雙塊式軌枕振動式脫模方式的應用

李玉澤

（中鐵建華南建設（廣州）建材有限公司，廣東 廣州 511466）

0 引言

高速鐵路在我國的發展步伐是非常快速的，為了保證列車的運行速度與運行質量，無砟軌道在高速鐵路上的應用已成必然的發展趨勢，作為無砟軌道軌枕主流之一的雙塊式軌枕也擁有較大的使用前景。雙塊式軌枕是無砟軌道軌枕的一種，由兩個鋼筋混凝土軌枕塊中間用桁架式鋼筋聯結而成，軌枕塊內部設置箍筋，生產過程中不需使用預應力筋張拉，生產形式采用模具倒置方式澆筑混凝土，在蒸汽或自然養護達到脫模條件后將模具翻轉，通過脫模裝置將軌枕取出。在雙塊式軌枕不合格品判定條件中，擋肩裂紋是各個軌枕廠經常遇見的、發生概率最高的否決項。造成軌枕擋肩裂紋的原因很多，在滿足生產標準（如脫模強度控制、養護條件控制、脫模劑噴涂情況控制、定位銷選用合理等）的前提下，本文簡單介紹了一種振動式輔助脫模方式的安裝及使用過程中注意事項，為降低擋肩裂紋率、提高產品質量提供參考和借鑒。

1 振動式輔助脫模的應用

目前雙塊式軌枕生產線脫模方式基本采用沖擊式脫模，此脫模方式原理主要通過將帶有軌枕的模具反復起升降落，利用模具下落至脫模臺后停止下落，而軌枕仍具有下落的慣性而脫出。此脫模方式要求模具下落過程應保證水平從而軌枕下落可保證水平，否則軌枕兩端擋肩部位在模具內會受到額外的作用力，對擋肩凹槽部位產生較大的應力集中，導致擋肩裂紋[1]。除此之外，還應保證每模的軌枕最好同時脫落，如不同時脫落應及時停止模具的反復起升，待已脫出軌枕運出脫模臺位后繼續進行脫模動作，否則反復起升降落的模具將會對已脫出的軌枕造成一定損傷，發生磕邊掉角現象，對脫模臺位的工作節拍存在一定影響。

因此，在脫模過程需解決的問題即為脫模同步、脫模高效，雙塊式軌枕的生產多采用短模生產線模式，可通過加固脫模臺位基礎、及時更換或維修氣囊、改用氣錘錘擊底部、利用凸輪起升等等措施保證軌枕脫模的同步性、高效性，而對于長模生產線來說，其控制難度更為大大增加。為解決上述問題，軌枕廠使用一種振動式脫模輔助裝置，模具固定不動，通過底部加裝的脫模振動臺對模具施加一定激振力，通過模具傳遞給軌枕，從而使軌枕可同步、快速脫出。

1.1 主要應用設備

依據上述簡要介紹脫模原理，需配備核心設備脫模振動臺，并搭配安裝控制柜、限位臺，示意圖如圖1所示。所有振動臺采用串聯方式連接，可通過控制柜按鈕操作做到同時開啟或關閉；限位臺可保證模具在振動過程不會發生過大位移。

1.2 安裝要點

1）振動臺數量選擇：根據模具型式選擇合理的振動臺數量，如2×4 聯選擇安裝4 臺、2×5 聯選擇安裝5 臺、1×4 聯選擇安裝2 臺，振動臺位置設置在模具內每聯軌枕的桁架中間部位，不要設置在混凝土軌枕塊部位，否則兩端不易同時下落，更容易產生裂紋。本文主要介紹2×4 或2×5 長模生產模式的安裝改造注意事項。

2）振動臺振動電機參數：最大激振力20 kN，振動頻率50 Hz（可變頻調節）。

3）振動臺形式：底部設置減震彈簧用以承載振動臺上部結構，臺面寬度300 mm，臺面兩端設置凸起用以承載模具兩側主梁槽鋼，兩凸起之間距離大于模具內兩排軌枕最外側寬度，保證軌枕脫落后可正常行進，如圖2 所示。

圖2 振動臺樣式

4）限位平臺：限位平臺主要起到兩種作用，防止振動過程模具產生較大位移；作為基礎承載平臺保證翻模機機械臂的正常抓取，形式設定為兩端凸起，中間留有軌枕行進空間。

5）平臺基礎加固：一般軌枕廠生產時間較久時，脫模臺位可能會發生不均勻沉降，可在各平臺底座加墊大尺寸厚鋼板，增大各平臺與脫模臺位基礎的受力面積。

6）標高控制：為保證整個脫模流程的順利進行，軌枕脫落過程保持水平，安裝過程應做好標高控制。首先確認限位平臺標高，高度設定同翻模機機械臂抓取模具翻轉180°后模具底部標高。其次確認成品輥道標高，滾筒上表面標高應低于限位平臺兩端凸起頂面標高。最后確定振動臺標高，振動臺上平面標高應低于成品輥道頂面標高，保證軌枕脫模后可順利行進；振動臺上平面兩端凸起標高應高于限位平臺兩端凸起標高，保證模具翻轉后兩側主梁受力槽鋼可落于振動臺凸起之上。當重模落于振動臺上之后，對振動臺彈簧壓縮的高度應大于振動臺凸起與限位臺凸起的高差。振動臺之間相對標高、限位平臺之間相對標高應盡量保證一致，偏差不大于1 cm。

1.3 使用操作流程

軌枕養護結束后將待脫模軌枕運抵至脫模臺位，旋轉全部桁架鋼筋卡扣，通過翻模機機械臂將模具翻轉180°使模具翻轉至限位平臺與振動臺，利用氣動扳手將定位螺栓全部取下，開啟振動4～6 s（如振動時間過長應調整振動頻率），檢查軌枕有無全部脫落、桁架鋼筋卡扣有無阻礙軌枕脫落，檢查無誤將模具翻轉回原位置后將已脫出軌枕輸送至下一臺位。工作流程見圖3。

圖3 脫模流程

1.4 注意事項

造成軌枕擋肩裂紋的原因往往是多方面的，并不是說解決某一項問題即可徹底根除裂紋問題，往往更應注重軌枕生產整個流程中的各個細節，比如套管固定、脫模劑噴涂、軌枕養護、擋漿夾安裝、半成品桁架鋼筋質量等等，只有各個流程符合規范要求，再改善生產設備，才能使軌枕質量得到很大程度的改善。為使此脫模方式達到理想的脫模效果，以下問題應在生產過程中得以重視：

1）套管固定裝置：建議采用螺栓固定，與定位銷固定方法相比，首先螺栓固定方法在脫模過程可杜絕因定位銷性能不一造成的軌枕兩端脫模阻力不同；其次采用螺栓固定方法套管下沉現象發生概率極低。固定螺栓選用長度應適中，過短或過長都將影響使用效果；底部螺母應在機床上精加工處理，保證螺桿和螺母的垂直，否則影響預埋套管的歪斜；頂部螺紋避免過于尖銳而損傷套管。螺栓固定方法的缺點是增加了安裝拆卸時間，但由于脫模工效的提高，脫模崗位整體節拍依舊可控制在3～4 min。

2）脫模劑噴涂：良好的噴涂效果既可降低脫模過程軌枕混凝土與模具殼體的摩擦阻力，也可保證軌枕的外觀無油污、無黏皮。清模完畢后應使用氣槍吹掃殼體內存留殘渣與粘灰，脫模劑噴涂應做到均勻、全覆蓋，噴涂完畢后人工用抹布擦拭整個殼體，目的保證無積液、無漏噴、無液滴流淌痕跡。

3）養護：采用蒸汽養護時養護過程應注意軌枕的保濕，可搭配使用霧化養護設備。養護結束后混凝土脫模強度不得低于40 MPa、軌枕表面與環境溫差應滿足規范要求不大于15 ℃，如有條件脫模強度可高于產品標準要求40 MPa[2]。

4）擋漿夾安裝：不可因操作繁瑣而省去擋漿夾的安裝與拆除工作，擋漿夾可防止混凝土在振動過程中過多的從桁架鋼筋卡槽處流出。如未安裝或漏拔出，溢出的混凝土漿體經養護硬化后將造成脫模阻力的增加。為方便操作可選用橡膠擋漿夾，尺寸與卡槽寬度應匹配，安裝拆除非常省時省力且不損壞卡槽周邊混凝土。

5）桁架鋼筋制作質量：根據雙塊式軌枕產品圖紙要求，上弦桿鋼筋N3 平行公差為允許公差軸需位于直徑為2 mm 的圓柱體內，該圓柱體平行于下弦桿鋼筋；波紋鋼筋N1伸出下弦桿鋼筋N2長度不得大于2 mm。上弦桿鋼筋的平行度影響著桁架鋼筋在模具內的安裝松緊程度，如變形過大則無法順利落入模具兩端卡槽底部，強行按入會不易取出導致脫模過程阻力增加；波形鋼筋伸出的長短將影響軌枕在成品輥道上行進的順暢度，如果伸出過長軌枕在行進過程中容易跑偏，撞到振動臺或限位臺凸起，影響生產節奏。

6）脫模設備的日常維護保養：每日班前班后應對振動臺、限位臺進行點檢，檢查臺面有無變形、振動電機固定螺栓是否松動、振動臺底部地腳螺栓是否松動，條件允許可額外配備1～2 套振動臺，在發生故障時可及時更換保證不影響生產節奏。當軌枕脫模不順暢時切勿長時間振動，應及時查找原因：預埋螺栓是否均已取出、桁架鋼筋卡扣是否旋轉、振動臺基礎是否下沉、振動臺凸起是否開焊、振動電機螺栓是否松動等等。應著重對脫模不順暢的軌枕進行噴涂酒精檢測，脫模不順暢擋肩裂紋發生的概率往往更大。此外應定期對振動臺、限位臺標高進行觀測，此項工作尤為重要，若各臺位無法保證水平則軌枕下落無法保證水平，應保證其相對高差不大于1 cm。

2 結語

導致軌枕產生擋肩裂紋這一癥結的原因很多，通過長時間的生產經驗總結可確定因為混凝土強度要與軌枕脫模，混凝土強度控制方面很容易做到，重點就是在軌枕脫模這一復雜的過程。采用振動式輔助脫模裝置，通過振動器產生的激振力傳遞給模具，使軌枕與模具分離，大大降低了脫模過程模具對軌枕的磕損、避免了傳統重力式脫模模具下落不水平而導致的擋肩裂紋[3]，且脫模作業效率高、噪聲量小、改裝方便，有助于提高軌枕外觀質量、提高工作效率、改善車間的文明生產[4]。