北京铁路局石家庄职工培训基地 主讲：邢建章 职务：工程师 E-maiI:xingjz55@Date1钢材因受到外力、加热等因素的影响，会使表面产生不平 、弯曲、扭曲、波浪等变形缺陷，这些变形将直接影响零件和 产品的制造质量因此，必须对变形的钢材进行矫正矫正就是对钢材或金属结构制件在制造过程中因发生变形 而不符合技术要求或超出制造公差要求的部位进行一定的加工 ，使其发生一定程度的反变形，从而达到技术要求所规定的正 确几何形状的工艺过程矫正是冷作工的一项重要工作内容，是冷作工必须掌握的基 本技能之一第一章 矫正§1—1 矫正原理一、产生变形的原因 钢材和工件的变形，主要来自以下三个方面：●桁架结构是以型材为主体制造结构 Date21．在轧制过程中产生的变形钢材在轧制过程中就可能因产生残余应力而引起变形例如 ，轧制钢板时，由于轧辊沿长度方向受热不均匀、轧辊弯曲、调 整设备失常等原因，而造成轧辊的间隙不一致，使板材在宽度方 向的压缩力不一致，进而导致板材沿长度方向的延伸不相等而产 生变形热轧厚板时，由于金属所具有的良好塑性和较大的横向刚度 ，使延伸较多的部分克服了相邻延伸较少部分的牵制作用，而产 生钢板的不均匀伸长。
热轧薄板时，由于薄板的冷却速度较快，轧制结束时温度较 低(约在600～650℃)，此时，金属塑性已下降延伸程度不同的部 分相互作用，延伸较多的部分产生压缩应力，延伸较少部分产生 拉伸应力结果，延伸较多的部分在压缩应力作用下容易失去稳 定，使钢板产生波浪变形鞍钢的轧钢系统扎钢教学视频Date32．在加工过程中产生的变形当整张钢板被切割成零件时，由于轧制时造成的内 应力得到部分释放而引起零件变形平直的钢材在压力 剪或龙门式剪床上被剪切成零件时，在剪刀挤压力的作 用下会产生弯曲或扭曲变形采用氧一乙炔气割时，由 于局部不均匀的加热，也会造成零件各种形式的变形3．装配焊接过程中产生的变形在采用焊接方式连接时，随着产品结构形式、尺寸 、板厚和焊接方法的不同，焊接的部件或成品由于焊缝 的纵向和横向收缩的影响，不同程度地产生凹凸不平、 弯曲、扭曲和波浪变形Date4此外，大型结构在装焊过程中，需进行吊运或翻 转，若结构的刚性不足或吊运方法不当，在自重和吊 索张力的作用下也可能导致变形由此可见，矫正实际上包括：钢材矫正，即在备料阶段对板材、型材和管材进 行的矫正零件矫正，即在钢板剪切或气割成零件后，对加 工变形进行的矫正。
部件及产品矫正，即构件在装配焊接过程中及产 品完工后，对焊接变形进行的矫正★构件在装配焊接过程中及产品完成后，对焊接变形的 矫正称为（部件及产品 ）矫正 Date5二、变形造成的影响 钢材的变形会影响零件的号料、切割和其他加工工序 的正常进行，并降低加工精度在零件加工过程中所产生 的变形如不加以矫正，则会影响整个结构的正确装配由 焊接而产生的变形会降低装配质量，并使结构内部产生附 加应力，以至影响到结构的强度此外，某些金属结构的 变形还会影响到产品的外观质量所以，钢材和工件无论何种原因造成的变形，都必须 进行矫正，以消除其变形或将其限制在规定的范围以内各种厚度的钢板，在矫平机或手工矫正后，应用1 m 的钢直尺检查，其表面翘曲度不得超过表l一1的规定表l—l 钢板表面的允许翘曲度钢钢板厚度(mm) 3～5 6～8 9～11 >12允许翘许翘 曲度 (mm/m)3.0 2.5 2．0 1.5Date6型钢的直线度，角钢两边的垂直度，槽钢、工字钢 翼板的垂直度，允许偏差如图1一l所示，图中 f 为型钢 挠度，△为偏差值。
a)挠度 b)垂直度 图1—1型钢的允许偏差装配焊接后的形状和尺寸允许偏差，随结构的类 型、用途和性能要求而不同，通常在产品图样或技术 文件中规定Date7三、变形的实质和矫正方法钢材和构件由于各种原因，其内部存在不同的残 余应力，使结构组织中一部分纤维较长而受到周围的 压缩，另一部分纤维较短而受到周围的拉伸，造成了 钢材的变形矫正的目的，就是通过施加外力、捶击 或局部加热，使较长的纤维缩短，较短的纤维伸长， 最后使各层纤维长度趋于一致，从而消除变形或使变 形减小到规定的范围之内任何矫正方法都是形成新 的、方向相反的变形，以抵消钢材或构件原有的变形 ，使其达到规定的形状和尺寸要求Date8矫正的方法有多种按矫正时工件的温度分为冷 矫正和热矫正冷矫正是工件在常温下进行的矫正， 通过捶击延展等手段进行的冷矫正将引起材料的冷作 硬化，并消耗材料的塑性储备，所以只适用于塑性较 好的钢材变形较大或脆性材料一般不能用冷矫正(普 通钢材在严寒低温下也要避免使用)矫正的过程就是 钢材由弹性变形转变到塑性变形的过程。
因此，材料 在塑性变形中必然会存在着一定的弹性变形由于这 个缘故，当迫使材料产生塑性变形的外力去掉之后， 工件会有一定程度的回弹在矫正工作中可运用“矫枉 必须过正”的道理处理好工件的回弹问题热矫正是将 钢材加热至700～1 000℃高温时进行矫正，在钢材变形 大、塑性差或缺少足够动力设备时应用工件大面积 加热可利用地炉，小面积加热则使用氧一乙炔烤炬 Date9按矫正时力的来源和性质分为机械矫正、手工矫 正、火焰矫正和高频热点矫正机械矫正的机床有多 辊钢板矫平机、型钢矫直机、板缝碾压机、圆管矫直 机(普通液压机和三辊弯板机也可用于矫正)手工矫正 是使用大锤、锤子、扳手、台虎钳等简单工具，通过 捶击、拍打、扳扭等手工操作，矫正小尺寸钢材或工 件的变形火焰矫正和高频热点矫正的矫正力来自金 属局部加热时的热塑压缩变形各种矫正变形方法有时也结合使用例如，在火 焰加热矫正的同时对工件施加外力，进行捶击在机 械矫正时对工件局部加热，或机械矫正之后辅以手工 矫正，都可以取得较好的矫正效果Date10目前，大量钢材的矫正，一般都在钢材预处理阶 段由专用设备进行成批制作的小型焊接结构和各种 焊接梁，常在大型液压机或撑床上进行矫正；大型焊 接结构则主要采用火焰矫正。
’钢材和工件的矫正要耗费大量工时例如，船舶 类大型复杂金属结构，从材料准备到总体装配焊接结 束，在各个工艺阶段有时要进行多达五次以上的矫正 作业所以，在金属结构制造过程中，从钢材的吊运 堆放、零件加工到结构装焊，都应采取各种措施，尽 量避免或减小变形的发生●钢材变形矫正的基本方法有冷矫正和加热矫正 ▲什么叫冷作矫正？ 答：在常温下进行的矫正叫冷作矫正 Date11§1—2 机 械 矫 正一、板材的矫正 采用机械矫正法矫正板材的变形一般在多辊矫平机上进行 ，但有时也可利用液压机或其他设备进行矫正1．多辊矫平机矫正矫平机的工作部分由上下两列轴辊组成，如图1--2所示，通 常有5～11个工作轴辊下列为主动辊，通过轴承和机体连接， 由电动机带动旋转，但位置不能调节上列为从动辊，可通过 手动螺杆或电动升降装置作垂直调节，来改变上下辊列间的距 离，以适应不同厚度钢板的矫正工作时钢板随着轴辊的转动 而啮入，在上下轴辊问方向相反力的作用下，钢板产生小曲率 半径的交变弯曲当应力超过材料的屈服点时产生塑性变形， 使板材内原长度不相等的纤维，在反复拉伸与压缩中趋于一致 ，从而达到矫正的目的。
Date12a)上下辊列平行矫平机 b)上辊列倾斜矫平机图l一2 多辊矫平机 根据轴辊的排列形式 和调节轴位置的不同，常 用的矫平机有以下两种：(1)辊列平行矫平机 (2)上辊列倾斜矫平机 太钢15辊变辊矩变辊径板材矫正机Date13(1)辊列平行矫平机 当上下辊列的间隙略小于被矫正钢板 的厚度时，钢板通过后便产生反复弯曲上列两端的两个轴辊为 导向辊，不起弯曲作用，只是引导钢板进人矫正辊中，或把钢板 导出矫正辊(见图1--2a)由于导向辊受力不大，故直径较小导 向辊可单独上下调节，导向辊的高低位置应能保证钢板的最后弯 曲得以调平有些导向辊还做成能单独驱动的形式通常钢板在 矫平机上要反复来回滚动多次，才能获得较高的矫正质量2)上辊列倾斜矫平机 上下两辊列的轴心线形成很小的夹角上辊除能做升降调节外，还可借助转角机构改变倾角，使上 下辊列的间隙向出口端逐渐增大(见图1—1b)当钢板在辊列间 通过时，弯曲曲率逐渐减小，到最后一个轴辊前，钢板的变形已 接近于弹性弯曲，因此不必装置可单独调节的导向辊矫正时， 头儿对轴辊进行的是钢板的基本弯曲，继续进入时其余各对轴辊 对钢板产生拉力。
这附加的拉力能有效地提高钢板的矫正效果 此类矫平机多用于薄钢板的矫正Date14一般来说，钢板越厚，矫正越容易薄板容易变 形，矫正起来比较困难厚度在3 mm以上的钢板，通 常在五辊或七辊矫平机上矫平；厚度在3 mm以下的薄 板，必须在九辊、十一辊或更多辊矫平机上矫平凹凸变形严重的钢板，可以根据其变形情况，选 择大小和厚度合适的低碳钢板条(厚度0．5一1．0 mm)，垫在需加大拉伸的部位，以提高矫平效果钢板零件，由于剪切时挤压或气割边缘时局部受 热而产生变形，需进行二次矫正这时，只要把零件 放在被用作垫板的平整厚钢板上，通过多辊矫平机， 然后将零件翻转180°再通过轴辊碾压一次即可矫平 此时上下辊的间隙应等于垫板和零件厚度之和Date152．液压机矫正 液压机矫正视频在缺少专用钢板矫平机时，厚板的弯曲变形也可以在液压 机上进行矫正矫正时，应使钢板的凸起面向上，并用两条相 同厚度的扁钢在凹面两侧支承工件工件在外力作用下发生 塑性变形，达到矫正的目的，如图1—3所示施加外力时，钢 板应超过平直状态(略呈反向变形)，使外力去除后钢板回弹而矫 平当工件受力点下面空间间隙较大时，应放置垫铁，其厚度 应略小于两侧垫板的厚度。
若钢板的变形比较复杂时，应先矫 正扭曲变形，后矫正弯曲变形，这时要适当改变垫铁和施加压 力的位置，直至矫平为止图l一3 在液压机上矫正厚板Date163．碾压滚轮矫正在实际生产中，有时会遇到薄板拼接的工作由于薄板的 刚性较差，易失稳，因此薄板拼接后容易产生波浪变形对于 薄板的波浪变形可用专门的碾压滚轮矫正，如图1--4所示由 于这种变形是由焊缝的纵向收缩引起的，用滚轮施加一定的压 力在焊缝上来回反复的碾压，可以使焊缝及其附近的金属延展 伸长，从而消除拼接薄板的波浪变形图1--4滚碾法矫正拼接板变形Date171．多辊型钢矫正机矫正多辊型钢矫正机可矫正 角钢、槽钢、扁钢和方钢等 各种型钢上辊列可上下调 节，辊轮可以调换j以适应矫 正不同断面形状的型钢其 原理和多辊钢板矫平机相同 ，依靠型钢通过上下两列辊 轮时的交变反复弯曲使变形 得到矫正，如图l一5所示图1--5多辊型钢矫正机1、3、5、8一辊轮 2一型钢 4一角钢 6一槽钢 7一方钢型钢矫正机二、型钢和焊接梁的矫正 Date18型钢撑直机是采用反向弯曲的方法，矫正型钢和各种焊接 梁的弯曲变形撑直机运动件成水平布置，有单头和双头两种 。
双头矫直机两面对称，可两面同时工作，工作效率高撑直 机的工作部分如图1--6所示，型钢置于支撑和推撑之间，并可沿 长度方向移动，支撑的间距可由操纵手轮调节，以适应型钢不 同情况的弯形当推撑由电动机驱动做水平往复运动时，便周 期性地对被矫正的型钢施加推力，使其产生反向弯曲而达到矫 正的目的推撑的初始位置可以调节，以控制变形量撑直机 工作台面设有滚柱用以支承型钢，并减小型钢来回移动时的摩 擦力型钢撑直机也可用于型钢的弯形加工，故为弯形、矫正两 用机床图1--6撑直机工作部分 l一支撑 2—工件 3一推撑 4一滚柱 2．型钢撑直机矫正压弯机Date193．液压机矫。