机械设备在钢结构构件加工中的应用
摘要：随着社会经济的发展与科学技术的进步，为生产建设所需的工程机械设备的需求提供了有力保障，而机械设备是进行生产建设的重要保障，尤其是现代社会生产建设的发展，越来越向着机械化生产的方向探索，这对机械设备的生产水平有了更高的要求，而机械设备在今后的生产建设中将会发挥更大的作用。同时随着建筑工程的数量和规模的不断扩大，钢结构的应用越来越广泛，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，本文作者主要分析机械设备在钢结构构件加工中的应用，为今后钢结构构建的加工提供一定的理论基础。
关键词：机械设备；钢结构；构件加工；应用
中图分类号：F407 文献标识码： A
0 引言
在钢结构加工工艺技术中应用的机械设备种类繁多，机械设备对产品质量、工作效率的提高和保证安全生产，减轻劳动强度起到关键作用。随着钢结构工艺技术的发展和提高，适用需要的各种高精尖的新设备不断更新和应用，必将推动生产技术的发展，为生产产品的优质、高效和安全等方面奠定一个良好的基础条件。未来机械设备在钢结构构件加工生产中的作用会越来越大，尤其是随着机械化水平的不断提高，其作用会越来越凸显出来。
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。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。
H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。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1三向群钻钻孔位置示意图
（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→成品各道工序的具体做法是：
2.1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。
2.2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lmm，切割面上不塌边，下不挂渣。
2.3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7m/min，还有一种9辊轻便矫平机，适用于较薄钢板。
2.4工字截面三块板组装采用气动胎具。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=250-800mm，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。
2.5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。焊接时工件处于水平位置（即翼缘板立放），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，翻转工件后焊接另两条焊缝。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/h，一次焊成的焊脚高度为8-12mm。
2.6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。该设备的工作效率比手工火焰矫正提高十多倍，且节约大量氧气和电石。
2.7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变形。在箱形截面柱中，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。
4 结语
总而言之，机械设备在钢结构构件加工中起着至关重要的作用，特别是随着机械化水平的不断提高，在钢结构构件加工中将会发挥更大的作用。由此，对机械设备的应用将会越来越广泛，我们要不断地总结经验，充分应用机械设备，进一步确保钢结构构件质量以及工程质量。