焊接结构备料及成型加工

第四章焊接结构备料及成型加工,4.1钢材的矫正及预处理4.2划线、放样与下料4.3弯曲与成型4.4冲压成型,4.1钢材的矫正及预处理,4.1.1钢材变形的原因4.1.2钢材的矫正原理4.1.3钢材的矫正方法4.1.4钢材的预处理,上一页下一页本章首页,4.1.1钢材变形的原因,钢材在轧制过程中引起的变形钢材因运输和不正确堆放产生的变形钢材在下料过程中引起的变形,上一页下一页本节首页本章首页,4.1.2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。钢材平直时，各层纤维长度都相等，即abcd，见图（？）。钢材弯曲后，各层纤维长度不一致，即abcdabcd，可见，钢材的变形就是其中一部分纤维长短不一致造成的，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缩短，把缩短的纤维拉长。最终使钢板厚度方向的纤维趋于一致。加图,上一页下一页本节首页本章首页,4.1.3钢材的矫正方法,矫正就是将变形的钢材在外力作用下产生塑性变形（永久性变形），使钢材中局部收缩的纤维拉长，伸长的纤维缩短，达到金属各部分的纤维长度均匀，以消除表面不平、弯曲、扭曲和波浪变形等的缺陷，从而获得正确的形状。经常采用的方法有：手工矫正机械矫正火焰矫正高频热点矫正,上一页下一页本节首页本章首页,手工矫正,手工矫正是采用手工工具，对已变形的钢材施加外力，以达到矫正变形的目的。手工矫正矫正力小，劳动强度大，效率低，只适用于矫正尺寸较小的薄板钢件。通常有以下两种方法：反向变形法锤展伸长法,返回,机械矫正,机械矫正是利用三点弯曲使构件产生一个与变形方向相反的变形，使结构件回复平直。机械矫正使用的常用设备有：专用设备：钢板矫正机、圆钢与钢管矫正机、型钢矫正机、型钢撑直机等。通用设备：一般的压力机、卷板机等。,返回,火焰矫正,火焰矫正的原理决定火焰矫正效果的因素火焰矫正的步骤,返回,火焰矫正的原理,火焰矫正是采用火焰对钢材的变形部位进行局部加热，使其在较高温度下发生塑性变形，冷却后收缩而变短，这样使构件变形得到矫正。火焰矫正操作方便灵活，所以应用比较广泛。,返回,决定火焰矫正效果的因素,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。图？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。图？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。81页续补,返回,火焰矫正的步骤,分析变形的原因和钢结构的内在联系；正确找出变形的部位；确定加热方式、加热部位和冷却方式；矫正后检验。,返回,高频热点矫正,高频热点矫正的原理是：通入高频交流电的感应圈产生交变磁场，当感应圈靠近钢材时，钢材内部产生感应电流（即涡流），使钢材局部的温度立即升高，从而进行加热矫正。高频热点矫正可以矫正任何钢材的变形，尤其对尺寸较大、形状复杂的工件，效果更显著。高频热点矫正的加热部位和火焰矫正时相同，加热区域的大小取决于感应圈的形状和尺寸。一般加热时间为45s，温度约为800。,返回,4.1.4钢材的预处理,预处理：对钢材表面进行去除铁锈、油污、氧化皮等，为后续加工工作做准备的工艺称为预处理。预处理的方法：机械除锈法化学除锈法,上一页下一页本节首页本章首页,机械除锈法,机械除锈法常用的有喷砂（或喷丸），手动砂轮或钢丝刷，纱布打磨，刮光或抛光等。喷砂（或喷丸）工艺是将干砂（或铁丸）从专门压缩空气装置中急速喷出，轰击到金属表面，将其表面的氧化物、污物打落，这种方法清理彻底，效率也较高。喷砂工艺粉尘大，并且材料会产生表面硬化。钢材经喷砂（或喷丸）除锈后，应随即进行表面防护处理。（是否加钢材预处理生产线图）,返回,化学除锈法,化学除锈法是用腐蚀性的化学溶液对钢材表面进行清理。此方法效率高，质量均匀而稳定，但成本高，并对环境造成一定污染。化学除锈法一般分为酸洗法和碱洗法。酸洗法可以去除金属表面的氧化皮、锈蚀物等污物；碱洗法主要用于去除金属表面的油污。,返回,4.2划线、放样与下料,4.2.1识图与划线4.2.2放样4.2.3下料4.2.4坯料的边缘加工,上一页下一页本章首页,4.2.1识图与划线,焊接结构施工图划线,上一页下一页本节首页本章首页,焊接结构施工图,焊接结构图的特点在绘制板厚，型钢端面等小尺寸图时，往往采用与主图不同的比例夸大画出。大量采用局部剖视和局部放大图，要注意剖视和局部放大视图的位置和剖视的方向。为表达板与板之间的相互关系，除了大量采用剖视图外，还大量采用虚线的表达方式。连接板与板之间的焊缝一般不用画出，只标注焊缝代号。但特殊的接头形式和焊缝尺寸应该用局部放大视图来表达清楚，焊缝的断面要涂黑，以区别焊缝和母材。为了便于读图，同一零件的序号可以同时标注在不同的视图上。,返回,续页,焊接结构图的识图方法阅读标题栏，了解产品名称、材料、质量、设计单位等，核对各个零件的图号、名称、数量、材料等。阅读技术要求和工艺文件。正式识图时，先看总图，后看部件图，再看零件图；搞清大致结构。按规律逐个零件阅读，先看零件明细表，再详细看图，搞清每个零件的材料、尺寸、形状以及各零件之间的连接方法、焊缝尺寸、坡口形状，是否有焊后加工的孔洞、平面等。,返回,划线,划线：在毛坯或工件上，用划线工具划出待加工部位的轮廓线或作为基准的点线。划线规则：垂线必须用作图法。用划针或石笔划线时，应紧抵直尺或样板的边缘。用圆规在钢板上划圆、圆弧或分量尺寸时，应先打上样冲眼，以防圆规滑动。平面划线应遵循先划基准线，后按由外向内，从上到下，从左到右的顺序划线的原则。,返回,续页,划线方法平面划线立体划线划线注意问题？基本划线方法？,返回,4.2.2放样,放样概念放样方法放样程序实尺放样举例,上一页下一页本节首页本章首页,放样概念,根据构件图样，按1：1比例或一定比例在放样台或平板上画出其所需图形的过程称为放样。,返回,放样方法,实尺放样：根据图样的形状和尺寸，用基本的作图方法，以产品的实际大小划到放样台上的工作称为实尺放样。展开放样：把各种立体的零件表面摊平的几何作图过程称为展开放样。光学放样：用光学手段（比如摄影）将缩小的图样投影在钢板上，然后依据投影线进行划线。,返回,放样程序,放样程序一般包括结构处理、划基本线型和展开三个部分。,返回,实尺放样举例,返回,4.2.3下料,简介常用的切割下料方法常用切割设备,上一页下一页本节首页本章首页,简介,切割下料是钢结构生产中的重要工序。下料即是用各种方法将毛坯或工件从原材料上分离下来的工序。按不同的分类方法，下料分为手工下料和机械下料或冷切割和热切割。,返回,常用的切割下料方法,锯切剪切冲裁气割等离子弧切割,返回,锯切,锯切法主要应用于型钢、管子的下料，所用设备有金属带锯床、圆盘锯床、弓锯床、砂轮锯等。锯切截面质量较好，尺寸精度高，光洁度好。,返回,剪切,剪切就是用上、下两个剪切刀刃的相对运动切断材料的加工方法。剪切常用的设备有：斜口剪床龙门剪床圆盘剪床等,返回,冲裁,冲裁是利用模具使办了分离的冲压工艺方法。根据零件在模具中的位置的不同，冲裁分为落料和冲孔。,返回,气割,气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧气流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。低碳钢的气割过程有三个阶段：预热；燃烧；熔化与吹除。可以气割金属应具有的条件气割设备,返回,可以气割金属应具有的条件,金属的燃点必须低于其熔点；金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，同时流动性应好；金属燃烧时应放出足够的热量；金属的导热性不应过高。,返回,气割设备,返回,等离子弧切割,等离子弧切割是利用高温高速的等离子弧，将切口金属及氧化物熔化，并将其吹走而完成切割的过程。等离子弧切割可以切割各种金属。目前主要用于切割不锈钢、铝、镍、铜及其合金等金属和非金属材料。,返回,常用切割设备,返回,4.2.4坯料的边缘加工,坯料的边缘加工主要是指焊接构件的坡口加工，常用的方法有机械切割和气割两类。气割：常使用自动或半自动切割设备，同时使用13把割炬，一次可切割出I、V和X型坡口。机械加工：采用机械加工可加工各种形式的坡口，如I、V、U、X及双U型等。,上一页下一页本节首页本章首页,4.3弯曲与成型,4.3.1弯曲成型4.3.2机械压弯成型4.3.3板材、型材的展开长度计算4.3.4卷板,上一页下一页本章首页,4.3.1弯曲成型,弯曲成型的概念钢材弯曲变形的过程钢材的变形特点对弯曲加工的影响,上一页下一页本节首页本章首页,弯曲成型的概念,将坯料弯成所需形状的加工方法为弯曲成型，简称弯型。弯型时根据坯料温度可分为冷弯和热弯；根据弯型的方法可分为手工弯型和机械弯型。在焊接结构制造中，弯曲与成型加工占有相当大的比重。制造某些焊接结构时，金属材料的8090需进行弯曲与成型加工，如压力容器，各种石油塔、罐、球形封头及锅炉的锅筒等。,上一页下一页本节首页本章首页,热弯,大多数金属材料的弯曲及成型是在冷态下进行的。当变形量过大，金属产生过大塑性变形，从而引起冷作硬化，使机械性能下降时，则应采用加热弯曲和成型，称为热弯。其规范可以在相应国家标准中获得。一般热成型和弯曲的加热温度为10001100。普通碳素钢温度下降到500550之前，低合金结构钢温度在下降到800850之前，应结束加工，并使工件缓慢冷却。,返回,钢材弯曲变形的过程,初始阶段当在弯曲力矩作用下，坯料发生弯曲。其内层金属在压应力作用下被压缩缩短，外层金属受拉应力作用而伸长。初始阶段应力较小，坯料只发生弹性变形。,上一页下一页本节首页本章首页,塑性变形阶段弯矩足够大时，应力达到材料屈服点后开始产生塑性变形。坯料的内外表面首先由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，以后塑性变形由内、外表面向中心扩展。断裂阶段随弯矩增大，当坯料弯曲半径小到一定程度时，将因变形超过自身变形能力的限度，而在坯料受拉伸的外表面首先出现裂纹，并向内伸展，致使材料发生断裂破坏。,上一页下一页本节首页本章首页,钢材的变形特点对弯曲加工的影响,回弹现象弯曲后的零件，因材料的弹性变形作用，使其弯曲角度与模具角度不一致的现象。减小回弹现象的措施有：将凸模角度减去一个回弹角。采用校正弯曲。减小凸模与凹模的间隙。采用拉弯的工艺。采用加热弯曲。,上一页下一页本节首页本章首页,最小弯曲半径:材料在不发生破坏的情况下所能弯曲的最小的曲率半径。影响最小弯曲半径的因素：a)材料塑性越好，最小弯曲半径越小。b)当r/比值不变时，弯曲角越小，最小弯曲半径越小。c)当弯曲线与钢板的纤维方向垂直时，弯曲半径可以小些。d)表面质量较差时，弯曲半径较大。e)材料的厚度和宽度等因素也对最小弯曲半径有影响。,上一页下一页本节首页本章首页,4.3.2机械压弯成型,在压力机上使用弯曲模进行弯曲成形的加工方法，称为机械压弯成形。a)自由弯曲成形b)接触弯曲c)校正弯曲,上一页下一页本节首页本章首页,4.3.3板材、型材的展开长度计算,板材的展开长度计算型材的展开长度计算,上一页下一页本节首页本章首页,板材的展开长度计算,中性层钢板弯曲变形的过程中，内缘受压缩短，外缘受拉伸长，在内缘和外缘之间必然存在弯曲时既不伸长也不缩短的一层纤维，该层称为中性层。中性层的确定中性层的位置与弯曲的内半径与板厚之比r/有关。当r/大于5时，中性层的位置在板厚的中间R=r+/2当r/小于5时，中性层的位置由下式确定R=r+k,上一页下一页本节首页本章首页,中性层的位置系数K,例：计算下图所示U形板料的展开长度。已知r=60mm,=20mm,1=200mm,2=300mm,=120,求L=？解:因为r/=60/20=3,查表得k=0.47,则：R=r+k=60+0.4720=69.4mmL=1+2+R/180=200+300+12069.4/180=642mm,上一页下一页本节首页本章首页,型材展开长度计算,圆钢料长圆钢弯曲的中性层总是与中心线重合，所以圆钢的料长可以按中心线计算。角钢料长角钢的断面是不对称的，所以中性层的位置不在断面的中心。而是位于角钢根部的重心处，即中性层与重心重合,上一页下一页本节首页