專利名稱：一種激光制造h型鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種型鋼的制備技術(shù)和激光加工技術(shù)，具體涉及一種激光制造H型鋼的方法。
背景技術(shù)：
H型鋼是一種內(nèi)外翼緣互相平行，且斷面形同英文字母“H”型的經(jīng)濟斷面型材。與普通工字鋼相比，H型鋼翼緣寬，內(nèi)外表面互相平行，腹板較薄。H型鋼具有重量輕、剛度好、抗震性強、外觀光潔和加工方便等特點，在承受相同載荷下，使用H型鋼可比工字鋼節(jié)約材料10—15％。由于H型鋼的翼緣較寬且互相平行，所以它比翼緣窄且內(nèi)表面傾斜的普通工字鋼在鋼結(jié)構(gòu)連接和螺釘或者鉚釘?shù)牟贾门c規(guī)格的選擇上要方便得多。由于上述原因，H型鋼正在國內(nèi)外建筑等行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
H型鋼的制造方法一般有兩種，一種是軋制法，另一種是焊接方法。軋制型H型鋼一般采用萬能軋機熱軋而成，其斷面尺寸精度高，力學(xué)性能好，規(guī)格較為齊全，但是必須大批量生產(chǎn)才能降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)生足夠好的經(jīng)濟效益。而且，軋制型H型鋼目前主要限于普通結(jié)構(gòu)鋼。對于一些特殊性能要求的H型鋼，生產(chǎn)工藝上尚有一定的難度。
采用焊接方法生產(chǎn)H型鋼的方法很多，如手工電弧焊、埋弧焊、高頻焊等。焊接方法生產(chǎn)H型鋼所需投資少，生產(chǎn)靈活，能夠根據(jù)市場需求迅速滿足用戶小批量生產(chǎn)的需求。因此，焊接型H型鋼的生產(chǎn)具有特殊的重要意義。但目前的焊接方法制造H型鋼存在兩個主要缺點一個是采用上述焊接工藝造成的殘余應(yīng)力大，使得其力學(xué)性能不如熱軋H型鋼；另一個是上述焊接方法中間的輔助工藝很多，如焊前需要開坡口，焊后需要清根.再加上傳統(tǒng)的焊接工藝生產(chǎn)H型鋼時變形較大，導(dǎo)致后續(xù)的矯正工作量大等。這些因素在很大程度上限制了焊接H型鋼的應(yīng)用。如《焊接技術(shù)》雜志，1997年第4期“H型鋼在自由狀態(tài)下的焊接”一文中介紹了一種采用埋弧焊制造H型鋼的方法，該方法就存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造工藝快捷、焊接件變形小、接頭結(jié)合強度高的制造H型鋼的焊接方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的激光制造H型鋼的方法，包括以下步驟(1)采用激光切割工藝從板材上剪裁出所需尺寸的第一、第二翼板和腹板；(2)將第一翼板和腹板裝夾，形成型結(jié)構(gòu)；(3)沿腹板長度方向?qū)Φ谝灰戆迮c腹板的連接處進行激光焊接；(4)將翻邊后的型結(jié)構(gòu)與第二翼板裝夾在一起，形成H型結(jié)構(gòu)；(5)沿腹板長度方向?qū)Φ诙戆迮c腹板的連接處進行激光焊接，形成H型鋼。
在上述步驟中，步驟3和/或步驟5可以先對第一翼板與腹板的連接處進行點焊后再進行縫焊。
本發(fā)明可利用現(xiàn)有的各類激光焊接工藝進行H型鋼的制造，如雙光束激光焊接或單光束激光焊接；激光直接對焊、激光填料焊接或激光與氬弧焊等傳統(tǒng)方法的組合焊接。
本專利首次提出采用激光切割代替普通的氧割或者等離子割，采用激光焊接工藝取代傳統(tǒng)的手工電弧焊、埋弧焊、高頻焊等工藝制造H型鋼。本方法采用激光切割與焊接技術(shù)進行加工，不僅可以有效地降低H型鋼的殘余應(yīng)力，保證H型鋼的力學(xué)性能不低于同樣尺寸下的熱軋鋼，而且由于激光加工技術(shù)的特點，使得在H型鋼制造過程中的輔助工藝大大簡化，從而克服傳統(tǒng)的焊接方法生產(chǎn)H型鋼時工藝復(fù)雜的缺點。與現(xiàn)有的割、焊工藝制造H型鋼的方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點第一、當(dāng)板材厚度適當(dāng)時，采用激光切割取代氧割，不僅割縫窄、切邊整齊平整，而且可以將切割后的板材裝夾后直接拼焊成H型鋼，大幅度減少常規(guī)焊接工藝時所必須的中間加工環(huán)節(jié)(如修邊，開坡口等)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；第二、特別適合輕型H型鋼的制造，且焊后H型鋼的變形小，后續(xù)矯正容易；第三、激光焊接由于能量密度高、焊接速度快、焊縫窄，焊接接頭的組織致密，強度高，激光工藝參數(shù)合適時一般可以達到與母材同等強度，因此可以大幅度提高焊接H型鋼的品質(zhì)。第四、激光焊接不僅可以滿足普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的H型鋼制造，而且適合不銹鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼、超高強度鋼等特殊鋼的H型鋼制造。
本發(fā)明提出利用現(xiàn)有的激光焊接工藝制造H型鋼。激光焊接工藝主要包括三大類一類是激光直接對焊，這種工藝方法除具有上述的三個特點外，另一個重要特點是無須開坡口，可以實現(xiàn)H型鋼的激光直接焊接；第二類是填料激光焊接，即采用激光焊接的同時，往焊縫中添加金屬，填料金屬的成分依據(jù)H型鋼材料的成分不同而進行相應(yīng)的調(diào)整；第三類是采用激光組合焊接技術(shù)，如激光束與氬弧焊組合焊接技術(shù)，它可以大幅度提高焊接速度與最大焊接厚度。
這樣，以激光加工方法生產(chǎn)的H型鋼不僅在鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量上與熱軋H型鋼相當(dāng)，而在產(chǎn)品批量及靈活性方面又遠遠優(yōu)于熱軋H型鋼。
具體實施例方式
本實施例選用板材厚度4mm，激光切割參數(shù)為CO2激光器，基?；蛘邷驶］敵?，激光功率3kw，激光切割的速度為6米/分鐘。按照所需制備的H型鋼的尺寸，從上述板材上激光切割出翼板與腹板；也可以采用其它方法，如高精剪下料剪出翼板與腹板。將一塊翼板和腹板裝夾，形成型結(jié)構(gòu)；再沿腹板長度方向?qū)σ戆搴透拱宓倪B接處進行激光焊接；然后，將翻邊后的型結(jié)構(gòu)與另一塊翼板裝夾在一起，形成H型結(jié)構(gòu)；最后沿腹板長度方向?qū)Φ诙K翼板與腹板的連接處進行激光焊接，形成H型鋼。在上述過程中，焊接工藝可以采用直接縫焊，也可以先進行點焊再縫焊。此外，在焊接過程中，還可以采用單束激光先沿型結(jié)構(gòu)的一邊進行焊接，然后采用激光焊接頭對該結(jié)構(gòu)的另一邊進行焊接，采用此工藝的單邊焊接速度為4米/分鐘；也可以將入射激光束分解為兩束激光，雙光束同時進行激光焊接，焊接速度為2米/分鐘。雙束焊接比單束焊接的變形小，加工質(zhì)量更高。
權(quán)利要求
1.一種激光制造H型鋼的方法，其特征在于(1)采用激光切割工藝從板材上剪裁出所需尺寸的第一、第二翼板和腹板；(2)將第一翼板和腹板裝夾，形成型結(jié)構(gòu)；(3)沿腹板長度方向?qū)Φ谝灰戆迮c腹板的連接處進行激光焊接；(4)將翻邊后的型結(jié)構(gòu)與第二翼板裝夾在一起，形成H型結(jié)構(gòu)；(5)沿腹板長度方向?qū)Φ诙戆迮c腹板的連接處進行激光焊接，形成H型鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制造H型鋼的方法，其特征在于步驟3是先對第一翼板與腹板的連接處進行點焊后再進行縫焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光制造H型鋼的方法，其特征在于步驟5是先對第一翼板與腹板的連接處進行點焊后再進行縫焊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制造H型鋼的方法，其特征在于步驟1采用高精剪下料，裁剪出所需尺寸的翼板與腹板。
全文摘要
本發(fā)明提出利用現(xiàn)有的激光焊接工藝制造H型鋼,其步驟為:(1)采用激光切割工藝從板材上剪裁出所需尺寸的翼板和腹板;(2)將第一翼板和腹板裝夾,形成⊥型結(jié)構(gòu);(3)沿腹板長度方向?qū)Φ谝灰戆迮c腹板的連接處進行激光焊接;(4)將翻邊后的⊥型結(jié)構(gòu)與第二翼板裝夾在一起,形成H型結(jié)構(gòu);(5)沿腹板長度方向?qū)Φ诙戆迮c腹板的連接處進行激光焊接,形成H型鋼。本發(fā)明可減少中間的加工環(huán)節(jié),提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,焊后H型鋼的變形小,后續(xù)矯正容易。
文檔編號B23K26/00GK1332053SQ01114339
公開日2002年1月23日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者曾曉雁, 王福德, 賀昌玉 申請人:華中科技大學(xué)