ビームはどのように作られるのでしょうか?熱間圧延および溶接製造のステップバイステップ ガイド

I ビームは、1 つの鋼ビレットを熱間圧延するか、3 枚の鋼板を溶接するという 2 つの基本的な方法で製造されます。熱間圧延ではほとんどの標準的な構造セクションが作成され、溶接加工ではカスタムのプレートガーダーが作成されます。どちらを選択するかは、必要な切片サイズ、数量、および公差のニーズによって異なります。

Iビームとは何ですか?

I ビームは、垂直ウェブと 2 つの水平フランジを備えた鋼製部材で、文字「I」のような形状をしています。この形状により、曲げ応力が最大となる場所に最も多くの材料が配置され、曲げ荷重と軸方向荷重の両方に対して非常に効率的なプロファイルになります。

セクションの深さ、フランジ幅、ウェブの厚さはすべて、構造用途に応じて異なります。標準の圧延 I ビームは公表されている寸法表に従いますが、溶接プレートガーダーはほぼあらゆる実用的なサイズに設計できます。

熱間圧延Iビームの製造

熱間圧延は、メートル当たり比較的低いコストで一貫した機械的特性、厳しい公差、および高い生産量を実現できるため、標準 I ビームを製造するための最も一般的な方法です。

溶解と精製

このプロセスは、正確な化学反応を用いてきれいな合金鋼の溶融物を作成することから始まります。スクラップ鋼または一次鉄は電気アーク炉または塩基性酸素炉で溶解され、マンガン、クロム、ニッケルなどの合金元素が添加されて、必要なグレードに達します。溶接性と靭性を確保するために、精製中に硫黄やリンなどの不純物が除去されます。

キャスティング

精製された溶鋼は長方形のビレットまたはブルームに鋳造され、最終プロファイルに圧延されます。ビレットは凝固して冷却され、圧延が開始される前に再加熱炉で約 1200°C まで再加熱されます。

ローリング

再加熱されたビレットは、ユニバーサル圧延機の一連の圧延スタンドを通過することによって I プロファイルに成形されます。水平および垂直ロールによってウェブとフランジが徐々に形成されます。この操作には、荒加工パス、中間パス、および正確な寸法と表面状態を制御する最終仕上げパスが含まれます。圧延は再結晶温度よりわずかに高い温度で行われ、結晶粒構造が微細化され、強度と靭性が向上します。

熱処理

圧延後、I ビームは自然に冷却されるか、制御された熱サイクルにさらされます。焼きならし、焼き入れ、焼き戻しを行うことで、高強度や低温での使用が可能です。冷却速度は、完成品の硬度、降伏強度、溶接性に直接影響します。

試験と検査

完成した熱間圧延 I ビームは、化学組成、引張強さ、降伏強さ、伸びが検証されます。寸法チェックでは、AISC や EN などの認知された規格に照らして、フランジ幅、ウェブの厚さ、長さ、真直度を確認します。非破壊検査 (通常は超音波検査や磁粉検査) は、耐荷重性の重要な用途に適用できます。

溶接Iビームの製造

プレートガーダーとしても知られる溶接 I ビームは、1 つのウェブと 2 つのフランジという 3 つの別々の鋼板から製造されます。この方法は、熱間圧延部分が大きすぎる場合、異常な深さが必要な場合、または特定のプロジェクトでプレート サイズにより経済性が向上する場合に選択されます。

切断とプレートの準備

プレートは、CNC フレーム切断、プラズマ切断、または鋸引きを使用して、必要な幅と長さに切断されます。ウェブおよびフランジ プレートは通常、ミルスケールを除去するためにショットブラストされ、完全溶け込み溶接が必要な場合はエッジが面取りされます。

はめ込みと仮付け溶接

カットプレートは、ウェブをフランジに対して垂直に保持する固定具にクランプされ、アセンブリの形状を維持するために仮付け溶接が適用されます。油圧リフトと手動軌道運動を備えたフィットアップ溶接回転子は、より大きなセクションでもアセンブリの位置合わせに役立ち、精度と作業者の安全性が向上します。

油圧リフティングと手動軌道運動を備えた 40T フィットアップ溶接回転子 この回転子は、大きなウェブとフランジのアセンブリの位置合わせに役立ち、仮付け溶接時の精度と安全性が向上します。油圧昇降と手動による軌道運動により、より重いセクションの位置決めが容易になります。 製品を見る→

自動溶接

仮付けアセンブリは、サブマージ アーク溶接 (SAW) またはガスメタル アーク溶接 (GMAW) を使用して溶接されます。溶接センターまたはコラム ブームによってトーチが接合部に沿って配置され、ビームは多くの場合、一定の移動速度を維持するためにローラーで支えられています。特に長くて薄いウェブの場合、歪みと残留応力を制限するために入熱を制御する必要があります。

仕上げと検査

溶接後、ビームを真っ直ぐにし、指定された箇所に溶接面を研磨することができます。繰り返しの取り扱いのために、サーボ制御の溶接ポジショナーはビームを傾けることができ、仕上げや検査中のオペレーターのアクセスを向上させます。溶接された I ビームは、ウェブとフランジの接合部で目視および超音波検査によって検査され、寸法チェックによりウェブの高さ、フランジ幅、キャンバーが確認されます。

ビームの仕上げおよび検査用のサーボ制御溶接ポジショナー このポジショナーは溶接ビームを傾け、矯正、研削、検査時のオペレーターのアクセスを向上させます。サーボ制御により精密な調整が可能となり、効率的な仕上げ作業が可能です。 製品を見る→

熱間圧延 I ビームと溶接 I ビーム

熱間圧延セクションは標準的な建築用途の大半を占めますが、カスタムサイズまたは非常に大きな深さが必要な場合には溶接プレートガーダーが適しています。主なトレードオフは、メートルあたりのコストと設計の柔軟性です。

品質管理と基準

I ビーム製造の品質管理は、化学分析、機械的テスト、および一般に認められた構造基準に対する寸法検証に依存しています。熱間圧延部分は通常、AISC または EN 規格に従いますが、溶接梁は AWS D1.1 または同等の構造溶接規格に準拠します。

溶接 I ビームの場合、溶接手順と溶接職人の資格は交渉の余地がありません。入熱の制御、適切な取り付けの確保、適切な溶接処理装置の選択はすべて、ウェブとフランジの溶接を健全に行うために重要です。いかに現代的かを探ることができます 溶接技術 鉄鋼の製造と品質にさらに深く影響します。

よくある質問

I ビームはすべて熱間圧延で作られていますか?

いいえ、I ビームは熱間圧延または溶接できます。圧延セクションが最も一般的ですが、大きな寸法または特殊な寸法が必要な場合には溶接プレートガーダーが使用されます。

IビームとHビームの違いは何ですか?

H ビームのフランジは一般に幅が広く、より平行になっていますが、標準の I ビームのフランジはわずかにテーパーが付いています。どちらも同様の圧延または溶接プロセスを使用して製造されます。

湾曲したIビームはどのように作られるのでしょうか?

湾曲した I ビームは通常、冷間圧延、高周波曲げ、またはウェブを切断してプレートを湾曲に溶接することによって製造されます。以前は、湾曲した鋼製梁は、酸素燃料による切断と溶接によって作られることが多かった。

I ビームに一般的な鋼種は何ですか?

一般的な構造グレードには、ASTM A992、A572、EN S275/S355 などがあります。選択は、荷重、延性、溶接性の要件によって異なります。

溶接された I ビームはどのように検査されますか?

溶接された I ビームは、溶接部での超音波検査と目視検査によって検査されます。寸法チェックでは、ウェブの高さ、フランジ幅、真直度を設計図と照合して検証します。

結論

構造要件から始めて、製造方法を選択します。標準の圧延 I ビームは、一般的な建設には最も経済的です。設計でカスタムの深さ、重い荷重、または大きなプレートガーダーセクションが必要な場合、溶接製造が必要な柔軟性を提供します。特に生産ラインでは、溶接プロセス自体と同じくらい重要なのは、信頼性の高い取り扱いおよび位置決め装置の使用です。適切な取り付け、入熱の制御、および適切な検査が、構造的に健全な I ビームの鍵となります。