第一节钢结构构件的加工制作
钢结构是把钢板、钢管及各种型钢经加工、连接、安装成的工程结构,可以承受各种作用,具有足够的可靠性和良好的社会经济价值。钢结构具有强度高、结构轻、施工周期短和精度高等特点。
钢结构构件制作一般在工厂进行,包括放样、号料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和防腐与涂饰等工艺过程。
一、放样与号料
放样是根据产品施工详图或零部件图样要求的形状和尺寸,按1:1的比例把产品或零部件的实体画在放样台或平板上,求取实长并制成样板的过程。放样时,铣、刨的工件要所有加工边均考虑加工余量,焊接构件要按工艺要求留出焊接收缩量。样板(或样杆)上应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。
号料是根据样板在钢材上画出构件的实样,并打上各种加工记号,为钢材的切割下料作准备。号料的一般工作内容包括:检查核对材料;在材料上画出切割、铣、刨、弯曲和钻孔等加工位置;打冲孔;标注出零件的编号等。
二、切割下料
切割是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材切割可采用气割、机械切割、等离子切割等方法,选用的切割方法应满足工艺的要求。切割后的飞边、毛刺应清理干净。钢材切割面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷和超过规定范围的缺棱。
(一)气割法
气割法是利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化,放出大量的热量促使下层金属自行燃烧,同时通以高压氧气射流,将氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。气割法有手动气割、自动气割和半自动气割。
(二)机械切割法
机械切割法可利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材,或利用锯片的切削运动把钢材分离,或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔化而被切断。常用的切割机械有剪板机、弓锯床、液压联合冲剪机、砂轮切割机等。其中剪切法速度快、效率高,但切口略粗糙;锯割可以切割圆钢、角钢和各类型钢,切割速度和精度都较好。
(三)等离子切割法
等离子切割是利用高温高速的等离子焰流将切口处金属及其氧化物熔化并吹掉来完成切割,能切割任何金属,特别是熔点较高的不锈钢及有色金属铝和铜等。
三、构件加工
(一)边缘加工
对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、支座支撑面和有技术要求的焊接坡口,需要对剪切或气割过的钢板边缘进行加工。边缘加工方法有刨边、铲边、镜边和碳弧气刨边、气割和坡口机加工等。
(二)弯卷成型
1.钢板卷曲
钢板卷曲是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。钢板卷曲包括预弯、对中和卷曲三个过程。
2.型材弯曲
型钢弯曲:型钢弯曲时断面会发生畸变,弯曲半径越小,则畸变越大。因此应控制型钢的最小弯曲半径。构件的曲率半径较大,宜采用冷弯;构件的曲率半径较小时,宜采用热弯。
铜管弯曲:在自由状态弯曲时截面会变形,外侧管壁会减薄,内侧管壁会增厚。弯制方法是管中加入填充物或穿入芯棒进行弯曲,或用滚轮和滑槽在管外进行弯曲。
3.折边
折边是指把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作过程。折边广泛应用于薄板构件,折边有较长的弯曲线和很小的弯曲半检。薄板经折边后可提高构件的强度和刚度。
4.制孔
在钢结构中制孔包括普通螺栓孔、铆钉孔、高强螺栓孔和地脚螺栓孔等。
制孔可采用钻孔、冲孔、铣孔、铰孔、镗孔和锪孔等方法,对直径较大或长形孔也可采用气割制孔。钻孔、冲孔为一次制孔,其中,冲孔的板厚应不大于12mm。铣孔、铰孔、镗孔和锪孔方法为二次制孔,即在一次制孔的基础上进行孔的二次加工。
钻孔用钻孔机进行,能用于钢板、型钢的孔加工;冲孔用冲孔机进行,一般只能在较薄的钢板、型钢上冲孔,且孔径一般不小于钢材的厚度。施工现场的制孔可用风钻、电钻等加工。钻孔的加工方法分为钻模钻孔、划线钻孔和数控钻孔。
(三)构件矫正
钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形,必须对不符合技术标准的钢材和构件进行矫正。钢结构的矫正,是通过外力或加热作用迫使钢材反变形,使钢材或构件达到技术标准要求的平直或几何形状。矫正可采用机械矫正、加热矫正、加热与机械联合矫正等方法。