船舶大型构件焊接变形的分析与控制
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应 力及 外 力.
船舶制造 是一 个 复杂 的系 统工 程 , 其 中 加 工
量 最 大 的工 程 就 是 整 个 船 体 构 件 的 焊 接 , 而 焊 接
焊接 加热 过程 时 , 近焊 缝 区 的金 属 温度 升高 产
质 量 直 接 影 响整 个 船 舶 的质 量 , 焊接加工 过程 中, 焊接 接 头 的质 量直 接 影 响 船 舶 结 构 的 强 度 和 工 作 性能 , 焊 接 变形 影 响 船 舶 制 造 的 精 度 和 质 量 . 船 舶 结构是一个 大型 复杂结 构 , 减 小 和 防 止 焊 接 变 形 不 能 只采 用 单 项 措 施 , 应 该 对 焊 接 变 形 产 生 原 因 和影 响 因 素 进 行 综 合 分 析 , 根 据 船 舶 焊 接 过 程 中 不 同结 构 的特 点 , 合理 采用焊接方法 , 调 整 焊 接 参 数及合理 的安排 焊接程 序 , 以达 到 降 低 焊 接 变 形
能 量成 正 比 , 不 同 的焊 接 方 法对 焊接 变 形 量 的 大 小 有 着 明显 的 差 异 , 例 如 焊 接 热 源 比较 集 中 、 热 能 量 密 度高 的焊 接 方 法 , 焊接 变形量就会 小一些. 不 同
室温. 从 低 碳 钢 的 力 学 性 能 与 温 度 的 关 系 不 难 发 现: 低 碳 钢 的 塑形 随 温 度 升 高 而 升 高 , 但 强 度 却 随
小影响也是十分明显 , 不 同的装配和焊接顺序也对 焊接变形有着很大的影响.
基金项 目:广 州航海 高等专 科学 校科研项 目( 2 0 1 2 1 2 B 0 6 ) ; 广 州航海 高等专科学校教研 项 目( 2 0 1 2 C 0 3 ) 作者简 介:陈元迪 ( 1 9 5 7 一) , 男, 副教授 , 主要从事船舶金属材料 、 焊接 以及机 电一体化 的教学与研究.
现代电弧焊 是一 个点 状 、 不 均 匀 的 加 热 和 冷
由诸多加工因素所 影响的, 合理 的调整焊接加工过 程 中的各 个 工艺参 数 和工 艺 规 程 , 对 变 形 量 的减 小
和控 制是 十分重要 和有效 的 . 受 到 焊 接 加 工 过 程 中 的 各
第2 1 卷 第 4期
2 0 1 3年 1 2月
广 州航 海学 院学报
J OURNA L OF GUANG Z HOU MARI T I ME I NS T I T U T E
V0 l _ 21 No . 4 De c .2 0 1 3
船 舶 大 型 构 件 焊 接 变 形 的 分 析 与 控 制
陈元 迪
( 广州航海学 院 船舶 工程 系 , 广东 广州 5 1 0 7 2 5 )
摘
要 :船体 大型结 构件 的焊 接 变形 直接 影响船 舶 制 造 的质 量 和精 度 . 对船 体 大 型 结构 件 焊接 变
形产 生 的各种 原 因, 以及影 响 因素进 行 分析 ; 提 出根 据 船舶 结 构 的 焊接 特 点 , 选择 合 理 的焊接 工 艺
3 . 1 焊接 前 的控 制
在焊接 构件 设计 和焊 缝 分 布设 计 时 , 要 充 分 考 虑 到尽 量减 少焊 接 变形 , 尽量 使 焊 缝 分 布 是 以整 个 焊件 的 中性 轴 为对称 , 这样 可减 少焊 件 的绕 曲变形 .
的 目的.
生热膨胀 , 但 远离焊缝 的金 属仍是常温并不 膨胀 , 形成 了整 个 焊 件 上 近 缝 区 的金 属 热 膨 胀 受 到 了常
温部 分金 属 的阻碍 和抑 制 , 结 果 产 生 了塑形 压 缩 变 形, 当焊接 结 束 时 , 焊 件 上 高 温 区被 塑 形 压 缩 的部 分无 法再 回复 到原 来 的尺 寸— — 缩 短 了 , 这 就 形 成 了焊 接变 形 . 可见 焊 接 变形 是 由 电弧 焊 的不 均匀 加
热 和冷却 特 点 , 以及 金 属 材料 的热 胀 冷 缩 规 律 和力
学性 能 随温度 变化 的规 律 所 决 定 . 只要 采用 了 电弧 焊, 则焊 接 变 形 就 一 定 会 产 生 , 但 变形 量 的 大 小 是
1 焊 接 变 形 产 生 的机 理
l - 1 焊接变形 的 内部 因素
2
广 州 航 海 学 院 学 报
第2 1 卷
构 件 的设计 和焊 接 过程 中 的各 个施 工 工 艺 上 , 采 取
2 船 舶 大 型 构 件 的焊 接 变 形 种 类
2 . 1 整 体 变 形
纵 向收缩 变 形 : 焊 接后 焊件 沿 焊 缝 长 度方 向 的
措 施 加 以控 制 , 以尽量 减小 变形 的产 生.
却热 循 环 过 程 , 加 热 时 被 焊 金 属 受 热 中心 区 的 温
度通 常在 1 5 0 0℃ 以 上 , 以 中心 区 向 四 周 扩 散 , 形 成 了一 个 温 度 场 , 离 中心 区 越 远 温 度 就 越 低 直 至
种工艺规程和参数的影响, 是个 十分复杂的综合形 成 过程 . 焊 接变形 量 的大 小 与 焊 接 时热 源 的输 入 线
温度升高而下降 , 当温度大于 6 5 0 o C时 , 其屈 服强 度 下 降到 接 近 0℃ _ 】 I 2 j . 这 时金 属 受 到 力 的 作用 就
很 易 产生 永久 性 的 塑形 变 形 , 这 个力 主要 来 自焊 接
收稿 日期 :2 0 1 3—0 6— 0 5
的焊接结构和不 同的焊缝分布 , 对焊接变形量的大
措 施 和参 数 以减 小焊接 变形 , 从 而提 高船 舶 制造 的 质量 和精 度. 关 键 词 :船舶 焊接 ; 焊 接 变形 ; 分析 ; 控 制 中 图分类 号 :U 6 7 1 . 8 文献标 识码 :A 文章 编 号 :1 0 0 9— 8 5 2 6 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 0 1 — 0 4
船舶制造 是一 个 复杂 的系 统工 程 , 其 中 加 工
量 最 大 的工 程 就 是 整 个 船 体 构 件 的 焊 接 , 而 焊 接
焊接 加热 过程 时 , 近焊 缝 区 的金 属 温度 升高 产
质 量 直 接 影 响整 个 船 舶 的质 量 , 焊接加工 过程 中, 焊接 接 头 的质 量直 接 影 响 船 舶 结 构 的 强 度 和 工 作 性能 , 焊 接 变形 影 响 船 舶 制 造 的 精 度 和 质 量 . 船 舶 结构是一个 大型 复杂结 构 , 减 小 和 防 止 焊 接 变 形 不 能 只采 用 单 项 措 施 , 应 该 对 焊 接 变 形 产 生 原 因 和影 响 因 素 进 行 综 合 分 析 , 根 据 船 舶 焊 接 过 程 中 不 同结 构 的特 点 , 合理 采用焊接方法 , 调 整 焊 接 参 数及合理 的安排 焊接程 序 , 以达 到 降 低 焊 接 变 形
能 量成 正 比 , 不 同 的焊 接 方 法对 焊接 变 形 量 的 大 小 有 着 明显 的 差 异 , 例 如 焊 接 热 源 比较 集 中 、 热 能 量 密 度高 的焊 接 方 法 , 焊接 变形量就会 小一些. 不 同
室温. 从 低 碳 钢 的 力 学 性 能 与 温 度 的 关 系 不 难 发 现: 低 碳 钢 的 塑形 随 温 度 升 高 而 升 高 , 但 强 度 却 随
小影响也是十分明显 , 不 同的装配和焊接顺序也对 焊接变形有着很大的影响.
基金项 目:广 州航海 高等专 科学 校科研项 目( 2 0 1 2 1 2 B 0 6 ) ; 广 州航海 高等专科学校教研 项 目( 2 0 1 2 C 0 3 ) 作者简 介:陈元迪 ( 1 9 5 7 一) , 男, 副教授 , 主要从事船舶金属材料 、 焊接 以及机 电一体化 的教学与研究.
现代电弧焊 是一 个点 状 、 不 均 匀 的 加 热 和 冷
由诸多加工因素所 影响的, 合理 的调整焊接加工过 程 中的各 个 工艺参 数 和工 艺 规 程 , 对 变 形 量 的减 小
和控 制是 十分重要 和有效 的 . 受 到 焊 接 加 工 过 程 中 的 各
第2 1 卷 第 4期
2 0 1 3年 1 2月
广 州航 海学 院学报
J OURNA L OF GUANG Z HOU MARI T I ME I NS T I T U T E
V0 l _ 21 No . 4 De c .2 0 1 3
船 舶 大 型 构 件 焊 接 变 形 的 分 析 与 控 制
陈元 迪
( 广州航海学 院 船舶 工程 系 , 广东 广州 5 1 0 7 2 5 )
摘
要 :船体 大型结 构件 的焊 接 变形 直接 影响船 舶 制 造 的质 量 和精 度 . 对船 体 大 型 结构 件 焊接 变
形产 生 的各种 原 因, 以及影 响 因素进 行 分析 ; 提 出根 据 船舶 结 构 的 焊接 特 点 , 选择 合 理 的焊接 工 艺
3 . 1 焊接 前 的控 制
在焊接 构件 设计 和焊 缝 分 布设 计 时 , 要 充 分 考 虑 到尽 量减 少焊 接 变形 , 尽量 使 焊 缝 分 布 是 以整 个 焊件 的 中性 轴 为对称 , 这样 可减 少焊 件 的绕 曲变形 .
的 目的.
生热膨胀 , 但 远离焊缝 的金 属仍是常温并不 膨胀 , 形成 了整 个 焊 件 上 近 缝 区 的金 属 热 膨 胀 受 到 了常
温部 分金 属 的阻碍 和抑 制 , 结 果 产 生 了塑形 压 缩 变 形, 当焊接 结 束 时 , 焊 件 上 高 温 区被 塑 形 压 缩 的部 分无 法再 回复 到原 来 的尺 寸— — 缩 短 了 , 这 就 形 成 了焊 接变 形 . 可见 焊 接 变形 是 由 电弧 焊 的不 均匀 加
热 和冷却 特 点 , 以及 金 属 材料 的热 胀 冷 缩 规 律 和力
学性 能 随温度 变化 的规 律 所 决 定 . 只要 采用 了 电弧 焊, 则焊 接 变 形 就 一 定 会 产 生 , 但 变形 量 的 大 小 是
1 焊 接 变 形 产 生 的机 理
l - 1 焊接变形 的 内部 因素
2
广 州 航 海 学 院 学 报
第2 1 卷
构 件 的设计 和焊 接 过程 中 的各 个施 工 工 艺 上 , 采 取
2 船 舶 大 型 构 件 的焊 接 变 形 种 类
2 . 1 整 体 变 形
纵 向收缩 变 形 : 焊 接后 焊件 沿 焊 缝 长 度方 向 的
措 施 加 以控 制 , 以尽量 减小 变形 的产 生.
却热 循 环 过 程 , 加 热 时 被 焊 金 属 受 热 中心 区 的 温
度通 常在 1 5 0 0℃ 以 上 , 以 中心 区 向 四 周 扩 散 , 形 成 了一 个 温 度 场 , 离 中心 区 越 远 温 度 就 越 低 直 至
种工艺规程和参数的影响, 是个 十分复杂的综合形 成 过程 . 焊 接变形 量 的大 小 与 焊 接 时热 源 的输 入 线
温度升高而下降 , 当温度大于 6 5 0 o C时 , 其屈 服强 度 下 降到 接 近 0℃ _ 】 I 2 j . 这 时金 属 受 到 力 的 作用 就
很 易 产生 永久 性 的 塑形 变 形 , 这 个力 主要 来 自焊 接
收稿 日期 :2 0 1 3—0 6— 0 5
的焊接结构和不 同的焊缝分布 , 对焊接变形量的大
措 施 和参 数 以减 小焊接 变形 , 从 而提 高船 舶 制造 的 质量 和精 度. 关 键 词 :船舶 焊接 ; 焊 接 变形 ; 分析 ; 控 制 中 图分类 号 :U 6 7 1 . 8 文献标 识码 :A 文章 编 号 :1 0 0 9— 8 5 2 6 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 0 1 — 0 4