钢材预处理+2

1、讲解人：韩兆波讲解人：韩兆波1主要内容：船体钢料加工主要内容：船体钢料加工n船体钢材预处理船体钢材预处理n船体构件的边缘加工船体构件的边缘加工2船体钢料加工船体钢料加工n将钢板和型钢变为船体构件的工艺过程称船将钢板和型钢变为船体构件的工艺过程称船体钢料加工。体钢料加工。n在这一过程中，要涉及到金属材料特性、弹在这一过程中，要涉及到金属材料特性、弹塑性力学、断裂力学以及防腐等方面知识塑性力学、断裂力学以及防腐等方面知识 。n根据不同的加工特点，加工目的，整个钢料根据不同的加工特点，加工目的，整个钢料加工过程可以分为三大类：加工过程可以分为三大类： 钢材预处理钢材预处理 构件的边缘加工构件的边缘加

2、工 构件的成形加工构件的成形加工3船体钢料加工类别、方法及设备船体钢料加工类别、方法及设备 4船体钢材预处理船体钢材预处理 一、一、 钢材的矫正钢材的矫正1. 1.钢材变形的原因和矫正原理钢材变形的原因和矫正原理n钢板和型材在轧制、运输和贮存过程中受钢板和型材在轧制、运输和贮存过程中受各种因素影响，常常产生波浪形、局部凸各种因素影响，常常产生波浪形、局部凸凹和各种扭曲等变形。凹和各种扭曲等变形。n这些变形将影响号料、气割及其他加工工这些变形将影响号料、气割及其他加工工序的正常进行，降低加工精度。序的正常进行，降低加工精度。n这些变形在焊接时还会产生附加应力或构这些变形在焊接时还会产生附加应力或

3、构件失稳而影响构件的强度。件失稳而影响构件的强度。n在号料前应进行矫正，消除这些变形。在号料前应进行矫正，消除这些变形。5n钢板的任何一种变形都是因为钢板的纤维钢板的任何一种变形都是因为钢板的纤维组织长短不均所致。组织长短不均所致。n钢板矫正就是使板材纤维组织长短均匀，钢板矫正就是使板材纤维组织长短均匀，从而消除局部不平的过程。从而消除局部不平的过程。n压缩板材纤维难以实现，一般采用拉长纤压缩板材纤维难以实现，一般采用拉长纤维的方法。维的方法。n将板材较短的纤维拉长，使它们和周围的将板材较短的纤维拉长，使它们和周围的纤维有相同的长度，消除局部变形。纤维有相同的长度，消除局部变形。62. 2.钢

4、材的矫正钢材的矫正钢材的矫正包括钢材的矫正包括钢板钢板的矫正和的矫正和型材型材的矫正。的矫正。（1 1）钢板的矫正）钢板的矫正常用常用多辊轿平机多辊轿平机矫正钢板的变形。矫正钢板的变形。n矫平机由上下两列工作辊组成，有矫平机由上下两列工作辊组成，有5 51111个个轴辊。轴辊。n下列轴辊为主动辊，固定在机体上。下列轴辊为主动辊，固定在机体上。 由电动机通过减速器带动其旋转。由电动机通过减速器带动其旋转。 上列轴辊为从动辊，可在垂直方向做整体上上列轴辊为从动辊，可在垂直方向做整体上下调节，适应不同厚度钢板的矫平作业。下调节，适应不同厚度钢板的矫平作业。78钢板矫平作业钢板矫平作业n钢板随轴辊的转

5、动而钢板随轴辊的转动而啮入。啮入。n在轴辊间承受方向相在轴辊间承受方向相反的力发生多次交变反的力发生多次交变的弯曲。的弯曲。 钢板弯曲应力超过材料的屈服极限而产生钢板弯曲应力超过材料的屈服极限而产生塑性变形。塑性变形。 增加矫平机的轴辊数目，可以提高钢板的增加矫平机的轴辊数目，可以提高钢板的矫平质量矫平质量 使较短的纤维伸长，从而将整张钢板矫平。使较短的纤维伸长，从而将整张钢板矫平。9钢板矫平钢板矫平n钢板越厚，矫正越容易。钢板越厚，矫正越容易。n薄板容易产生变形，矫正比较困难。薄板容易产生变形，矫正比较困难。n厚度在厚度在3mm3mm以上用五辊或七辊矫平机进以上用五辊或七辊矫平机进行矫正，行

6、矫正，3mm3mm以下用九辊、十一辊或更以下用九辊、十一辊或更多辊的矫平机进行矫正。多辊的矫平机进行矫正。n钢板凸凹严重难于达到矫正要求时，可钢板凸凹严重难于达到矫正要求时，可往复几次。往复几次。10（2 2）. .型材的矫正型材的矫正n型钢矫直机的工作原理：型钢矫直机的工作原理：l机床工作部分由两个支机床工作部分由两个支撑和一个推撑组成。撑和一个推撑组成。 推撑安装在一个能作水平运动的滑块上，由电推撑安装在一个能作水平运动的滑块上，由电动机通过减速器带动其作水平往复运动。动机通过减速器带动其作水平往复运动。 两个支承没有动力传动，两个支承没有动力传动，间距可以调节。间距可以调节。 矫正型材时

7、，将型材变形段靠在两个支撑之间，矫正型材时，将型材变形段靠在两个支撑之间，使其受到推撑作用力后产生反向变形，从而将使其受到推撑作用力后产生反向变形，从而将变形段矫直。变形段矫直。 手工敲击矫正、水火矫正、液压机进行矫正。手工敲击矫正、水火矫正、液压机进行矫正。 11二、钢材的表面清理与防护二、钢材的表面清理与防护n钢材表面的清理和防护：钢材表面的清理和防护： 是指将钢材表面的氧化皮和锈斑是指将钢材表面的氧化皮和锈斑清除干净（即除锈），然后在除锈的清除干净（即除锈），然后在除锈的钢材表面涂刷防锈底漆的工艺过程。钢材表面涂刷防锈底漆的工艺过程。121 . 1 . 抛丸除锈法抛丸除锈法n利用专门的抛

8、丸机将铁丸或其它磨料利用专门的抛丸机将铁丸或其它磨料高速地抛射到钢材表面上，以清除钢高速地抛射到钢材表面上，以清除钢材表面的氧化皮和铁锈。材表面的氧化皮和铁锈。n主要用于板材的原材料除锈。主要用于板材的原材料除锈。n除锈效率高、表面处理质量比较均匀，除锈效率高、表面处理质量比较均匀，便于组成自动作业流水线。便于组成自动作业流水线。n立式抛丸机和卧式抛丸机两种。立式抛丸机和卧式抛丸机两种。n在钢材预处理流水线上，采用的是卧在钢材预处理流水线上，采用的是卧式抛丸机。式抛丸机。13抛丸除锈机的基本形式图示抛丸除锈机的基本形式图示14抛丸除锈抛丸除锈n卧式抛丸机除锈时，铁丸容易堆积在钢板上，卧式抛丸机

9、除锈时，铁丸容易堆积在钢板上，从而影响除锈质量。从而影响除锈质量。n设置高压鼓风机组成的吹丸系统或机械式刮板，设置高压鼓风机组成的吹丸系统或机械式刮板，随时清除堆积的铁丸。随时清除堆积的铁丸。n离心式抛丸叶轮是抛丸机的关键部件，叶轮总离心式抛丸叶轮是抛丸机的关键部件，叶轮总数视生产量和板材宽度而定。数视生产量和板材宽度而定。n抛丸除锈设备均设有丸粒回收系统，以便铁丸抛丸除锈设备均设有丸粒回收系统，以便铁丸铁丸或其它磨料的反复使用。铁丸或其它磨料的反复使用。n应配置通风除尘装置以降低对环境的污染应配置通风除尘装置以降低对环境的污染 。n抛丸后应立即涂刷防护底漆或做其它防护处理。抛丸后应立即涂刷防

10、护底漆或做其它防护处理。152. 2. 化学除锈法化学除锈法n用于用于5 5mmmm以下的薄钢板和型材除锈。以下的薄钢板和型材除锈。n化学除锈法通常指的是多工序的酸洗法，化学除锈法通常指的是多工序的酸洗法，大致过程是：大致过程是： 将脱脂洗净后的钢材浸入酸洗槽内，利用将脱脂洗净后的钢材浸入酸洗槽内，利用酸液浸渍除掉氧化皮和铁锈，用水洗净后酸液浸渍除掉氧化皮和铁锈，用水洗净后再用碱液中和残酸，防止其对钢材的腐蚀。再用碱液中和残酸，防止其对钢材的腐蚀。n酸洗除锈法可作为抛丸除锈法的补充手段。酸洗除锈法可作为抛丸除锈法的补充手段。n化学除锈一般用盐酸、硫酸、磷酸或混合化学除锈一般用盐酸、硫酸、磷酸或

11、混合液作为除锈液；也有用有机酸的液作为除锈液；也有用有机酸的16 表面去污；酸洗；冷水冲洗；表面去污；酸洗；冷水冲洗； 碱中和；碱中和； 冷水冲洗；磷化处理；冷水冲洗；磷化处理； 热水冲洗；自然干燥；补充处理热水冲洗；自然干燥；补充处理17化学除锈法流程化学除锈法流程3 3. .分段喷丸除锈法分段喷丸除锈法n利用风管中高速流动的压缩空气将铁丸喷利用风管中高速流动的压缩空气将铁丸喷射到钢材表面。射到钢材表面。n使氧化铁和使氧化铁和 锈斑剥离，达到除锈的目的。锈斑剥离，达到除锈的目的。184 4. .带锈底漆法带锈底漆法n又称反应底漆，它涂刷在生锈钢材表面后又称反应底漆，它涂刷在生锈钢材表面后能与

12、铁锈发生反应，生成一层具有保护能能与铁锈发生反应，生成一层具有保护能力的薄膜，并成为底漆。一般用于二次除力的薄膜，并成为底漆。一般用于二次除锈。锈。三、钢板预处理流水线三、钢板预处理流水线n 由钢材输送、钢板矫正、除锈、喷涂低漆由钢材输送、钢板矫正、除锈、喷涂低漆和烘干等工序形成的自动作业流水线，如图和烘干等工序形成的自动作业流水线，如图所示所示n钢材预处理流水线的工艺流程钢材预处理流水线的工艺流程(P(P9797) )19船体船体构件的边缘加工构件的边缘加工n船体构件的边缘加工主要是指船体构件的边缘加工主要是指零件的边缘零件的边缘切割和焊接坡口加工。切割和焊接坡口加工。n船体构件有船体构件有

13、直线边缘和曲线边缘直线边缘和曲线边缘之分，加之分，加工所用的机械设备和方法也有不同。工所用的机械设备和方法也有不同。n边缘加工的方法有边缘加工的方法有 机械切割法机械切割法( (剪切、冲孔、刨边和铣边剪切、冲孔、刨边和铣边) ) 化学切割法化学切割法( (氧乙炔气割和氧丙烷气割氧乙炔气割和氧丙烷气割) ) 物理切割法物理切割法( (等离子切割和激光切割等离子切割和激光切割) )20一、机械切割法一、机械切割法n机械剪切的实质：机械剪切的实质： 在超过材料极限强度的剪切力作用下，被在超过材料极限强度的剪切力作用下，被加工金属受挤压而发生剪切变形和断裂的加工金属受挤压而发生剪切变形和断裂的过程过程

14、n这一过程大致分为三个连续发生的阶段这一过程大致分为三个连续发生的阶段 弹性变形阶段弹性变形阶段 塑性变形阶段塑性变形阶段 断裂阶段断裂阶段21n船体构件的边缘有直线和曲线之分，船体构件的边缘有直线和曲线之分，加工所用的机械设备和方法也有不同加工所用的机械设备和方法也有不同 ：直边构件直边构件：加工车床主要有：加工车床主要有斜刃龙门斜刃龙门剪床剪床和和压力剪切机压力剪切机( (或联合冲剪机或联合冲剪机) )两种两种曲线边缘曲线边缘：加工车床主要是：加工车床主要是圆盘剪切圆盘剪切机机， 221. 1. 斜刃龙门剪床斜刃龙门剪床n图示为斜刃龙门剪床工作部分图示为斜刃龙门剪床工作部分n剪切板材时，上

15、剪刀不断做上下往复运动，剪切板材时，上剪刀不断做上下往复运动，剪切范围为图中平行四边形剪切范围为图中平行四边形ABCDABCD232. 2. 压力剪切机压力剪切机 n常用的压力剪切机为剪切和冲孔两用的联合机常用的压力剪切机为剪切和冲孔两用的联合机床，可剪切板材和型材也可进行冲孔作业床，可剪切板材和型材也可进行冲孔作业243. 3. 圆盘剪切机圆盘剪切机n厚度较小，具有任意曲线边缘的船体构件，厚度较小，具有任意曲线边缘的船体构件，可用圆盘剪切机进行剪切可用圆盘剪切机进行剪切n圆盘剪切机的工作部分如图所示圆盘剪切机的工作部分如图所示25二、化学切割法二、化学切割法n在船体构件加工中，气割方法进行直

16、在船体构件加工中，气割方法进行直线边缘和曲线边缘的加工切割各种形线边缘和曲线边缘的加工切割各种形状和不同厚度的工件切出各种不同型状和不同厚度的工件切出各种不同型式的焊接坡口。式的焊接坡口。n在船体装配中，气割方法广泛应用于在船体装配中，气割方法广泛应用于切割余量和修正边缘。切割余量和修正边缘。26n气割也称火焰切割，通常是指气割也称火焰切割，通常是指氧氧乙炔焰乙炔焰切割或氧切割或氧丙烷焰切割丙烷焰切割。n实质是：金属在氧气中燃烧的过程。实质是：金属在氧气中燃烧的过程。n气割分为三个阶段：气割分为三个阶段：金属预热、金属燃烧金属预热、金属燃烧和氧化物的排除。和氧化物的排除。n预热焰加热金属，使钢

17、材表面温度上升达预热焰加热金属，使钢材表面温度上升达到被切割材料的燃点时，放出高速的切割到被切割材料的燃点时，放出高速的切割纯氧气流使金属在氧气中纯氧气流使金属在氧气中 燃烧，并将燃烧燃烧，并将燃烧生成的液态氧化物迅速吹掉而形成割缝。生成的液态氧化物迅速吹掉而形成割缝。 二、化学切割法二、化学切割法27n借助高速氧气流的动借助高速氧气流的动能将燃烧生成的熔渣能将燃烧生成的熔渣( (即金属氧化物即金属氧化物) )迅速迅速吹除掉吹除掉n连续不断地进行上述连续不断地进行上述过程，从而在过程，从而在被割金被割金属上形成一条割缝属上形成一条割缝将将金属分开，金属分开，达到切割达到切割的目的的目的气割的过

18、程气割的过程28被割金属的燃点必须低于其熔点被割金属的燃点必须低于其熔点n气割能正常进行的基本条件气割能正常进行的基本条件，因为气割，因为气割的的实质是金属在氧气中的燃烧实质是金属在氧气中的燃烧n如果被割金属的燃点高于其熔点，那么如果被割金属的燃点高于其熔点，那么 金属尚未达到燃点就已熔化，切割过程金属尚未达到燃点就已熔化，切割过程不是燃烧过程而只是熔化过程。不是燃烧过程而只是熔化过程。n低碳钢和低合金钢都属于燃点低于熔点低碳钢和低合金钢都属于燃点低于熔点的金属，都具有良好的气割性能的金属，都具有良好的气割性能 。29氧化物熔点应低于金属的熔点氧化物熔点应低于金属的熔点 并且具有良好的流动性并

19、且具有良好的流动性n气割形成的氧化物熔点低、流动性好气割形成的氧化物熔点低、流动性好, ,便便容容易被高速氧气流吹除易被高速氧气流吹除n若氧化物熔点高于金属的熔点，则若氧化物熔点高于金属的熔点，则氧化物氧化物不可能以液体状态从切割处排除不可能以液体状态从切割处排除n氧化物薄膜附着在割缝金属表面产生粘渣氧化物薄膜附着在割缝金属表面产生粘渣现象，从而现象，从而妨碍切割过程的进行妨碍切割过程的进行n铜、铝等金属铜、铝等金属不符合这个条件，一般不能不符合这个条件，一般不能用气割的方法进行切割用气割的方法进行切割 30n常用的气割装备有常用的气割装备有 手工气割炬手工气割炬 半自动气割机半自动气割机 门

20、式自动气割机门式自动气割机 数控自动气割机数控自动气割机31n气割过程中，操作者手工控制割嘴的气割过程中，操作者手工控制割嘴的运动轨迹。运动轨迹。n割嘴沿事先在钢板上画出的切割线移割嘴沿事先在钢板上画出的切割线移动。动。n切割的精度主要取决于操作的技术。切割的精度主要取决于操作的技术。(1) (1) 手工气割炬手工气割炬32割炬割炬33n由三部分组成由三部分组成 n切割部分切割部分( (包括割包括割嘴、气体管路及嘴、气体管路及调节装置等调节装置等) )n动力部分动力部分( (行走电行走电动机和减速装置动机和减速装置等等) )(2) (2) 半自动气割机半自动气割机 辅助设备辅助设备( (直线轨

21、道和割圆圆规等直线轨道和割圆圆规等) ) 气割机由电动机驱动，沿直线轨道做匀速气割机由电动机驱动，沿直线轨道做匀速运动而实现构件直线边缘的切割，也可倾运动而实现构件直线边缘的切割，也可倾斜一定的角度以便切割出斜一定的角度以便切割出V V型或型或X X型坡口。型坡口。3435n数控自动气割机由数控自动气割机由数字控制装置和气割执行数字控制装置和气割执行装置装置组成组成n通常与计算机辅助建造系统配套使用通常与计算机辅助建造系统配套使用n切割前切割前，需将被切割构件的图形用图形处理，需将被切割构件的图形用图形处理语言编成构件程序语言编成构件程序n经计算机处理、计算和对数控指令编码，得经计算机处理、计

22、算和对数控指令编码，得到数控切割程序到数控切割程序n录入程序载录入程序载( (如纸带、磁盘等如纸带、磁盘等) )n切割时切割时，将数控切割程序输入到数字控制装，将数控切割程序输入到数字控制装置中，数控装置控制执行机构进行切割置中，数控装置控制执行机构进行切割( (3 3) )数控自动气割机数控自动气割机36n数控自动气割机数控自动气割机执行部分执行部分的机架上安装有一的机架上安装有一套或数套切割装置套或数套切割装置n机架机架为悬臂式结构、门式结构或桥式结构为悬臂式结构、门式结构或桥式结构n数控气割机的割炬在控制装置的控制下，具数控气割机的割炬在控制装置的控制下，具有有平面移动、自动升降和旋转平

23、面移动、自动升降和旋转等功能等功能n能切割能切割不同厚度不同厚度和和任意形状任意形状的构件的构件n切割装置为多割嘴割炬时，可同时加工出焊切割装置为多割嘴割炬时，可同时加工出焊接坡口接坡口n若配置有划线装置，还能在钢板上若配置有划线装置，还能在钢板上划安装线、划安装线、加工线和各种符号加工线和各种符号数控自动气割机的结构数控自动气割机的结构37n数控切割根据数控切割根据 CAMCAM提供的资料直接进行切提供的资料直接进行切割，可实现放样、切割过程自动化割，可实现放样、切割过程自动化n切割精度高、割缝表面光洁，误差可以控切割精度高、割缝表面光洁，误差可以控制在制在0.50.5mmmm以下以下n省去号料工序；采用有自动号料装置的数省去号料工序；采用有自动号料装置的数控气割机，还可取消手工二次号料控气割机，还可取消手工二次号料n节省劳动力，改善劳动条件，消除各工序节省劳动力，改善劳动条件，消除各工序的累积误差的累积误差n使用穿孔纸