钢筋混凝土薄板

钢筋混凝土薄板（精选7篇）

钢筋混凝土薄板 第1篇

关键词：织物增强混凝土,薄板,加固,钢筋混凝土梁,抗弯性能

0 前言

纤维织物增强混凝土薄板加固技术是将碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或碳/玻、碳/芳纶混杂纤维织物网与高性能细骨料混凝土(骨料最大粒径为1mm,亦称高性能砂浆)结合形成高性能复合材料薄板, 来对钢筋混凝土结构构件进行加固补强的一种新型加固技术。 该技术有如下优点:1由于土木工程加固中应用最多的碳纤维材料价格较高,故采用纤维织物增强混凝土比用FRP材料加固有较大的经济优势。 2非金属材料纤维织物在混凝土中不锈蚀,免去了在纤维织物增强混凝土中设置传统的保护层,所以可做成很薄的薄板构件,厚度甚至仅为10mm[1],这一方面有效限制了原有结构自重的增加,另一方面可较好维持原结构的截面尺寸。 3纤维织物增强混凝土薄板增强基体(细骨料)的粒径较小,使得在其中铺设的纤维织物层间距可小于2mm,能较方便地进行多层铺设, 满足加固层承载力的需要。 4采用浸渍环氧树脂纤维织物网,可避免纤维单丝逐渐断裂问题。 5纤维织物可根据承载方向的差异,在主要受力方向上进行铺设,从而充分发挥纤维织物的优势,最多可在四个受力方向进行织造[2]。 纤维织物增强混凝土薄板加固混凝土结构是一种新型加固补强技术,目前国内用该技术对已有结构进行维修和加固方面的研究较少。 本文对碳/玻混杂纤维织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土试验梁抗弯性能进行了初步研究。

1 试验构件制作及试验方案

1.1 试验梁制作

本试验共设计制作了三根钢筋混凝土试验梁,尺寸为150mm200mm2600mm, 混凝土强度等级为C30,配置两根覫14mm的HRB400 级纵向受拉钢筋,两根覫8mm的HRB400 级纵向受压钢筋,沿梁全长配置箍筋覫8mm间距100mm的HRB335 级钢筋,试验梁中纵向受拉钢筋的配筋率为1.24%。 试验梁制作完成后,将梁底凿糙形成厚度约为3mm的粗糙层,对混杂碳/玻纤维织物浸渍环氧树脂后在梁底沿碳纤维方向用铺网-注浆法浇筑纤维织物增强混凝土薄板,板厚20mm。所用浸胶后碳/玻纤维织物的力学性能参数指标见表1, 各试验梁的编号和梁底薄板加固情况见表2, 其中L3 在薄板两端各植入4覫6 的钢筋,钢筋埋入试验梁的深度约为5cm[3]。

1.2 加载方案及测试内容

三根试验梁均通过分配梁来实现四点弯曲试验,加载点位置见图1 所示。 采用分级加载方式,每级施加荷载2k N, 梁开裂前和纵筋屈服后分级适当加密,以便准确测量梁的开裂荷载和极限荷载。 在梁的跨中位置粘贴应变片, 用来测量混凝土的应变。 在试验梁的跨中和支座两侧设置千分表,用来量测梁的跨中挠度和两侧支座的沉降量,同时量测每级荷载作用下的裂宽及其发展变化情况[4]。

2 试验过程与试验结果

2.1 试验过程

试验表明,梁在竖向集中荷载作用下,经历弹性、屈服、破坏三个阶段。 对比梁L1 裂缝出现较早,裂缝一旦出现扩展较快,裂缝数目少,裂缝较宽,当钢筋屈服后,裂缝急剧扩展,梁的挠度迅速增大,但承载力增加很小。 L2 梁和L3 梁采用纤维织物增强混凝土薄板加固,其产生初裂缝的开裂荷载高于对比梁,裂缝扩展缓慢,裂缝数量多且较密集,裂缝宽度较小, 梁中裂缝宽度和裂缝间距与对比梁L1 相比明显减小,屈服荷载和极限荷载明显提高。 L2 梁在荷载达到72.6k N时加固层端部发生开裂,斜裂缝向加载点延伸,导致加固层薄板与混凝土梁之间出现横向裂缝并逐步脱开, 发生局部界面剥离破坏。端部植入钢筋后的L3 梁未见明显界面剥离破坏。

2.2 试验结果

试验测得的各试件开裂荷载、屈服荷载和极限荷载见表3。

试验测得的各试件的平均裂缝宽度、最大裂缝宽度和跨中最大挠度见表4。

3 试验结果分析

3.1 加固层对承载力的影响

对比L1 梁和L2 梁的试验结果可知,对混凝土梁底凿糙后再铺设纤维织物增强混凝土薄板,可明显提高混凝土梁的抗弯承载力,加固后梁的屈服荷载和极限荷载提高幅度超过29%。 这主要是因为加固薄板中碳/玻混杂纤维织物的抗拉强度很高,能够与梁中的纵向钢筋共同承受荷载作用产生的拉力,加大了混凝土受压区高度,从而提高了加固梁的抗弯承载力[5]。

3.2 抗弯承载力计算

3.2.1 基本假定

(1)截面应变保持平面。

(2)纤维织物薄板加固层与梁之间没有发生剥离破坏。

(3)碳纤维织物强度的应力- 应变关系为 σcf=Ecfεcf。

(4)不考虑拉区混凝土的抗拉承载力。

(5)压区混凝土的应力-应变关系为:

时,σc= fc。

3.2.2 抗弯极限承载力计算

(1) 第一种破坏形态: 纤维织物薄板加固层受拉破坏,梁中压区混凝土完好。

设钢筋混凝土梁截面尺寸为bh, 混凝土受压高度为xc,则受压区混凝土的合力可由积分求得:

受压混凝土对中性轴取矩有:

由力矩的平衡条件可得:

式中,σs′为受压钢筋应力, 可据平截面假定求得, ,t为加固层薄板的厚度。

(2) 第二种破坏形态: 纤维织物薄板加固层受拉破坏,混凝土压碎。

此时受压区混凝土的合力可采用等效矩形应力图形来计算,设受压区混凝土的高度为,对纵向受拉钢筋的形心取矩可得[6]:

按抗弯承载力计算公式得到的L2 和L3 的极限荷载理论值计算结果分别为79.6k N和88.4k N,与试验结果相比,为试验实测值的92.8%和93.7%,理论计算值与实测值符合良好。

3.3 加固层对裂宽和挠度的影响

从试验结果可知,对钢筋混凝土梁底采用纤维织物增强混凝土薄板加固后,有效减小了平均裂缝宽度和最大裂缝宽度, 同时减小了梁的跨中挠度。与未加固梁相比,最大裂缝宽度和跨中挠度减小值都在14%以上。 这主要是因为:1碳纤维织物的抗拉强度很高,能有效减小拉区混凝土的拉应力。 2碳纤维织物薄板加固层能延缓裂缝的开展,减缓了中性轴上升速度,提高了加固梁的抗弯刚度。

3.4 凿糙和植筋对抗弯承载力的影响

为保证加固层与试验梁共同作用,防止薄板加固层与试验梁发生剥离破坏,应加强薄板加固层与梁间的界面粘结力。 对比L2 梁和L3 梁的试验结果可知,在梁底部凿糙的基础上,再在纤维织物增强混凝土薄板加固层的两端植入钢筋后,加固梁的抗弯承载力可进一步提高,最大裂缝宽度和跨中挠度进一步减小,加固层与试验梁之间未发生整体剥离破坏。 通常梁底部与薄板加固层间的界面粘结力主要由三个方面组成[7]:1 纤维织物增强混凝土薄板加固层与试验梁底之间形成的摩阻力。 2纤维织物增强混凝土薄板加固层与梁底混凝土界面之间形成的化学胶结力。 3纤维织物增强混凝土薄板加固层与试验梁底由于凹凸不平形成的机械咬合力。对试验梁底部凿糙后,两者界面之间的摩阻力和机械咬合力都有较明显的增加,梁底与薄板加固层结合面处的界面粘结力增强。 在加固薄板的端部,梁底与薄板加固层之间除了弯矩产生的正应力外,由剪力所产生的剪应力较大,在薄板的端部植入钢筋后能阻止弯剪应力共同作用引起的薄板加固层的剥离破坏,进一步提高加固试件的抗弯承载力。

4 结论

(1)用纤维织物增强混凝土薄板来加固混凝土梁,能有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,可根据抗弯承载力计算公式合理选择纤维织物的总截面面积,避免试件发生混凝土首先压碎的脆性破坏。

(2)纤维织物增强混凝土薄板能减小梁的裂缝宽度,提高梁的抗弯刚度,减小梁的跨中挠度。

(3)要加强纤维织物增强混凝土薄板与混凝土梁之间的界面粘结, 防止薄板加固层发生剥离破坏,对梁底凿糙和在薄板端部植入钢筋能提高两者之间的界面粘结性能。

薄板焊接变形控制工艺 第2篇

关键词：薄板焊接,变形控制,原因,解决措施

薄板焊接中的变形问题, 不是单一因素造成的, 应进行综合分析并找出解决措施。在焊接过程当中, 把焊接应力和变形控制到最小是薄板焊接中的关键一环, 也是难度比较大的一项工作, 需要有先进的施工工艺作支撑。

1 薄板焊接中的技术要求

了解焊接技术的人员都知道薄板焊接变形具有多元化、复杂化的特点, 也是影响焊接质量的主要因素, 控制好薄板焊接变形一直是施工人员不断研究的课题。从历史经验上来看, 焊接过程中的焊接变形和焊后残余应力二者之间是紧密联系的, 并不是孤立存在的, 在同一焊件中, 焊接变形和焊后残余应力相辅相成而又相互制约。在实际的焊接施工中, 要想把薄板焊接控制在理想的状态, 就必须综合考虑理论和实践经验的有效结合, 制定严格的施工工艺和采用先进的施工技术进行焊接。如果忽视二者的结合, 薄板就会产生较大的凸起, 给后期的修理工作带来很大的麻烦, 当然施工成本也会相应的增加。因此施工中应熟练掌握焊接应力和变形的机理, 合理安排施工工艺, 做到理论合乎实际需要。

2 薄板焊接变形的原因分析

2.1 切割方法和切割质量的因素

切割方法包括激光切割和等离子切割等, 其中激光切割法更具有优势。这是因为激光切割时热源比较集中, 切割速度也快的多, 所以切割时具有较小的热作用, 其残余应力也就相对较小, 不易产生变形。

此外, 等离子切割的板边会形成不平整的现象, 焊后板子中间会有鼓包情况的出现, 相反的是激光切割技术在焊后表面相对比较平整, 由此可见, 切割的精度和焊接间隙对薄板焊接质量具有很大的影响。

2.2 焊接方法的因素

焊接方法、焊接工艺和焊接程序等直接影响薄板的焊接质量, 其中选择焊接方法时需要注意的是生产效力和焊接质量的问题, 焊接最好具有高的熔敷效率、尽量少的焊道和尽量小的热输入。从目前情况来看, 薄板的激光焊接方法具有很大优势, 在很多行业已经得到了大量的应用, 估计在不久的将来随着激光焊接技术的不断更新和改造, 它的使用范围将会更大, 应用面会更加的广泛。

2.3 点固焊工艺的因素

点固焊在施工中对施工程序、焊点距离的要求比较高而且这点非常重要, 它直接影响焊接的质量。选择合适的点固焊工艺可以确保焊接间隙、控制焊接变形, 要做好这些, 就必须充分考虑焊点的数量、尺寸和焊点之间的距离等因素。如果选择了不适合的点固焊工艺, 对于焊接前和焊接后的残余应力都会有很大的负面影响, 使焊接质量失去保证。对于焊接尺寸的选择也应引起足够的重视, 如果选择的尺寸太大, 会使焊道背面不能完全熔透, 接头的完成性会受到破坏;如果尺寸太小, 会使焊接过程中薄板出现开裂问题, 使得焊接间隙没有保证。由此可见, 只有综合考虑影响点固焊工艺的因素, 才能有效控制薄板焊接变形。

2.4 焊接热输入的因素

目前, 大家已熟知焊接热输入会使焊接残余应力和变形受到很大变化, 为了把焊接应力和变形控制在最小, 我们需要在保证焊缝成形不受影响的情况下运用尽可能小的焊接如输入。其中合理的选择焊接电流、焊接电压和焊接速度可以有效控制焊接热输入, 如果是TIME焊, 还需把三元或四元保护气体做好合适配比才行。

2.5 薄板厚度的因素

如果钢板相对较厚, 在焊接的过程中承受弯曲的性能就比较高, 薄板较不易变形。如果钢板相对比较薄, 在焊接过程当中不能很好的承受弯曲的压力, 极易发生很大变形, 对于这种薄板的焊接变形要想控制好比较困难。

3 解决措施

3.1 使用外力限制焊接变形

试想钢板在比较薄的情况下, 焊接过程中的弯曲压力很容易让板面发生变形, 这时如果能给一外力把钢板固定好, 在焊接过程中可以大大降低钢板的变形程度。实践也证明, 刚性固定法是控制薄板焊接变形的有效措施, 它作为焊前的措施, 对后期的施工大有裨益, 现已得到广泛采用。其施工原理是使用外力手段强制减小焊后变形, 方法是在焊接前把焊件固定起来然后对其进行焊接工作, 固定焊件可以增加焊件的刚性, 增加其抗弯曲强度, 起到减小焊接变形的作用。如果遇到薄板焊接面积较大、焊缝相对较长的情况, 可以在焊缝的两侧进行加固, 以减小焊接变形的可能。例如T型梁在焊接时就可以采用刚性固定法来控制T梁的变形。由于T型梁焊接时需要从翼缘板一侧开始施焊, 在焊接前如果没有固定好就直接进行施焊, 那么待焊板冷却后就会出现如图一所示的变形。因此, 在焊接之前把T型梁的翼缘板固定在临时定位板上, 在翼缘板的同侧焊上临时防变形板, 固定后的T梁翼缘板焊接时翘起变形的可能性会大大降低, 如图二所示。

3.2 多名焊工同时进行均布对称施焊

多名焊工同时施焊有很大的优势, 不仅仅是提高工作效率的问题, 更重要的是对称施焊可以使薄板对称受热, 即使是受到应力的影响, 由于受热相对均匀, 薄板不会发生变形。由于薄板的两侧应力相等, 而且中间又有足够的宽度, 所以中心板不会发生变形而且越往外焊接效果越好。

3.3 严格控制焊接顺序, 分段退焊

这里讲的焊接顺序主要是先焊短焊缝再进行长焊缝的焊接, 这样做主要是考虑到薄板的焊接应力。首先说下先焊短焊缝的情况, 将短焊缝由内向外进行焊接, 可以自由收缩成一整体。照此方法把所有短焊缝进行焊接完毕后, 由于自有收缩的作用, 基本上没有什么应力作用。然后再将长条由内向外进行连接, 也可以利用自有收缩的作用使焊缝自然成型, 这样焊接应力非常小, 变形也不大。其次, 如果先进行长焊缝的焊接, 把焊缝周围的板都固定在长缝处, 然后焊短焊缝, 短焊缝就会收缩, 收缩时由于受到长缝的制约不能进行自由收缩, 这是的应力就会很大, 薄板很容易发生变形。如果是整个薄板都是这样施工下来, 薄板的变形程度将会很大, 焊接出来的焊件将有可能不能使用, 严重时会造成很大的质量事故问题。

分段退焊主要是采用缩小焊接区与整体薄板之间的温差的方法从而达到减少变形的目的。焊接时前一段焊缝冷却后后面的焊缝会给前段焊缝一定的热量, 使得后面的焊缝有一次退火的时机, 前后的温差会减小, 薄板的应力相对较小, 变形的可能性也会降低。重复上面的步骤, 进行后面的焊接工作。但是这样焊接也有其不可避免的漏洞, 比如说分段退焊接头增加了, 薄板的美观程度受到影响, 但是比起薄板发生变形后再去修理还是具有优势的。需要注意的是, 焊接的顺序也是有讲究的, 需要按照由内向外的顺序进行焊接。先焊接靠近中心的缝隙, 再一次向外进行焊接。这是因为在两板进行焊接时会有横向收缩和纵向收缩, 因其内部是封闭的, 外部相对自由, 如果由内向外进行焊接, 可以使焊缝的横向和纵向得到自由收缩, 减小了应力, 薄板不易变形。相反的情况, 如果先焊外面的焊缝, 自由端被固定住了, 等到进行中心焊缝的焊接时, 中心的横向、纵向受到限制, 不能进行自有收缩, 这是的应力会很大, 薄板的变形也会很大。

4 结束语

由此可见, 做好薄板焊接变形控制, 不能单一的考虑一方面, 应综合分析各种造成焊接变形的因素, 选择合适的施工工艺, 在实际施工中结合具体的情况及时调整焊接方法, 以保证用最优的方案控制好薄板焊接过程当中的变形问题。

参考文献

[1]傅荣柏.焊接变形的控制技术.机械工业出版社.2006.

[2]严红丹.平板对接焊接变形的数值模拟.合肥工业大学硕士学位论文[D].2009.

[3]阎俊霞.焊接薄板结构变形数值模拟研究.天津大学博士学位论文[D].1999.

[4]王长生, 薛小怀等.薄板焊接变形的影响因素及控制.焊接技术[J].2005, 34 (4) :66~68.

铝合金薄板点焊工艺研究 第3篇

铝合金薄板(0.8 mm 以下)的点焊十分困难.过去铝点焊大多采用大功率直流焊机,其功率通常在600～1 000 kW之间,设备庞大,价格昂贵,特别是在产品售后服务现场维修更换备件时,极其不便.如果采用小型储能式点焊机,严格控制焊接工艺过程,就可解决这些问题.

1 焊接技术难点

1.1 铝的焊接特性

由于铝材自身的特性,铝的焊接较一般金属材料更为困难.铝的导热性好,导热系数是铁的4倍,焊接时热传导迅速,能量散失快,难以保证稳定的熔核温度.铝的电阻小,熔点低.熔点为660 ℃,为铁的1/4,通过熔核的电流密度难以控制.铝的线膨胀系数大,冷凝时体积收缩率达6.5%,容易变形和产生应力.铝易氧化,表面生成Al2O3,且极其稳定,熔点高达2 050 ℃,给焊接过程中的电流和热传导都增加了不稳定的因素.铝在焊接过程中易产生气孔,易变形,熔池周围形成陷坑,影响焊接质量[1].

1.2 点焊工艺参数的控制

铝合金薄板的点焊过程中存在母材金属熔化后,流动快、散热凝固时间短的问题.在焊接压力的作用下,焊接表面易产生焊穿、喷溅等焊接缺陷,对焊接参数的合理匹配是形成良好焊点的重要因素.目前能够查阅的国外资料仅有在大功率直流焊机上进行点焊的工艺规程,没有提及小型储能焊机的应用.国内也仅有0.5 mm以上铝合金板材的点焊工艺规程,对于0.5 mm以下板材的点焊[2],无成熟工艺可以借鉴.

1.3 小型储能式点焊机的改造

市面上已有的新型储能式点焊机,并没有主要为铝点焊而设计生产的.由于铝点焊的特点,要保证焊接质量,必须严格控制电流密度和吸能时间.这就要求点焊时的触点接触面积、压力大小、通过稳定电流的时间,都能得到严格有效的控制,因而需要对市面上的这种点焊机进行大量试验,才能掌握焊接参数和焊接工艺.

2 点焊工艺的研究试验

2.1 技术参数的获取依据

在点焊焊接过程中,焊接区金属熔化并同时被施加压力,焊接区金属发生熔化-冶金反应-凝固-固态相变-形成焊点,同时由于压力的作用,焊点的质量得到提高.点焊原理如图1所示.

(1)温度场的分布.把热源看作点热源或二维面热源处理,其能量分布主要为高斯分布,发热量为

Q=∫${}_0^t$I${}_{(t)}^2$R(t)dt (1)

式中,I(t)为通过焊接点的瞬时电流值(A);R(t)为两电极间的总电阻(Ω);t为电流通过时间(s).

若以平均值计算,式(1)则为:Q=Iw2Rtw (2)

式中,Iw为焊机电流(A);tw为焊接时间(s).

R=2Rw+Re+2Rew (3)

式中,Rw为焊机本身电阻(Ω);Re为焊件接触电阻(Ω);Rew为电极与焊件间接触电阻(Ω).

焊件接触电阻Re=ρL/s (4)

式中,ρ为材料电阻率;L为导体长度;s为导体截面积.

电阻率不仅取决于金属种类,还与热处理状态有关,如2A12的电阻率为4.3 μΩcm,淬火时高达7.3 μΩcm.冷作加工后电阻率也会增高,温度升高时电阻率也会升高,熔化时比熔化前提高1～2倍.

(2)电极压力的确定.压力大,则铝板变形,接触面及接触点改变,接触电阻下降,电流分布状态改变,变形大,焊接强度降低.压力小,会引起接触不实,产生飞溅,熔核不稳,同样引起焊接强度降低.

(3)表面形状条件的影响.通常铝材的表面粗糙度Ra6.3,如表面十分清洁时,接触电阻只在刚通电时的极短时间内存在,随后迅速减小以至消失.但由于铝表面存在氧化膜Al2O3和其他不洁物质,会影响焊接质量,因此必须对焊件表面做焊前处理[3].

2.2 对小型储能式点焊机进行改造

如上所述,由于铝的特性,要求点焊时压力适中而稳定,保压时间一致而准确.但小型储能式铝点焊机结构简单,完全靠人工操作来施加压力,无法保证压力和时间的准确,因此要对小型储能式铝点焊机进行技术改造.改造分两部分,一是压力保障机构,即在活动电极的架上增加保持板,使加压系统加在保持板上的力始终大于所需压力.二是保压时间机构,即把活动电极架与一直旋转着的擒纵机构相连接,每转一次就使焊接零件移动一个焊点,同时保持压力一定时间,实现完整规则的梯形时间波.

2.3 焊接工艺参数的确定

焊接参数主要有:焊接电流、焊接时间、电极压力.必须对焊接参数进行合理的匹配,才能形成良好的焊点[4].

在一台功率为800 J的国产小型储能式点焊机上对0.5 mm及0.8 mm的进口铝板和国产铝板进行点焊连接的工艺研究和试验.经过对点焊机能力的确定和对点焊工艺参数的调整并大量试验,确定了适宜的焊接工艺参数.见表1、表2、表3.

铝合金零件的焊接循环规范如图2所示.

Fcb电极压力(N);Icbm焊接电流脉冲幅值;Tm电流脉冲从0～max的时间;T总持续时间.

2.4 焊接过程控制

(1)焊前处理:

焊前必须对零件表面进行仔细的化学清洗,并规定焊前存放时间,一般规定不可超过5 h,以保证焊前工件表面具有较小的、稳定的接触电阻值(一般不超过120 μΩ).

(2)焊接:

由于电流大,母材表面易过热,电极易变形并粘连,生成CuAl2,使焊接表面发黑,降低抗蚀性,并恶化其导电性和导热性.因此要经常清洁电极表面,保持良好的导电性.

3 工艺验证

焊前应进行试焊,即用与零件相同厚度和相同材质,且经过清洗的试件,在调整好焊接参数后进行试焊.样件经质量检测合格后方可进行批量生产.对焊接试件进行以下工艺验证:

(1)外观检查.检验内容及参数为:

①检查焊点位置的一致性,搭边尺寸10 mm,焊点间距10 mm.

②压痕的尺寸及形状应满足其椭圆度3:2的要求.

③焊件两层间的间隙为:母材金属厚度(mm)25%.

(2)撕裂试验.在材料试验机上对试样进行撕裂,破坏应发生在热影响区的母材上.在未发生穿孔的情况下,对母材金属凹陷或凸出部分进行测量,其高度应大于母材金属厚度(mm)30%.试验结果见表4.

(3)显微组织检验.对合格零件的焊点进行显微组织检验,按QJ2205-91、QJ2206-91标准制做磨片,由检验部门进行渗透检测,焊点应满足设计要求.

(4)X射线探伤.根据国标规定对焊点进行X射线探伤检验,焊点应满足设计要求.

(5)力学性能检验.按QJ2205-91、QJ2206-91标准制作力学性能检验试样,在材料试验机上进行该项检测.试验结果如下:

①接头强度.按QJ2205-91标准第5.1.1条规定,Ⅲ级点焊接头的焊点单点抗剪力值应不低于规定数值的1/2.铝及铝合金厚度为0.5 mm的Ⅲ级点焊焊点剪切力为350 N,厚度为0.8 mm的Ⅲ级点焊焊点剪切力为750 N.

因此厚度为0.5 mm单点焊点剪切力为

350 N1/2=175 N=0.175 kN

厚度为0.8 mm单点焊点剪切力为

750 N1/2=380 N=0.38 kN

焊点剪切强度试验数据见表5.

材料为АМг-3М焊点剪切强度试验曲线如图3所示.

材料АМг-3М的焊点剪切强度稳定性试验曲线(5点)如图4所示.

②焊点剪切强度稳定性.按QJ2206-91标准第5.1.3条规定,Ⅲ级点焊接头全部试验焊点剪切力应为该组抗剪力平均值的0.65～1.35倍.对焊点进行单点和5点剪切试验[1].试验数据及合格判定见表6.

工艺验证结果表明,小型储能式点焊机对(0.5+0.5)mm的铝合金薄板焊接性能良好,对材料2A12(0.8+0.8)mm的焊接性能较差,对于材料3A21(0.8+0.8)mm则无法焊接.

4 结 论

通过对铝合金薄板的点焊工艺研究试验和工艺验证,以及对小型储能式点焊机的技术改造,总结出一套行之有效的,对进口和国产铝合金薄板0.5以下进行点焊连接的工艺方法.同时对不锈钢、钛合金、黄铜等材料在小型储能式点焊机上进行点焊联接有实际参考价值.

摘要：对利用改进的小型储能式点焊机对进口铝合金材料АМг-3М(0.5 mm)和国产铝合金材料3A21和2A12(0.8mm以下)的点焊工艺进行深入系统地试验和研究,确定了焊接工艺参数,掌握了焊接过程的控制方法.提出了多种工艺验证手段.结果表明,利用小型储能式点焊机,代替大型直流点焊机进行铝合金薄板焊接的工艺过程合理可行,设备经济实用.

关键词：国内外铝合金薄板,点焊工艺,小型储能式点焊机,工艺验证

参考文献

[1]QJ2206-91铝合金电阻点、缝焊技术要求[S].

[2]王爱珍.板筋连接技术[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]李亚江,刘强,王娟.有色金属焊接及应用[M].北京:化学工业出版社,2006.

[4]孟庆森,吴志生.金属材料焊接基础[M].北京:化学工业出版社,2006.

薄板烧伤膏提取工艺的研究 第4篇

1材料

1.1 试剂与试药

黄连、当归、黄芪、丹参等药材购自于河北光明饮片有限公司汉草饮片厂;盐酸小檗碱:中国药品生物制品检定所, 批号:110713-200911。乙醇和无水乙醇 (分析纯) :购自北京化工厂;乙腈和甲醇 (色谱纯) :购自Fisher Scientific;十二烷基硫酸钠 (分析纯) :购自国药集团化学试剂有限公司;水为哇哈哈纯净水。

1.2 仪器

岛津液相色谱仪, SPD-20A检测器, LC-20AB低压泵, 色谱柱为Agilent ZORBAX Bonus-RP (4.6mm250mm, 5μm) ;BT25S分析天平:北京赛多利斯仪器系统有限公司;KQ3200E超声波清洗器:昆山超声仪器有限公司。

2方法与结果

2.1 色谱条件

色谱柱:Agilent ZORBAX Bonus-RP (4.6mm250mm, 5μm) ;流动相:以乙腈-0.05mol/L磷酸二氢钾溶液 (50:50) (每100ml中加十二烷基硫酸钠0.4g, 再以磷酸调节pH值为4.0) [1];检测波长为345nm。理论板数按盐酸小檗碱峰计算应不低于5000。

2.2 盐酸小檗碱对照品的制备及线性范围的考察

2.2.1 低浓度盐酸小檗碱对照品的配制及线性范围的考察 (用于油炸工艺盐酸小檗碱的检测) 称取干燥至恒重的盐酸小檗碱标准品适量, 用无水乙醇定容至100ml, 制成每毫升含有0.02mg的溶液, 即得。分别精密移取1、2、3、5、10、15ml储备液置于25ml容量瓶中, 用无水乙醇定容。进液相测定盐酸小檗碱在0.0008～0.012mg/ml浓度范围内有良好的线性关系。

2.2.2 高浓度盐酸小檗碱对照品的配制及线性范围的考察 (用于油炸后醇提取工艺中盐酸小檗碱的检测)

称取干燥至恒重的盐酸小檗碱标准品适量, 用无水乙醇定容至100ml, 制成每毫升含有0.04mg的溶液, 即得。分别精密移取2、4、6、8、10ml储备液置于10ml容量瓶中, 用无水乙醇定容进液相测定盐酸小檗碱在0.008～0.04mg/ml浓度范围内有良好的线性关系。

3薄板烧伤膏提取工艺的优化

3.1 薄板烧伤膏油炸工艺的优化

影响油炸工艺中盐酸小檗碱含量的因素有浸泡时间、提取温度和提取时间。具体实验如表1～2。

F0.05 (2, 2) =19.0;F0.01 (2, 2) =99.0

表3方差分析结果表明, 因素C的离差平方和值最小, 可作为误差项, 因素A (提取温度) 有显著性差异 (P<0.05) , 因素B (浸泡时间) 无显著性差异, 故影响因素大小为A>B>C, 结合直观分析结果, 确定油炸工艺为A1B1C1, 即油液浸泡药材12小时后, 在90℃条件下油炸药材1小时。

油炸工艺正交试验验证:为进一步验证优选方法的可靠性, 取3份药材, 按照筛选出的工艺进行提取, 计算盐酸小檗碱含量, 3次平行验证性实验表明盐酸小檗碱平均含量为0.86mg/g, RSD为2.17%, 该工艺稳定、可行。油炸提取所得盐酸小檗碱的含量很低, 为了更好的控制薄板烧伤膏的提取工艺, 使其更加科学合理, 对油炸后的醇提工艺进行考察。

3.2 薄板烧伤膏油炸后醇提工艺的筛选

按油炸工艺制得药渣9份, 按表4～5进行正交试验。

F0.05 (2, 2) =19.0;F0.01 (2, 2) =99.0

上述方差分析结果表明, 因素C的离差平方和值最小, 可作为误差项, 则因素A (乙醇浓度) 及因素D (提取次数) 有显著性差异 (P<0.05) , 因素B (溶剂体积) 无显著性差异, 故影响因素大小为D >A>B>C, 结合直观分析结果, 确定油炸后乙醇提取工艺为A3B1C1D3, 即以4倍量95%乙醇回流提取3次, 每次提取1小时。

正交实验验证:为进一步验证优选方法的可靠性, 取3份药材, 按照筛选出的工艺进行提取, 计算盐酸小檗碱含量, 3次平行验证性实验表明盐酸小檗碱平均含量为42.16mg/g, RSD为1.99%, 表明该工艺稳定、可行、重复性好。

4讨论

4.1 本实验首次将薄板烧伤膏的提取工艺分为油炸部分和油炸后醇提两部分, 既保留了传统的油炸工艺, 又新加入油炸后醇提工艺, 提高了药材中有效成分的转移率, 使得提取工艺更加科学可控。

4.2 本实验采用了单因素实验考察了乙醇浓度、溶剂体积、提取时间和提取次数四个因素, 选取因素中盐酸小檗碱含量较高的三个条件作为正交实验水平设计的参考依据。按照优化后的提取工艺, 做3个平行实验, 分别测定盐酸小檗碱的量, 计算其转移率分别为52.1%、52.8%、50.9%, 与传统的油提工艺相比, 大大提高了药材中有效成分的转移率, 使得薄板烧伤膏的提取工艺更加科学可控。

参考文献

钢筋混凝土薄板 第5篇

关键词：薄钢板,风管焊接,自动焊接

0 引言

薄板风管制造中, 最难控制的是焊接。目前薄钢板焊接中大多采用焊条电弧焊或氩弧焊技术, 在产品制造中有成功的经验, 也有许多失败的教训。本文通过将半自动CO2气体保护焊机与半自动切割装置相整合, 可实现薄板风管长直焊缝的自动焊接, 提高了焊接效率;通过焊接工艺研究, 优化工艺参数, 解决了薄板焊接易出现的焊接变形及焊接中烧穿等问题。

1 工艺原理

薄板风管自动焊焊接工艺主要是在半自动CO2气体保护焊焊接基础上, 为实现自动焊接技术, 加装了半自动切割机的自动行车装置, 利用半自动切割机的自动行车装置能够沿焊接方向连续匀速行进, 从而实现焊接过程的自动化。设备见图1 CO2气体保护自动焊设备。

2 薄板自动焊焊接工艺操作要点

2.1 选择适合的焊接材料及焊接设备。

以钢板厚度2mm, 角铁∠30×3, 材质为Q235的风管为例。选择焊丝型号ER50-6规格准0.8、准1.0、准1.2三种;CO2气体;二氧化碳焊机型号HB400-04;半自动切割机型号CG1-30。

2.2 制订2mm薄板钢板的自动焊焊接方案;研制出合格的焊接工艺评定。

(1) 加工薄板钢板试件。Q235厚度2mm钢板加工成600×200mm试件;∠30×3角铁加工成600mm试件。 (2) 焊接薄板钢板试件。将半自动CO2气体保护焊枪固定在半自动切割机上, 调试二氧化碳焊机、半自动切割机;使用牌号为ER50-6, 直径分别为准0.8、准1.0、准1.2三种规格的焊丝进行施焊试验, 确定合适的焊接参数见表1。

(3) 焊接工艺措施。1) 焊接时焊接位置采用平角焊 (横焊) , 焊枪调整角度为45°施焊。2) 引弧前首先按焊枪上的控制开关, 点动送出一段焊丝, 焊丝伸出长度小为12-15mm, 超长部分应剪去。若焊丝端部出现球状时, 必须先剪去, 否则引弧困难。3) 引弧时, 将焊机置于自锁状态, 再将焊枪放在引弧处, 保持45°倾角和喷嘴高度, 然后按焊枪上的控制开关, 焊机自动提前送气, 延时接通电源, 保持高电压、慢送丝, 当焊丝碰撞工件短路后, 自动引燃电弧。4) 引燃电弧后, 焊接过程中, 焊工应根据熔池的形状、飞溅的大小、电弧的稳定性和焊缝成形的好坏, 判断焊接工艺参数是否合适。若焊接过程中, 熔池平稳, 飞溅较小, 电弧稳定。同时, 可观察到周期性的短路, 听到均匀的周期性的啪啪声, 而且焊缝成形较好, 说明参数合适。否则应调整焊接工艺参数。5) 收弧时, 先停车后断弧保证填满弧坑, 应让焊枪在弧坑处停留几秒钟, 以保证熔池凝固时得到可靠的保护。

2.3 对焊接试件进行加工取样。

对分别采用三种规格焊丝施焊的焊接试件进行焊缝外观检查、无损检测、宏观金相检验等, 试验及合格标准执行GB228, 根据试验数据出具焊接试验报告。试件见图2。

2.4 对分析结果进行汇总, 确定焊接工艺的可行性。

对三组焊接试验数据进行综合, 分析焊缝外观记录、焊缝缝表面无损检测记录及焊缝金相试验报告, 最后确定可行焊接工艺 (见表2) 。

3 培训CO2气体保护自动焊焊工

依据优化的焊接工艺, 对施工现场风管焊接的施焊焊工进行培训, 使其能熟练掌握本项操作技能, 保证焊接质量。

4 薄板风管自动焊焊接工艺在产品中试用的操作要点

(1) 施焊时技术措施:焊接时焊枪为不摆动;喷嘴直径准20mm;焊丝伸出长度12-15mm:熔滴过渡形式为短路过渡。 (2) 施工现场每个施焊工位要有防风措施, 以保证CO2保护气体的稳定。 (3) 为防止焊枪导电嘴和喷嘴粘着飞溅物, 焊前应在导电嘴和气体喷嘴表面涂以硅油或其它防飞溅剂。 (4) 焊前检查焊接电源, 送丝机、控制器、指示仪表和焊枪等是否正常。如出现异常现象, 应及时通知有关部门检修, 以保证焊接过程的稳定性。

5 薄板风管自动焊焊接工艺的优点

薄板风管自动焊焊接工艺相对于传统的薄板风管手工焊接而言, 具有以下优点: (1) 解决焊接时极易出现烧穿、变形等焊接缺陷, 有利于对进度、质量控制。 (2) 变手工操作为自动施工, 减轻劳动强度, 提高工效。 (3) 节约焊接材料, 减少焊接接头焊材消耗, 从而节省施工费用。 (4) 随着焊接线能量减小, 焊接变形量也减小, 使薄板风管施工过程中受力均匀, 提高安装精度。 (5) 施工不受场地限制, 操作简单, 方法实用。 (6) 与传统风管制造相比, 采用薄板风管自动焊焊接工艺风管的生产效率提高了2倍, 见表3。

6 总结

利用薄板风管自动焊接工艺, 提高了CO2气体保护焊的效率, 有效地控制了焊接变形。该技术主要适用于大型通风空调工程1-3mm风管制作行业。随着城市地铁的大量使用, 采用薄板制造的风管越来越多, 因此推广应用前景广阔。

参考文献

[1]张欣, 赵峰.新型薄壁钢制高杆插接长度的研究[J].铁道工程学报, 1996 (04) .

[2]姚建伟, 王海燕.大截面薄钢板焊接风管施工技术[J].青岛理工大学学报, 2006 (06) .

[3]彭桂蒸, 张纪刚, 韩建, 邓文艳.大面积薄钢板焊接残余应力的试验研究[J].低温建筑技术, 2010 (08) .

[4]谭标瑞.薄钢板风管保温施工质量问题及预防措施[J].机电信息, 2010 (12) .

[5]林文华, 李华林.薄钢板风管保温中常出现的问题及预防措施[J].山西建筑, 2004 (05) .

2050薄板线飞剪结构及问题分析 第6篇

宝钢热轧厂2050薄板线于1990年投入生产,其飞剪采用的是德国施罗曼—西马克公司设计制造的D1型飞剪,该飞剪连续生产能力强,在定尺公差、断口质量、形状公差方面均能满足用户的要求。飞剪是薄板线上的关键设备,其特点是能横向剪切运动着的轧件[1],对它有三个基本要求:1)剪刃在剪切轧件时要随着运动着的轧件一起运动,即剪刃应该同时完成剪切与移动两个动作,且剪刃在轧件运动方向的瞬时分速度v应与轧件运动速度v0相等或大2%~3%,即v=(1~1.03)v0。在剪切轧件时,剪刃在轧件运动方向的瞬时速度v如果小于轧件的运动速度v0,则剪刀将阻碍轧件的运动,会使轧件弯曲,甚至产生轧件缠刀事故。反之,如在剪切时剪刃在轧件运动方向的瞬时速度v比轧件运动速度v0大很多,则在轧件中将产生较大的拉应力,这会影响轧件的剪切质量和增加飞剪机的冲击负荷;2)根据产品品种规格的不同和用户的要求,在同一台飞剪机上应能剪切多种规格的定尺长度,并使长度尺寸公差与剪切断面质量符合国家有关规定。

1 飞剪结构和剪切原理

1.1 飞剪结构

概括来说,飞剪由以下几部分机构组成。

1.1.1 飞剪本体

飞剪本体一般包括剪切机构、调长机构和剪刃间隙调整装置。

1.1.2 夹送系统

使轧件按照工艺要求的运动速度通过飞剪的系统,常用的夹送系统有夹送辊、夹送矫直机和辊道等。

1.1.3 传动系统

一般包括飞剪本体和夹送系统的传动装置。

1.1.4 控制系统

控制定尺飞剪剪切长度精度、启动工作制飞剪启动及制动位置等方面的电气或电气—液压控制系统。

2050薄板线飞剪采用的飞剪,属于四连杆机构,其原理及结构如图1所示。

1——上刀架(连杆);2——下刀架(摇杆);3——曲柄;4——偏心轴;5——偏心枢轴;6——剪刃间隙调整装置

由于飞剪机作时总能量波动较小,因此可在大于5m/s的速度下工作,薄板线飞剪最大剪切速度为110m/min,上刀刃的运动轨迹为椭圆,下刀刃的运动轨迹为弧线,下刀架的摆动中心处装有空切用的偏心装置。正常工作时上下刀片按相应的轨迹运行进行剪切。飞剪曲柄半径固定,做匀速连续运转,夹送辊在每两次剪切之间通过非匀速送料实现剪切不同的基本定尺。

1.2 飞剪定尺原理

薄板线飞剪为连续工作制剪切,其定尺范围2m~12m,斜度1.4,上刀刃成V形,这样可减小剪切力,防止带钢跑偏,下刀刃为直形;剪切次数最大可达到55次/分钟。飞剪的其它主要技术指标如表1所示。

以k表示飞剪机每剪切一次刀片(或飞剪机主轴)所转的圈数,则剪下的钢板定尺长度L为

式中,L为钢板长度,mm;V为带钢速度,mm/min;T为剪切时间间隔,s;k为空切系数。

1.2.1 倍尺剪切

薄板线飞剪剪切的基本长度S0=1000mm,即在钢板匀速前进时飞剪上剪刃转动一周钢板前进的长度为1000mm。

飞剪上下刀架每转动一周剪切一次,钢板的长度就为1000mm,控制空切次数就可以剪切基本长度的任意整数倍长度的钢板,这就是倍尺剪切。为了使飞剪上剪刃能够积蓄足够的能量,从而顺利进行剪切,要求飞剪上刀架必须至少转动两圈才能进行剪切,因此薄板线倍尺剪切的最小长度L为2m。

1.2.2 非倍尺剪切

倍尺剪切只能保证剪切基本长度整数倍长度的钢板,为了实现任意长度范围钢板的剪切,就要用到非倍尺剪切。在剪切时既要保证飞剪在剪切位置的线速度和带钢的速度相等,还必须在两次剪切之间采用改变夹送辊速度的方法来调节[2]带钢的长度,一旦长度调整到预设定的尺寸之后,则立即保持剪刃与钢板速度同步。夹送辊的速度通过主电机速度及调节电机速度的差动减速装置来合成,v夹送辊=v主电机-v调节电机,且v夹送辊=v带钢速度。在非倍尺剪切过程中,飞剪主电机通过齿轮减速箱同时驱动飞剪上、下剪刃和夹送辊。飞剪控制电机通过变速箱内的行星齿轮结构,将飞剪控制电机的转速叠加到主电机传送至夹送辊的转速上,从而达到调整带钢长度的目的。图4为控制电机的实际速度反馈波形图。

1——主电机;2——控制电机;3——齿轮箱;4——测速辊;5——加送辊;6——飞剪剪刃;7——带钢;8——位置传感器

数据检测装置通过位置传感器——仿形开关检测,根据测量辊测得带钢走过的实际钢板长度、由计算机分析发出指令旋转油缸动作下刀架抬起完成一次剪切。图5所示为底部传动的结构示意图,旋转油缸动作,带动偏心轴转动下刀架抬到剪切位置就完成一次剪切,之后电磁换向阀得到信号换向,旋转油缸反向旋转140°刀架回到低位完成一次剪切。

1——旋转油缸;2——下刀架;3——偏心套

2 常见问题与应对措施

2.1 常见问题

2050薄板线生产过程中因飞剪引起的常见问题主要有飞剪定尺误差,钢板表面缺陷、撞钢等。

2.1.1 飞剪定尺不准

长度精度是板材的一个重要指标,飞剪设计的定尺精度为0.03%L。对于12m长的钢板,定尺精度为3.6mm。飞剪的长度公差考核保证值为(+3~+6)mm。在飞剪启制动过程中,由于液压马达动作略滞后(加速时)或超前(减速时),便会产生误差,产生定尺不准的现象

2.1.2 钢板划伤

钢板划伤指的是在生产钢板过程中钢板与飞剪下刀架接触产生相对滑动在钢板表面产生的痕迹,钢板划伤是造成薄板线钢板封锁的重要因素,故障处理起来比较费时,严重影响了生产的正常进行。

2.1.3 撞钢

在前面飞剪定尺原理中指出了,飞剪控制电机原设计总是在飞剪完成一次剪切动作后(飞剪上剪刃通过下极限位置立即加速送出带钢,而此时,如果飞剪上剪刃机械弹簧压板回复动作滞阻等原因而使上剪刃凸出的话,飞剪控制电机加速送出的带钢头部将有可能撞上飞剪上剪刃的刃角而发生飞剪撞钢现象。

2.2 应对措施

2.2.1 改善旋转油缸的缓冲调整装置

该油缸[3]的最大工作压力可达20MPa,最大输出力矩可达7582N.m,旋转角度为140°。在宝钢的实际使用工作条件为:工作压力p=12.5MPa,旋转角度α=140°,要求在0.5s内完成该角度的旋转,实践表明通过调整缓冲节流阀可有效减少底部刀架的冲击震动,极大提升了动作稳定性和油缸的使用寿命。

2.2.2 增设换向阀固定板

由于震动的存在,安装在旋转油缸上的换向阀在生产中容易松动,通过增加固定板以提升阀安装的稳定性,有效保证了阀的寿命与灵敏性。

2.2.3 调整压紧板的距离

原设计标准中压紧板比刀刃高出5~10mm,这样能保证剪切之前带钢即被瞬间压紧以获得良好的剪切断口质量,为了消除撞钢在实际生产中把压紧板的距离调到3mm,撞钢现象得到了消除。

3 结语

飞剪做为2050薄板线上核心设备,通过根据实际对其进行改进,定尺不准、表面划伤、撞钢现象得到了有效的解决,尤其是旋转油缸的使用寿命得到了有效提升。

参考文献

[1]邹家祥.轧钢机械[M].北京:冶金工业出版社,2004:300-310.

[2]张春丽.薄板线SMS-D1型飞剪作业分析及改进[J].轧钢,2006,23(4):34-36.

钢筋混凝土薄板 第7篇

据了解, 薄板厂镀锌产品主要出口地为韩国、东南亚地区及欧洲各国, 主要出口钢种有DX51D+Z、SGCC、SGC490、SGCH等4个品种镀锌产品。薄板厂出口镀锌产品在建筑行业被广泛应用于制造建材、结构件、建筑物外板等领域。

薄板厂镀锌产品是公司传统出口钢种, 也是出口产品中“量”、“价”双双看好的高附加值产品。与持续低迷的国内钢材市场相比, 国际市场相对缓和。国贸公司与薄板厂密切合作, 紧抓有利时机, 加大对国际市场的研究与分析力度, 最大限度争取合同, 在市场不利的情况下保证包钢产品出口的良好态势。