火焰切割的加強(qiáng)鐵壓彎后變形的原因分析及處理措施

■ 張海燕，朱家富

我公司生產(chǎn)的電力變壓器油箱產(chǎn)品，為了保證其具有一定的使用強(qiáng)度，需要在油箱箱壁上焊接一定數(shù)量的加強(qiáng)鐵。加強(qiáng)鐵以U形居多，厚度8～25mm不等。圖1為變壓器油箱外形，箱壁外側(cè)焊接有U形加強(qiáng)鐵。

U形加強(qiáng)鐵有剪板機(jī)剪切和數(shù)控火焰切割機(jī)切割兩種下料方式，在加強(qiáng)鐵的加工過程中發(fā)現(xiàn)采用數(shù)控火焰切割機(jī)下料的加強(qiáng)鐵在折彎設(shè)備上壓彎后出現(xiàn)了不同程度的拱狀變形，而剪板機(jī)剪切下料的鋼板未發(fā)現(xiàn)這種情況，造成火焰切割下料的加強(qiáng)鐵無法直接在油箱箱壁上進(jìn)行點(diǎn)裝、焊接。下面就U形加強(qiáng)鐵的變形情況、產(chǎn)生原因及如何處理進(jìn)行詳 盡的介紹。

圖1 焊有U形加強(qiáng)鐵的變壓器油箱

1. U形加強(qiáng)鐵的拱狀變形

變壓器油箱的箱壁上焊接U形加強(qiáng)鐵要求無間隙點(diǎn)裝（見圖2），如存在間隙最大不得超過2mm，即U形加強(qiáng)鐵的兩條腿邊緣的直線度≤2mm，然后利用千斤頂頂壓至無間隙后點(diǎn)裝焊接。

而火焰切割下料的加強(qiáng)鐵平板時(shí)無明顯變形，但是利用折彎機(jī)進(jìn)行壓彎過程中在對(duì)加強(qiáng)鐵壓制第一道和第二道彎后均出現(xiàn)了不同程度的拱狀變形（見圖3），而且同等尺寸的加強(qiáng)鐵厚度越薄變形越大，厚度相同腿高度越小變形也越大。拱狀變形的出現(xiàn)造成了U形加強(qiáng)鐵直線度超差的問題，而且大小不等，最大可達(dá)20～30mm，這樣導(dǎo)致加強(qiáng)鐵無法使用。

2. U形加強(qiáng)鐵拱狀變形的原因分析

經(jīng)過剪切下料和火焰切割下料兩種方法的對(duì)比顯示，U形加強(qiáng)鐵出現(xiàn)拱狀變形的原因是由于前期在熱切割過程中鋼板內(nèi)部產(chǎn)生了熱應(yīng)力，即鋼板在火焰切割過程中因受熱不均勻而存在著溫度上的差異，各處的膨脹變形或收縮變形不一致，之間相互約束產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。由于熱應(yīng)力存在于切割完畢的鋼板內(nèi)部，且邊緣熱影響區(qū)產(chǎn)生的熱應(yīng)力要大于內(nèi)部的熱應(yīng)力，也就是從邊緣熱影響區(qū)向中間部位應(yīng)力逐漸減小，中間部位應(yīng)力最小，所以邊緣熱影響區(qū)產(chǎn)生收縮變形的趨勢最大。

加強(qiáng)鐵在壓彎時(shí)壓制的是鋼板里側(cè)，鋼板彎折位置的應(yīng)力在壓制過程中得以釋放，而長邊邊緣熱影響區(qū)位置的應(yīng)力變化不大，壓制完畢的U形加強(qiáng)鐵有了向邊緣部位收縮變形的時(shí)機(jī)，所以加強(qiáng)鐵就出現(xiàn)了拱狀變形。

對(duì)于兩腿的高度尺寸小的加強(qiáng)鐵壓彎后變形較大，主要原因是腿高越小彎折部位越靠近鋼板的長邊邊緣，這樣此位置內(nèi)部存在的應(yīng)力相比里側(cè)要大，壓彎后釋放的應(yīng)力就大，向鋼板邊緣熱影響區(qū)收縮變形的趨勢就更大，變形也就越大。

而對(duì)于厚度薄的U形加強(qiáng)鐵變形大的原因主要是薄鋼板的剛度小，折彎后變形傾向大。

3.U形加強(qiáng)鐵拱狀變形的處理措施

根據(jù)上述U形加強(qiáng)鐵產(chǎn)生拱狀變形的原因分析，制定出了以下幾種處理措施。

（1）利用冷加工方法去除鋼板邊緣切割過程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)，消除或降低邊緣部位的熱應(yīng)力，即鋼板兩長邊下料時(shí)預(yù)留加工余量，然后利用機(jī)加工設(shè)備，如刨床等，將其去除。熱影響區(qū)的寬度根據(jù)切割的方法、鋼板厚度等不同而有所不同，根據(jù)鋼板厚度不同單邊余量控制在3～6mm。

（2）利用三角形火焰加熱的方法矯正加強(qiáng)鐵拱起的部位，使拱起的部位收縮達(dá)到直線度符合要求。火焰加熱前最好先給其外力將上拱位置下壓至與平臺(tái)貼齊，效果會(huì)更好，如圖4所示。

（3）利用油壓設(shè)備對(duì)其調(diào)直處理。壓制時(shí)沖頭與加強(qiáng)鐵之間必須放置墊板，以防在表面壓制出死彎變形影響外觀質(zhì)量，壓制過程要慢、要穩(wěn)，切記不要心急，如圖5所示。

圖2 箱壁與U形加強(qiáng)鐵的無間隙點(diǎn)裝及存在間隙時(shí)的壓制

圖3 U形加強(qiáng)鐵壓彎后出現(xiàn)的拱狀變形

圖4 火焰加熱矯正變形

圖5 油壓設(shè)備調(diào)直拱形的U形加強(qiáng)鐵

4. 結(jié)語

經(jīng)數(shù)控火焰切割機(jī)切割下料的加強(qiáng)鐵去除邊緣部位熱影響區(qū)的寬度后再壓制U形彎，加強(qiáng)鐵沒有出現(xiàn)拱狀變形，或拱狀變形在允許的范圍內(nèi)。不去除熱影響區(qū)的情況下，經(jīng)過火焰整形或利用專用油壓設(shè)備進(jìn)行調(diào)直也同樣能夠使加強(qiáng)鐵的直線度滿足技術(shù)要求。