钢材的矫正
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钢材的矫正
1. 钢材变形的原因 2. 钢材的矫正原理 3. 钢材的矫正方法
1. 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
（1）钢材在轧制过程中产生的变形
在轧制过程中钢材可能由于残余应力而引起变形。例如，在轧制钢板时，由 于轧辊沿长度方向受热不均匀、轧辊弯曲，高速设备失衡等原因，造成轧辊 间隙不一致，而使板料在宽度方向的压缩不均匀，延伸较多的部分受延伸较 少部分的拘束而产生压缩应力，而延伸较少部分产生拉应力，因此，延伸较 多部分在压缩应力作用下可能产生失稳而导致变形。
一般钢材的加热温度应在600～800℃左右，低碳钢不大于850℃；厚 钢板和变形较大的工件，加热温度在700～850℃，加热速度要缓慢； 薄钢板和变形较小的工件，加热温度在600～700℃，加热速度要快； 严禁在300～500℃温度时进行矫正，以防钢材脆裂。
（3）火焰矫正
为了提高矫正质量和矫正效果，还可施加外力作用或在加热区域用水急冷， 提高矫正效率。但对厚板和具有淬硬倾向的钢材（如高强度低合金钢、合金 钢等），不能用水急冷，以防止产生裂纹和淬硬。常用钢材和简单焊接结构 件变形的火焰矫正要点见表3—8。
当钢材产生扭曲变形时，也可采用反向变形法。通过对扭曲部 分施加反扭矩，使其产生反向扭曲，从而消除变形。反向扭曲 矫正的应用见表3—3。
② 锤展伸长法 对于变形较小或刚性较差的钢材变形，可锤击纤 维较短处，使其伸长与较长纤维趋于一致，进行矫正，见表3— 4。工件出现较复杂变形时，矫正步骤为：先矫正扭曲，后矫正 弯曲，再矫正不平。如果被矫正钢材表面不允许有损伤，矫正 时应用衬板或用型锤衬垫等保护措施。
变形较严重，刚性较大的构件 变形的矫正
② 决定火焰矫正效果的因素 决定火焰矫正效果主要有以下三点因素： 火焰加热的方式 火焰加热的方式主要有点状加热、线状加热和三角
形加热，如图3—2所示。加热方式、适用范围及加热要领见表3—7。 火焰加热的位置 火焰加热的位置应选择在金属纤维较长的部位或者
凸出部位，如图3—3所示。 火焰加热的温度 生产中常采用氧—乙炔火焰加热，应采用中性焰。
图3-1钢材平直和弯曲时纤维长度的变化 a)平直； b)弯曲
表3-1 钢材在划线前允许偏差
3. 钢材的矫正方法
（1）手工矫正 （2）机械矫正 （3）火焰矫正 （4）高频热点矫正
（1）手工矫正
① 反向变形法 对于刚性较好的钢材弯曲变形时，可采用反向变 形法进行矫正。由于钢板在塑性变形的同时，还存在弹性变形， 当外力消除后会产生回弹，因此为获得较好的矫正效果，反向 弯曲矫正时应适当过量。反向弯曲矫正的应用见表3—2。
薄板凹凸不平，钢管弯曲等矫 正
变形量大，加热点距小，加热点直径适当 大些，反之，则点距大，点径小些。薄板 加热温度低些，厚板加热温度高些
线状加热
中厚板的弯曲，T字型、工字 梁焊后角变形等的矫正
一般加热线宽度约板厚的0.5～2倍，加热 深度为板厚的1/3～1/2 。变形越大，加热 深度应大一些
三角形加热
（3）钢材在下料过程中产生的变形
钢材在下料过程中引起的变形。钢材下料一般要经过气割、剪 切、冲裁、等离子弧切割等工序。钢材在加工的过程中，有可 能使其内应力得到释放引起变形，也可能由于受到外力不均匀 产生变形。例如，将整张钢板割去某一部分后，会使钢材在轧 制时造成的应力得到释放引起变形。又如气割、等离子弧切割 过程是对钢材局部进行加热而使其分离，这种不均匀加热必然 会产生残余应力，导致钢材不同程度变形，尤其是气割窄而长 的钢板时边缘部位的钢板弯曲现象最明显。在剪切、冲裁等工 序时，由于工件受到剪切，在剪切边缘必然产生很大的塑性变 形。
总之，引起钢材的变形因素很多。如果钢材的变形大于技术规 定或大于表3—1中的允许偏差时，必须进行矫正。
2. 钢材的矫正原理
钢材在厚度方向上可以假设是由多层纤维组成的。钢材处于平直状态时，各 层纤维长度都相等，即ab=cd，见图3—1（a）。钢材弯曲后，各层纤维长 度不一致，即a′b′≠c′d′，见图3—1（b）。可见，钢材的变形就是其中一部 分纤维与另一部分纤维长度不一致造成的。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。
火焰矫正的步骤： a分析变形的原因和钢结构的联系。 b找出变形的位置。 c确定加热方式、加热部位和冷却方式。 d矫正后检验。
图3-2 火焰加热的方式 a) 点状加热； b) 线状加热； c)三角加热；
图3-3 火焰加热的位置
表3-7 加热方式、适用范围及要领
加热方式 点状加热
Leabharlann Baidu适用范围
加热要领
表3-2 反向弯曲矫正
表3-3 反向扭曲矫正的应用
表3-4 锤展伸长法矫正的应用
（2）机械矫正
① 机械矫正原理和分类及适用范围 机械矫正就是通过机械动力或液压力对 材料的弯曲、不平整处给予拉伸、压缩或弯曲作用，使材料恢复平直状态， 机械矫正的分类及适用范围见表3—5。
② 特殊变形的矫正 钢板有特殊变形时，需采取一定的措施才能矫正，钢板 特殊变形的矫正方法见表3—6。
热轧厚板时，由于高温金属良好的热塑性和较大的横向刚度，延伸较多的部 分克服了相邻延伸较少部分对其力的作用，而产生了板材的不均匀伸长。
（2）钢材在储存和运输过程中产生的变形
焊接结构使用的钢材因运输和不正确堆放产生的变形。焊接结构使用的钢材 均是较长、较大的钢板和型材，如果吊装使其受力不均、运输颠簸或储存不 当、垫底不平等原因钢材就会产生弯曲、扭曲和局部变形。
表3-5 机械矫正分类及适用范围
表3-6 钢板特殊变形的矫正方法
（3）火焰矫正
① 火焰矫正原理 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。
1. 钢材变形的原因 2. 钢材的矫正原理 3. 钢材的矫正方法
1. 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
（1）钢材在轧制过程中产生的变形
在轧制过程中钢材可能由于残余应力而引起变形。例如，在轧制钢板时，由 于轧辊沿长度方向受热不均匀、轧辊弯曲，高速设备失衡等原因，造成轧辊 间隙不一致，而使板料在宽度方向的压缩不均匀，延伸较多的部分受延伸较 少部分的拘束而产生压缩应力，而延伸较少部分产生拉应力，因此，延伸较 多部分在压缩应力作用下可能产生失稳而导致变形。
一般钢材的加热温度应在600～800℃左右，低碳钢不大于850℃；厚 钢板和变形较大的工件，加热温度在700～850℃，加热速度要缓慢； 薄钢板和变形较小的工件，加热温度在600～700℃，加热速度要快； 严禁在300～500℃温度时进行矫正，以防钢材脆裂。
（3）火焰矫正
为了提高矫正质量和矫正效果，还可施加外力作用或在加热区域用水急冷， 提高矫正效率。但对厚板和具有淬硬倾向的钢材（如高强度低合金钢、合金 钢等），不能用水急冷，以防止产生裂纹和淬硬。常用钢材和简单焊接结构 件变形的火焰矫正要点见表3—8。
当钢材产生扭曲变形时，也可采用反向变形法。通过对扭曲部 分施加反扭矩，使其产生反向扭曲，从而消除变形。反向扭曲 矫正的应用见表3—3。
② 锤展伸长法 对于变形较小或刚性较差的钢材变形，可锤击纤 维较短处，使其伸长与较长纤维趋于一致，进行矫正，见表3— 4。工件出现较复杂变形时，矫正步骤为：先矫正扭曲，后矫正 弯曲，再矫正不平。如果被矫正钢材表面不允许有损伤，矫正 时应用衬板或用型锤衬垫等保护措施。
变形较严重，刚性较大的构件 变形的矫正
② 决定火焰矫正效果的因素 决定火焰矫正效果主要有以下三点因素： 火焰加热的方式 火焰加热的方式主要有点状加热、线状加热和三角
形加热，如图3—2所示。加热方式、适用范围及加热要领见表3—7。 火焰加热的位置 火焰加热的位置应选择在金属纤维较长的部位或者
凸出部位，如图3—3所示。 火焰加热的温度 生产中常采用氧—乙炔火焰加热，应采用中性焰。
图3-1钢材平直和弯曲时纤维长度的变化 a)平直； b)弯曲
表3-1 钢材在划线前允许偏差
3. 钢材的矫正方法
（1）手工矫正 （2）机械矫正 （3）火焰矫正 （4）高频热点矫正
（1）手工矫正
① 反向变形法 对于刚性较好的钢材弯曲变形时，可采用反向变 形法进行矫正。由于钢板在塑性变形的同时，还存在弹性变形， 当外力消除后会产生回弹，因此为获得较好的矫正效果，反向 弯曲矫正时应适当过量。反向弯曲矫正的应用见表3—2。
薄板凹凸不平，钢管弯曲等矫 正
变形量大，加热点距小，加热点直径适当 大些，反之，则点距大，点径小些。薄板 加热温度低些，厚板加热温度高些
线状加热
中厚板的弯曲，T字型、工字 梁焊后角变形等的矫正
一般加热线宽度约板厚的0.5～2倍，加热 深度为板厚的1/3～1/2 。变形越大，加热 深度应大一些
三角形加热
（3）钢材在下料过程中产生的变形
钢材在下料过程中引起的变形。钢材下料一般要经过气割、剪 切、冲裁、等离子弧切割等工序。钢材在加工的过程中，有可 能使其内应力得到释放引起变形，也可能由于受到外力不均匀 产生变形。例如，将整张钢板割去某一部分后，会使钢材在轧 制时造成的应力得到释放引起变形。又如气割、等离子弧切割 过程是对钢材局部进行加热而使其分离，这种不均匀加热必然 会产生残余应力，导致钢材不同程度变形，尤其是气割窄而长 的钢板时边缘部位的钢板弯曲现象最明显。在剪切、冲裁等工 序时，由于工件受到剪切，在剪切边缘必然产生很大的塑性变 形。
总之，引起钢材的变形因素很多。如果钢材的变形大于技术规 定或大于表3—1中的允许偏差时，必须进行矫正。
2. 钢材的矫正原理
钢材在厚度方向上可以假设是由多层纤维组成的。钢材处于平直状态时，各 层纤维长度都相等，即ab=cd，见图3—1（a）。钢材弯曲后，各层纤维长 度不一致，即a′b′≠c′d′，见图3—1（b）。可见，钢材的变形就是其中一部 分纤维与另一部分纤维长度不一致造成的。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。
火焰矫正的步骤： a分析变形的原因和钢结构的联系。 b找出变形的位置。 c确定加热方式、加热部位和冷却方式。 d矫正后检验。
图3-2 火焰加热的方式 a) 点状加热； b) 线状加热； c)三角加热；
图3-3 火焰加热的位置
表3-7 加热方式、适用范围及要领
加热方式 点状加热
Leabharlann Baidu适用范围
加热要领
表3-2 反向弯曲矫正
表3-3 反向扭曲矫正的应用
表3-4 锤展伸长法矫正的应用
（2）机械矫正
① 机械矫正原理和分类及适用范围 机械矫正就是通过机械动力或液压力对 材料的弯曲、不平整处给予拉伸、压缩或弯曲作用，使材料恢复平直状态， 机械矫正的分类及适用范围见表3—5。
② 特殊变形的矫正 钢板有特殊变形时，需采取一定的措施才能矫正，钢板 特殊变形的矫正方法见表3—6。
热轧厚板时，由于高温金属良好的热塑性和较大的横向刚度，延伸较多的部 分克服了相邻延伸较少部分对其力的作用，而产生了板材的不均匀伸长。
（2）钢材在储存和运输过程中产生的变形
焊接结构使用的钢材因运输和不正确堆放产生的变形。焊接结构使用的钢材 均是较长、较大的钢板和型材，如果吊装使其受力不均、运输颠簸或储存不 当、垫底不平等原因钢材就会产生弯曲、扭曲和局部变形。
表3-5 机械矫正分类及适用范围
表3-6 钢板特殊变形的矫正方法
（3）火焰矫正
① 火焰矫正原理 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。