矫正概述

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第153页（3569字）

(一)矫正工作状态

1．原材料的矫正

钢材轧制过程中可能产生残余应力而引起变形。例如，轧制钢板时，由于轧辊沿长度方向变热不均匀、轧辊弯曲、调整设备失常等原因，造成轧辊间隙不一致而使板材在宽度方向的压缩不均匀，导致长度方向延伸不相等而产生变形。

热轧厚板时，由于金属的良好塑性和较大的横向刚变，延伸较多的中心部分克服了相邻延伸较少的边缘部分的制约作用，从而产生钢板的不均匀伸长。

热轧薄板时，由于薄板冷却较快，轧制结束时温度较低(600～ 650℃)、塑性较差，延伸较多的表层部分克服不了相邻延伸较少的心部的制约作用，从而产生钢板的波浪变形。

轧制薄板以卷筒板料供货，生产中应经过开卷、矫正才能进行下料。

2．冲压成型中的矫正

当从整张钢板切割下料时，由于轧制造成的内应力得到部分释放而引起变形，必须对板件矫平、型钢件矫直、几何形状矫正。

平直的钢材在压力剪或龙门剪床上剪成零件或毛坯时，在剪刀挤压力作用下也会产生弯曲或扭曲；氧－乙炔气割或等离子切割时，局部受热后冷却，也会造成零件或毛坯的各种形式的变形，一般应在下料后或冲压成型后进行矫正。

3．装配焊接中的矫正

(1)焊接结构件：随着结构形式、尺寸、板厚和焊接方法的不同，产生焊接残余应力的大小也不同。构件内残存的应力，必将驱使焊接部件和零件产生不同程度的凹凸不平、弯曲和波浪变形等现象。因此，必须经过矫正处理后，才能装配成整体结构。

(2)大型结构：在装焊过程中，需进行吊运和翻身，若刚性不足或方法不当，在自重和吊索张力作用下也可能导致变形。一般在组装前进行矫正，组装后再行消应力处理。

4．钢结构产品在使用中的矫正

钢结构产品在使用过程中，受到高温、重力等工作条件和环境条件的作用而产生各种形式的变形，仍需返修矫正。

总之，矫正工作状态，实际上包括表3－1所列的三大部分。

表3－1 钣金矫正状态

(二)矫正工作要点

1．了解变形造成的影响

钢材的变形会影响零件的号料、切割和其他加工工序的正常进行，并能降低加工精度。零件加工中产生的变形如不加以矫正，则会影响整个结构的正确装配。由焊接应力产生的变形将降低装配质量，使结构内产生附加内应力，影响结构的强度和使用寿命，还会影响到产品的外观质量。

2．分析变形产生的原因

由表3－1可知，钢材和构件产生变形的原因都与应力有关。钢材及构件在不同阶段时，其内部均存在不同的残余应力，并因残余应力作用而导致钢材或构件产生塑性变形。这些变形的根本原因都是因为材料内一部分纤维受到拉应力作用要伸长，却受到周围纤维的压缩；同时，另一部分纤维受到压应力作用要缩短，却受到周围纤维的拉伸。拉应力、压应力总是要趋于平衡分布，结果造成钢材的变形。

3．明确矫正的目的

矫正的目的就是通过施加外力、锤击或局部加热，使伸长的纤维缩短、缩短的纤维伸长，最后使各层纤维长度趋于一致，即拉应力、压应力趋于平衡，从而消除变形或使变形减小到规定的范围之内。

任何矫正方法，都是造成新的方向相反的变形以抵消型材或构件原有的变形，使其达到规定的形状和尺寸要求。

4．找准变形的位置及方向

不同规格的钢材和不同形状的构件，无论何种原因造成的变形，都必须仔细检查变形的根源，找准确变形的中心位置及方向，以便于制定相应的矫正措施。同时，便于矫正后应用长度一定的直尺进行检查。

5．确定允许变形量

各种厚度的钢板，在矫平机或手工矫正后，应用长度1m的直尺检查，其表面翘曲度不得超过表3－2中的规定。

表3－2 钢板表面的允许翘曲度

型钢的直度、角钢两边的垂直度、槽钢及工字钢翼板的垂直度，允许偏差如图3－1所示，图中f为型钢挠度，△为偏差值。

图3－1 型钢的允许偏差值

a．挠度b．垂直度

装配焊接后的形状和尺寸允许偏差，随结构的类型、用途和性能要求而不同，通常在产品图样或技术文件中作出规定。

(三)矫正工艺措施

1．按矫正时工件的温度分类

(1)冷矫正：冷矫正是工件在常温下进行的矫正，是通过锤击延展等手段进行的。这种矫正将会引起钢件表面产生冷作硬化，即强度、硬度增加，塑性、韧性降低。因此，其只适用于塑性较好的低碳钢钢材或铝材等。

(2)热矫正：热矫正是在将钢材加热至700～1000℃高温时进行的，工件大面积加热可利用地炉，小面积加热则使用氧－乙炔烤炬。这种矫正适用于变形较大、塑性较差的碳钢和合金钢钢材或低温下使用的低碳钢钢材等。

2．按矫正时力的来源和性质分类

(1)机械矫正：机械矫正是借助于机械设备对变形工件及变形钢材等进行的矫正。常用的机械矫正设备有钢板矫正机(矫平机)、滚弯矫平机、型钢矫正机、板缝碾压机、圆管矫直机及各种压力机(水压机、注压机、螺旋压力机和多辊弯板机)等。

(2)手工矫正：手工矫正是使用大锤、手锤、扳手、台虎钳等简单工具，通过锤击、拍打、扳扭等手工操作，矫正小尺寸钢材或工件的变形。

3．按矫正时热的来源和性质分类

(1)火焰矫正：火焰加热矫正是利用火焰对变形工件进行局部加热时产生的压缩塑性变形，使较长的金属在冷却后收缩，达到矫正变形的目的。

(2)高频热点矫正：高频热点矫正是利用200～300kHz的高频感应电流对变形工件进行局部加热，使其局部收缩引起的新变形达到矫正原变形的目的。

(四)矫正工艺应用

综上所述，各种矫正变形方法有时可结合使用。如在火焰加热矫正的同时对工件施加外力进行锤击，在机械矫正时对工件局部加热，或机械矫正之后辅以手工矫正，都可以取得较好的矫正效果。

目前，大量钢材的矫正，一般都在钢材预处理阶段由专用设备进行。成批制作的小型焊接结构和各种焊接梁，常在大型注压机或撑床(撑直机)上进行矫正；大型焊接结构如火车车厢、汽车和客车车体则主要采用火焰矫正。

钢材和工件的矫正要耗费大量工时，如船舶、列车、桁架类大型复杂钢件结构，从材料准备到总体装配焊接结束，在各个工艺阶段要穿插5次以上的矫正工序。因此，在金属结构制造工程中，从钢材准备吊运到成型组装都应当采取各种保护措施，尽量避免和减小变形的发生。