(jù)客戶(hù)的需求設(shè)計(jì)防松扭力和加工位置，并具有重復(fù)拆卸使用功能。涂布范圍包括半周90°-180°、對(duì)邊180°-360°、全周360°。它兼具調(diào)整定位、防漏及放松功能，安裝時(shí)無(wú)需減震彈簧墊圈，提高安裝效率，降低施工成本。

圖 9防松螺栓圖片

表2預(yù)涂式螺絲固定劑（Dri-LocR）系列 

表3預(yù)涂式螺絲密封劑（Vibra-SealR&Dri-sealR）系列

參考文獻(xiàn):

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