1、1机械设备在钢结构构件加工中的应用摘要：随着我国经济的飞速发展，建筑工程的数量和规模不断扩大，钢结构应用越来越广泛，为使结构完成后达到设计位形要求，精确预设调整值和变形控制在整个施工过程中显得非常重要，机械设备的应用是保证整个工程质量的前提，本文论述了机械设备在钢结构构件加工中的应用，以供同行借鉴。 关键词：机械设备；钢结构构件加工 中图分类号：U673.38 文献标识码： A 文章编号： 机械设备在钢结构构件加工的应用 1.轧制 H 型钢 采用轧制 H 型钢的钢结构，加工量最小。其加工量主要是柱、梁和其他构件在车间组装和在现场连接的接头。柱段加工顺序为: 钢材进厂核对和检查划线切断钻孔胎架组
2、装柱与短梁(或连接板(焊接矫正焊口超声探伤涂漆成品 必要时应对 H 型钢的几何尺寸进行检查。表 9 所列是日本建筑学会规定的 H 型钢形状和尺寸的允许偏差。此外，一些国家对 H 型钢的标准取样(力学试验用)位置作了规定(图 12)。由于轧制比的不同，整个截面上钢的强度并不完全相同。对于厚 30mm 以上的钢板，据几个国家的标准，标淮取样位置定在距边缘 1/4 宽度的轴线上，取样深度为钢板厚度的 1/4或 1/60 2H 型钢标谁加工线的组成是，机械输人传送带把钢材从室外堆放场送进车间(堆放场设龙门吊，配备提升磁铁)。在车间内，钢材沿传送带(机械传动辊道)向前输送，通过切断、钻孔工位，直到装配站
3、。在某些生产线上，还设有喷丸除锈工位和喷漆工位。在这一流程中，不需把构件吊起。在先进工业国家，数控技术已较普遍，如绘图、放样、切断、钻孔等大都数控化，还备有小型电子计算机，专门检查编制的程序有无差错。H 型钢的最重要加工工序为切断、钻孔和组装，它们对最终产品的质量有重要影响: (1)切断:螺栓连接的 H 型钢柱，要求相对接的两个端面完全接触(称接触面连接)，以利垂直轴力的传递。因此，切断方法应能保证切割端面的直角度和光洁度(图 13)。 国外标准对切断直角度无相应规定。据日本经验，每切割 100mm 的误差应不大于 0.1-0.2mm(即 1/500-1/1000)。为保证切断精度，采用高精
4、度冷锯(即圆盘锯)，可达到的精度为 0.35mm(楔形缝隙)。锯盘最大直径为 1.4m，可切割的截面尺寸最大为 1000 x 300mm 或 400 x 400mm.。大于这一截面则应采用其他的切割方法(如精密火焰切割)。必3要时，端面应作铣削加工。 按日本 JASS6(日本钢结构施工规范，下同)，切断端面的粗糙度应不大于 100s，一般是易于做到的冷锯为 50 一 100s，炬割为 80 一 100s，铣削加工为 20-40s。 (2)钻孔:钻孔加工采用高精度多轴钻床，亦称三向群钻。先进的群钻为数控，按指令纸带工作;有钻头 24 根，每一方向 8 根，型钢加工位置如图 14 所示。加工孔径为
5、 20.5 一 26.5mm,钻进速度为 10-50mm/min，孔位精度为1.0/1000mm, (3)组装:柱段组装是耗用劳动量最多的工序，对于定型产品或批量产品，应采用组装胎具，以提高效率和精度。胎具是一种组装用水平台座，其上配备液压缸或汽缸，并借助于档铁控制装配尺寸。在这种工位上，还配备小型起重工具(如单臂旋转吊车或 r 形吊车)、电动扳手、电磁央具、风动夹具以及高效能定点点焊机等。对于小型组装构件，还采用旋转胎具，施焊时更为灵活。 2.焊接工字截面 我国冶金部所属工厂采用的生产流程如下: 大张钢板拼接多嘴自动切割机精密切割下料钢板整平工字截面三块板组装自动焊接冀缘矫平精整锯头定尺成品
6、 各道工序的具体做法是: (1)在大张钢板拼接工艺中，采用自制的气动接料胎架。钢板沿辊道4送进后，用下面的磁铁将钢板定位，再用接料胎架横梁上的 10 具气缸把钢板压紧在底座上，用压力架上的埋弧自动焊小车施焊。对于中等厚度钢板，采用预留间隙、不开坡口、大电流焊接;或采用大钝边、小坡口焊接，以提高效率和节约焊接材料。 (2)在切割下料中，采用多嘴精密切割机。各厂普遍采用氧一丙烷燃料取代氧一乙炔徽料，用新型扩散型精密割嘴代替旧式筒型割嘴，切割效率提高 40 -100，切口光洁度达到4，且旁弯变形极小。扩散型割嘴系应用超音速喷、管原理设计，切割氧气的出口速度和圆柱度提高，形成超音速气流，切口宽度小于
7、lmm，切割面上不塌边，下不挂渣。 (3)钢板矫平采用多辊矫平机，如一种 7 辊矫平机，可矫平的钢板最大厚度 39mm，最大宽度 2500mm,矫正速度 7 m/min，还有一种 9 辊轻便矫平机，适用于较薄钢板。 (4)工字截面三块板组装采用气动胎具(图 15)。这种胎架是通用型的，适用于多种截面规格，翼缘板上下位置可调，腹板位置不可调。适用范围:H=250 一 800mm, B=200-500mm, L=1250-15500mme 胎架一侧为固定支座，另一侧为活动支座，借助于气缸顶紧。 (5)对于重型工字截面，采用埋弧自动焊;而对中型工字截面，则采用双头深熔 CO2 保护自动焊。焊接时工件
8、处于水平位置(即翼缘板立放，同图 14)，并借助无级调速传动机构作直线移动，焊头则固定不动。每次可焊接两翼缘板一侧的两条贴角焊缝(图 16 )，翻转工件后焊接另两条5焊缝。 为提高埋弧自动焊效率，研究并试制了双丝双弧埋弧自动焊机。前丝用直流电(700A )，后丝用交流电(500A )，两丝间距 70 - 80mm，与冀像板的夹角为 30-34。焊接速度为 52m/小时，一次焊成的焊脚高度为8 一 12mm。 (6)工字截面焊接后，翼缘板因焊缝收缩而挠曲，必须矫平，为此设计和制作了翼缘矫平机。适用范围是:B = 200 -800mm,冀缘最大厚度40mm，腹板最小高度 400mm。该设备的工作效
9、率比手工火焰矫正提高十多倍，且节约大量氧气和电石。 (7)精整和切头定尺一般还采用冷锯，但进口冷锯价格很贵，目前国内有关单位正在研制三向火焰精密切割机，它投资少，效率高，可有效地代替冷锯和端面铣床。 3.坏接箱形截面 箱形截面柱的制造比工字形截面复杂。日本的工艺流程是: 钢板进厂材质、规格检查和整平划线火焰精密切割坡口加工(割炬) U 形件组装内部焊接(CO2 保护半自动焊) 箱形件组装连续电渣焊打底超声探伤角缝焊接(自动埋弧焊) 加劲板位置划线端面铣床加工大梁连接板组装并焊接(CO2 半自动焊) 调直超声探伤油漆成品 箱形截面的组装，一般比较难于保证其正确的截面形状和控制扭曲6变形。在箱形截
10、面柱中，都设有位置同大梁的翼缘位置相一致的横隔板。它既是截面的加劲板，又是组装中保证截面正确形状的基准板。因此，横隔板的加工精度十分重要。 组装顺序和要求是:在组装平台上平放一块侧板，立放相应的横隔板，并作定位焊，再立放两块侧板。为使立放侧板与横隔板密贴，还要借助于移动胎具或棘轮式夹具从两侧将其夹紧，作 U 形件内部焊接，把横隔板和三块侧板连接起来，可为单侧贴角焊或单边 V 形坡口焊。施焊中应特别注意焊缝的对称和焊接条件的一致，以防止产生扭曲变形。覆盖最后一块侧板，用弓形夹钳将其卡紧，并作定位焊。最后，检查截面角度是否正确，合格后作角部单边 V 形坡口埋弧自动焊。 当组装件已经形成封闭截面后，要矫形是相当困难的。因此在组装中应边组装、边调整，以保持正确的外形。 参考文献： 1 钢结构建筑在我国发展看好J. 房材与应用 , 2005,(02) 2 章崇任. 钢结构建筑的机械化施工J. 建筑机械化 , 1998,(03) 3 刘鹤年, 刘万忠. 中国钢结构工业发展综述J. 钢结构 , 1993,(02) 4 链接资料J. 建筑 , 2006,(19) 5 日本钢结构建筑发展状况J. 建设科技 , 2004,(01)
