填充焊接件：无需模样也能获得阻尼
在钢结构机床底座中填充混凝土或矿物树脂如何增加阻尼和质量，它为什么几乎不提高刚度，对交期和成本有何影响，以及防止脱粘等让它真正奏效的细节设计。
在纯钢结构焊接件与铸铁或矿物铸件底座之间，存在一个很大的中间地带，而大多数机床制造商从未为它询过价。填充钢结构的截面，是获得阻尼最便宜的方式，却常常被忽视，只因为它没有自己的营销类别。
填充物实际起什么作用
焊接钢箱体会振鸣。钢材的内阻尼非常低，因此切削、换向或转子不平衡输入结构的能量衰减得很慢。加厚板材解决不了这个问题：它提高了刚度，也增加了质量，但材料本身仍然不吸收能量。
在封闭截面内填充混凝土或矿物树脂混合料，会起到两个有用的作用：
质量。 质量增加后，在同样的激振下振幅降低，固有频率向下移动，往往能避开原先引发问题的激振频率。
阻尼。 这才是真正的收获。矿物填充物具有与铸铁和聚合物混凝土相同的内部界面机理，因而阻尼良好。在钢材与填充物之间以及填充物内部传递的能量会转化为热。
它不能做到的，是显著增加刚度。钢外壳位于截面外侧，那里的材料对抗弯和抗扭的贡献最大。填充物位于中性轴附近，在结构上几乎不起作用。如果您的底座在载荷下变形过大，填充解决不了；您需要更大的截面、更好的筋板布置或不同的布局。
适合采用的场合
- 钢结构设计达到了静态变形指标，却出现颤振。
- 增加质量对机床来说是好事而不是问题。
- 小批量或中等批量，模样或模具费用无法摊薄。
- 设计仍可能变动，因为外壳仍是焊接件，仍然可以修改。
- 外形尺寸很大，铸造或矿物浇注不现实。
不适合的场合
- 机床必须轻，或需要移动，或客户有地面承载限制。
- 您需要的是刚度，而不是阻尼。
- 批量足够大，铸件的单件成本确实更低。
- 内部结构没有可供填充的封闭截面，不重新设计就无法填充。
决定成败的细节设计
填充式底座是成功还是令人失望，就取决于这里，而这几乎完全关乎外壳与填充物之间的结合。
防止脱粘。 普通混凝土在固化时收缩，可能与钢材分离，留下的缝隙会使大部分阻尼效果丧失。可选的办法有：补偿收缩的混合料，按不收缩配制的矿物树脂填充料，或者机械锁固，即在封闭截面之前把栓钉、角钢或钢板焊在内表面上，这样无论化学结合如何，填充物都被锁定在内。
把截面设计成可以填充的。 每个封闭腔室的顶部要有填充口和排气口，底部要有排水口，内部不能有会困住空气的死角。振动棒够不到的隔室会形成空洞，而空洞是您看不见的薄弱点。
在精加工之前填充。 填充会增加质量，并让结构经历固化过程。两者都可能使它发生轻微变形。请在最后一刀之前而不是之后进行，让精加工落在处于最终状态的结构上。
先对焊接件进行去应力处理。 常规工序仍然适用：焊接，去应力，粗加工，填充并固化，如技术规范要求则再次去应力或静置稳定，精加工。填充并不能免除去应力处理；残余应力存在于钢材中，切削时仍会释放。
妥善封闭开口。 在车间里，填充口会变成积水口。请加盖密封，并在封闭之前处理好所有将保持外露的内表面。
写明填充物是什么。 密度以及由此得出的成品重量会影响木箱、吊装点和运费。按空心焊接件报价、之后才发现需要填充的加工厂，报的是一份错误的工作。
对成本和交期的影响
成本会适度增加：填充材料、浇注填充的人工以及锁固细节。这只是模样或模具费用的一小部分，而这正是全部的商业理由。
交期会增加固化所需的时间，只有几天，而不是铸造厂排队所增加的几周。在所有具备阻尼的结构形式中，您仍然保留了最快的首件交期。
如何写进询价
不要只写一句“填充式底座”就了事。请写明填充物类型，或者说明希望加工厂提出建议，以及锁固方式、填充口和排气口的布置、预期成品重量，以及填充在机加工工序中的位置。这样您收到的报价才是针对同一份工作的。
与其他方案的比较，请见铸铁与焊接钢结构的对比和环氧花岗岩。
常见问题
在焊接件中填充混凝土会提高刚度吗？
几乎不会。钢外壳承担了几乎全部的弯曲和扭转刚度，因为它位于截面外侧，在那里发挥的作用最大。填充物增加的是质量和阻尼，这会改变结构的动态特性，而对静态变形的影响不大。如果您的问题是底座在载荷下变形，填充并不能解决。
填充物会收缩并与钢材脱开吗？
普通混凝土在固化时会收缩并可能脱粘，从而失去大部分效果。因此要使用补偿收缩的混合料、矿物树脂填充料，或者用焊在截面内部的栓钉和钢板形成机械锁固。请专门询问加工厂如何防止脱粘，如果回答含糊，就要当作警示信号。
底座机加工完成后还能填充吗？
可以，但顺序错了。填充会增加质量并带来固化过程，两者都可能使结构发生轻微变形，而之后您就没有机会再修正了。请在精加工之前填充，让最后一刀落在已处于最终状态的结构上。
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