鐵塔中制彎板材的放樣及其加工

陳進(jìn)龍

（中國電建成都鐵塔廠 四川成都 610000）

鐵塔中制彎板材的放樣及其加工

陳進(jìn)龍

（中國電建成都鐵塔廠 四川成都 610000）

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國的電力工業(yè)也有了顯著的進(jìn)步，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮了重大的貢獻(xiàn)。輸電鐵塔作為電力輸送的重要承載設(shè)備，對高壓輸電線路的架設(shè)起到至關(guān)重要的作用，是電力公司供電穩(wěn)定性的重要保障，直接影響到地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，本文就對鐵塔制彎板材放樣和加工進(jìn)行闡述，首先對當(dāng)前國內(nèi)鐵塔制彎板材的加工方式進(jìn)行簡單介紹，并借助TMA放樣模擬系統(tǒng)來闡述加工方式，最后對實際加工方法進(jìn)行說明，希望能為相關(guān)工作人員提供參考。

鐵塔；制彎板材；放樣；加工

1 引言

自第二次工業(yè)革命以來，電力已成為了現(xiàn)代社會發(fā)展的命脈之一，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國的電力工業(yè)也有了顯著的進(jìn)步，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。高質(zhì)量的供電是電力企業(yè)做好售電服務(wù)的最基本的條件，因此供電可靠性也受到電力企業(yè)的普遍重視。作為輸電線路的承載設(shè)備，電力鐵塔的作用就不言而喻了。

隨著我國電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，電力鐵塔中制彎板材的放樣與加工技術(shù)也有了長足的進(jìn)步。但由于我國電力建設(shè)起步較晚，在電力鐵塔彎板的放樣及加工方面相對于國外的較成熟的技術(shù)水平還有很大差距。與此同時，一些相關(guān)加工設(shè)備不能滿足相關(guān)制度的要求，這也就導(dǎo)致了彎板加工的精度不能滿足規(guī)劃需要。制彎板材的重點就是放樣和板材的加工，而解決這一問題的關(guān)鍵就是對于制彎的點、線的方位精準(zhǔn)把控。本文通過TMA模擬軟件進(jìn)行模擬加工過程結(jié)合實際加工過程進(jìn)行簡要分析。

2 國內(nèi)鐵塔制彎板材加工的方式現(xiàn)狀

鐵塔制彎板材對鐵塔的搭建具有不可替代的作用，其廣泛的應(yīng)用在鐵塔的各結(jié)構(gòu)連接部位。制彎板材根據(jù)不同的加工類型而有不同的分類：根據(jù)不同的制彎角度可以分為正曲和反曲兩種形式；根據(jù)加工方式的不同則可以分為熱加工和冷加工。為了有效地降低鐵塔加工過程中產(chǎn)生的成本，為企業(yè)謀求更大的經(jīng)濟(jì)收益，因此目前國內(nèi)大多數(shù)鐵塔加工企業(yè)均采用冷加工方式。在實際工作當(dāng)中，鐵塔制彎板材對加工技術(shù)之所以要求較高，是因為其下料和加工的方式與普通彎板有明顯的區(qū)別。普通聯(lián)板在加工時打孔和下料的順序并不嚴(yán)格要求，而制彎板材如先打孔后制彎，最后下料，可能產(chǎn)生孔洞位置的變化，一旦制彎不達(dá)標(biāo)就會導(dǎo)致孔洞偏離設(shè)計位置，在安裝時會出現(xiàn)穩(wěn)定性下降或無法連接的問題。因此國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)選擇先制彎，然后打孔的加工順序，這種做法雖然有效地提升了加工后鐵塔的穩(wěn)定性，但是在制彎后打孔需要采用鉆孔的技術(shù)，這樣就會大大提高了生產(chǎn)成本，也延長了生產(chǎn)周期，不利于企業(yè)遠(yuǎn)期發(fā)展。為此，就需要利用現(xiàn)代計算機(jī)模擬技術(shù)建立制彎板材模型，從而將孔洞位置在制彎時的變化情況進(jìn)行模擬，從而使其滿足加工需求。

2.1 鐵塔制彎板材的材料要求

鐵塔制彎板使用的鋼材、涂裝材料、緊固件以及焊接材料都要符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和設(shè)計要求及出廠質(zhì)量的合格證明書。除此之外還要相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和合同要求進(jìn)行檢測和實驗。鐵塔制彎板材使用的Q235、Q345鋼材，其材質(zhì)按要求應(yīng)進(jìn)行化學(xué)成分分析和力學(xué)性能試驗，使其符合GB/T700GB/T1591標(biāo)準(zhǔn)要求。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合GB/T5782GB/T3098標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 鐵塔加工制彎的規(guī)定

制彎的過程中必須根據(jù)制作工序、圖紙、樣板和實物規(guī)格相對比后才能進(jìn)行工作。鋼材彎曲有兩種制彎過程分為熱彎和冷彎，冷彎大多數(shù)使用在板件和彎度較小的角鋼件，其他的都使用火曲制彎。防止鋼材容易斷裂在加工過程中因鋼材產(chǎn)生藍(lán)脆性，所以加熱溫度應(yīng)在200～300℃之間，嚴(yán)禁錘擊和彎曲。Δ在5～8mm彎曲角A小于45°；Δ在2～4mm彎曲角A小于90°；Δ在9～10mm彎曲角A小于20°；鋼板厚度具備這些條件可以進(jìn)行冷彎方法加工。

超過10mm的鋼板采用加熱制彎Q235和Q345鋼等熱彎構(gòu)件的加熱溫度應(yīng)控制在900～1000℃之間，熱彎終止溫度應(yīng)高于700℃，且不能過燒。鋼材在加熱時呈現(xiàn)的顏色可以反映出加熱溫度。加熱溫度在200～300℃時，鋼材呈現(xiàn)藍(lán)色，且質(zhì)脆，因此在這個溫度范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減少鋼材的撞擊，防止發(fā)生斷裂現(xiàn)象。型鋼彎曲角度A角在20°以上的內(nèi)彎曲，應(yīng)先氣割一開口后再進(jìn)行彎曲，之后再用電焊補(bǔ)焊開口。

3 以TMA軟件模擬制彎板材加工的方法

3.1 軟件介紹

目前我國輸電線路鐵塔加工設(shè)計模擬當(dāng)中普遍應(yīng)用了TMA軟件，該軟件是由我國計算機(jī)軟件企業(yè)自主研發(fā)的，專門應(yīng)對與鐵塔加工設(shè)計模擬圖形繪制的操作軟件。該軟件與傳統(tǒng)的DOS操作系統(tǒng)下的設(shè)計技術(shù)有著明顯的額區(qū)別，主要體現(xiàn)在了數(shù)據(jù)自動化分析、功能可擴(kuò)充性、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及智能化處理功能等。并且該軟件能夠兼容當(dāng)前Windows操作界面，系統(tǒng)內(nèi)操作平臺設(shè)計簡單實用，真正做到了“傻瓜”式的操作設(shè)計。同時，該系統(tǒng)可以直接與現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床控制終端連接，從而實現(xiàn)設(shè)計后立即生產(chǎn)加工的快速生產(chǎn)模式。這一軟件還吸收了CAD設(shè)計軟件當(dāng)中線框、邊界模型等優(yōu)勢，在設(shè)計時可以同時繪制平面和三維立體設(shè)計圖，大大縮短了整體設(shè)計時間。其中三維立體模塊還具有構(gòu)件編輯器，能夠?qū)⑺⒌母魅S構(gòu)件進(jìn)行整體組合，并且在組合后還可以對任何單獨構(gòu)件進(jìn)行修改。還具有模型套用功能，能夠在設(shè)計時對以往同類型鐵塔的設(shè)計模型進(jìn)行套用，對細(xì)節(jié)進(jìn)行簡單修改即可，進(jìn)一步提升了加工設(shè)計工作的效率。

3.2 TMA軟件制彎板材模擬加工方法

在軟件設(shè)計加工當(dāng)中，制彎板材的加工角度是基于角鋼外楞，這樣可以保證角鋼外楞上的孔洞與制彎板材上孔洞位置一致。在實際制彎加工時，板材上下兩個位面上孔洞的位移處于相對的情況下，而這一相對位移主要包括了兩種情況：①當(dāng)制彎板材為反曲加工時，加工后的板材與角鋼骨架的接觸面應(yīng)該為圖2當(dāng)中的C位面，該結(jié)構(gòu)在鐵架整體上的位置則如圖1當(dāng)中的A所示。②正曲加工，制彎板材與角鋼接觸位面和反曲加工正好相反，為圖2當(dāng)中D位面，而在鐵塔當(dāng)中則為圖1中B所示。在模擬設(shè)計時，應(yīng)先進(jìn)行常規(guī)設(shè)計，然后對制彎后孔洞變形的位移進(jìn)行計算，最終確定在制彎前應(yīng)確定的位置，并打印出設(shè)計圖紙，進(jìn)而獲得更加準(zhǔn)確的設(shè)計方案。

圖1 鐵塔整體示意圖

圖2 制彎板材加工示意圖

4 鐵塔制彎板材的實際加工方法

4.1 鋼板制彎加工

鋼板制彎加工時，對于彎曲的半徑有著明確的要求，即不可低于最低彎曲半徑。如鋼材本身的硬度過高，則可以適當(dāng)增加彎曲的次數(shù)，也可以通過局部加熱的方式保證彎曲角度。在制彎加工前，應(yīng)根據(jù)軟件設(shè)計圖紙當(dāng)中彎曲角度的設(shè)計選擇適當(dāng)?shù)哪＞?，如圖2中下模具所示結(jié)構(gòu)，其△L必須完全符合設(shè)計圖紙的要求，同時還需要注意上模具的δ作用角度，保證實際加工后制彎板材精確度與設(shè)計圖紙相符。在模具、加工設(shè)備壓力等均調(diào)試完畢后，先開展制彎加工試驗，了解設(shè)備實際工作后的效果，然后將加工后鋼材與設(shè)計圖紙進(jìn)行對比，以便調(diào)整設(shè)備的設(shè)定參數(shù)，如參數(shù)完全符合，則可以開始批量生產(chǎn)；如參數(shù)不符合繼續(xù)調(diào)試。

4.2 角鋼制彎加工

角鋼制彎加工時存在兩種情況：①角鋼的最小彎曲率大于標(biāo)準(zhǔn)，此時可以選擇鋼材矯直機(jī)進(jìn)行加工；②曲率低于標(biāo)準(zhǔn)，則此時不能單純采用冷加工技術(shù)，而是需要利用熱加工來完成。冷加工時對角鋼制彎后的豁口進(jìn)行焊接處理，這樣就能夠保證鋼材彎曲后整體的強(qiáng)度。熱加工時需要將局部溫度控制在1000℃左右，具體根據(jù)角鋼的實際屬性進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時還要保證氣割設(shè)備選擇的正確性，例如在加工Q235鋼材時不宜使用常規(guī)氧氣和乙炔混合氣割設(shè)備，其容易導(dǎo)致角鋼材料產(chǎn)生局部過熱的情況[3]。這類鋼材的終鍛溫度也需要保持在725℃以上，不可低于這一限制，否則就會出現(xiàn)鋼材過早硬化的問題，影響制彎效率。

4.3 制彎加工注意事項

在實際加工過程中，如采用熱加工方式，則在加工完成后還需要進(jìn)行冷卻處理，不需要特殊冷卻，只需要在空氣當(dāng)中待其自然變冷即可。在制彎時，如果需要進(jìn)行細(xì)微調(diào)整可使用錘子鍛打，但此時要保證鋼材下放置軟墊，避免放置硬墊導(dǎo)致鍛打?qū)?cè)面出現(xiàn)不規(guī)則凹陷，影響制彎板材整體性。

5 結(jié)語

鐵塔建設(shè)中制彎板材的加工十分重要，應(yīng)先采取TMA軟件進(jìn)行模擬設(shè)計，確定制彎后孔洞位移距離，并進(jìn)行合理的預(yù)設(shè)計，最后再開展實際加工，加工時嚴(yán)格按圖紙要求進(jìn)行，并選用符合要求的模具。與此同時，要有質(zhì)檢員進(jìn)行過程檢驗并記錄，可有效提升制彎板材加工的效率和質(zhì)量。

[1]胡航.鐵塔放樣、加工難點、易錯點分析及解決—應(yīng)用三維實體繪圖放樣對提升鐵塔安裝準(zhǔn)確性的探討[J].中國機(jī)械，2013（14）：101～102.

[2]胡敏.基于鐵塔中制彎板材的放樣與加工的研究[J].低碳世界，2016（25）：23～24.

[3]潘碩，蔣巧燕.淺談鐵塔中制彎板材的放樣與加工[J].科技與企業(yè)，2014（6）：266.

[4]成愛國.淺談鐵塔中制彎板材的放樣與加工[J].山西電力，2012（A02）：72～74.

TM754

A

1004-7344（2016）36-0249-02

2016-12-14

陳進(jìn)龍（1988-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事鐵塔技術(shù)與放樣工作。