數(shù)控切割機(jī)大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及應(yīng)用分析

張沖

摘 要：針對數(shù)控切割機(jī)大型鋼結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)實(shí)際情況，結(jié)合自身從事工程機(jī)械相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，探討了如何實(shí)現(xiàn)從多方面開展生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，以及應(yīng)該注意的相關(guān)問題，最后探討了如何有效處理殘余應(yīng)力問題，希望對于今后全面優(yōu)化數(shù)控切割機(jī)大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)加工有所幫助。

關(guān)鍵詞：大型鋼結(jié)構(gòu)件;生產(chǎn)工藝;工藝改進(jìn);殘余應(yīng)力;工藝優(yōu)化

隨著我國建設(shè)項(xiàng)目的蓬勃發(fā)展，大型鋼結(jié)構(gòu)件在建筑、橋梁等中有著廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行大型鋼件的制作方面，數(shù)控切割機(jī)起到良好的作用。具體的七切割過程中，這里選擇長度較長的橫梁為案例進(jìn)行相關(guān)的分析，往往能滿足相應(yīng)的比較高的形位公差、尺寸精度的要求。這里重點(diǎn)探討了相應(yīng)的數(shù)控切割機(jī)的生產(chǎn)工藝以及改進(jìn)相關(guān)內(nèi)容，以往對于廣大同仁起到一定拋磚引玉的作用。

1 生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及應(yīng)用

對于切割機(jī)來說，結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)際情況來看，橫梁則是最為關(guān)鍵的內(nèi)容，其質(zhì)量直接影響著整體設(shè)備的性能。從這個(gè)角度來看，則應(yīng)充分重視橫梁的制作工藝。結(jié)合常規(guī)工藝來說，實(shí)踐中存在著橫梁變形的問題。在長期的實(shí)踐中，其中最為重要的兩個(gè)方面則是相應(yīng)模具生產(chǎn)中的焊接以及切割的內(nèi)容。

其中，橫梁制作的實(shí)踐中的鋼板切割則是最為關(guān)鍵的內(nèi)容。在具體的大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，切割和焊接工作則是重要的組成部分，如果忽視了其中的一個(gè)方面，則難以保障高質(zhì)量的大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)要求。從大型鋼結(jié)構(gòu)的橫梁制作角度來分析，我們一定要充分重視發(fā)揮好焊接等方面的工作，并能加強(qiáng)如何有效全面處理焊接殘余應(yīng)力的消除情況，否則難以滿足本項(xiàng)目中所提到的大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝提升目標(biāo)。

1.1下料切割

（1）造成鋼板氣切割變形的原因分析

第一，在開展切割的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，特別是在高溫作業(yè)環(huán)境下，存在著切割區(qū)的快速降溫情況，這樣難免會(huì)造成短時(shí)內(nèi)的膨脹收縮問題，從而引發(fā)材料的熱變形問題。

第二，考慮到切割機(jī)的橫梁板材則是屬于薄型板條的情況，肯定會(huì)存在著抗彎強(qiáng)度和剛度都比較差，具體實(shí)踐應(yīng)用中存在著更大的變形問題。

（2）切割變形對橫梁使用的板材影響

第一，考慮到這種變形問題大都集中于平面內(nèi)彎曲情況，則會(huì)造成尺寸精度受到影響;

第二，在對于變形的板條進(jìn)行校直環(huán)節(jié)來說，往往會(huì)受到諸多因素的影響，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果要求。

從這個(gè)角度來看，為了全面保持質(zhì)量要求，則應(yīng)明確如何有效處理控制變形的問題，這些都是在下料切割中應(yīng)該強(qiáng)制采取的措施。

（3）切割工藝及防治措施

第一，從圖紙出發(fā)，落實(shí)具體的切割工藝要求，符合先關(guān)的路徑優(yōu)化，從精度上予以有效控制;

第二，可以選擇采用半自動(dòng)氣割機(jī)，以及相應(yīng)的配套設(shè)備，有針對性地在切割下料前有效確認(rèn)相關(guān)參數(shù)，以保障滿足相應(yīng)的半自動(dòng)氣割機(jī)行車的平穩(wěn)性要求;

第三，選擇符合實(shí)際需求的切割方式，合理優(yōu)化相應(yīng)的切割參數(shù);

第四，重點(diǎn)控制好切割變形問題，重點(diǎn)落在長線條切割方面。結(jié)合相應(yīng)的1-1.5m的間隔要求，落實(shí)好相關(guān)的橋點(diǎn)固;

第五，合理化實(shí)現(xiàn)套料的優(yōu)化，保障材料利用率的提升，有效控制生產(chǎn)成本;

第六，控制對于超過7m的切割件來說，保障直線度誤差在3mm范圍內(nèi)，便于為下步的焊接奠定基礎(chǔ)。在通過必要的錘擊矯正處理的基礎(chǔ)上，有效保障直線度控制在2mm范圍內(nèi)的精度要求。

通過上述步驟的優(yōu)化處理，以保障落實(shí)好合格的切割件各方面的要求。在滿足下料切割的基礎(chǔ)上，這樣就可以準(zhǔn)備開始焊接處理。

1.2焊接

針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼構(gòu)件的焊接來說，應(yīng)重視此過程中存在著殘余應(yīng)力的分布情況，其會(huì)造成對于鋼件的穩(wěn)定性、承載能力方面的影響。

（1）焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因

針對焊接過程中的鋼材中金相組織在溫度動(dòng)態(tài)化的影響進(jìn)行分析，其存在著較大的焊接殘余應(yīng)力。再加上原本存在的殘余應(yīng)力，和焊接后相互疊加而成。主要?jiǎng)t是在快速的受熱以及冷卻的影響下，造成焊接殘余應(yīng)力的存在。

（2）焊接殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)件的影響

針對焊接殘余應(yīng)力的情況來看，其主要影響到機(jī)械加工性能、焊接件穩(wěn)定程度、結(jié)構(gòu)剛度等方面，為了有效處理這樣的措施則應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)角度考慮：

一是，選擇直流焊機(jī)的方式，盡量控制焊接變形，落實(shí)好具體的點(diǎn)檢要求;

二是，結(jié)合工藝要求規(guī)范，明確清點(diǎn)要求，落實(shí)好合格的切割件要求;

三是，全面根據(jù)規(guī)范要求來檢驗(yàn)焊接平臺(tái)以及定位器材，落實(shí)具體的夾具定位的有效性;

四是，針對焊后變形來講，則應(yīng)避免矯正處理，重視相應(yīng)的預(yù)案制定工作：結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，有效提出合理化的反變形措施;合理開展選配，實(shí)現(xiàn)調(diào)整方式的組裝工作;通過角焊、間斷焊等措施，有效控制焊接變形問題;重點(diǎn)落實(shí)好具體的焊接變形監(jiān)控措施，可以選擇交替焊法來實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化。

結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)踐，通過相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化，往往能確定保障滿足切割機(jī)橫梁的長度在10米左右，精度能滿足焊后控制在3mm范圍之內(nèi)，直線度誤差控制在2mm范圍，通過有效的工藝措施優(yōu)化，能滿足相應(yīng)的橫梁質(zhì)量的總體要求。

考慮到長期服役的鋼結(jié)構(gòu)可能受到尺寸以及形位公差的影響，則應(yīng)有效開展振動(dòng)消除應(yīng)力的措施，這樣方可以符合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求。

2 焊接殘余應(yīng)力的消除措施

結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，從考慮到滿足焊接件的穩(wěn)定性要求出發(fā)，重視如何有效更好地體現(xiàn)出其加工性能，在具體的處理殘余應(yīng)力的過程中，大都是通過機(jī)械振動(dòng)、熱處理等方式來予以處理。其中，借助于機(jī)械振動(dòng)的方式，能有效實(shí)現(xiàn)結(jié)合激振器的激振力的影響，滿足有效實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)振動(dòng)橫梁，保障晶格內(nèi)部的平衡性要求，從而有效控制好殘余應(yīng)力，滿足相應(yīng)的工作穩(wěn)定性要求。

3 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合橫梁在焊接及切割環(huán)節(jié)中存在著易變性、存在著殘余應(yīng)力等情況，則應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際需求，重點(diǎn)提出有效的防治措施。從實(shí)際來看，可以適當(dāng)采用錘擊法矯正的方案。結(jié)合相應(yīng)的焊接方法、裝配工藝方面的參數(shù)優(yōu)化，能力求保障盡可能對于殘余應(yīng)力予以消除，從而全面提升衡量的整體壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆竹玲， 閆雄雄. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋼結(jié)構(gòu)冷噴涂工藝優(yōu)化[J]. 材料保護(hù)， 2014年第7期：45-47.

[2]郭立湘， 鄭悅， 趙偉. 某擴(kuò)建工程大型鋼結(jié)構(gòu)桁架制作與工藝優(yōu)化[J]. 施工技術(shù)， 2009年第1期：94-96.

[3]韋運(yùn)頌. 鋼結(jié)構(gòu)加工工藝的優(yōu)化分析[J]. 建材與裝飾， 2017年第29期：234-235.

[4]左哲， 牛超， 胡志力. 基于沖壓回彈控制的A柱上邊梁零件智能設(shè)計(jì)方法研究[J]. 塑性工程學(xué)報(bào)， 2021年第1期：38-44.

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