钢结构件的变形及矫正.doc

铆工培训资料钢结构件的变形及矫正一、钢结构变形的原因1、受外力作用引起的变形1）钢结构件长期承受载荷后而残存的变形。2）钢结构不正常的外力作用后造成的变形。这些变形都是外力作用后的永久变形，属于塑性变形。导致产生这些变形的外力，包括弯曲力、扭力、冲击力、拉力、压力等多种。2、由于内应力作用引起的变形在物体受到外力作用发生变形的同时，在其内部会出现一种抵抗变形的力，这种力就叫做内力。物体受外力作用，在单位截面积上出现的内力叫应力。当没有外力作用时，物体内部所存在的应力叫做内应力。内应力并不是由外力引起的，焊接过程对金属构件来说，是一种不均匀的加热和冷却，是容易造成构件产生内应力而引起变形的主要原因。因此，不论何种形式的好焊接变形，都遵循同一规律，即焊缝冷却后，在焊缝区域内产生收缩，而使焊件产生内应力，当焊件本身的刚度不能克服焊缝的收缩作用时，便造成焊接件的变形。二、影响钢结构焊接变形的因素影响钢结构焊接变形的因素较多，大致可以分为设计和工艺两方面因素。1） 设计方面主要指结构设计的合理性、焊缝的位置以及焊接坡口的形式等。2） 工艺方面主要指合理的焊接工艺规程、合理的装焊顺序、各种防变形和反变形的采用以及设法消除焊接结构的应力等。钢结构件都是将多种零件通过焊接、铆接或用螺栓连接等方式连成一体的，相互联系而又相互制约的一个有机的整体。因此，对产生变形的钢结构件进行矫正前，必须首先了解变形产生的原因，分析钢结构件的内在联系，找出矛盾的主次关系，确定了正确的矫正部位和相应的矫正手段，才可着手进行矫正工作。切不可孤立地看待问题而贸然下手。三、钢结构变形的矫正和预防1、矫正原理矫正原理就是利用金属的塑性，通过外力或局部加热的作用，迫使铆焊结构件上钢材变形的紧缩区域内较短的“纤维”伸长，或使疏松区域内较长的“纤维”缩短，最后使钢材各层“纤维”的长度趋近相等而平直，其实质就是通过对钢材变形的反变形来达到矫正铆焊结构件的目的。2、矫正方法的确定矫正的方法很多，根据矫正时钢材的温度不同分为冷矫正和热矫正两种。冷矫正是在常温下进行的矫正，冷矫正时会产生冷作硬化现象，适用于矫正塑性较好的钢材，对变形十分严重或脆性很大的钢材不能用冷矫正。热矫正是将钢材加热至700-1000C左右的高温时进行矫正，当钢材的弯曲变形大、塑性差，或在缺少足够动力设备的情况下应用热矫正。另外，根据矫正时作用外力的来源与性质来分，矫正可分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正与高频热点矫正等几种。通过以上对钢结构变形原因的分析，便可得出对钢结构件变形进行矫正的要领：1）要分析构件变形的原因，弄清构件变形究竟是受外力引起的还是由内应力引起的。2）分析构件的内在联系，搞清各个零部件相互间的制约关系。3）选择正确的矫正部位，先解决主要矛盾，然后再解决次要矛盾。4）要掌握构件所用钢材的性质，以防止矫正时造成工件折断、产生裂纹或回弹等。5）按照实际情况来确定矫正的方法及多种方法并用时的先后顺序。四、钢结构中构件的矫正1、薄板结构件的矫正薄板在钢构件的应用中，往往都是和各种类型的框架装配、焊接在一起的。基于这一特点，在矫正钢结构中薄板的变形时必须首先保证各类框架符合要求，然后才能考虑对薄钢板弯形进行矫正。在矫正过程中，要随时注意和防止框架出现新的变形，而影响矫正工作的顺利进行。现场矫正钢结构上的薄板变形，大都采用局部加热而使其冷却收缩的方法。矫正钢结构件上的薄板变形的普遍做法是：找出钢板上的凸起部位，也就是变形区域，用氧-乙炔焰在凸起部位进行点状加热，然后辅以木锤捶击和浇水急冷，使钢板凸起处产生收缩而达到矫正。进行点状加热时应注意以下几点：1）加热的温度要适当，既要能够足以引起钢材的塑性变形，温度又不能太高，一般不高于800C，相当于加热到樱红色。如果加热温度太高（1000C以上），则会引起钢材产生粗晶粒结构，而使加热点产生很小的裂纹，影响钢结构件的质量。尤其是对要求不漏水、不漏油的容器类结构件，更要注意。2）加热圆点的范围与板材的厚度有关，即钢板厚，范围大；钢板薄，范围小。其加热范围的直径以其板厚的6倍加10mm为宜。加热点与点之间的距离要均匀一致，或按实际变形程度作连续均匀的变化。一般采用梅花状布置。3）浇水急冷和木锤捶击，都是为了使钢板的“纤维”组织收缩加快，木锤捶击动作要轻，防止影响构件的表面质量。4）加热时烤枪嘴不要来回晃动，束状火焰要垂直钢板，动作要敏捷迅速。加热点不要过多，以免增加不应有的内应力。2、梁柱类构件的矫正梁柱类构件的矫正主要分为：T形梁的矫正、箱形梁变形的矫正。T形梁的矫正分为：角变形的矫正、拱变形的矫正和旁弯变形的矫正。一般情况下，可选择变形较为严重的一种现象先进行矫正，然后再矫正另一种变形。或者按先旁弯、拱变形，后角变形的顺序进行。箱形梁变形的矫正分为：箱形梁扭曲变形的矫正和箱形梁拱变形的矫正。（具体矫正方法演示请参考冷作工技师培训教材第133-136描述）五、防止和减少焊接变形的措施防止和减少焊接变形的措施可以从设计和工艺两个方面来解决。工艺措施：1）反变形法这是生产中常用的预防变形的方法，在装配前估算出焊接变形的大小和方向，在装配时给予构件一个相反方向的变形，使其与焊接变形相抵消。2） 刚性固定法此方法是在没有使用反变形的情况下，将构件加以固定来限制焊接变形。用这种方法来预防构件的挠曲变形，其效果远不及反变形法。但是利用这种方法来防止角变形和波浪变形，其效果还是比较好的。六、焊后消除焊接应力的方法目前，铆焊结构件常用的消除焊接残余应力的采用焊后热处理及震动法等。1、焊后热处理焊后热处理是消除焊接残余应力的方法的主要方法。热处理时把铆焊结构件的整体或局部均匀加热至材料相变点以下的某一温度范围（一般为550-600C），再进行一定时间的保温（一般钢材按每毫米厚度2.5min计算，超过）50mm，每增加25mm加15min）。此时金属虽未发生相变，但在这样的温度下，其屈服极限降低，在金属内部由于残余应力的作用而产生一定的塑性变形，从而使应力得到消除。然后再均匀，缓慢的冷却下来。可消除80%-90%以上的残余应力，并可改善焊缝热影响区的组织与性能。整体热处理一般是在加热炉内进行的，局部