解析铝合金船体变形控制

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船体结构焊接变形预测与控制

船体结构焊接变形预测与控制

船体结构焊接变形预测与控制摘要:船体结构焊接变形控制是复杂船舶的重要组成部分,对提高船舶质量、缩短船舶循环和降低成本具有重要意义。

焊接是制造船体结构中不可缺少的粘合剂,焊接和装配的工作负荷占船体结构总负荷的三分之二以上。

在汗液中,汗液变形是最难控制的。

因此,焊接质量直接影响船舶的精度和制造周期,焊接引起的结构变形仍是船舶在施工过程中遇到的严重问题,不仅降低了焊接质量,而且由于变形过大而影响到下一阶段的装配和焊接。

焊接变形的不断积累使船体部分的密封变得困难。

对于更复杂的变形,广泛的焊后变形校正不仅降低了生产效率,而且增加了生产成本。

此外,加热以校正焊接变形经常导致结构材料的腐蚀,导致低应力损伤等。

目前,在焊接变形预测和控制方面取得了重大的理论和实践突破。

关键词:船体结构;焊接变形预测;控制引言船舶结构的焊接变形管理是高精度造船的关键,对于改善造船品质、缩短造船周期、降低成本等方面都有着重要作用。

在造船期间,焊接变形问题的发生不但会使得焊接品质下降,同时变形严重还会给接下来的装焊工作造成一定的干扰。

焊接变形的持续累积造成的直接后果是船体分段之间无法紧密合拢,并且若变形情况复杂,则需要在解决这一问题时耗费大量的时间与精力,不但干扰生产效率,而且不利于成本的节约。

1船舶焊接部分出现构件变形的主要因素船舶制造过程中主要采用钢板焊缝、热弯曲钢焊缝和钢结构焊接,是造成船舶结构热应力变形的主要原因,焊缝热应力引起的焊接变形的外部扰动和自然应力主要发生在实际焊接过程中;其中热态和热态的不均匀性是由金属材料引起的,热态和冷态会导致焊缝位置周围的区域变形,而冷态的钢板焊接所需的所有热能量都来自于高温下的热射线,当焊缝的热源被去除时,钢板拉伸到焊道上,焊缝处的压力会发生变形,研究表明,船体结构的焊接变形与传热成正比。

焊接区域变形的另一个原因是在钢板内产生自然应力和变形应力,而热收缩对焊接后局部焊接后的焊缝金属范围有一定的影响。

铝合金焊接变形的控制与矫正

铝合金焊接变形的控制与矫正

铝合金焊接变形的控制与矫正
首先,铝合金焊接变形的原因主要包括热应力、残余应力和塑性变形三个方面。

因此,控制焊接过程中的热输入、优化焊接序列和采用预热等方法可以减少热应力的产生;选择合适的焊接参数和材料可以减少残余应力的产生;而采用自动化控制技术和机器人焊接等方法可以减少塑性变形的产生。

其次,对于已经产生的变形,可以采用以下方法进行矫正:拉伸、压缩、弯曲和热矫正等。

其中,拉伸和压缩可以通过机械力学加工进行,弯曲可以通过弯曲机进行,而热矫正则需要采用加热、冷却等方法进行。

在矫正过程中需要注意控制矫正力度和温度,避免引入新的变形。

最后,本文还介绍了一些辅助方法,如采用补偿焊接、采用支撑杆等方法进行变形控制和矫正。

总之,铝合金焊接变形的控制和矫正需要综合考虑多种因素,采用多种方法进行处理,以获得最佳的焊接效果和工件形状。

- 1 -。

铝合金高速船建造特点

铝合金高速船建造特点
保护气体 。

2 . 7
6 5 0
普通碳素钢
7 . 8 6
l 4 0 0 1 5 0 0
1 、 铝 合 金 的 焊接 准 备
焊 前 处 理 。 由于 氧 化 膜 的 存 在 ,焊 前 必 须 去 除 焊 道 内 及 坡 口边 缘 2 0 a r m 内 的 氧 化 膜 ,通 常 采 用 不 锈 钢 刷 打 磨 方 式 , 钢 丝 轮应 为打磨 铝材专 用 。打磨掉 氧化膜 后应 尽快进 行施 焊 作业 ,
理 。焊接前 做好清洁工作 ,不允许 水分 、油脂 、灰 尘或其 它污
染 物 存 在 于 焊 接 区域 ( 必要 时 采 取 化 学 方 法 清 洁 ) 。 坡 口 的 制 备 。根 据 板 厚 及 焊 接 工 艺 的 要 求 进 行 制 备 ,确 保 焊 接 坡 口角 度 和 间 隙 尺 寸 是 保 证 焊 接 质 量 的 主要 因 素 。 板 材 端
熔点 ( ℃)
凝固时体积收缩率 )
6 . 6
2 . 1  ̄ 2 . 3

般应 在 2 4小 时 内 完 成 ,如 果 时 限 内 未 能 施 焊 ,要 在 焊 接 区
域 贴 上 真 空 膜 隔 绝 空 气 进 行 保 护 ,否 则 应 重 新 进 行 去 氧 化 膜 处
线膨胀系数 ( m / ( m・ K ) ) 2 3 . 5  ̄ 2 5 . 6 1 0  ̄ 1 1 . 6
引 言
铝 元 素 在 地 球 中 的 含 量 丰 富 位 居 第 三 位 ,仅 次 于 氧 和 硅 , 是 地 壳 中 含 量 最 丰 富 的 金 属 元 素 。 迄 今 为 止 ,在 金 属 品 种 中 , 铝 制 品 仅 次 于 铁 ,是 我 们 使 用 的 第 二 大 类 金 属 。 铝 及 其 合 金 因

某船3_mm铝合金甲板焊接变形控制工艺

某船3_mm铝合金甲板焊接变形控制工艺

GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2023年第4期(总第191期) 材料与工艺作者简介:陈 军(1983-),男,高级工程师。

主要从事船体结构焊接技术与工程工作。

李华平(1978-),男,助理工程师。

主要从事船体结构焊接技术与工程工作。

收稿日期:2022-03-22某船3 mm 铝合金甲板焊接变形控制工艺陈 军,李华平,肖圣亮,霍利武,尧孝君(中船黄埔文冲船舶有限公司,广州510715)摘 要:铝合金材料导热快、熔点低、焊接变形大,特别是薄板焊接变形更是难于控制。

某船舷侧区域的甲板为3mm 的薄板,在首制船制作中,按常规的工艺方法焊接变形大,火工矫正后仍产生明显的下凹变形。

在后续船建造中,通过梳理整个工艺流程,分别从拼板、装配方法、增加加强、调整舾装件安装时机、局部仰焊变形控制、火工矫正方法等工艺措施进行了优化,取得较好的效果。

关键词:铝合金;3mm 甲板;薄板;变形控制;工艺优化中图分类号:U672 文献标识码:A3 mm Aluminum Alloy Deck Welding DeformationControl Process of a ShipCHEN Jun, LI Huaping, XIAO Shengliang, HUO Liwu, YAO Xiaojun( CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co., Ltd., Guangzhou 510715 )Abstract: Aluminum alloy materials have fast thermal conductivity, low melting point, welding thermal deformation and big shrinkage. Especially, it is more difficult to control the deformation when welding the thin plates. In the manufacture of the first ship, the deck in side area is made of 3 mm thin plate. According to the conventional process, the 3 mm deck has large deformation after welding, and there is still obvious concave deformation after the distortion correction by flame, and impossible to correct. In the construction of subsequent ships, the whole process flow is sorted out, and the process measures are optimized from splicing, assembling, strengthening, adjusting installation time of outfitting parts, local overhead welding deformation control and distortion correction by flame etc.Key words: aluminum alloy; 3 mm deck; thin plates; deformation control; process optimization1 前言某船801分段舷侧结构,如图1所示:(1) 甲板面为3 mm 薄板,由8条纵横对接缝拼成8050 mm×4 555 mm 的甲板,拼板焊接量大;(2) 整体为锲形结构,中间高度为1 300 mm、外侧高度为420 mm,空间狭小,施工困难;(3) 甲板区域安装有30块6 mm×100 mm×600 mm 的座椅垫片。

解析铝合金船体变形控制

解析铝合金船体变形控制

解析铝合金船体变形控制摘要:随着国内铝合金船舶市场发展,铝合金船舶开始广泛应用到到国内高性能公务船、执高性能法船、高速客船、军用船舶领域等。

本文针对铝合金船舶建造的常见船体变型控制,根据多年的实际生产管理经验进行分析总结,希望为国内不断发展的铝合金船舶建造,提供参考。

关键词:铝合金;船体;变形控制1.变形产生的原因和控制措施:1)焊接的热输入量是引起变形的根本所在。

焊接时,施工人员应严格按照焊接规格表进行施工,施工时应减少热输入量即控制好焊接参数,在满足规范要求和焊接规格表的前提下减小焊脚,或采用间断焊。

2)预留出反变形余量,焊接结束后坡口一侧焊缝冷却收缩变形与预留余量相互抵消。

3)在焊接板材的纵向对接缝时,采用逐段退焊的方式减小变形量,每段焊接的长度不小于600mm,首尾重叠20mm-30mm,在进行下一段施焊前应铣掉上一段的起弧点。

4)控制焊接顺序,先焊对接焊缝,再焊角接焊缝。

从中间区域往四周施焊。

先焊船体内侧,再焊外侧。

先焊收缩量大的焊缝。

对称结构必须两名焊工同时进行对称工作。

2.焊缝设计对船舶性能和变形的影响1)铝合金高速船建造的一个非常重要的指标就是要达到合同中规定的设计航速。

为了达到这个目标,在同样的船体线型和同等的主机功率下,空船重量越轻意味着船舶的航速越快油耗越低,由铝合金材料特性我们知道铝合金的密度只有钢材的1/3,这个特性决定了其可以较大的减轻空船重量,同时使得铝合金非常适合作为建造高速船的材料。

除了在建造中对上船材料的重量进行严格控制外,铝合金船舶在焊接设计上及尽可能的采用间断焊,不仅可以减轻空船重量,还能控制焊接变形。

但由于间断焊不适用于高应力或特殊区域,因此还应注意到下列焊缝设计要求:①规范要求双面连续焊的连接焊缝如下:中桁材与平板龙骨、机器基座与支撑结构、油密水密结构周界、舵机处所有结构、处于冲击区域内的底部和首部结构、扶强材、支柱、横撑材和桁材的支承及端部、螺旋桨上方处,至少为螺旋桨直径的1.5倍的半径区域范围内的所有构件、肘板与邻接桁材或其他结构部件、承受较大剪应力的桁材腹板端部、肘板与舱壁板;②焊脚高度除了按照规范中的焊接系数进行计算外,还要求不论采用何种焊缝形式和焊接方法,角焊缝的焊脚要≥3mm,但不必超过较簿构件厚度的1.5倍。

船体结构焊接变形控制技术分析

船体结构焊接变形控制技术分析

船体结构焊接变形控制技术分析摘要:在实际的船舶建造过程中,船体结构的焊接非常重要。

相关的工作人员应加强对焊接变形问题的有效控制,这样才能够从根本上保证在现代化科学技术手段的有效引导下,船体结构焊接工作的稳定性推进。

长期在完善的船体焊接变形控制技术的引导下,我国船舶制造领域也必然会朝着更加良好的方向发展。

关键词:船体结构;焊接;变形控制技术1影响焊接变形的主要因素(1)焊接方法与工艺参数。

不同的焊接方法和工艺参数会导致不同的热输入和热分布,从而影响焊接变形。

例如,焊接电流、电压、焊接速度等参数的选择会影响焊接热量的输入和分布,进而影响焊接变形的程度。

(2)焊缝位置。

焊缝的位置也会对焊接变形产生影响。

如果焊缝位于船体结构的边缘或角部,由于结构刚度较低,焊接时容易发生较大的变形。

而如果焊缝位于结构中心或刚性较高的部位,焊接变形可能会较小。

(3)装配和焊接程序。

船体结构的装配过程和焊接程序也会对焊接变形产生影响。

例如,装配时的间隙、夹具的设计和使用、焊接顺序等因素都会影响焊接变形的程度。

合理的装配和焊接程序可以减小焊接变形的影响。

2船体结构焊接变形的主要控制技术2.1船体的合理设计为了能够更加全面地保证现阶段船体结构设计的合理性,在实际的焊接变形管理工作中,也应该从多个不同的维度加强对其具体设计方式的管理。

其中最主要的是需要相关的工作人员详细地了解焊接变形的基本规律。

这样也就能够很好地在之后的焊接施工管理中采取更为有效的治理与解决措施。

更为现代化的新型设计与管理方式在一定的层面上也为船体焊接结构变形管理工作提供了更为完善地基础引导与帮助。

此外,如果想要保证船体焊接结构的稳定性以及提升价值,也需要基层工作人员更加注重对船体结构强度和性能的稳定性管理。

只有这样,才能够在之后的焊接施工中避免出现比较严重的变形现象。

通过对船体分段建造方法的有效运用,也能够在很大的层面上减要船体结构在焊接中出现变形的力度,这对于之后船体自身的稳定性有着非常重要的引导和帮助。

铝合金船体焊接变形及其控制措施探讨

铝合金船体焊接变形及其控制措施探讨

铝合金船体焊接变形及其控制措施探讨随着工业技术的高速发展,市场上出现铝合金材料,由于铝合金材料拥有密度低、强度高、塑性好等特点,可以经过加工转变为各种型材,所以在船舶工业中被广泛应用。

在船舶工业中,主要利用铝合金材料来建造全焊接铝合金船体,但是由于铝合金材料在焊接时会发生变形、翘曲等问题,这导致建造全焊接铝合金船体相较于建造其他船体更加困难。

在全焊接铝合金船体建造技术中,主要研究方向就是焊接防变形技术和精度控制技术,这两项技术是全焊接铝合金船体建造技术的重要组成部分,想要建造一艘质量高的全焊接铝合金船体,就必须熟练掌握这两项技术。

文章主要通过研究铝合金船体焊接过程中铝合金变形的原因,来分析出铝合金船体焊接变形的控制措施。

标签:铝合金船体;焊接变形;控制措施引言铝合金材料在船舶中被广泛应用,主要是由于它比重较小,而且耐腐蚀性很强,在船舶航行时,它可以加快船舶的航速。

并且由于它的密度较小,所以能够有效减轻船舶的重量,保证船舶的稳定性,对于造船工业而言,属于一种利用价值较高的材料。

在建造铝合金船体过程,需要注意的是铝合金船体的焊接,这也是建造铝合金船体目前最大的障碍。

铝合金材料相较于钢材料,导热系数比钢材料高许多,热膨胀是钢材料的2.5倍,但是弹性模数却仅为钢材料的1/3。

这些材料特性使得铝合金材料相较于钢材料,在焊接时容易出现较大的材料变形。

文章通过铝合金船体焊接时容易产生变形的特点,对铝合金焊接变形进行分析,并研究出铝合金焊接变形控制措施,为铝合金船舶能够大量生产积累经验。

1 导致铝合金船体焊接变形的原因在利用铝合金材料造船时,经常在焊接过程中发生铝合金变形的现象,那么导致其在焊接时发生变形的主要原因有哪些呢?这值得我们去研究探讨。

只有找到了铝合金船体焊接变形的原因,才能找到焊接变形控制措施,下面将为大家详细解释利用铝合金材料造船焊接时的变形原因。

1.1 铝合金自身的金属特性铝合金本身的金属特性有硬度小、导热系数大、热膨胀系数大的特点,这对于铝合金焊接来讲,容易出现幅度较大的材料变形,这对铝合金船体结构来讲,会带来巨大的安全隐患。

温载及持久应力作用下铝合金船体结构变形研究

温载及持久应力作用下铝合金船体结构变形研究



铝合金船在长 时间坐墩 时,受环境温度和持久应力的共同作用 而产 生超 常规的应变增 量,使船体结构 变 形 增大。通过两种典 型的船用铝. 镁合金和铝. 镁一 硅合金 的母材和焊材的长时 间拉伸试验,讨论 铝合金材料 由 于温度 载荷 和持久应力共 同作用 而产 生的应 变增 量与作用应力水平和作用 时间的关系。试验结果表 明,变温
南 部驻 排长 达 半年 时间 后 ,船体 某些 局 部位 置产 生较 严重 的变 形和 轴 系振 动噪 声 增大 等现 象 。进坞 维 修 、上 岸坐 墩 是船 舶生 命周 期 内经 常发 生 的一种 工况 。对 铝合 金 为主 要船 体材 料 的船 舶而 言 , 当船 舶 长 时 间进坞 坐 墩 时 ,船 体 结构从 静 水均 布受 力状 态变 为 局部 多 点支撑 的 集 中受力 状态 ,在 自重和 墩木 反 力 的作用 下 ,船 体局 部 结构将 长 期处 于较 高应 力状 态 ,将 容 易发 生永 久 的变 形 ,直 接影 响 船用 设备 的正 常使用 。铝质 船不 适 宜用 钢质 船 的规范 和 经验 进行 设计 和 制造 。 目前 ,相关 部 门对 于铝 合金 材料 高性 能船在 某 些特殊 工 况下 的载荷 设计 方法 仍然 没有 可参考 的指南 、规 范 。 现 阶 段对 上 述 问题开 展 了相 关研 究 ,认 为船体 在 船 台上受 船体 结构 蠕变 和应 力 松驰 的综 合 作用 将 造成 船 体 结构 变形 L 1 j 。此 外高温 条件 下铝 合 金材 料在 应 力不变 长 时 间作 用下 的特 性 已经 有 部分 研究 成 果r 2 】 。但对 于 从 室温 升温 至船 舶 服役 最高 温 度这 恒 定值 后再 降温 的循环 温度 载荷 下 ,铝 合 金材 料 长 时 间拉伸 特 性 的研 究 , 国内的研 究 还较 少 。前 苏联 的一项研 究 显示 ,铝合 金材 料在 静 载 负荷 超过 2 0 0 0 个 小 时之后 ,其 强度 特性 降低 1 0 %~ 2 0 % j ; 日本 某机 构开 展实船 试验 研 究表 明 ,在 阳 光直射 作 用下 由 于 温度 作 用会 使 船 体产 生一 定变 形 J 。结合 实 际 的工程 背 景 ,如铝 合金 材 料船 舶进 坞 修 理或 存 放 ,船

浅析船体结构焊接变形及其预防措施

浅析船体结构焊接变形及其预防措施

浅析船体结构焊接变形及其预防措施发布时间:2022-08-12T06:33:40.116Z 来源:《工程建设标准化》2022年第4月第7期作者:李祥振吴昌兄[导读] 本文利用金属焊接理论对船体建造过程中产生的各种变形进行分析,并结合实际提出切实可行的预防和控制变形的措施。

李祥振吴昌兄中山凯力海工装备有限公司广东中山 528462摘要∶本文利用金属焊接理论对船体建造过程中产生的各种变形进行分析,并结合实际提出切实可行的预防和控制变形的措施。

关键词∶船体焊接变形预防措施前言:船体发生局部变形或整体变形,是船舶建造过程中常见的现象。

船体发生变形后,将会影响船舶外观,如果整体变形较大,将会造成线型与理论形状不合,从而改变船舶吃水,增加船体阻力,影响船舶性能,其中包括航行性能和使用性能。

因此,研究船体变形产生的原因、有效预防或控制船体变形,具有非常重要的意义。

1构件焊接残余应力我们知道,构件的变形必须与应力同时存在。

焊接过程中焊件由于热胀冷缩和熔化区重结晶,焊件内部产生一种内应力,因而引起焊件的形状和尺寸变化。

焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比熔不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。

焊接残余应力对焊件的影响可概括为五个方面∶一是对强度的影响,如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。

在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。

二是对刚度的影响,焊接残余应力与外载引起的应力相叠加,可使焊件局部提前屈服产生塑性变形。

焊件的刚度会因此而降低。

三是对受压焊件稳定性的影响,焊接杆件受压时,焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加,可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳,杆件的整体稳定性将因此而降低。

四是对加工精度的影响,焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。

焊件的刚度越小,加工量越大,对精度的影响也越大。

铝合金材料加工中的变形机理与控制

铝合金材料加工中的变形机理与控制

铝合金材料加工中的变形机理与控制在当今的工业生产中,铝合金材料的加工已成为不可或缺的一部分。

由于铝合金材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,并且价格相对便宜,因此在汽车、飞机、电子、建筑等领域都有着广泛的应用。

然而,在铝合金材料加工过程中常常会出现变形的问题,这不仅影响了产品的质量,还会增加生产成本。

因此,研究铝合金材料加工中的变形机理与控制是提高生产效率和降低生产成本的重要手段。

一、铝合金材料的变形机理铝合金材料在加工过程中经历了许多形变。

其主要的形变方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等。

不同的形变方式会产生不同的变形机理。

下面主要介绍拉伸和压缩这两种最常见的形变方式。

1. 拉伸变形在铝合金材料的拉伸过程中,材料受到的拉伸力会使材料逐渐拉长,并且横截面积逐渐缩小。

这时候,材料会产生应变,即形变量与原长的比值。

应变又可分为线性应变和非线性应变两种。

线性应变是指拉伸应变与应力成比例,而非线性应变则是指应变随应力呈现出曲线关系。

材料的弹性模量是材料的线性应变和应力的比值,它是用来描述材料抵抗外力变形的能力。

2. 压缩变形与拉伸变形相比,材料在压缩变形过程中受到相反的作用力。

当材料受到压缩力时,横向的体积会缩小,而材料的长度会变短,从而产生应变。

与拉伸变形不同的是,材料在压缩过程中易发生屈曲和剪切,因此压缩变形所产生的应力比拉伸变形更加复杂。

二、铝合金材料变形的控制方法由于变形会对铝合金材料的结构和性质产生影响,因此必须采取一些控制措施来减少或避免变形。

下面介绍一些常见的控制方法。

1. 降低加工温度铝合金的塑性随着温度的升高而增加,因此在加工过程中降低材料的温度可以减少变形。

降低温度的方法有两种:一是通过在加工前对材料进行冷处理,使其温度降至室温以下,然后再进行加工,这种方法适用于小尺寸零件的生产;二是采用低温加工方法,在加工过程中持续降温,控制加工温度在一定范围内,从而减少变形。

2. 选择适当的加工方式在铝合金材料加工过程中,不同的加工方式对材料的变形具有不同的影响。

船体修理改装中的变形控制工艺分析

船体修理改装中的变形控制工艺分析

船体修理改装中的变形控制工艺分析摘要:历经几十年的创新摸索,我国的船舶修理改装产业有了长足的进步。

在最开始的时候,这类产业并非占据主要的地位,而是配属的地位,其依附于船舶生产运营企业而存在。

而今时代的发展更加迅速和多元,也使得船舶修理改装产业成为一类重要的基础产业,成为我国市场经济的一个重要支柱产业。

因此,做好船体修理改装中的变形控制具有重要的现实意义。

本文主要依循相关实际,对船体修理改装变形产生的原因、变形控制措施进行了相关的分析,希望能够为当前船舶改装行业的发展提供一些有益的参照。

关键词:船体修理改装,变形控制,策略引言作为一类不可缺少的重要的交通工具,船舶产业的发展在新时代步入了快速的轨道。

相应的,我国船舶修理改装产业也迎来了其发展的黄金时期,获得了较为迅速之发展。

船体的一个主要功能即在于充当搭载各种设备的平台。

针对船体修理改装质量加以保证,能够为船舶中各类设备的安全、稳定运行打下更好的基础。

因此,有必要对船体修理改装中的变形控制工艺进行一些探讨。

1.船体修理改装变形产生的原因船体修理改装中变形发生的原因较为复杂,主要包括大开口工艺孔引起的结构变形、受力构件因强度缺失发生变形、工艺孔设置引起的变形等等。

1.大开口工艺孔引起的结构变形船体修理改装作业中,受船体结构、船体设备等因素的影响,需要进行大开口处理,操作过程中如果大开口孔控制不当,非常容易引发船体变形。

例如,大开口工艺孔在甲板位置开设得太大的话,容易引发舱口围变形,有时还会出现左右内缩变形。

当大开口孔设置在旁板时,可能引发舷顶列板塌陷变形。

另外,如对船底板进行大面积的开隔,会使船体面临整体下沉的危险。

2.受力构件强度不足引发变形船体持续受力构件,尤其纵向构件,修理改装作业中被破坏,强度会被削弱,导致船体发生横向或纵向变形。

修理改装受力构件处理分为完全切割、局部切割。

例如,船体加长改装中横断面上局部纵向构件切割横断面被全部隔开。

切断船体进行加长的改装为局部隔断。

船舶改装中船体变形的预防与控制

船舶改装中船体变形的预防与控制

船舶改装中船体变形的预防与控制【摘要】:经过数十年的发展,中国的船舶改装业务有了很大的发展。

船舶改装已经从造船生产的从属地位上升为社会经济发展的重要支柱行业。

在船舶改装工程中,会出现各种各样的因施工造成的船体结构载荷的变化, 稍有不慎就会引起船体较大的变形,因此在船舶改装过程中,控制好船体结构的变形十分重要,能保证船舶各系统的正常运行、提高工作精度、确保工程顺利进行。

关键词:船体变形前期变形控制切割变形控制后期变形控制一、前期变形控制1、图纸设计阶段的变形控制1.1首先在图纸设计阶段就要有针对性的预防及控制变形,设计时应看针对新增结构的区域及特点,综合考虑船体海上漂浮状态应力分布状况及起重设备的能力和工程的分期要求等因素,对内底结构、舱壁结构和顶边舱结构的内场预制单元进行计算与重新划分,依据计算结果尽可能将每个分段吊装重量均控制在施工能力能承受的最大安全吨位范围内,减少船上施工的装焊工作量,减少装焊应力以保证改装精度。

1.2其次在设计时应综合考虑船体漂浮状态下结构载荷的变化趋势,设立关键区域(点)施工变形监控报告(如表一所示),对重点变形区域(如纵壁、横壁)、重点时间段(如舱口围切割、进坞、出坞等)进行每日监控,并对测量数进行每日分析,以便及时发现船体结构的变形以及及时采取措施控制变形。

表一:2、分段预制中的变形控制在分段的建造过程中应采取的防变形措施有以下几种;2.1分段刚性固定法:分段胎板上胎后将分段四周和中部以均匀间隔用马板与胎架固定,以达到有效控制焊接变形的目的。

对于平面分段在吊装及运输过程中为防止发生变形对分段也要采取临时加强措施,特别是纵壁及甲板分段往往尺寸较大且刚性差,更应加装临时加强材。

2.2合理选择焊接方式及焊接工艺:分段预制过程中拼板尽量采用埋弧自动焊焊接,以控制焊接变形,对于特殊区域分段无法应用埋弧自动焊的焊缝,应采用CO2保护焊,并尽量采用小电流、多层多道的焊接工艺方法,有效的控制焊接变形。

船体结构焊接变形控制、矫正方法

船体结构焊接变形控制、矫正方法

船体结构焊接变形控制、矫正方法船体结构焊接变形控制、矫正方法摘要:船舶建造过程中的变形是一种常见现象,主要是由于船体结构在焊接后产生的局部和整体变形所导致。

如不及时采取有效措施,会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果,给下一阶段的焊接和装配工作带来很大困难,不仅导致工期延长,甚至无法达到规范、标准规定的质量要求。

因此,研究焊接变形产生的原因,采取正确的控制措施,合理的对变形进行矫正,对缩短船舶建造周期,提高船舶建造质量具有重要意义。

关键词:船体结构,变形,控制,火工矫正;0 前言随着世界造船业的不断发展,我国已经成为世界造船大国之一。

在船舶的建造过程中,新技术、新工艺不断得到应用,船舶现代化程度也越来越高。

但船体本身是特殊的,其外形是个空间曲面,且船体主要是由焊接的钢结构构成,在船舶建造和修理过程中为了修正其结构的变形,船厂通常采用火工矫正的工艺方法。

火工矫正是用火工对钢材进行局部加热进行矫正,利用钢材热胀冷缩的特性,使加热区域的膨胀受到周围较冷区域的阻碍而发生的变形。

在船体建造过程中,零件、部件及分、总段的加工,调运、装配及焊接时,特别是经过焊接后,会产生各种各样的变形,当变形超过一定数值时,必须随时进行矫正,才能确保下道工序的正常进行。

1 船体结构变形原因及形式船舶建造过程中的变形是一种常见现象,主要是由于船体结构在焊接后产生的局部和整体变形所导致。

如不及时采取有效措施,会造成尺寸偏差、结构失稳、强度降低等后果,给下一阶段的焊接和装配工作带来很大困难,不仅导致工期延长,甚至无法达到规范、标准规定的质量要求。

因此,研究焊接变形产生的原因,采取正确的预防和控制措施,合理的对变形进行矫正,对缩短船舶建造周期,提高船舶建造质量具有重要意义。

产生焊接变形最基本和最本质的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件,在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束,出现了压缩塑性变形。

凡是与焊接热变形和构件刚性有关的各种因素,都会对焊接残余变形产生影响。

浅析船用铝合金焊接及缺陷控制措施

浅析船用铝合金焊接及缺陷控制措施

浅析船用铝合金焊接及缺陷控制措施图1 3003合金铸轧坯料金相组织Al-Mg系铝合金Al-Mg系铝合金是以Mg为主要合金元素的铝合金,其含量约3%~5%。

Al-Mg系铝合金也不能热处理强化性能,只能冷加工提高强度,冷加工后的Al-Mg系铝合金抗拉强度高,延伸率高,疲劳强度好,且具有较好耐图2 TIG焊原理TIG焊焊接铝合金时,考虑到焊接熔深要求和“阴极破碎”作用,一般采用交流电焊接。

焊接船舶上一些重要结构的中厚铝合金板材,比如,用5083铝合金焊船容器罐,焊缝成形性良好,表面光亮美观。

气焊铝合金气焊时,容易产生氧化、气孔、热裂纹等问题,但是由于气焊成本低、结构简单、焊接灵活等优点,也常用于焊接质量要求不高的铝合金薄板(0.5 10mm)。

焊接时为防止烧穿,可选用比焊接碳钢小一号的焊嘴,并采用中性焰进行焊接。

气焊时必须使用熔剂,以溶解和消除覆盖在熔池表图3 搅拌摩擦焊原理除噪声外,搅拌摩擦焊过程不会产生弧光、烟尘和辐射等污染因素,是一种相对环保的焊接技术。

另外,搅拌摩擦焊效率高,应用范围广,几乎可以焊接所有牌号的铝合金,常用来焊接铝合金甲板、操纵室地板和舷窗等型材构件。

铝合金过渡接头的爆炸焊采用铝合金上层建筑的高性能的船舶,其铝合金上层建筑和钢质的船主体连接方式值得引起重视。

由于钢和铝密度差异较大,用传统熔焊的方法焊接铝合金和钢会漂浮在钢上面,冷却后焊接成分不均匀。

另外,铝和钢之间线膨胀系数的差异较大,焊后容易裂纹;铝容易氧化,阻碍与钢的熔合,这些因素导致铝合金上层图4 爆炸焊原理采用爆炸焊方法制造的钢-铝合金接头具有复合层强度高、耐磨、耐腐蚀和水密性好等特点,能显著提高钢铝连接性能和造船效率,是目前铝合金和钢焊接的主要方法之一。

其焊接原理如图4所示,炸药爆炸后产生冲击波,使两工件表面碰撞清除表面氧化膜,并形成冶金连接的方式。

爆炸焊设备简单,生产费用低,焊接截面结合强度高,比较适合铝合金与钢的连接。

控制和消除铝合金工件变形,难点、要点个个击破!

控制和消除铝合金工件变形,难点、要点个个击破!

1 序言铝合金是最广泛应用于航空航天、汽车、军工及化学工业等行业的有色金属结构材料,特别是近几年来,在军工、航空航天业中的应用呈现井喷状态,其中结构件成为机械加工中的主流产品。

结构件的外形结构千奇百怪,精度要求也呈现直线上升趋势,其工艺目标一直是控制变形、提高精度。

下面以无人机中的结构件方形框架为例,探讨提高铝合金结构件加工精度的方法。

2 隐蔽型无人机精密旋转摄像头结构图1为隐蔽型无人机精密旋转摄像头,其内部结构和组成部分如图2所示,其中绿色结构件为方形框架。

a)检测台与旋转摄像头成品b)摄像头局部细节展示图1隐蔽型无人机精密旋转摄像头a)平视视角 b)旋转180°视角图2 旋转摄像头内部结构和组成部分3 方形框架的结构特点及关键技术难点图3为方形框架结构,其特点为:①从结构组成上看,方形框架为整个结构的载体。

②从输出精度上看,方形框架为关键精密输出结构件。

a)外形结构 b)内部结构图3 方形框架结构方形框架加工的关键技术难点分析如下。

1)图4为方形框架结构尺寸及精度要求,其中两处mm水平通孔及端面mm竖直通孔及端面的几何公差要求非常高,且表面粗糙度值Ra =1.6μm。

图4方形框架结构尺寸及精度要求2)方形框架材料为7075铝合金,作为7系商用最强力合金之一,其强度高,同时具有良好的力学性能。

该产品能够研发出来,材料的特性也起到了关键作用。

3)产品实体联接部分壁厚仅为3mm,符合薄壁件结构特点。

4)加工时,在保证产品精度的同时,如何控制产品的变形显得尤为重要。

4 方形框架加工工艺方案的制定及分析4.1 第一次开粗对原始方形毛料进行大余量开粗,形成开放性毛坯。

第一次开粗如图5所示,其中绿色部分为工件,透明外形方块为开粗后的毛坯。

U形内腔单边留余量0.5mm。

a)正视b)侧视图5 第一次开粗工艺分析:①去除大余量毛坯,让产品做初次应力释放。

②之所以不做成封闭性毛坯,是因为考虑切断后,会因产品局部的应力集中而导致变形。

浅析船舶改装工程中船体变形控制

浅析船舶改装工程中船体变形控制

浅析船舶改装工程中船体变形控制摘要:船舶改装过程中,尤其大量钢结构换新的时候存在造成船体结构变形、影响船舶及其装备性能的隐患,因此对船体变形进行控制十分重要。

基于此,本文就船舶改装工程中船体变形的控制措施进行粗浅的探讨。

关键词:船舶改装;船体变形;控制措施多年以来,我国在船舶改装业务方面发展很快,从前处于造船生产从属地位的船舶改装业务行业已经日益发展为我国社会经济的重要支柱。

在船舶改装过程中,控制好船体结构的变形十分重要,能保证船舶各系统的正常运行、提高工作精度、确保工程顺利进行。

1.船体结构产生变形的原因与控制的必要性在对船体结构进行改装时,其原本的受力平衡会因此而打破,为了稳定船体,必然会有另一种平衡出现,变形就是新的受力平衡的形成的结果。

变形的产生形式,一个就是因为结构在受力后,会直接产生形体上的变化;另一个原因就是作用于结构的力的本身发生了改变,而改变后的力使原有结构发生了形态上的改变。

从某种程度上来讲,結构变形是绝对的。

只是一些没有对结构的功能以及效用产生影响的变形是可以接受的。

但是对于超出规定所允许的变形是不能接受的,且会对船体产生一定的危害。

一般会产生两种主要的危害,一是会导致船体自身结构功能无法正常使用;二是由于船体结构功能的失效,会导致整个船体失去正常营运承载能力。

因此,在对船舶进行改装时,控制变形是其中非常重要的一项措施。

因为,一旦产生不符合要求的变形后,消除变形会花费更多。

2.结构变形类别2.1改装持续受力构件时会引起整体强度缺失而产生变形对于一些构件会承受持续的受力,特别是船体的纵向构件。

在其被破坏后,会削弱总纵强度,从而致使整个船体发生一定的变形,可能是纵向的、也可能是横向的。

2.2大开口工艺孔导致的结构变形一般大开口的形式出现在船体内部结构的改变,如增加舱底以及舱壁等时。

而甲板、船底等是船体改变时的主要大开口位置。

甲板上的大开口在一定程度上会导致舱口围变形。

特别是在船体静浮于水面上时,会导致左右内缩变形。

热处理对铝合金的应力松弛和变形行为的调控

热处理对铝合金的应力松弛和变形行为的调控

热处理对铝合金的应力松弛和变形行为的调控铝合金是一种重要的结构材料,具有良好的强度、耐腐蚀性和导热性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。

然而,铝合金在使用过程中会产生应力和变形,影响其性能和寿命。

为了解决这一问题,热处理技术被引入来调控铝合金的应力松弛和变形行为。

热处理是通过改变材料的微观结构和组织来改善其性能的一种方法。

常见的铝合金热处理方法包括固溶处理、时效处理和淬火处理。

固溶处理是将铝合金加热至高温,使固溶体中的合金元素均匀溶解,并通过快速冷却来维持其固溶状态。

时效处理是在固溶处理的基础上,将材料再次加热至较低温度,通过不同的时效时间使合金元素形成细小的沉淀物,从而提高材料的强度和硬度。

淬火处理则是将材料迅速冷却,使其形成马氏体结构,从而获得较高的强度。

通过热处理对铝合金的调控,可以实现对其应力松弛和变形行为的控制。

首先,固溶处理可以消除铝合金中的内应力,提高其力学性能。

在固溶处理过程中,高温使合金元素均匀溶解,消除了材料的晶格缺陷和堆垛错位,从而减小了材料的应力。

其次,在时效处理阶段,通过控制时效时间,可以使合金元素形成均匀细小的沉淀物。

这些沉淀物起到了增强材料的作用,有效阻碍了应力和变形的传播,提高了材料的耐久性。

最后,淬火处理可以形成马氏体结构,使材料具有更高的强度和硬度,从而减小了材料的变形和应力松弛。

除了常规的热处理方法外,还有其他一些方法可以用于调控铝合金的应力松弛和变形行为。

例如,采用多道次的热处理工艺可以更准确地控制材料的组织和性能。

同时,通过机械加工、电流脉冲处理等方法可以加速应力的释放和材料的变形,从而缩短热处理时间并提高效率。

此外,利用辅助材料如压敏胶、填充物等可以增加材料的表面张力和界面结合强度,提高其抗应力松弛性能。

综上所述,热处理是一种有效的方法来调控铝合金的应力松弛和变形行为。

通过固溶处理、时效处理和淬火处理等方法,可以改善铝合金的微观结构和组织,提高材料的力学性能,降低应力和变形。

船体结构焊接变形控制技术分析

船体结构焊接变形控制技术分析

船体结构焊接变形控制技术分析摘要:船舶焊接中影响船舶结构变形的因素很多,在分析中可以感受到各种因素的复杂性。

因此,造船企业必须根据船舶结构设计的特点,通过建立模型等合理手段对变形进行预测,并制定出切实可行的修正方法,对超出公差范围的变形进行适当的矫正,以尽量减少焊缝变形问题的发生。

关键词:船体结构;焊接变形;控制技术在船体结构的施工和设计过程中,焊接变形问题是一个非常常见的问题。

为了更好地适应我国船体结构设计和发展的需要,应不断加强对焊接变形的有效管理和分析。

科技手段的进步,在一定程度上为船体焊接工作稳定性的提高提供了更为完善的基础指导和帮助。

1船体结构焊接变形因素1.1结构焊接的刚度效应对于焊接件来说,其刚度一般是指焊接结构在进行焊接工作时抵抗变形的能力。

刚度的增加会引起焊接变形的减小,并且随着刚度水平的增加,变形的程度会变小,焊接变形总是沿着结构刚度小的趋势进行。

1.2焊接热输入的影响该影响因子是指在熔焊过程中,焊接能量传递给单位尺寸焊缝的总热量。

通俗的热输入,即是指焊接过程中电流、电弧电压、热效率乘以的数值,与焊接速度之比,一般来说,比值越大,变形程度越高。

1.3焊接位置不对称在接头刚度水平较低的结构中,对称焊缝只会产生横向和纵向收缩,而不对称焊缝会产生扭转变形。

1.4焊缝方向和角度一般情况下,根据焊板的厚度分析,对接接头的坡口类型为I 型、V 型、X 型、U 型4 种,其中X型坡口由于焊缝双侧具有对称性,故而焊接应力以及变形影响也比较小,所以对焊接应力和变形的影响比较小。

对于焊接工作,顺序的不同也会对焊缝的残余应力产生一定的影响,进而影响结构的变形。

通过合理调整焊接工作顺序,可以有效降低焊接残余应力,减少结构变形。

2船体结构焊接变形的主要控制技术2.1船体的合理设计为了更全面地保证当前船体结构设计的合理性,在实际的焊接变形管理中,有必要从多个不同的维度加强对其具体设计模式的管理。

其中最重要的是,相关工作人员需要详细了解焊接变形的基本规律。

船舶在修理过程中船体的变形及控制探讨

船舶在修理过程中船体的变形及控制探讨

船舶在修理过程中船体的变形及控制探讨1. 引言船舶作为水上运输工具,在长期使用过程中,难免会出现一些损坏或者磨损。

为了保证船舶的安全运行和延长使用寿命,船舶修理是必不可少的工作。

在船舶修理过程中,船体的变形问题一直是困扰船舶维修工作人员的重要问题。

船体的变形不仅会影响船舶的外观和美观度,更重要的是会影响船舶的结构完整性和使用性能。

探讨船舶在修理过程中船体的变形及其控制是十分必要和重要的。

2. 船体变形的原因船体变形是指船舶在使用过程中或者修理过程中,因受力而发生的形状畸变。

船体变形的原因主要包括以下几个方面:(1)受到外部力的影响:船舶在航行过程中,可能会受到海浪、风力等外部力的作用,造成船体发生变形。

(2)材料老化和锈蚀:船舶使用时间长了,船体的材料可能会发生老化和锈蚀,从而造成船体变形。

(3)船舶意外碰撞:船舶在使用过程中可能会发生碰撞事故,船体受损后也会发生变形。

(4)维修不当:在船舶维修过程中,如果维修人员操作不当或者使用不合适的工具,也可能导致船体变形。

3. 船体变形的分类船体变形可以分为弯曲变形、扭曲变形和变薄变形三种类型:(1)弯曲变形:船体发生弯曲变形是指船体在一个平面上发生了曲线弯曲。

这种变形通常是由于船舶在水中受到不均匀的载荷作用而引起的。

(2)扭曲变形:扭曲变形是指船体在不同平面上发生形状改变,从而造成扭曲。

这种变形通常是由于船舶在航行中发生旋转或者受到不均匀的扭矩作用而引起的。

(3)变薄变形:变薄变形是指船体的材料在局部发生变薄的现象,这种变形通常是由于船舶在特定部位受到过大的载荷而引起的。

4. 船体变形的控制船体变形虽然难免会发生,但是通过一些有效的控制措施可以尽量减少船体变形的发生:(1)合理设计船体结构:在船舶设计阶段,应当合理设计船体的结构,保证船体在受到外部作用力时能够尽量均匀地分布力,避免集中应力而导致变形。

(2)加强材料检查和维护:船舶在使用过程中应当定期检查船体材料的状态,及时发现并修复材料的老化和锈蚀问题,保证船体的结构完整性。

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解析铝合金船体变形控制
发表时间:2019-07-29T11:38:40.593Z 来源:《基层建设》2019年第14期作者:王亚军
[导读] 摘要:随着国内铝合金船舶市场发展,铝合金船舶开始广泛应用到到国内高性能公务船、执高性能法船、高速客船、军用船舶领域等。

招商局(深圳)重工广东深圳 518000
摘要:随着国内铝合金船舶市场发展,铝合金船舶开始广泛应用到到国内高性能公务船、执高性能法船、高速客船、军用船舶领域等。

本文针对铝合金船舶建造的常见船体变型控制,根据多年的实际生产管理经验进行分析总结,希望为国内不断发展的铝合金船舶建造,提供参考。

关键词:铝合金;船体;变形控制
1.变形产生的原因和控制措施:
1)焊接的热输入量是引起变形的根本所在。

焊接时,施工人员应严格按照焊接规格表进行施工,施工时应减少热输入量即控制好焊接参数,在满足规范要求和焊接规格表的前提下减小焊脚,或采用间断焊。

2)预留出反变形余量,焊接结束后坡口一侧焊缝冷却收缩变形与预留余量相互抵消。

3)在焊接板材的纵向对接缝时,采用逐段退焊的方式减小变形量,每段焊接的长度不小于600mm,首尾重叠20mm-30mm,在进行下一段施焊前应铣掉上一段的起弧点。

4)控制焊接顺序,先焊对接焊缝,再焊角接焊缝。

从中间区域往四周施焊。

先焊船体内侧,再焊外侧。

先焊收缩量大的焊缝。

对称结构必须两名焊工同时进行对称工作。

2. 焊缝设计对船舶性能和变形的影响
1)铝合金高速船建造的一个非常重要的指标就是要达到合同中规定的设计航速。

为了达到这个目标,在同样的船体线型和同等的主机功率下,空船重量越轻意味着船舶的航速越快油耗越低,由铝合金材料特性我们知道铝合金的密度只有钢材的1/3,这个特性决定了其可以较大的减轻空船重量,同时使得铝合金非常适合作为建造高速船的材料。

除了在建造中对上船材料的重量进行严格控制外,铝合金船舶在焊接设计上及尽可能的采用间断焊,不仅可以减轻空船重量,还能控制焊接变形。

但由于间断焊不适用于高应力或特殊区域,因此还应注意到下列焊缝设计要求:
①规范要求双面连续焊的连接焊缝如下:中桁材与平板龙骨、机器基座与支撑结构、油密水密结构周界、舵机处所有结构、处于冲击区域内的底部和首部结构、扶强材、支柱、横撑材和桁材的支承及端部、螺旋桨上方处,至少为螺旋桨直径的1.5倍的半径区域范围内的所有构件、肘板与邻接桁材或其他结构部件、承受较大剪应力的桁材腹板端部、肘板与舱壁板;
②焊脚高度除了按照规范中的焊接系数进行计算外,还要求不论采用何种焊缝形式和焊接方法,角焊缝的焊脚要≥3mm,但不必超过较簿构件厚度的1.5倍。

间断焊缝的焊脚高度一般不大于7mm;③在采用间断焊时,肘板趾端包角长度应不小于连接骨材的高度,且不小于75mm;型材端部特别是端部削斜时,包角的长度应为型材的高度或不小于削斜长度,取大者;各种开孔、切口处端部和相互垂直的连接构件的垂直交叉处,应不小于75mm;间断焊缝连续长度一般不小于15倍板厚或者75mm取小者。

2)在满足建造规范要求的前提下,船厂还根据设计公司要求、多年的生产经验和运营船东的信息反馈加以补充:①舷侧防撞护舷材对应船壳内的纵骨应双面连续焊;②海水压载舱内所有构件的角焊缝应双面连续焊;③上建舱壁对应的甲板下骨材或横梁应双面连续焊;④系泊设备、吊机、艇架、立柱、桅杆与船体连接的结构及附近构件应双面连续焊;⑤甲板上通风筒,注入口,空气管等穿舱件的厚度应不小于其所在船体处的板厚;⑥可能长期附着冷凝水的区域应双面连续焊;⑦所有的角隅圆弧和斜切角处需要双面连续焊;⑧肘板处的焊缝都是双面连续焊;⑨甲板或舱壁开口的周界结构应双面连续焊。

3)特别说明:
铝合金船焊接特性在于铝的易氧化性,低熔点,导热迅速,线性膨胀系数大,高温下强度低且形成低熔点共晶等特性,给焊接工作带来很多困难:①铝及其合金耐腐蚀的原因是基于其在空气中易氧化而产生氧化膜Al2O3,这层致密的氧化膜熔点高达2050℃,密度大于母材不易排出导致在焊接中产生未熔合或夹渣缺陷;②液态的铝可以溶解大量的氢(0.69ml/100g),固态却很少(0.036ml/100g),这样的特性使得焊接过程由液态转化为固态时,氢大量释放无法析出时造成焊缝产生气孔;③铝的线性膨胀系数是铁的一倍,收缩率是铁的两倍,直接导致铝材焊接易产生构件变形;④铝在高温下强度很低,且铝熔融后无明显的颜色变化,焊接时容易焊穿而形成焊接缺陷。

4)铝合金船的焊接及其准备
铝合金的焊接方式一般分为如下几大类:TIG焊(钨极氩弧焊)、MIG焊(熔化极氩弧焊)、摩擦搅拌焊、爆炸焊等。

目前我国铝合金船舶制造行业中最常用的焊接方式为MIG焊,MIG焊特点是去膜和熔敷效率高,使用成本较低的氩气做为保护气体。

①铝合金的焊接准备
焊前处理:由于氧化膜的存在,焊前必须去除焊道内及坡口边缘20mm内的氧化膜,通常采用不锈钢刷打磨方式,钢丝轮应为打磨铝材专用。

打磨掉氧化膜后应尽快进行施焊作业,一般应在24小时内完成,如果时限内未能施焊,要在焊接区域贴上真空膜隔绝空气进行保护,否则应重新进行去氧化膜处理。

焊接前做好清洁工作,不允许水分、油脂、灰尘或其它污染物存在于焊接区域(必要时采取化学方法清洁)。

②坡口的制备:根据板厚及焊接工艺的要求进行制备,确保焊接坡口角度和间隙尺寸是保证焊接质量的主要因素。

板材端头处应设置引弧板避免起熄弧在船体焊缝上。

③作业环境:作业要求焊接区域温度在5℃以上,湿度小于80%,风速不大于0.5m/s。

当温度较低或者湿度超标时,如仍需进行施焊作业,应采取预热和除湿机除湿等方式改善作业环境。

④铝合金的焊接操作:在准备工作完成后,按照CCS认可的焊接工艺评定(WPS)调整好电流电压及送丝速度,检查保护气体的种类及余量,就可以开始施焊了。

焊接过程中,一般采取左焊法,焊枪喷嘴下端与焊接构件距离掌握在8~15mm之间。

⑤由于铝材的导热率高,对于厚度达到8mm以上的厚板对接,或者厚度达到16mm以上的结构角接,应进行焊前预热,预热温度为50℃±10℃。

为了排除预热时烘枪中氧气乙炔火焰可能带来的不利,预热可以采用风筒热风加热方式。

对于需要进行多道焊的厚板焊接,除了预
热外还要控制焊接过程中的层间温度,一般控制在60℃以下。

3.焊后变形的矫正措施
1)水火矫正。

铝合金水火矫正要求对加热温度进行严格的控制,防止过热造成构件的性能改变。

火焰一般控制在260℃~425℃的范围内,或按照铝合金制造厂的说明进行。

由于5000系的铝合金在65℃~200℃温度区间内会降低其耐腐蚀性能,所以火工过程中加热应迅速,采用水冷快速冷却,不宜在空气中时效冷却。

2)焊接矫正。

骨材与板材角接后焊缝冷却收缩,造成板材弯曲,此矫正法是在背向骨材的板材表面开槽后烧焊带来反变形对构件进行校正,一般开槽深度不超过1/3板厚,矫正结束后再磨平焊缝,因焊接式校正是通过焊接的热量让工件产生新的塑性变型,且填充高于母材强度的金属,使母材在受热后的抗拉强度降低减少到最少,同时焊机精密的电子控制设备能够对输出温度进行更好控制,现代铝合金船舶建造已经逐渐取代水火矫正。

3)冷加工矫正。

采用校平机、折弯机等机加工设备进行矫正,只适用于简单的板材或型材的矫平,5000系的铝合金冷加工矫正应在52°以下进行。

结语:
铝合金船体变型的控制来着于多个建造过程中的控制,合理的安装间隙,适宜的焊接参数和焊接循序对船体变型的影响至关重要。

本文根据实际工作经验进行分析总结,希望能够对国内铝合金船体建造提供宝贵的参考意见。

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