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用单臂油压机加工大型工字梁
 
由深圳招商重工集团承接的香港西铁站钢结构工程,由于工期紧、任务重,其中有许多大中型轧成工字梁需要寻找协作厂弯曲加工,其需要弯曲的型钢均为进口型钢,材质为50B和43C两种,主要规格有UC254×254×107、UB356×171×67、UB305×165×46、UB305×165×54等。工件使用长度约6m,弯曲半径为22.7m。根据设计、监理要求:①为保证强度,本工程的弯曲件只能冷弯,绝对禁止动火处理;②用与使用构件等长的弧度样板检查弯曲弧度,其间隙≤2mm:③构件侧向弯曲≤2mm:④在构件使用长度上不允许有对接焊缝;⑤构件上不允许焊其它辅助工具进行弯曲;⑥每根弯曲件必须经严格检查才能出厂。
 
二、冷温方法选择
 
型钢梁冷弯在钢结构制造中经常用到,主要有普通油压机压弯和专用型钢弯曲设备上拉弯两种,目前国内大中型钢梁的精密弯曲主要在专用设备上拉弯,还没有资料介绍在普通油压机精密弯曲大中型型钢梁的方法。如用拉弯,构件两端必须有夹位不能弯曲,为此构件要加长500mm 左右,工程弯曲件数量较大,损失会很大。压弯若能满足设计要求,可做到材料最省、成本最低。广东省水电二局正是以这两个优点取得了香港西铁工程弯曲件构件加工的协作厂家资格。

三、存在的问题
 
(1)用普通油压机精确冷弯大中型轧成梁通常存在以下问题:
因大中型型钢梁弯曲时变形力较大,当腹板上部单位力大于材料的屈服强度时腹板先失稳,达不到正常弯曲的目的。
(2)因材料具有弹性,回弹量估算不准确,压力机冷弯压型钢梁时难以压出精确的形状。
(3)为解决弯曲连续性,往往压弯应设上、下模,在大压力机上操作,行程控制不准确,容易压过位置而破坏工件。
(4)因工件和模具形状偏差影响,工件受力偏离形心,使工件侧弯过大失稳。

四结论
 
尺寸偏差对钢结构熔透焊缝连接疲劳强度(寿命)的影响是相当显著的,其对连接疲劳寿命的影响要严重于对疲劳强度的影响,尺寸偏差对平面对接熔透焊缝连接疲劳强度(寿命)的影响要高于对K 形熔透焊缝连接疲劳强度(寿命)的影响。严格控制熔透焊缝连接的错边和角变形等尺寸偏差,并采取合适的制作工艺以减小平面对接焊缝余高(如对焊缝磨平),从而减缓连接及其附近的应力集中,是提高熔透接熔透焊缝连接)疲劳强度、延长连接疲劳寿命的有效途径。焊缝连接疲劳强度、延长其疲劳寿命的重要措施。
 
 
 
 
 
采用有效的方法:

经过一系列工艺试验和工程验证,总结出在普通油压机上解决精确压弯大中型型钢梁的有效办法如下:
(1)解决防止型钢腹板先失稳问题:为保证开始压曲时腹板不失稳,必须使上模开始压向工件时腹板承受的单位压力不大于该型钢材料的屈服强度,为此先按型钢截面的强度条件计算出弯曲所需要的最小变形弯矩。再按刚开始压弯时腹板能承受的最大力条件,计算出型钢梁弯曲时下支点距离:L = 4 Mmin/P 。按此办法很好地解决了型钢梁未弯曲腹板先失稳的问题。
(2)解决因回弹弯曲半径不准确问题。采用按简支梁压弯变形理论计算出回弹变形量,再乘以1.5的过变形系数作为总回弹量,Y = 1. 5PL₃/(48EI )(式中 E 为材料弹性模量,I 为型钢惯性矩),按计算回弹量和设计工件弯曲半径算
出制造上压模的弧度半径r =[R² +(R + Y )² - 2R(R +Y )cosa]/[2(R + Y )-2Rcosa](式中R 为设计工件弯曲半径;r 为制造上模弧度半径;a为弯曲工件支承点到压力中心的理论包角)。实践证明,按此办法能使压弯点弧度符合设计要求。
(3)解决弯曲连续性问题。因工件下垫底模时容易引起超压而破坏工件,压弯时下部有空隙,这样压一次只是局部弧度准确,为了完成精确压弯,采用每隔200mm压一点的办法,全部压完一遍后与样板比较,在不足的部位再局部加压,按此办法解决了弯曲连续性问题。
(4)解决侧弯问题:因型材和制造的上模有形状偏差,如果压力中心不通过型钢形心,压弯时很容易引起大侧弯失稳,解决的办法是:①压弯下支承点采用装有双列调心滚子轴承的支座,实现自动受力微调;②压弯时构件侧面设活动挡板装置。采用此两种措施有效减小了侧变形,少量侧弯在压弯完成后直接垫底模压力矫正。
(5)构件端头压弯问题。为了使构件全部压弯必须临时加长工件,使构件的端点能够到达压力中心,我们解决问题的方法是构件自身相接。两构件相焊接在一起各压好一半(中间可压部分)后,再分开,然后进行另一端头对接压弯,达
到整件弯曲的目的,

经过近1个月的研究,我们成功地在4000t单臂油压机上压出符合设计要求的型钢梁,2001年2月经深圳招商局和香港西铁工程监理现场冷弯工艺全过程验收合格。