2.4 火焰矯正

在金屬材料的熱矯正中，應用最廣泛的是氧乙炔焰的火焰矯正。火焰矯正不但用于材料的準備工作中，而且還可以用于矯正結構在制造過程中的變形。由于火焰矯正方便靈活、成本低廉，所以其應用比較廣泛。

金屬材料都有熱脹冷縮的物理特性，當局部加熱時，被加熱處的材料受熱膨脹，但由于周圍材料溫度低，因此膨脹受到阻礙，此時加熱處金屬受壓縮應力，當加熱溫度為600～700℃時，壓縮應力超過材料在該溫度下的屈服強度，產生壓縮塑性變形。停止加熱后，金屬冷卻收縮，結果加熱處金屬纖維要比原先的短，則產生了新的變形。火焰矯正就是利用金屬局部受熱后所引起的新的變形去矯正原先的變形。因此，了解火焰局部受熱時所引起的變形規律，是掌握火焰矯正的關鍵。

圖2-51所示為鋼板、角鋼、丁字鋼在加熱中和加熱后的變形情況，圖2-51中的三角形為加熱區域，由于受熱處的金屬纖維冷卻后要收縮，所以型鋼向加熱一側發生彎曲變形。

火焰矯正時，必須使加熱產生的變形與原變形的方向相反，才能抵消原來的變形而得到矯正。

火焰矯正加熱的熱源，通常是采用氧乙炔焰，這是因為氧乙炔焰溫度高，加熱速度快。

2.4.1 火焰矯正的操作方法

火焰矯正是一種手工操作，必須根據工件變形情況控制好火焰加熱的部位、時間和溫度等才能獲得較好的矯正效果。不同的加熱位置可以矯正不同方向的變形。加熱位置應選擇在金屬纖維較長的部位，即材料產生彎曲變形的外側。此外，被加熱工件上加熱區域的形狀對工件矯正變形方向和變形量都有著較大的影響，被矯正工件上穿過加熱區纖維長度相差最大的方向為該工件彎曲變形最大的方向，其變形量與穿過加熱區的長度差成正比。用不同的火焰熱量加熱，可以獲得不同的矯正變形的能力。若火焰的熱量不足，就會延長加熱時間，使受熱范圍擴大，平行纖維之間的變形差就會減小，這樣就不易矯平，所以加熱速度越快、熱量越集中，矯正能力就越強，矯正變形量也越大。

低碳鋼和普通低合金鋼火焰矯正時，常采用600～800℃的加熱溫度。一般加熱溫度不宜超過850℃，以免金屬在加熱時過熱，但加熱溫度也不能過低，因為溫度過低時矯正效率不高。加熱溫度高低，在生產中可按鋼材受熱表面顏色來大致判斷，其準確程度與經驗有關，見表2-12。

在變形工件表面上加熱的方式有點狀加熱、線狀加熱和三角形加熱三種。

點狀加熱是指加熱的區域為一定直徑的圓狀區域的點。根據鋼材的變形情況來確定加熱點分布形狀和加熱點的數量。多點加熱常用梅花式（見圖2-52a），各點直徑d對厚板加熱時要適當大些，薄板要小些，一般不應小于15mm。

變形量越大，點與點之間的距離a應越小，一般為50～100mm。

加熱時火焰沿直線方向移動或同時在寬度方向作一定的橫向擺動，稱為線狀加熱，它有直通加熱、鏈狀加熱和帶狀加熱三種（見圖2-52b）。加熱線的橫向收縮一般大于縱向收縮，其收縮量隨著加熱線寬度的增加而增加，加熱線寬度一般為鋼材厚度的0.5～2倍。線狀加熱一般用于變形較大的結構。

加熱區域呈三角形的稱為三角形加熱（見圖2-52c）。由于加熱面積較大，所以收縮量也較大，且由于沿三角形高度方向的加熱寬度不等，所以收縮量也不等，因而矯正的彎曲變形量也較大，常用于剛度較大和變形量較大構件的彎曲變形矯正。

表2-13給出了常見鋼材乙炔火焰矯正的方法。

2.4.2 火焰矯正操作注意事項

火焰矯正操作時，應注意以下事項：

1）加熱速度要快，熱量要集中，盡量縮小加熱區外的受熱范圍，這樣可以提高矯正效果，在局部獲得較大的收縮量。在對較大變形區域矯正時，無論是采用多點或多線的加熱，加熱區域禁止重合，否則將有損工件材質。矯正前應根據變形區域的大小、變形的程度劃好分批次加熱的點、線及其運行的方向。同一批次內的各點、線要在全區范圍內等距、對稱、跳躍式分布。整個加熱過程要分批次進行，當某一批次達到矯正要求后，就不需再進行下一批次的加熱。禁止無總體安排的矯正過程，這不但能保證矯正的效果，而且可避免加熱區域的重合現象。每一批次的加熱點、線位置的前后順序必須是從變形區域的邊緣開始，禁止在變形區域中部過度集中加熱，否則會導致變形區域中的過度變形，同時會因該區域的材質原因，給后續的矯正造成困難。

2）在實際的矯正工作中，常在加熱后用水來急冷加熱區，以加快金屬收縮，提高矯正效率，與單純的火焰矯正相比，功效可提高3倍以上，該方法又稱為水火矯正法。水火矯正法有一定的局限性，當矯正厚度為2mm的低碳鋼板時，加熱溫度一般不超過600℃，此時水火之間距離應靠得近些。當矯正厚度為4～6mm鋼板時，加熱溫度應取600～800℃，水火之間距離為25～30mm。當矯正厚度大于8mm的鋼板時，因考慮水冷時會造成較大的應力，所以一般不考慮采用水冷。當矯正具有淬硬傾向材料的鋼板（如普通低合金鋼板）時，應把水火距離拉得大些。對于淬硬傾向較大的材料（如中、高碳鋼或合金鋼）不能采用水火矯正法，只能進行一定程度的空氣冷卻來加強其變形程度。對鋼板的彎曲矯正時，加熱深度要控制在板厚的1/4～1/3內，不宜太深，否則將大大影響火焰矯正的效果。

火焰矯正雖然是個效果較顯著的矯正方法，但是在矯正變形量的控制能力方面還是較差的，尤其是對火焰矯正效果特別敏感的工件，如細長件的矯直矯正和薄板件的矯平矯正等。因此，對于變形量較大的這類工件的矯正，火焰矯正只能作為粗矯的方法，與其相配合的應是后續的機械矯正；對于變形量較小且要求較高的這類工件的矯正就不應（禁止）采用火焰矯正，否則將導致新的甚至更大的變形。

3）為了加快加熱區收縮，有時常輔之以錘擊，但要用木錘或銅錘，不得用鐵錘。