一种激光制造H型钢的方法技术

本发明专利技术提出利用现有的激光焊接工艺制造Ｈ型钢，其步骤为：（１）采用激光切割工艺从板材上剪裁出所需尺寸的翼板和腹板；（２）将第一翼板和腹板装夹，形成⊥型结构；（３）沿腹板长度方向对第一翼板与腹板的连接处进行激光焊接；（４）将翻边后的⊥型结构与第二翼板装夹在一起，形成Ｈ型结构；（５）沿腹板长度方向对第二翼板与腹板的连接处进行激光焊接，形成Ｈ型钢。本发明专利技术可减少中间的加工环节，提高生产效率，降低生产成本，焊后Ｈ型钢的变形小，后续矫正容易。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种型钢的制备技术和激光加工技术，具体涉及一种激光制造H型钢的方法。
技术介绍
H型钢是一种内外翼缘互相平行，且断面形同英文字母“H”型的经济断面型材。与普通工字钢相比，H型钢翼缘宽，内外表面互相平行，腹板较薄。H型钢具有重量轻、刚度好、抗震性强、外观光洁和加工方便等特点，在承受相同载荷下，使用H型钢可比工字钢节约材料10—15％。由于H型钢的翼缘较宽且互相平行，所以它比翼缘窄且内表面倾斜的普通工字钢在钢结构连接和螺钉或者铆钉的布置与规格的选择上要方便得多。由于上述原因，H型钢正在国内外建筑等行业中得到越来越广泛的应用。H型钢的制造方法一般有两种，一种是轧制法，另一种是焊接方法。轧制型H型钢一般采用万能轧机热轧而成，其断面尺寸精度高，力学性能好，规格较为齐全，但是必须大批量生产才能降低生产成本，产生足够好的经济效益。而且，轧制型H型钢目前主要限于普通结构钢。对于一些特殊性能要求的H型钢，生产工艺上尚有一定的难度。采用焊接方法生产H型钢的方法很多，如手工电弧焊、埋弧焊、高频焊等。焊接方法生产H型钢所需投资少，生产灵活，能够根据市场需求迅速满足用户小批量生产的需求。因此，焊接型H型钢的生产具有特殊的重要意义。但目前的焊接方法制造H型钢存在两个主要缺点一个是采用上述焊接工艺造成的残余应力大，使得其力学性能不如热轧H型钢；另一个是上述焊接方法中间的辅助工艺很多，如焊前需要开坡口，焊后需要清根.再加上传统的焊接工艺生产H型钢时变形较大，导致后续的矫正工作量大等。这些因素在很大程度上限制了焊接H型钢的应用。如《焊接技术》杂志，1997年第4期“H型钢在自由状态下的焊接”一文中介绍了一种采用埋弧焊制造H型钢的方法，该方法就存在上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制造工艺快捷、焊接件变形小、接头结合强度高的制造H型钢的焊接方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术的激光制造H型钢的方法，包括以下步骤(1)采用激光切割工艺从板材上剪裁出所需尺寸的第一、第二翼板和腹板；(2)将第一翼板和腹板装夹，形成型结构；(3)沿腹板长度方向对第一翼板与腹板的连接处进行激光焊接；(4)将翻边后的型结构与第二翼板装夹在一起，形成H型结构；(5)沿腹板长度方向对第二翼板与腹板的连接处进行激光焊接，形成H型钢。在上述步骤中，步骤3和/或步骤5可以先对第一翼板与腹板的连接处进行点焊后再进行缝焊。本专利技术可利用现有的各类激光焊接工艺进行H型钢的制造，如双光束激光焊接或单光束激光焊接；激光直接对焊、激光填料焊接或激光与氩弧焊等传统方法的组合焊接。本专利首次提出采用激光切割代替普通的氧割或者等离子割，采用激光焊接工艺取代传统的手工电弧焊、埋弧焊、高频焊等工艺制造H型钢。本方法采用激光切割与焊接技术进行加工，不仅可以有效地降低H型钢的残余应力，保证H型钢的力学性能不低于同样尺寸下的热轧钢，而且由于激光加工技术的特点，使得在H型钢制造过程中的辅助工艺大大简化，从而克服传统的焊接方法生产H型钢时工艺复杂的缺点。与现有的割、焊工艺制造H型钢的方法相比，本专利技术具有如下优点第一、当板材厚度适当时，采用激光切割取代氧割，不仅割缝窄、切边整齐平整，而且可以将切割后的板材装夹后直接拼焊成H型钢，大幅度减少常规焊接工艺时所必须的中间加工环节(如修边，开坡口等)，提高生产效率，降低生产成本；第二、特别适合轻型H型钢的制造，且焊后H型钢的变形小，后续矫正容易；第三、激光焊接由于能量密度高、焊接速度快、焊缝窄，焊接接头的组织致密，强度高，激光工艺参数合适时一般可以达到与母材同等强度，因此可以大幅度提高焊接H型钢的品质。第四、激光焊接不仅可以满足普通碳素结构钢的H型钢制造，而且适合不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢、超高强度钢等特殊钢的H型钢制造。本专利技术提出利用现有的激光焊接工艺制造H型钢。激光焊接工艺主要包括三大类一类是激光直接对焊，这种工艺方法除具有上述的三个特点外，另一个重要特点是无须开坡口，可以实现H型钢的激光直接焊接；第二类是填料激光焊接，即采用激光焊接的同时，往焊缝中添加金属，填料金属的成分依据H型钢材料的成分不同而进行相应的调整；第三类是采用激光组合焊接技术，如激光束与氩弧焊组合焊接技术，它可以大幅度提高焊接速度与最大焊接厚度。这样，以激光加工方法生产的H型钢不仅在钢材的产品质量上与热轧H型钢相当，而在产品批量及灵活性方面又远远优于热轧H型钢。具体实施例方式本实施例选用板材厚度4mm，激光切割参数为CO2激光器，基模或者准基模输出，激光功率3kw，激光切割的速度为6米/分钟。按照所需制备的H型钢的尺寸，从上述板材上激光切割出翼板与腹板；也可以采用其它方法，如高精剪下料剪出翼板与腹板。将一块翼板和腹板装夹，形成型结构；再沿腹板长度方向对翼板和腹板的连接处进行激光焊接；然后，将翻边后的型结构与另一块翼板装夹在一起，形成H型结构；最后沿腹板长度方向对第二块翼板与腹板的连接处进行激光焊接，形成H型钢。在上述过程中，焊接工艺可以采用直接缝焊，也可以先进行点焊再缝焊。此外，在焊接过程中，还可以采用单束激光先沿型结构的一边进行焊接，然后采用激光焊接头对该结构的另一边进行焊接，采用此工艺的单边焊接速度为4米/分钟；也可以将入射激光束分解为两束激光，双光束同时进行激光焊接，焊接速度为2米/分钟。双束焊接比单束焊接的变形小，加工质量更高。权利要求1.一种激光制造H型钢的方法，其特征在于(1)采用激光切割工艺从板材上剪裁出所需尺寸的第一、第二翼板和腹板；(2)将第一翼板和腹板装夹，形成型结构；(3)沿腹板长度方向对第一翼板与腹板的连接处进行激光焊接；(4)将翻边后的型结构与第二翼板装夹在一起，形成H型结构；(5)沿腹板长度方向对第二翼板与腹板的连接处进行激光焊接，形成H型钢。2.根据权利要求1所述的激光制造H型钢的方法，其特征在于步骤3是先对第一翼板与腹板的连接处进行点焊后再进行缝焊。3.根据权利要求1或2所述的激光制造H型钢的方法，其特征在于步骤5是先对第一翼板与腹板的连接处进行点焊后再进行缝焊。4.根据权利要求1所述的激光制造H型钢的方法，其特征在于步骤1采用高精剪下料，裁剪出所需尺寸的翼板与腹板。全文摘要本专利技术提出利用现有的激光焊接工艺制造H型钢,其步骤为:(1)采用激光切割工艺从板材上剪裁出所需尺寸的翼板和腹板;(2)将第一翼板和腹板装夹,形成⊥型结构;(3)沿腹板长度方向对第一翼板与腹板的连接处进行激光焊接;(4)将翻边后的⊥型结构与第二翼板装夹在一起,形成H型结构;(5)沿腹板长度方向对第二翼板与腹板的连接处进行激光焊接,形成H型钢。本专利技术可减少中间的加工环节,提高生产效率,降低生产成本,焊后H型钢的变形小,后续矫正容易。文档编号B23K26/00GK1332053SQ01114339公开日2002年1月23日 申请日期2001年7月6日 优先权日2001年7月6日专利技术者曾晓雁, 王福德, 贺昌玉 申请人:华中科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光制造Ｈ型钢的方法，其特征在于：（１）采用激光切割工艺从板材上剪裁出所需尺寸的第一、第二翼板和腹板；（２）将第一翼板和腹板装夹，形成┻型结构；（３）沿腹板长度方向对第一翼板与腹板的连接处进行激光焊接；（４）将翻边后的┻ 型结构与第二翼板装夹在一起，形成Ｈ型结构；（５）沿腹板长度方向对第二翼板与腹板的连接处进行激光焊接，形成Ｈ型钢。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓雁，王福德，贺昌玉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]