火工校正工艺B

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1、工艺文 件H02 THM 2010 103 A/1 第1页共11页火工矫正工艺1. 变形的原因1.1 在轧制过程中产生的变形：钢材轧制过程中可能产生残余应力而引起变形。1.2 在加工过程中产生的变形：当从整张钢板切割成零件时，由于轧制造成的内应力得到释放而引起变形；剪板机剪压零件时在剪刀挤压作用下也会产生弯曲和扭曲。氧- 乙炔切割时，局部受热也会造成零件的各种形式的变形。1.3 装配焊接过程产生的变形1.4 焊接连接时，随着结构形式、尺寸、板厚和焊接方法的不同，焊接的部件和成品将不同程度地 产生凹 不平、弯曲、扭曲和波浪变形。1.5 大型结构在装焊过程中，需进行过吊运或翻身，如钢性不足或方法不

2、当，在自重和吊索张力作用下也可能导致变形。2. 变形造成的影响2.1 钢材的变形会影响零件的号料、切割和其它加工工序的正常进行。2.2 零件加工产生的变形如不加以矫正，则会影响整个结构的正确装配。2.3 由焊接引起的变形，将降低装配质量，使结构内部产生附加应力，影响结构的强度。2.4 结构的变形会影响到产品的外观质量和油漆质量。3. 变形矫正的阶段3.1 钢材矫正，即在备料阶段对板材、型材和管材进行的矫正。3.2 零件矫正，即在钢板剪切或气割成零件后，对加工变形的矫正。3.3 部件或平面片段的矫正，即在装配焊接过程中，对焊接变形的矫正。3.4 产品的矫正，即在产品完工后，对焊接变形的矫正。4.

3、 变形矫正的方法4.1 机械矫正：采用型钢矫正机、多辊钢板矫正机等机械进行矫正材料的变形。4.2 手工矫正：使用大锤、手锤、扳手、虎钳等简单工具，通过锤击、拍打、扳扭等手工操作，矫正小尺寸钢材或工件的变形。4.3 火焰矫正：用来消除钢板扎制、热切割、焊接产生的残余应力和变形。在焊接钢结构制造中最主要是用来对焊接变形的校正。4.4 高频热点矫正：原理是将变形工件的局部 ( 凸部)利用高频迅速加热到相变温度左右, 使之发生物理变化和组织变化, 从而起到校直的作用。工艺文 件H02 THM 2010 103 A/1 第2页共11页4.5 综合矫正：各种矫正变形的方法结合使用。如火焰加热矫正的同时对工

4、件施加外力，进行锤击；在机械矫正时对工件局部加热，或机械矫正之后辅以手工矫正。5. 火焰矫正5.1 火焰矫正的原理火焰矫正是利用金属热胀冷缩的物理特性，采用火焰局部加热金属，热膨胀部分受周围 冷金属的制约，不能自由变形，而产生压塑性变形，冷却后压塑性变形残留下来，引起局部 收缩，即在被加热处产生积聚力，使金属构件变形获得矫正。5.2 焊接变形的种类5.2.1纵向收缩变形 : 构件焊后在焊缝方向产生收缩。焊接结构焊后出现的收缩变形是难以 修复的，必须在构件下料时加放余量。 5.2.2 横向收缩变形：构件焊后在焊缝横向产生收缩。焊接结构焊后出现的收缩变形是难以 修复的，必须在构件下料时加放余量。

5、5.2.3角变形：构件焊后，构件的平面围绕焊缝发生的角位移。主要是由于焊缝截面形状不 对称，或施焊层次不合理致使焊缝在厚度方向上横向收缩量不一致引起的。 5.2.4波浪变形：薄板焊后易产生这种失稳变形，形状呈波浪状。产生原因是由于焊缝的纵 向和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形，或由几个互相平行的 角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形，或由上述两种原因共同作用而产生的变形。 5.2.5 弯曲变形：构件焊后发生弯曲。弯曲变形是由纵向收缩引起和或横向收缩引起。 5.2.6扭曲变形：焊后沿构件的长度出现螺旋形变形，这种变形是由于装配不良，施焊顺序 不合理，致使焊缝纵向和横

6、向收缩没有一定规律而引起的变形。 5.3 火焰矫正基本参数选择 5.3.1 火焰加热温度：火焰矫正根据材质、板厚和加热方法等不同情况，选择不同的加热温 度。可分为低温加热、中温加热和高温加热三种温度。 5.3.1.1 低温加热 : 低温加热温度为5006000C。低温加热应用于板厚小于6mm 的薄板，由于 低温加热最高温度在相变之下，适宜含碳量（质量分数）大于0.25%的碳素钢和合金高强度 钢火焰矫正。低温加热允许浇水（清水）冷却，如600MPa 级合金高强度钢可在4500C浇水冷却。 5.3.1.2 中温加热 : 温度为 6007000C。在这个温度范围，火焰矫正最佳。同时也允许较大的冷却速

7、度，如浇水冷却。中温加热适宜板厚612mm 的钢板件火焰矫正。但对含碳量（质量分 数）大于 0.35%的碳素钢和低合金高强度钢加热温度要控制准确，不得超过7230C。5.3.1.3 高温加热 : 加热温度为 7238500C 。高温加热适用于大厚板加热， 对于厚板加热效果比低温加热和中温加热效果要好。板厚在1416mm 加热温度在 7508000C，大于 20mm 板加热温度在 8500C。对于含碳量（质量分数）大于0.35%的碳素钢和合金高强度钢不能采用高温加 热矫正。火焰加热温度不允许超过8500C（过火） ，这样力学性能会变坏，冲击性能降低，同时由于加热温度过高，使金属接近熔化变软，由于

8、气体喷射会把金属表面吹成凹坑或波纹， 使钢件受到损伤。另外加热温度过高，使金属表面晶界处被氧气侵入而生成氧化物形成空洞 或裂纹，金属表面会生成较厚的氧化皮。 5.3.1.4 火焰加热温度的控制 对于含碳量（质量分数）小于0.25%的碳素钢和低合金钢，由于加热温度较宽，可以近 似的凭钢材的加热颜色估计加热温度。从钢材表面颜色判断温度有一定误差，而且与观察者 的经验和现场的光线亮度关系很大。因此对于含碳量（质量分数）大于0.35%的碳素钢和合 金高强度钢应采用测温笔或测温仪器测定比较可靠。工艺文 件H02 THM 2010 103 A/1 第3页共11页颜色温度/ 颜色温度/ 深褐红色550580

9、 亮红色830900 褐红色580650 橘黄色9001050 暗红色650730 暗黄色10501150 暗樱红色730770 亮黄色11501250 樱红色770800 白黄色12501300 深樱红色800830 - - 5.3.2 加热火焰氧与乙炔燃烧比 由于氧气和乙炔混合比例不同，燃烧的火焰可以分为中性焰、氧化焰和碳化焰三种。火 焰都由焰心、内焰、外焰组成。 5.3.2.1 中性焰 中性焰燃烧后的气体中即无过剩的氧气，也无过剩的乙炔。 焰心紧靠烤嘴是一个光亮的白色圆柱体，其程度随混合气体的喷射速度增大而增长，温 度不是很高。 在焰心尖端距离工件表面24mm ，此区火焰温度最高， 并在

10、还原性气氛保护下， 可避免氧化。 内焰在焰心之外，颜色较暗。 外焰在内焰之外与周围空气接触，呈淡蓝色，具有氧化性，温度也低。 适合矫正 1030mm 厚度的钢板 5.3.2.2 碳化焰 火焰燃烧后气体中尚有部分乙炔未成燃烧，焰心呈蓝白色，内焰呈淡白色，外焰带橘红 色。 碳化焰由于乙炔过剩，燃烧速度减慢，因此整个火焰比中性焰长，且较柔软，温度也较 低。 对于大于 30mm 以上钢板，可采用碳化焰缓慢加热，以便逐渐烤透钢板，避免钢板表面温 度较高，而内部温度较低的现象。 5.3.2.3 氧化焰 由于火焰中氧量的增加，氧化反应剧烈，使火焰各部分长度均变小，焰心短而尖，内外 焰层次不清，火焰呈紫蓝色。

11、火焰挺直，并发出“嘶嘶“声。 火焰矫正特点：加热快、生产效率高，通过钢材沿厚度方向温度不均匀分布而产生不均 匀收缩来达到矫正变形的目的时，可采用氧化焰较快的加热钢板表面。一般用于厚度 10mm 以 下钢板。 5.3.2.4 如采用氧与丙烷，火焰形状与乙炔气稍有不同，内焰呈伞状，呈明亮青白光状，火 势旺盛为宜。如呈模糊的兰色则是丙烷过少或氧气过多，呈白色时氧气过少。加热时将内焰 伞状接触钢板。 5.3.3 火焰矫正的加热速度和冷却速度 5.3.3.1 火焰矫正加热速度 在加热温度和烤嘴一定时，火焰矫正的加热速度随板厚增加而减小。但对火焰矫正焊接 角变形，如线状加热时速度慢，沿厚度方向温差小，矫正

12、效果不佳。如速度低于250mm/min 以下时，高温加热会使表面过热，出现缺陷。工艺文 件H02 THM 2010 103 A/1 第4页共11页板厚 （mm ）加热速度 （mm/s ） 气体种类24 68 1012 1416 1822 25 氧-丙烷1320 1113 611 79 57 4 5.3.3.2 冷却速度 火焰矫正的冷却速度分为两种，一种是空气中冷却（空冷），另一种是喷水冷却。 空冷速度相当于水冷速度的2%3% ，冷却速度较慢，可以获得类似于正火的金相组织。 含碳量（质量分数）大于0.25%的钢或合金钢，如果加热温度超过7230C以上，必须空冷。空冷缺点是：冷却时间长，生产效率低

13、。 喷水冷却使用清水作为冷却介质。因盐水或其他溶液冷却速度过快易形成裂纹等问题， 所以不允许使用。 水冷应用于低温矫正和中温矫正，对于含碳量（质量分数）小于0.25%的碳素钢高温矫 正也可采用喷水冷却。喷水冷却效率可以提高三倍以上。但对于w（C）0.25%的碳素钢和 低合金高碳钢，中温加热和高温加热时不允许采用喷水冷却。 5.3.3.3 水火距（喷水的水嘴与火焰加热烤嘴之间的距离） 水火距离过大或过小都会减小成型效果。水火距决定了火焰成型的温度场和拘束刚度， 水火距太近，热量被水带走太多，温度场过低，矫正成型效果减小，正面水冷还会减小正反 两面温度差，显著减少角收缩。水火距过大，则拘束刚度下降

14、，加热过程中压缩作用减小也 使成型效果减小。正面水冷水火距为90mm 为宜，背面水冷水火距以120mm 为宜。 5.3.3.4 水流量的选择 水流量的大小起两个方面作用：一是决定了冷却作用的强弱，二是决定了浸水前沿距火 焰中心的距离（实际水火距） ，因此水流量和水火距共同确定了火焰成型的冷却条件，是火焰 成型的重要参数之一。合适的水流量在53100ml/s 为宜。 5.3.3.5 火焰能率和烤嘴角度 火焰能率主要依据每小时可燃气体的消耗量（L/h ）来确定，而气体消耗量又取决于烤嘴 大小，所以一般烤嘴大小表示火焰能率大小。只有适当的火焰能率，才能给予足够的能量烤 透构件，达到火焰矫正目的。 烤

15、嘴与构件的夹角称为烤嘴角度，烤嘴的倾斜角度大小与火焰的利用率有直接关系，烤 嘴与加热构件成 90 度角即垂直，火焰利用率最高，通常火焰矫正烤嘴的角度为8090度，如 需降低加热温度可以将角度减小。 5.4 火焰矫正的加热方法 5.4.1 圆点加热法 圆点加热法是火焰在构件上加热为圆点形面积的一种火焰矫正方法。 5.4.1.1 在板上加热一个圆点形面积，沿板厚温度分布可构成圆柱或圆锥加热体，当加热温 度至 2000C 以上，冷却后会沿加热体圆柱径向产生残余的压塑性变形和应力，则加热体径向收缩，其收缩力称为集结力。 5.4.1.2 圆点加热面积大小根据板厚决定： 板厚1 2 3 4 5 6 8 1

16、0 12 14 16 18 20 22 加 热 点 直 径5 10 15 20 25 30 35 40 48 50 55 60 62 64 5.4.1.3应用 圆点加热法主要用于构件板面波浪变形（不平度）的矫平和构件弯曲变形的矫直。工艺文 件H02 THM 2010 103 A/1 第5页共11页5.4.2 线状加热法 线状加热是火焰在构件上沿直线、曲线或环形的连续加热方法，被加热的构件上的加热 面积呈现一条较窄的带状。 5.4.2.1线状加热的特点 火焰在构件上加热一线状同在构件上堆焊一条焊缝的焊接变形一样，有沿加热长度方向 的纵向收缩变形和垂直于加热长度方向上的横向收缩变形以及以加热线为轴的角变形。 5.4.2.2线状加热操作方法 线状加热可以分为直线加热、 环形加热（螺旋形）和曲线加热 （波浪形）三种基本形式。 线状加热其加热线越宽，在温度相同的情况下，产生的横向线性热膨胀越大，则火焰矫 正产生的压塑性变形越大，火焰矫正效果越好。但易引起板件局