材料热加工工艺流程介绍

1、材料热加工工艺编制： 日期：审核： 日期：批准： 日期：威海东海船舶修造有限公司一， 概述船体结构中存在较多需加工成形的复杂曲度板架及其他因焊接或外力作用产生弯曲或扭曲变形的构件，为确保构件精度，通常利用板材热胀冷缩的原理，对板件采用热加工（火焰加工）的方式，以达到加工及矫正的目的。二， 热加工成型板件热加工成形主要采用水火弯板法（线状加热法），即采用氧气-乙炔烘炬沿预定的加热现对板件进行局部线状加热，并用水进行跟踪冷却（或让其自然冷却），以便板弯成所需求的曲面形状。其主要工艺要求：1、在板材矫正前应根据构件的成形要求，在钢板上画出加热线，各加热线的起点相互错开，不可在同一条直线上。2、左右形

2、状对称的零件，其加热线的位置、数量和长短应对称，操作也应对称进行。3、应尽量避免在同一部位重复加热，尤其是低合金钢（包裹高强度钢），一般情况下，重复加热次数不得超过三次，否则不仅影响成形结果，还会降低钢材的机械性能。4、水火弯板时不要用一次成形的角度过大，以及不大于3°为宜，以免使板面折角而影响板面的光颜美观。5、加热速度、烘嘴口径、加热弯度及水火炬等主要加热参数对板材成形的影响详见“四、各种参数对热加工效果的影响（表4-1）6、新钢种采用水火弯板，需经过试验鉴定后才能进行。7、水火弯板的冷却方式 表2-2冷却方式简介自然冷却在氧气-乙炔焰进行局部加热后，使构件在空气中自然冷却。正面

3、跟踪水冷却在加热火焰后，使用冷却水跟踪强迫冷却。背面跟踪水冷却法在构件的正面用烘炬加热，在构件的背面用冷水跟踪热源进行强制冷却。结论当加热速度等加热参数在一定范围内变化时，背面跟踪水冷法的成形效率最高；正面跟踪水冷法的角变形小于空冷法，横向收缩变形较大，比空冷法适用与依靠横向收缩变形来得到构件的纵向曲度的复杂曲度板8、根据构件成形要求来选择合理的加热参数，推荐选用如下表所列的工艺参数。 表2-1火焰纠正工艺参数 项目板厚（mm）烘嘴号码 33-56-1212火焰性质（氧炔比） 1.0-1.2加热温度600650-700750-800750-850最小火炬（mm）低碳钢30-5050-7070-

4、100100-120低合金钢50-7070-9090-120130-190加热速度（mm/s）20-3010-257-204-10加热深度（mm） （0.6-0.8）t加热宽度（mm） 12-15氧气压力（pa）（2330）×104（3040）×104(5070)×104乙炔压力（pa） （48）×104焰心距板面距离（mm） 23注； 1.表中水火炬系指正面跟踪水冷却而言。 2.t为厚度三、火工矫正1、火工矫正的基本原理，技术要求等与水火弯板相似，操作时可参考使用。其加热方式按加热区形状的不同，主要分为以下三种。1.1点状加热 用火焰在工件上做圆环状游

5、动，均匀的成圆点状加热，根据需要可加热一点或多点。见图3-1（1）多点加热时，在板材上加热淀多呈梅花状分布，型材或圆管上的加热点多呈直线排列。（2）加热点的直径d随板厚变化而变化，一般为d410mm（为板厚），不应小于15mm，点间距a随变形增大而减小，一般在50100mm之间。 表3-1点状加热火圈直径和间距参考 单位（mm）板厚 火圈直径 横向间距 纵向间距4-6 10-20 100-160 40-80（3）适用范围；一般用于外板、甲板、舱壁等板材在构架焊接完后产生的波浪变形。 1.2、线（条）状加热，火焰沿一定方向直线移动并同时作横向摆动，以形成具有一定宽度的条状加热区（水火弯板主要采用

6、线状加热）。见图3-2(1)线状加热时，横向收缩大于纵向收缩，并其收缩量随加热区宽度的增加而增加，加热区宽度b通常取板厚的两倍左右。一般约为1525mm，加热线的长度及间距视工件尺寸和受形状况而定。（2）线状加热线的加热方向应由变形小的部位箱变形较大的部位过度，加热温度从低到高逐渐提高，是变形较大的部位产生较大的拉伸应力。（3）适用范围：线状加热多用于矫正钢性和变形较大的结构。1.3 三角形加热将火焰摆动，使加热区呈三角形状，三角形底边矫正钢板或型钢的边缘，顶角向内。见图3-3 （1）三角形的顶角约为30°，宽度约为20-30mm矫正型板时，三角形的高度h应为腹板高度a的1/2-1/

7、3。 （2）适用范围：三角形加热法多用于矫正厚度和钢性大的构件变形，如型钢、焊接梁的变形等。 2.火焰矫正只适用于塑性较好的材料，不适合于高合金钢，铸铁等脆性材料。3.冷却方式与同水火弯板，对于厚度较大而右又比较重要的构件或淬硬倾向较大的钢材，不可用水火矫正法。4加热火焰通常用氧-乙炔焰，火焰性质为中性焰，如果要求加热深度小时，可采用氧化焰。5.在采用点状加热法时，为了加快矫正时间，可同时用锤在圆点四周锤击，锤击时锤背面撑以垫块，线在火圈周围敲击，后在两个火圈之间敲击，以防止加热区域急剧皱褶。6.加热温度与获得矫正变形大小成正比，加热温度应在600800之内选取（此时构件加热部位呈樱红色），薄

8、板加热温度一般为600700，A36等高强度钢加热温度约为600650.低碳钢的温度可以适当的提高一些，一般不超过850，最高不能超过1000.否则将导致金属组织的变化，晶粒增大及产生较大应力，出现裂纹。7.当变形较大和为了加快矫正时间，可采用螺栓，吊马，千斤顶等辅助工具进行附加压力矫正，例如基座焊后变形的矫正。8.夏天室外矫正，应考虑到日照的影响，因为中午和清晨原加热效果往往不一样。四各种参数对热加工的影响 表4-1加热参数对成形效果的影响横向收缩角变形加热位置由于加热金属区冷却后都是收缩的，所以总是把加热位置选在需收缩的部分（加热位置应是变形的突出处，不能是凹处），另外加热位置相对结构中性

9、轴位置的距离越远变形越大。加热速度（决定加热量）速度越慢收缩量越大，在同一加热速度下，薄板收缩大于厚板。在一定的速度范围内，速度越快角变形越大，但速度过快时板面加热不足角变形反而减小，故对应于每一厚板有以最佳加热速度，在该速度下角变形达到峰值。通常单位线热量的增加，薄板比厚板更快达到峰值。加热参数对成形效果的影响横向收缩角变形加热线一般加热线越密越长产生的变形越大，形成效果越好，但需要注意，不要是其长度跨距加热线所在剖面的中和轴，否则反而会使成形效果恶化。在常规的水火弯板或火焰矫正中，加热线的位置，疏密和长短需由操作人员依实践经验，根据具体情况确定，无理论规律可循。烘嘴口径（决定火焰功率）烘嘴

10、口径越大，单位线能量越强，横向收缩量越大。烘嘴口径越大，角变形越大。加热温度随温度增高而增大，当温度越过900时，收缩量增大不显著。随温度增高而增大。薄板到达一定温度（约750）后，角变形的增大不显著。加热面积加热面积与获得的矫正力成正比，达到热塑状态的金属面积越大，得到的矫正力也越大。必要是可多次加热，但位置错开。加热深度收缩量随深度增大而略有增大。在1/2板厚内，角变形随深度增加而增大；超过1/2板厚，随深度继续增加而逐渐减小。加热参数对成形效果的影响横向收缩角变形水火炬（决定可却进度）收缩量随水火炬的增大而增大，达到某一峰值后，继续增大水火炬，则收缩量减小。角变形随水火炬的增加而减小。冷

11、却方式冷却速度快，矫正效率高。如火焰加热后浇水急冷，可提高矫正效率，可应用也低碳钢和部分低合金钢，对于比较重要的结构和淬硬倾向较大的钢材不宜采用。五部分典型部件的火工矫正 1.T型材的矫正 （1）T型材面板焊接后产生的角变形，矫正方法：沿T型材材背面与两道焊缝对应的位置线加热，加热宽度小于焊角的宽度，加热深度不应超过板厚。见图5-1（2）T型材产生拱变形时使用三角形加热法矫正，三角形的位置视变形情况定。（3）用直线法矫正T型材拱变形（4）T型材旁变形的矫正方法：在面板上进行三角形加热，加热三角形位置在外凸一侧，当腹板刚度较大时，可在腹板合适位置垂直进行线状加热，以减小腹板对面板变形的牵制。（5

12、）T型材变形较严重是，需先矫正严重的变形，在矫正另一种变形。2.上层建筑结构的矫正顺序 （1）先矫正上下层的甲板，后矫正上下层间的围壁。 （2）整个上层建筑矫正从下层向上层依次矫正。 （3）上层建筑甲板，围壁矫正时，先进行整体粗矫，是构架报纸正确形状，后对每一板架内凹凸进行精矫，在围壁靠近上下甲板的地方各留200mm左右的距离不作加热处理。 （4）薄板才用点状及条状加热法，特殊部位用三角加热法。 （5）局部火工矫正顺序 先骨架，后板格。 先易后难，逐步矫正，从变形较小的板开始矫形，逐步向变形较大的部位过渡，以及从钢性较大的部位逐步向钢性较小的部位过渡来进行火工矫正。 3.外围壁板变形矫正前后分

13、段或总段装焊完毕后，在大接缝处由于纵向结构的气割，装配以及大接缝处的焊接引起外围壁的变形可按如下方法矫正。 （1）先在纵向结构反面进行条状加热，接着在纵向结构一侧向变形最大处进行点加热，一边加热一边用木锤敲击，其背面需用平铁锤垫住。 （2）板材变形较大时，可用辅助工具，如下图。每次顶34mm最后顶出可越过板平23mm，作为冷却后除去外力时的回弹量，一般需由两个人协调操作，一人在壁板外火工，一人在板壁内操作。见图5-54.甲板变形的矫正 甲板的变形，一是板格内纯在凹凸变形，二是小尺寸甲板，纵骨的变形，板格的凹凸变形较大是，以甲板下的纵壁或强横梁处的位置作为矫正基面（见图5-7）；甲板，壁板纵骨的变形适当的采用圆管加油泵的方法（见图5-8）。（1）在甲板凹变形一侧的甲板骨架上采用条状加热矫正；（2）在凸变形处进行点加热，用木锤槌平；（3）在纵骨（球扁钢）变形处前后两侧进行缩火操作。5.甲板，围壁开口处的火工矫正 （1）现在门窗开口的四周结构（扶