箱型鋼梁彎曲的火焰矯正方法

1、箱型鋼梁彎曲的火焰矯正方法箱型鋼梁主要為焊接件，在加工過(guò)程中因工藝原因，產(chǎn)品免不了 存在彎曲變形。為了把變形控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)， 需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行 矯正。矯正的方法有人力矯正、機(jī)械矯正、火焰矯正以及混合矯正等。 在矯正方法中火焰矯正方法簡(jiǎn)單、效率高，因此在構(gòu)件矯正中得到廣 泛的應(yīng)用。但是，目前火焰矯正缺少理論依據(jù)，僅憑作業(yè)工人的經(jīng)驗(yàn)， 在矯正中效率還是不高，時(shí)有過(guò)矯的質(zhì)量事故發(fā)生。因此，對(duì)火焰矯 正進(jìn)行理論探討，對(duì)實(shí)際操作具有極大的指導(dǎo)意義。一、箱型鋼梁的一般結(jié)構(gòu)及其制作工藝箱型梁結(jié)構(gòu)主要由上下翼緣板、 腹板、中筋板以及局部加強(qiáng)板組 成。一般的制作工藝流程為：毛料下料T除銹修邊T下翼緣板校直并

2、 畫筋板位置線T把下好料的筋板增加臨時(shí)支撐后點(diǎn)焊到下翼緣板上 T焊接筋板與下翼緣板的兩邊焊縫T先后將下好料的腹板點(diǎn)焊T焊 接腹板與下翼緣板的焊縫內(nèi)外T焊接筋板與腹板的焊縫T拼點(diǎn)上翼 緣板T焊接腹板與上翼緣板的焊縫T初步檢測(cè)T矯正T必要的檢測(cè) T除銹噴漆T成品驗(yàn)收。具體見(jiàn)：圖（一）。圖（一）箱梁工藝示意圖、箱型鋼梁的焊接殘余應(yīng)力分布及其變形因?yàn)楹附託堄鄳?yīng)力和變形產(chǎn)生的主要原因是焊接時(shí)的不均勻加熱，近縫區(qū)的構(gòu)件在加熱和隨后冷卻過(guò)程中發(fā)生了塑性變形。根據(jù)箱型梁的焊縫布置，可以得到箱型梁筋板與腹板交接處的焊接殘余應(yīng)力 分布見(jiàn)圖（二）。該類型焊縫殘余應(yīng)力以焊縫的影響區(qū)為分界，在焊縫內(nèi)形成正殘余應(yīng)力，影響

3、區(qū)之外的一定范圍內(nèi)形成負(fù)殘余應(yīng)力區(qū)1。殘余應(yīng)力大小與焊接線能量有很大的關(guān)系，在此不討論。圖（二）圖（三）圖（三）為箱梁焊接成n形狀后的殘余應(yīng)力分布。因?yàn)楦拱逶谂c 筋板、下翼緣板的焊接中腹板只有單邊受熱， 根據(jù)焊縫及近焊縫區(qū)域 受到拉應(yīng)力，以后隨遠(yuǎn)離焊縫依次是壓應(yīng)力，拉應(yīng)力，形成三個(gè)正負(fù) 相間的應(yīng)力分布區(qū) 1，可以得到腹板的殘余應(yīng)力分布如圖（三） 。殘 余應(yīng)力在焊縫處、中性軸處、最遠(yuǎn)離焊縫處出現(xiàn)峰值，其峰值大小與 焊接影響區(qū)、梁的截面慣性矩大小等因素有關(guān)，在此不討論。按照焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律，可以得到焊接后的箱梁變形狀態(tài) 如圖（四）。圖（四）三、火焰矯正的一般方法 火焰矯正是利用火焰加熱時(shí)產(chǎn)生的

4、局部壓縮變形使較長(zhǎng)部分在 冷卻后縮短來(lái)消除變形。 火焰加熱的自然冷卻后的殘余應(yīng)力分布如圖（五）。圖（五）般的火焰矯正就是利用火焰加熱起拱部位， 多點(diǎn)加熱使起拱部位局部受熱進(jìn)行反變形，最終矯正箱梁的彎曲變形火焰矯正的熱源由氧氣-乙炔火焰加熱。首先選擇合適的割嘴, 把氧氣-乙炔火焰（氣壓）調(diào)整好，利用中性焰進(jìn)行三角形加熱。四、根據(jù)理論，更高效的火焰矯正方法根據(jù)焊縫殘余應(yīng)力分布規(guī)律以及火焰局部加熱殘余應(yīng)力分布規(guī) 律，箱型梁中只要在腹板中性軸上進(jìn)行線狀加熱， 降低中性軸的殘余 應(yīng)力，然后再在其拱部進(jìn)行三角形加熱，消除殘余應(yīng)力峰值，達(dá)到火 焰矯正目的。為了對(duì)以上火焰矯正方法進(jìn)行驗(yàn)證，特別進(jìn)行了以下對(duì)比試

5、驗(yàn)。圖（六）試驗(yàn)采用兩種試件，截面慣性矩、面積、材質(zhì)均一樣，具體的 試驗(yàn)方法為：試件1按照一般的三角形加熱方法在 T型試件的翼緣板 底中部加熱一個(gè)點(diǎn)，加熱寬度為4cm;試件2則按照先加熱中性軸然 后加熱其供部位的原則進(jìn)行加熱。加熱位置分別為試件中性軸中部和 翼緣板底中部?jī)蓚€(gè)加熱點(diǎn)。操作氧氣-乙炔均為同一個(gè)操作手。試驗(yàn) 相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。試件火焰矯正方法火焰溫度加熱時(shí)間原撓度矯正后撓度矯正量1一般火焰矯正600-700 C2-4分-5.5mm-5mm0.5mm2咼效火焰矯正600-700 C2-3分-5mm+1mm6mm通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，先加熱中性軸后加熱起拱部可有效的對(duì)彎曲箱梁進(jìn)行矯正，效率是一般火焰矯正的 45倍。從理論上分析，可以知道箱梁的截面慣性矩越大，采用高效的火焰矯正方法矯正效率更加明 顯。五、應(yīng)用情況在加工生產(chǎn)中，該火焰矯正方法已經(jīng)成功的應(yīng)用于移動(dòng)模架牛腿 梁彎曲的矯正、 襯砌臺(tái)車龍門架底梁的彎曲矯正、 架橋機(jī)導(dǎo)梁的彎曲 矯正。圖（七） 圖（八） 圖（九） 圖七為利用先加熱中性軸之后再加熱起拱部位進(jìn)行的矯正，圖八 為整條箱梁的矯正點(diǎn)。 圖九中為一般的火焰矯正方法進(jìn)行的矯正。 從 圖七、八、九對(duì)比可以看到，先加熱中性軸之后再加熱起拱部位進(jìn)行 的矯正方法大大的減少了矯正加熱的點(diǎn)， 矯正效率明顯的比一般的加 熱矯正要高。六、結(jié)論 在相同條件下，先加熱箱梁的中性軸，