钢零件及钢部件加工向芳课件

钢零件及钢部件加工主讲：向芳放样和号料1放样放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，是根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺寸，按1:1的比例把产品或零、部件的实体画在放样台或平板上，求取实长并制成样板、样杆的过程，是作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。圆锥圆锥台样板、样杆材料：铝板、薄白铁板、纸板、木板、塑料板等材料。样杆及样板上应用油漆写明加工号、构件编号、规格、数量以及螺栓孔位置、直径和各种工作线、弯曲线等加工符号。放样和号料2号料号料是以样板为依据，在原材料上划出实样，并打上各种加工记号。号料前先核对钢材；将钢板表面清理干净；不同规格、不同材质的零件应分别号料；依据先大后小的原则依次号料。放样和号料时应预留余量，一般包括制作和安装时的焊接收缩余量，构件的弹性压缩量，切割、刨边和铣平等加工余量，及厚钢板展开时的余量等。目前国内大多数加工单位已采用数控加工设备，省略了放样和号料工序；但是有些加工和组装工序仍需放样、做样板和号料等工序。切割1气割定义：气割是利用氧气与可燃气体混合燃烧所产生的火焰分离材料的热切割，又称氧气切割或火焰切割。气体：气割用的氧纯度应大于99%；可燃气体一般用乙炔气，也可用石油气、天然气。用乙炔气的切割效率最高，质量较好，但成本较高。主要工具：割炬。它是使可燃气体与氧气按一定比例混合燃烧形成稳定火焰的工具。切割1气割气割根据操作方法的不同，可分为手工气割和机械气割。气割时工件应垫平、垫高，距离地面一定高度，且下方留有一定的空隙，有利于熔渣的吹除。预热火焰功率切割氧压力切割速度割嘴到工件的距离切割倾角气割工艺参数手工气割机械气割切割1气割数控气割：数控火焰切割切割1气割切割2机械切割定义：机械切割是利用机械设备使被加工的金属受剪切挤压作用而发生剪切变形来实现切割分离的工艺过程，有剪切、锯切、铣切等。剪切用剪板机、型钢冲剪机，适用板厚＜12mm的零件钢板、压型钢板、冷弯型钢的切割。切割2机械切割锯切使用设备有条锯、圆片锯、砂轮锯，锯床等，其中砂轮锯适用于切割厚度小于4mm的薄壁型钢及小型钢管，锯床适用于切割各种型钢及梁柱等构件。铣切主要用于焊缝坡口的切割。圆片锯砂轮锯锯床条锯切割2机械切割铣切主要用于焊缝坡口的切割。钢板铣边机铣坡口切割2机械切割机械切割注意事项：机械剪切时要求切面平整，由于切断时切断面边缘产生很大的剪切应力，在剪切面附近连续2mm～3mm范围以内，形成严重的冷作硬化区，这部分钢材脆性很大，因此机械剪切的零件厚度不宜大于12.0mm。对较厚的钢材或直接受动荷载的钢板不应采用剪切，否则要将冷作硬化区域刨除。碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不得进行剪切、冲孔，否则钢材会产生低温冷脆。切割2机械切割切割3等离子切割定义：等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。工作气体：等离子切割采用的工作气体是等离子弧的导电介质，又是携热体，同时还要排除切口中的熔融金属。常用的等离子弧工作气体有氩、氢、氮、氧、空气、水蒸气以及某些混合气体。切割3等离子切割适用范围：等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区。数控等离子切割机切钢板数控等离子切割机切割切割4钢网架（桁架）用钢管切割钢网架（桁架）用钢管杆件宜用管子车床或数控相贯线切割机下料，下料时应预放加工余量和焊接收缩量，焊接收缩量可由工艺试验确定。钢材切割完成后，切割面应无裂纹、夹渣、毛刺和分层等现象。观察检查或采用放大镜检查，有疑义时应进行渗透、磁粉或超声波探伤检查。数控相贯线切割机操作矫正和成型1矫正钢材变形的原因1）钢材在轧制过程中产生的变形2）钢材在储存和运输过程中产生的变形3）钢材在下料过程中产生的变形矫正和成型1矫正钢材的矫正原理钢材弯曲后，各层纤维长度不一致。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变短，把已缩短的纤维拉长。最终使钢板厚度方向的纤维长度一致。矫正和成型1矫正钢材矫正方法：手工矫正反向变形法锤展伸长法矫正和成型1矫正钢材矫正方法：机械矫正拉伸矫正：对于薄板、型钢扭曲的矫正、管子、扁钢和线材弯曲的矫正，可采用拉伸机进行矫正。钢材机械矫正使用的设备有拉伸机、压力机、撑直机、型钢矫正机、平板机、多辊机等。拉伸矫正矫正和成型1矫正压力机矫正：对于中厚板的弯扭变形，型钢的扭曲变形，型钢梁的旁弯及上拱，较大直径钢管的弯曲变形，可采用压力机进行矫正。型钢梁压力机旁弯矫正钢材矫正方法：机械矫正矫正和成型1矫正撑直机矫正：对于较长而窄的钢板弯曲及旁弯变形以及槽钢、工字钢等上拱及旁弯，圆钢等较大尺寸圆弧的弯曲变形，可采用撑直机进行矫正。撑直机进行钢板矫正钢材矫正方法：机械矫正矫正和成型1矫正卷板机矫正：钢板拼接而成的大直径管道，在焊缝处产生凹凸、椭圆等缺陷的矫正可采用卷板机进行矫正。卷板机矫正钢材矫正方法：机械矫正矫正和成型1矫正H型钢矫正钢材矫正方法：机械矫正平板机弯曲矫正矫正和成型1矫正钢材矫正方法：火焰矫正火焰矫正是采用火焰对钢材纤维伸长部位进行局部加热，利用钢材热胀冷缩的特性，使加热部分的纤维在四周较低温度部分的阻碍下膨胀，产生压缩塑性变形，冷却后纤维缩短，使纤维长度趋于一致，从而使变形得以矫正。决定火焰矫正效果主要有三个因素①火焰加热的方式②火焰加热的位置③火焰加热的温度矫正和成型1矫正钢材矫正方法：火焰矫正①火焰加热的方式：点状加热、线状加热和三角形加热。②火焰加热的位置：选择在金属纤维较长的部位或者凸出部位。生产中常采用氧-乙炔火焰加热，应采用中性焰。③火焰加热的温度：碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度应为700℃~800℃，最高温度严禁超过900℃，最低温度不得低于600℃。超过900℃时，钢材内部组织会发生变化，材质变差，而800℃~900℃属于退火或正火区，是热塑变形的理想温度。当低于600℃后，钢材矫正效果不大，且在500℃～550℃也存在热脆性。故当温度降到600℃时，就应停止矫正工作。矫正和成型1矫正钢材矫正方法：火焰矫正火焰加热方式：点状加热、线状加热和三角形加热。矫正和成型1矫正矫正后的外观质量要求：矫正后的钢材表面,不应有明显的凹痕或损伤,划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。矫正后的几何尺寸允许偏差：详见《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205矫正和成型2成型在钢结构加工制造中，成型加工主要包括弯曲、卷板（滚圆）、折边和模具压制四种加工方法。弯曲、卷板(滚圆)和模具压制等工序，根据加工时的温度不同，涉及热加工成型和冷加工成型。矫正和成型2成型热加工成型定义：热加工是指把钢材加热到一定温度后进行的加工方法。它适用于成型、弯曲和矫正在常温下不能做的工件。加热方法：①利用乙炔火焰进行局部加热，方法简便，但是加热面积较小。②放在工业炉内加热，它虽然没有前一种方法简便，但是加热面积很大，并且可以根据结构构件的大小来砌筑工业炉。矫正和成型2成型热加工成型注意事项：当零件采用热加工成型时，可根据材料的含碳量，选择不同的加热温度。加热温度应控制在900℃～1000℃，也可控制在1100℃~1300℃；碳素结构钢和低合金结构钢在温度分别下降到700℃和800℃前，应结束加工;低合金结构钢应自然冷却。热加工成型温度应均匀，同一构件不应反复进行热加工；温度冷却到200℃～400℃时，严禁捶打、弯曲和成型。矫正和成型2成型冷加工成型定义：冷加工指在常温下进行的加工制作，有剪切、铲、刨、辊、压、冲、钻、撑、敲等工序。冷加工绝大多数需要利用机械设备和专用工具进行。注意事项：所有冷加工会使钢材性质发生变化。可以采用热处理的方法，使钢材的机械性能恢复正常状态。对于重要构件因剪切钢材边缘导致的冷作硬化，要将构件的边缘刨去。对于冲孔导致的边缘硬化要将冲孔用铰刀扩孔以消除其表面冷硬部分。矫正和成型2成型弯曲定义：弯曲加工是根据构件形状的需要，利用加工设备和一定的工、模具把板材或型钢弯制成一定形状的工艺方法。弯曲按照按加工方法不同分为压弯、滚弯和拉弯。根据加热程度不同分为冷弯和热弯。矫正和成型2成型弯曲压弯为用压力机压弯钢板，它适用于一般直角弯曲（V形件）、双直角弯曲（U形件），以及其他适宜弯曲的构件。压力机压弯钢板矫正和成型2成型弯曲滚弯为用滚圆机上滚弯钢板，它适用于滚制圆筒形构件及其他弧形构件。滚圆机滚弯方管滚圆机钢板滚圆机矫正和成型2成型弯曲拉弯分别为用转臂拉弯机和转盘拉弯机拉弯钢板，它主要用于将长条板材拉制成不同曲率的弧形构件。自动拉弯机拉钢板拉弯机拉弯+扭曲矫正和成型2成型卷板（滚圆）卷板，也称滚圆，是滚圆钢板的制作。实际上就是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变）。卷板（滚圆），是在卷板机（又称滚板机、轧圆机）上进行的。主要用于卷圆各种容器、大直径焊接管道、锅炉汽包和高炉等的壁板。卷板矫正和成型2成型折边在钢结构制造中，把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作，称为折边。如冷弯卷边C型钢、Z型钢的折弯加工。折边采用的加工机械为折边机，广泛用于薄壁构件的加工。钢结构折弯件加工矫正和成型2成型模具压制模具压制是在压力设备上利用模具使钢材成形的一种工艺方法；钢材及构件成形的好坏与精度取决于模具的形状尺寸和制造质量。边缘加工定义：在钢结构加工制作过程中，构件因切割会导致边缘部分钢材硬化，须将下料后的边缘硬化部分去除以保证构件质量。钢结构焊缝为保证焊透，获得高质量的焊接接头，需要将钢板边缘开坡口，这些统称为边缘加工。边缘加工方法：构件边缘加工可采用铲边、刨边、铣边和碳弧气刨。对接焊缝坡口加工可采用手工气割或坡口机加工等方法。边缘加工铲边：通过对铲头的锤击作用而铲除金属的边缘多余部分而形成坡口。铲边有手工铲边和机械铲边。手工铲边的工具有手锤和手铲等。机械铲边的工具有风动铲锤和铲头等。风动铲锤是用压缩空气作动力的一种风动工具。铲边的精度较低，一般用于要求不高、工作量不大的边缘加工。风动铲锤边缘加工刨边：钢结构制作中对钢构件边缘刨边主要是在刨边机上进行，刨边加工有刨直边和斜边两种。钢构件刨边预留加工余量随钢材的厚度，钢板的切割方法而不同。一般刨边加工余量为2-4mm。刨边机单头数控刨槽机边缘加工铣边：铣边加工精度较高。吊车梁、钢柱等对端部平面度、垂直度要求较高的构件采用铣边进行边缘加工。铣边一般是在端面铣床或铣边机上进行。端面铣前可在铣边机上进行加工，铣边机的结构与刨边机相似，但加工时用盘形铣刀代替刨边机走刀箱上的刀架和刨刀，其生产效率较高。钢板铣边机100厚钢板下坡口卧式全自动端面铣床加工双端面铣床端面铣床加工的H型钢边缘加工铣边边缘加工碳弧气刨：碳弧气刨就是把碳棒作为电极，与被刨削的金属间产生电弧，此电弧具有6000℃左右高温，足以把金属加热到熔化状态，然后用压缩空气的气流把熔化的金属吹掉。达到刨削或切削金属的目的。用途：①可用于焊缝清根，比采用风铲生产效率高，噪音比风铲小，并能减轻劳动强度，特别适用于仰位和立位的刨切。②采用碳弧气刨翻修有焊接缺陷的焊缝时，容易发现焊缝中各种细小的缺陷。③碳弧气刨还可以用来开坡口、清除铸钢件上的毛边和浇冒口，以及铸件中的缺陷等，同时还可以切割金属如铸铁、不锈钢、铜、铝等。注意事项：碳弧气刨在刨削过程中会产生一些烟雾，对人体有害，所以钢结构加工施工现场必须具备良好