2.4 火焰矫正

在金属材料的热矫正中，应用最广泛的是氧乙炔焰的火焰矫正。火焰矫正不但用于材料的准备工作中，而且还可以用于矫正结构在制造过程中的变形。由于火焰矫正方便灵活、成本低廉，所以其应用比较广泛。

金属材料都有热胀冷缩的物理特性，当局部加热时，被加热处的材料受热膨胀，但由于周围材料温度低，因此膨胀受到阻碍，此时加热处金属受压缩应力，当加热温度为600～700℃时，压缩应力超过材料在该温度下的屈服强度，产生压缩塑性变形。停止加热后，金属冷却收缩，结果加热处金属纤维要比原先的短，则产生了新的变形。火焰矫正就是利用金属局部受热后所引起的新的变形去矫正原先的变形。因此，了解火焰局部受热时所引起的变形规律，是掌握火焰矫正的关键。

图2-51所示为钢板、角钢、丁字钢在加热中和加热后的变形情况，图2-51中的三角形为加热区域，由于受热处的金属纤维冷却后要收缩，所以型钢向加热一侧发生弯曲变形。

火焰矫正时，必须使加热产生的变形与原变形的方向相反，才能抵消原来的变形而得到矫正。

火焰矫正加热的热源，通常是采用氧乙炔焰，这是因为氧乙炔焰温度高，加热速度快。

2.4.1 火焰矫正的操作方法

火焰矫正是一种手工操作，必须根据工件变形情况控制好火焰加热的部位、时间和温度等才能获得较好的矫正效果。不同的加热位置可以矫正不同方向的变形。加热位置应选择在金属纤维较长的部位，即材料产生弯曲变形的外侧。此外，被加热工件上加热区域的形状对工件矫正变形方向和变形量都有着较大的影响，被矫正工件上穿过加热区纤维长度相差最大的方向为该工件弯曲变形最大的方向，其变形量与穿过加热区的长度差成正比。用不同的火焰热量加热，可以获得不同的矫正变形的能力。若火焰的热量不足，就会延长加热时间，使受热范围扩大，平行纤维之间的变形差就会减小，这样就不易矫平，所以加热速度越快、热量越集中，矫正能力就越强，矫正变形量也越大。

低碳钢和普通低合金钢火焰矫正时，常采用600～800℃的加热温度。一般加热温度不宜超过850℃，以免金属在加热时过热，但加热温度也不能过低，因为温度过低时矫正效率不高。加热温度高低，在生产中可按钢材受热表面颜色来大致判断，其准确程度与经验有关，见表2-12。

在变形工件表面上加热的方式有点状加热、线状加热和三角形加热三种。

点状加热是指加热的区域为一定直径的圆状区域的点。根据钢材的变形情况来确定加热点分布形状和加热点的数量。多点加热常用梅花式（见图2-52a），各点直径d对厚板加热时要适当大些，薄板要小些，一般不应小于15mm。

变形量越大，点与点之间的距离a应越小，一般为50～100mm。

加热时火焰沿直线方向移动或同时在宽度方向作一定的横向摆动，称为线状加热，它有直通加热、链状加热和带状加热三种（见图2-52b）。加热线的横向收缩一般大于纵向收缩，其收缩量随着加热线宽度的增加而增加，加热线宽度一般为钢材厚度的0.5～2倍。线状加热一般用于变形较大的结构。

加热区域呈三角形的称为三角形加热（见图2-52c）。由于加热面积较大，所以收缩量也较大，且由于沿三角形高度方向的加热宽度不等，所以收缩量也不等，因而矫正的弯曲变形量也较大，常用于刚度较大和变形量较大构件的弯曲变形矫正。

表2-13给出了常见钢材乙炔火焰矫正的方法。

2.4.2 火焰矫正操作注意事项

火焰矫正操作时，应注意以下事项：

1）加热速度要快，热量要集中，尽量缩小加热区外的受热范围，这样可以提高矫正效果，在局部获得较大的收缩量。在对较大变形区域矫正时，无论是采用多点或多线的加热，加热区域禁止重合，否则将有损工件材质。矫正前应根据变形区域的大小、变形的程度划好分批次加热的点、线及其运行的方向。同一批次内的各点、线要在全区范围内等距、对称、跳跃式分布。整个加热过程要分批次进行，当某一批次达到矫正要求后，就不需再进行下一批次的加热。禁止无总体安排的矫正过程，这不但能保证矫正的效果，而且可避免加热区域的重合现象。每一批次的加热点、线位置的前后顺序必须是从变形区域的边缘开始，禁止在变形区域中部过度集中加热，否则会导致变形区域中的过度变形，同时会因该区域的材质原因，给后续的矫正造成困难。

2）在实际的矫正工作中，常在加热后用水来急冷加热区，以加快金属收缩，提高矫正效率，与单纯的火焰矫正相比，功效可提高3倍以上，该方法又称为水火矫正法。水火矫正法有一定的局限性，当矫正厚度为2mm的低碳钢板时，加热温度一般不超过600℃，此时水火之间距离应靠得近些。当矫正厚度为4～6mm钢板时，加热温度应取600～800℃，水火之间距离为25～30mm。当矫正厚度大于8mm的钢板时，因考虑水冷时会造成较大的应力，所以一般不考虑采用水冷。当矫正具有淬硬倾向材料的钢板（如普通低合金钢板）时，应把水火距离拉得大些。对于淬硬倾向较大的材料（如中、高碳钢或合金钢）不能采用水火矫正法，只能进行一定程度的空气冷却来加强其变形程度。对钢板的弯曲矫正时，加热深度要控制在板厚的1/4～1/3内，不宜太深，否则将大大影响火焰矫正的效果。

火焰矫正虽然是个效果较显著的矫正方法，但是在矫正变形量的控制能力方面还是较差的，尤其是对火焰矫正效果特别敏感的工件，如细长件的矫直矫正和薄板件的矫平矫正等。因此，对于变形量较大的这类工件的矫正，火焰矫正只能作为粗矫的方法，与其相配合的应是后续的机械矫正；对于变形量较小且要求较高的这类工件的矫正就不应（禁止）采用火焰矫正，否则将导致新的甚至更大的变形。

3）为了加快加热区收缩，有时常辅之以锤击，但要用木锤或铜锤，不得用铁锤。