堆焊耐磨板结构是应用大跨度空间结构设计理念并结合仿生学而提出的一种新型结构,该结构具有刚度大、用钢量省、传力路径明确及节点设计简单等优点。计算表明比普通的闸门结构节省了约30%的用钢量。
首先就这种结构的渊源进行探讨,介绍了双拱空间结构的概念是如何提出的,与传统的实腹梁以及普通桁架结构进行比较,体现出了双拱结构的优势,并介绍了双拱形空间钢管结构在挡潮泄洪闸门中的应用情况。之后对双拱结构的参数及形状进行了优化,包括布置榀数、双拱的线型及双拱的厚跨比等,考虑荷载、端跨比、跨度及弦杆等因素的影响。堆焊耐磨板同时根据优化的结果,制定了可查询的设计表格,给设计人员提供了初步设计的依据。
耐磨复合板生产工艺是采用冶金堆焊而成，焊接电流一般在350～500A，焊接电弧的温度达到1000～1500℃，瞬间的高温使焊丝与母板均达到熔点形成熔池（即所谓的焊道），并使添加入熔池的合金粉末熔化形成堆焊熔敷层。堆焊过程中，熔池邻近的母板温度将达到600～800℃，甚至更高，由于母板一般采用普通Q235低碳钢，耐磨层为高碳高铬，所以在堆焊过程中，母板各部位温差很大，产生极不均匀的膨胀，收缩与变形，由于母板四周被压板牢牢紧固，无法自由变形，再加上耐磨层是由大量的合金粉末制成的焊丝进行冶金堆焊在母板上，形成典型的高硬度、高耐磨材料，由于堆焊层与母板二者的热膨胀系数相差较大，韧性好的母板可以承受较大的热变形，而高硬度堆焊层承受热变形的能力几乎为零，故使其内部产生极大的热应力，这个应力如果没有即时释放出来，在后期进行加工（如卷曲）过程中容易发生折断、崩裂、耐磨层脱落等问题。在受热变形后的冷却过程中，为释放堆焊复合钢板中存在的焊接应力，在堆焊层表面垂直于焊道的方向就会产生许多大小不等的裂纹,这个裂纹就是应力释放的结果，不影响使用
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普通钢板：由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；抄为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。
