鋼結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量和變形控制

摘#8195;要本文以鋼結(jié)構(gòu)制作的一般流程為主線，對各環(huán)節(jié)中的加工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討，最后對材料的切割變形控制方式和組裝中的誤差控制方式進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu)；制作；質(zhì)量；變形控制

中圖分類號TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0094-01

1概述

隨著機械加工技術(shù)的進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)部件的制作已經(jīng)從平面結(jié)構(gòu)發(fā)展到了大跨度、超高層階段。加工材料的類型也擴展到了幾乎涵蓋所有的外形的鋼構(gòu)件原材料。鋼結(jié)構(gòu)部件的制作過程一般為：材料和圖紙準(zhǔn)備→放樣→切割→零件尺寸加工和矯正→部件焊接、組裝→探傷檢查→噴漆→驗收。有上述基本順序可見，鋼結(jié)構(gòu)部件的制作需要遵循特定的順序，從前期的材料和圖紙的準(zhǔn)備工作，到后期的焊接和檢測，整個過程都需要符合相關(guān)的工藝要求，只有對全過程都實施嚴(yán)格的工藝標(biāo)準(zhǔn)，才能有效的保證鋼結(jié)構(gòu)的制作質(zhì)量。

2基本工序中的要點問題

2.1前期準(zhǔn)備工作

鋼結(jié)構(gòu)加工的前期準(zhǔn)備工作主要包括圖紙審核和原材料的準(zhǔn)備。圖紙審核的目的在于保證設(shè)計圖紙是否能夠滿足施工要求，構(gòu)件外形和尺寸等是否合理，以及施工工藝能夠達(dá)到圖紙設(shè)計所提出的要求。這一階段的內(nèi)容包括：①根據(jù)設(shè)計圖紙要求的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和強度，選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)原材料；②依據(jù)圖紙審核的結(jié)果和加工車間的具體條件，明確工作重點和難點，選擇合適的制作工藝和組裝方案；③對圖紙審核中發(fā)現(xiàn)的問題和可能遇到的制作和組裝上的困難，應(yīng)及時和設(shè)計方溝通，做好必要的設(shè)計變更的準(zhǔn)備工作；④依據(jù)圖紙審核的結(jié)果，準(zhǔn)備制作原材料。

2.2零部件的放樣與號料

零部件放樣是指按1:1的比例在放樣臺上利用幾何作圖法彈出的大樣圖。放樣這道工序是鋼結(jié)構(gòu)加工和制作中的重要環(huán)節(jié)，如果這個環(huán)節(jié)出現(xiàn)較大誤差，將會造成誤差累計，影響到零件的后期加工精度。放樣階段的要點包括：①了解加工設(shè)備的性能，操作熟練是正確放樣的前提保證；②吃透圖紙設(shè)計要求，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖中各部件的尺寸和相對幾何位置進(jìn)行嚴(yán)格的核對；③放樣結(jié)束后要進(jìn)行自查，主要是統(tǒng)計可能誤差和衡量放樣精度。

鋼材號料是指根據(jù)施工圖樣的幾何尺寸、形狀制成樣板，利用樣板或計算出的下料尺寸，直接在板料或型鋼表面上，畫出構(gòu)件形狀的加工界線。號料階段的關(guān)鍵是合理確定加工余量。依據(jù)筆者經(jīng)驗，對銑端面的號料余量按加工方式的不同，氣割一般邊上加4 mm~5 mm為宜，剪切一般邊上加3 mm~4 mm為宜；對切割余量也按切割方式的不同，手動氣割割縫不超過4 mm為宜，自動氣割割縫不超過3 mm為宜。號料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)為：外形尺寸允許偏差不超過正負(fù)1 mm，孔距允許偏差不超過正負(fù)0.5 mm。

2.3切割與下料

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的切割有多種方法，具體的加工工藝以實際要求為準(zhǔn)。不論是哪種切割方式都需要滿足鋼構(gòu)件的切割質(zhì)量要求，其基本要求為：無分層、斷口無裂紋、切口處無熔渣等。具體而言，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的切割應(yīng)滿足以下幾個關(guān)鍵指標(biāo)：①切割面平整度需滿足要求，即切割平面角度不得大于鋼板厚度的0.05倍，且小于2 mm；②切割面表面粗糙度不超過0.2 mm；③局部缺口深度不超過1 mm；④對于厚度超過10 mm的鋼板應(yīng)注意檢查是否有分層和夾渣等質(zhì)量問題，并控制缺棱的尺寸不大于1 mm。

2.4組裝

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組裝是指遵照施工圖的要求把已經(jīng)加工完成的各零件或半成品等鋼構(gòu)件采用裝配的手段組合成為獨立的成品。依據(jù)加工鋼結(jié)構(gòu)類型的不同和加工要求的不同，組裝可分為部件的組裝和預(yù)總裝等。按組裝方法的不同，又可分為地樣法組裝、立裝、胎膜組裝等。具體的組裝類型和組裝方式需依據(jù)實際需要而定，但都需要符合相關(guān)的質(zhì)量要求。

3鋼結(jié)構(gòu)材料切割的誤差影響因素分析

鋼結(jié)構(gòu)原材料在經(jīng)過切割后的質(zhì)量問題主要來自于加工人員操作不當(dāng)、原材料質(zhì)量不過關(guān)、機械加工設(shè)備誤差、加工工藝系統(tǒng)誤差這四個方面。而在鋼材切割中最常見也最容易產(chǎn)生鋼材切割質(zhì)量問題的是剪板機和氣割的本身誤差和加工工藝本身不可避免的問題。因此此處針對這一問題展開討論。

1）剪板機切割尺寸誤差分析。剪板機能夠快速的切割鋼板，但也會存在一些不可避免的問題，具體而言主要表現(xiàn)為以下幾種具體形式：①剪切變形；②扭曲變形；③壓痕?？傮w而言，當(dāng)采用剪板機時，為了控制變形程度，關(guān)鍵是控制剪刃間的間隙，并依據(jù)板材厚度進(jìn)行實時的調(diào)整。

2）氣割尺寸誤差分析。當(dāng)采用氣割方式時，加工誤差主要來自于兩個方面：加工人員的技術(shù)能力和氣割機工作原理所決定熱力變形。對于前者，顯然應(yīng)當(dāng)以保證加工人工的技術(shù)能力為解決之道。而對于氣割機所造成的變形，則要分情況進(jìn)行討論：①縮短變形。為了避免這個問題，需要在放樣和下料時充分考慮加工余量，這很大程度上取決于經(jīng)驗；②彎曲變形。這個問題從實踐經(jīng)驗來看無法避免，其決定因素在于鋼材的應(yīng)力分布變化，解決的辦法是采用多頭氣割機的方式進(jìn)行加工；③位移變形。這類變形一般發(fā)生在工人手動氣割時，但加工完成后通常都會恢復(fù)。為了控制氣割中的變形，應(yīng)遵循以下基本原則：①先切小件，后切大件；②先切復(fù)雜工件，后切簡單工件；③先切短邊后切長邊。

4構(gòu)件組裝中的質(zhì)量控制

影響鋼結(jié)構(gòu)組裝質(zhì)量的因素主要來自于加工人員的素質(zhì)、材料特性、加工機械設(shè)備以及加工工藝。所有的組裝工作都需要由人來組織實施，因此加工人員的素質(zhì)是首要控制的因素，再好的機械設(shè)備和加工工藝如果沒有熟練的技術(shù)工人做保障，鋼結(jié)構(gòu)的組裝質(zhì)量同樣得不到保證。還應(yīng)當(dāng)根據(jù)加工材料的特性和具體的待組裝結(jié)構(gòu)，選擇最合適的加工工藝和加工設(shè)備。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組裝中最核心的問題是構(gòu)件的幾何尺寸誤差控制，尺寸上的過大偏差會對整個鋼構(gòu)件組裝和最后的承載力造成很大的影響。為了保證組裝的質(zhì)量，應(yīng)建立嚴(yán)格的組裝工序，在鋼構(gòu)件組裝前應(yīng)對各部件進(jìn)行尺寸上的矯正，對如對板材的彎曲變形等應(yīng)有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，對桿件的尺寸應(yīng)在誤差允許范圍之內(nèi)等。從組裝順序上看，在安裝時應(yīng)遵照由內(nèi)向外、先主后次的基本順序。此外，為了保證構(gòu)件的整體組裝正確，應(yīng)在進(jìn)行整體焊接前對施工圖紙進(jìn)行仔細(xì)的推敲，制定最合理的組裝順序，并且在正式組裝前對各子構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格的測量和矯正。

以實腹式H鋼結(jié)構(gòu)的焊接組裝為例，在進(jìn)行組裝前，就應(yīng)當(dāng)對翼板和腹板的尺寸進(jìn)行復(fù)核，保證平直度及彎曲小于1/1000的公差且不大于5 mm。在進(jìn)行焊接前，應(yīng)將裝配縫附近3 cm-5 cm范圍內(nèi)的氧化銹蝕部分去銹和打磨，以保證焊接的強度。進(jìn)入組裝階段后，應(yīng)按照先鋪設(shè)腹板，再鋪設(shè)翼板的順序?qū)⑦@兩類構(gòu)件平裝在裝備胎上。焊接之前，以“開”形夾具保證構(gòu)件間的垂直角度，并繪制裝配線，最后才進(jìn)行焊接。還應(yīng)當(dāng)注意的是，在焊接過程中為了防止構(gòu)件間的角度變化和整體變形，可采用以點焊的方式對翼板設(shè)置臨時支撐點，如設(shè)計要求不允許采用點焊，則應(yīng)當(dāng)用夾具來保證焊接過程中的整體穩(wěn)定性。

由于鋼結(jié)構(gòu)加工的形式多種多樣，本文中無法都對各類型的加工構(gòu)件組裝要點進(jìn)行羅列，但其基本原理是相通的。要實現(xiàn)組裝過程中的變形最小，應(yīng)當(dāng)從實際出發(fā)，結(jié)合設(shè)計圖紙要求和工人經(jīng)驗，采取最合適的組裝形式。

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