在电影《钢铁侠》中，钢铁战衣是由许多小块金属构成的，这些金属块可以通过电子信号进行精确的控制，使得战衣可以灵活地移动和变换形状。这种技术的实现，实际上就是一种矫形技术的应用。虽然钢铁战衣是一个虚构的例子，但它激发了人们对矫形技术在现实生活中的应用思考，也展示了矫形技术在改善材料性能和形状方面的作用。

在现实生活中，矫形技术主要用于钢材的生产和加工过程中。本篇属于过程工业及设备系列文章之一，今天小编着重探讨一下钢材的矫形相关知识点，文章有点长，请您耐心往下看。

在过程设备制造之前（主要指压力容器），所使用的原材料主要是钢材、型材或钢管等等，由于轧制、运输和存放过程，有可能产生一些变形。所以在使用之前，一定要对材料进行矫形。

钢材

不仅如此，即使存放或运输没有发生变形，所制造的设备对原材料的要求很高，如ASME标准，在这种情况下也需要对原材料进行矫形。

ASSM标准

另外，如果对于钢板的平面度要求很高，出厂材料不能满足精度要求的情况下也要对材料进行矫形。

还有，在设备制造过程之中，尤其是焊接加工，很有可能造成设备或者零部件的变形，在这种情况下也需要矫形。

焊接加工中

材料矫形的定义

所谓矫形，其实质是根据中性层1调整纤维的长度，使长的纤维变短，短的纤维变长，或者以长纤维为基准，让短纤维被拉长，从而实现整体结构的调整和矫正。这种调整可以帮助整个结构保持稳定并达到所需的形状和功能。

中性层示意图

材料矫形的两种方法

首先聊一下手工矫形。

手工矫形就是使用手锤的方式对材料有凸起的位置表面进行敲击，从而使已经存在的凸起或者缺陷，产生塑性变形达到矫正的目的。但是要注意手工矫形有可能造成材料表面形成划痕或者凹坑，从而影响到材料表面质量，同时手工矫形存在劳动强度大，效率较低的缺点，一般情况下用机械矫形，没有办法矫正的时候采用手工矫形的方法来进行矫正。

再看机械矫形，也称为冷矫正法，主要是通过不加热的方式矫形，机械矫形按照使用的工具或者矫形的方式可以分为以下几种类型：

1、拉伸机矫正

拉伸示意图

对于钢板，如果中间有弯曲或者瓢曲（瓢曲指钢板因横向和纵向都出现弯曲）的变形，拉伸机拉住钢板或者型材的两端，给它一定的限力装置2，在外力的作用下，弯曲的位置就会倾向于变直，从而产生塑性变形3达到矫正的目的。这种拉伸机矫正的方法，优点在于不会损害材料表面质量，不会形成凹坑和压痕等，只适合于薄板的瓢曲、型材的矫正和管材的矫正，不适用厚钢板矫正。

2、压力机矫正

压力机矫正原理

如果发现板材或者是型材的变形有一个凸起。两端凸起的位置给它支撑，在另外一个方向用压头外力压弯，从而使得已经存在的变形恢复，可以达到每米长度上有一个毫米的精度，一般用于板材、型材、管材的局部矫正。

3、滚式矫板机

滚式矫板机示意图（来源于网络）

滚式矫板机示意图（来源于网络）

用于板材的矫正，滚式矫板机上下分别有两排辊子，将需要矫正的钢板放在辊子中间，然后上滚下压，产生弹性变形的那个位置，

能够看到钢板由上下辊子给它压紧，在矫正过程中钢板又产生了变形，产生的这些变形是弹性变形4，矫正完成之后又可以恢复。如果上面有凹坑或者是凸起，凸起的位置会产生一个比较大的变形，而比较大的弯曲或者是拉伸就会使得钢板的表面形成塑性变形，从而弹性变形恢复，塑性变形维持在原来的状态能够把凹坑或者是凸起给它矫正过来。

滚式搅板机矫正，可以将钢板上的所有的变形一次性矫正成功，所以效率比较高适用于钢板的矫正，至于辊子的数目需要根据钢板的厚度确定。

4、斜辊的矫管机

斜辊矫管机示意图（来源于网络）

斜辊矫管机，主要用于管材和棒材的矫正，对型材的矫正由于型材洁面的特殊性，需要特殊的与型材洁面相配合的辊子来进行矫正，辊子的端面正好是型材的内表面和外表面，然后两个辊子之间配合好，然后进行对型材的矫正，这种对于型钢的矫正一定要和相适应的辊子和型材相配合才能够矫正，防止在这个矫正过程之中，产生扭曲或者是对型材洁面的破坏。

管材（来源于网络）

型材（来源于网络）

5、火焰矫形

除了几种机械矫形，还有一种火焰矫形。火焰矫形主要用于机械矫形没有办法实施的位置，比如在设备制造过程当中，已经形成了复杂结构，如果发生了变形，就可以采用火焰矫形的方法。

火焰矫形（来源于网络）

如果在材料的表面有一个凸起，火焰加热的时候，加热的是凸起的外表面的位置（纤维长的位置），在火焰的作用下温度升高膨胀，由于受到其他温度低的材料限制，内部产生压应力5，温度升高的时候，压应力就有可能超过他的屈服极限6，从而长纤维长的地方产生塑性变形，冷却之后这部分纤维实际长度缩短达到了矫形的目的。

在设备制造中间，由于运输、焊接、组装等一系列的因素使局部产生变形，都可以采用火焰矫形的方法。

矫形相关词汇解释补充：

1、中性层：杆件弯曲变形时，其纵向线段既不伸长又不缩短的曲面。

2、限力装置：使用工业工具，如扭力扳手，限力功能指的是工具能够在达到预设的扭矩值后自动停止加力，防止对件施加过大的力矩，避免损坏工件或影响加工精度。

3、塑性变形：是物体在外力作用下发生变形，当外力去除后，变形完全消失的现象。

4、弹性变形：指物体在受到外部力作用时，在不超过其弹性限度的条件下发生的可逆性变形。当外力作用在物体上时，原子或分子之间的相对位置会发生微小的变化，使得物体整体产生形变。在弹性变形中，物体会在外力作用下发生形变，但当外力去除时，物体会完全恢复到原始形状和尺寸，不会留下永久性的变形。弹性变形是可逆的，即当外力消失时，物体可以完全恢复到原始状态，不会留下塑性变形。大多数金属、橡胶和弹簧等材料在受到相对较小的应力时表现出弹性变形的特性，超过弹性极限后就可能发生塑性变形。

5、压应力：指作用在物体内部或表面上的力，其方向垂直于物体的内部或表面，即与物体的表面法线方向相反。

6、屈服极限：指材料在受到外力作用时，开始发生塑性变形的应力值。在这个应力值以下，材料的行为是弹性的，即变形后可以完全恢复；而一旦超过这个应力值，材料就会发生永久性的塑性变形，即变形后不能完全恢复。