焊接结构生产与实例 教学课件 作者 赵岩 主编第三章.ppt

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1、第3章焊接结构零件加工工艺3.1钢材的矫正及预处理3.1.1钢材的矫正3.1.2钢材的预处理3.1.1钢材的矫正1.钢材变形的原因2.钢材的矫正原理3.钢材的矫正方法1.钢材变形的原因（1）钢材在轧制过程中产生的变形（2）钢材在储存和运输过程中产生的变形（3）钢材在下料过程中产生的变形（1）钢材在轧制过程中产生的变形在轧制过程中钢材可能由于残余应力而引起变形。例如，在轧制钢板时，由于轧辊沿长度方向受热不均匀、轧辊弯曲，高速设备失衡等原因，造成轧辊间隙不一致，而使板料在宽度方向的压缩不均匀，延伸较多的部分受延伸较少部分的拘束而产生压缩应力，而延伸较少部分产

2、生拉应力，因此，延伸较多部分在压缩应力作用下可能产生失稳而导致变形。热轧厚板时，由于高温金属良好的热塑性和较大的横向刚度，延伸较多的部分克服了相邻延伸较少部分对其力的作用，而产生了板材的不均匀伸长。（2）钢材在储存和运输过程中产生的变形焊接结构使用的钢材因运输和不正确堆放产生的变形。焊接结构使用的钢材均是较长、较大的钢板和型材，如果吊装使其受力不均、运输颠簸或储存不当、垫底不平等原因钢材就会产生弯曲、扭曲和局部变形。（3）钢材在下料过程中产生的变形钢材在下料过程中引起的变形。钢材下料一般要经过气割、剪切、冲裁、等离子弧切割等工序。钢材在加工的过程中，有可

3、能使其内应力得到释放引起变形，也可能由于受到外力不均匀产生变形。例如，将整张钢板割去某一部分后，会使钢材在轧制时造成的应力得到释放引起变形。又如气割、等离子弧切割过程是对钢材局部进行加热而使其分离，这种不均匀加热必然会产生残余应力，导致钢材不同程度变形，尤其是气割窄而长的钢板时边缘部位的钢板弯曲现象最明显。在剪切、冲裁等工序时，由于工件受到剪切，在剪切边缘必然产生很大的塑性变形。总之，引起钢材的变形因素很多。如果钢材的变形大于技术规定或大于表3—1中的允许偏差时，必须进行矫正。2.钢材的矫正原理钢材在厚度方向上可以假设是由多层纤维组成的。钢材处于平直状态

4、时，各层纤维长度都相等，即ab=cd，见图3—1（a）。钢材弯曲后，各层纤维长度不一致，即a′b′≠c′d′，见图3—1（b）。可见，钢材的变形就是其中一部分纤维与另一部分纤维长度不一致造成的。矫正是通过采用加压或加热的方式进行的，其过程是把已伸长的纤维变短，把已缩短的纤维拉长。最终使钢板厚度方向的纤维长度一致。图3-1钢材平直和弯曲时纤维长度的变化a)平直；b)弯曲表3-1钢材在划线前允许偏差3.钢材的矫正方法（1）手工矫正（2）机械矫正（3）火焰矫正（4）高频热点矫正（1）手工矫正①反向变形法对于刚性较好的钢材弯曲变形时，可采用反向变形法进行矫正。由

5、于钢板在塑性变形的同时，还存在弹性变形，当外力消除后会产生回弹，因此为获得较好的矫正效果，反向弯曲矫正时应适当过量。反向弯曲矫正的应用见表3—2。当钢材产生扭曲变形时，也可采用反向变形法。通过对扭曲部分施加反扭矩，使其产生反向扭曲，从而消除变形。反向扭曲矫正的应用见表3—3。②锤展伸长法对于变形较小或刚性较差的钢材变形，可锤击纤维较短处，使其伸长与较长纤维趋于一致，进行矫正，见表3—4。工件出现较复杂变形时，矫正步骤为：先矫正扭曲，后矫正弯曲，再矫正不平。如果被矫正钢材表面不允许有损伤，矫正时应用衬板或用型锤衬垫等保护措施。表3-2反向弯曲矫正表3-3反

6、向扭曲矫正的应用表3-4锤展伸长法矫正的应用（2）机械矫正①机械矫正原理和分类及适用范围机械矫正就是通过机械动力或液压力对材料的弯曲、不平整处给予拉伸、压缩或弯曲作用，使材料恢复平直状态，机械矫正的分类及适用范围见表3—5。②特殊变形的矫正钢板有特殊变形时，需采取一定的措施才能矫正，钢板特殊变形的矫正方法见表3—6。表3-5机械矫正分类及适用范围表3-6钢板特殊变形的矫正方法（3）火焰矫正①火焰矫正原理火焰矫正是采用火焰对钢材纤维伸长部位进行局部加热，利用钢材热胀冷缩的特性，使加热部分的纤维在四周较低温度部分的阻碍下膨胀，产生压缩塑性变形，冷却后纤维缩短

7、，使纤维长度趋于一致，从而使变形得以矫正。②决定火焰矫正效果的因素决定火焰矫正效果主要有以下三点因素：火焰加热的方式火焰加热的方式主要有点状加热、线状加热和三角形加热，如图3—2所示。加热方式、适用范围及加热要领见表3—7。火焰加热的位置火焰加热的位置应选择在金属纤维较长的部位或者凸出部位，如图3—3所示。火焰加热的温度生产中常采用氧—乙炔火焰加热，应采用中性焰。一般钢材的加热温度应在600～800℃左右，低碳钢不大于850℃；厚钢板和变形较大的工件，加热温度在700～850℃，加热速度要缓慢；薄钢板和变形较小的工件，加热温度在600～700℃，加热速度

8、要快；严禁在300～500℃温度时进行矫正，以防钢材脆裂。（3）火焰矫正为了提高