《《船舶薄板焊接变形工艺与精度控制手段》研究报告仅供查考00》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《船舶薄板焊接变形工艺与精度控制手段》研究报告仅供查考00（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、船体薄板焊接变形与控制研究报告2010年10月引 言薄板焊接是工业施工中一项重要工作。许多产品由于产品重量考虑，需采用轻体薄板材料。美国、德国、俄罗斯等一些发达的军事强国在建造大型或超大型睡眠舰艇时，出于对舰艇自身重量和舰艇速度的考虑，目前普遍采用高强度薄板厚船体钢材，从而提高舰艇的战斗威力。但是，薄板焊接的技术难题也随之而来，开发新的焊接工艺，急需用于焊接生产。本文从焊接最基本原理讲起，逐步深入，探讨薄板焊接过程中的种种变形缺陷，从原理上剖析缺陷产生的原因，进而深入讨论薄板焊接工艺，并且，本文研究与中国扬帆集团造船生产实际相结合，深入焊接生产一线，了解焊接工艺，为船用薄板焊接变形控制，提出方
2、案，为我国造船企业中，薄板焊接工艺提供参考。 2010年10月目 录第一章 焊接变形初步认识11.1焊接加热过程11.2焊接完成后11.3焊接变形1第二章 焊接温度场研究分析22.1焊接时温度横向分布22.2焊接板块表面温度分析示意图2第三章 焊接变形原因讨论33.1纵向收缩变形33.2横向收缩变形33.3绕曲变形33.4角变形43.5波浪变形43.6焊接错边43.7螺旋变形（扭曲变形）4第四章 焊接变形控制措施总结54.1焊接变形控制工艺措施54.2焊接变形控制设计措施54.3矫正焊接变形的方法5第五章 薄板焊接变形及控制65.1薄板定义65.2薄板焊接变形控制：6第六章 船舶薄板焊接变形控
3、制76.1船舶薄板焊接变形产生的原因76.2船舶薄板焊接变形的控制7第七章 实际生产中船舶薄板焊接变形控制方案87.1 D917P薄板片体分段结构分析87.2 D917P薄板片体分段制作流程87.3 各工序施工工艺97.3.1 板材、球扁钢、T型材表面除锈、喷防护漆97.3.2 板材校平97.3.3 等离子板材下料开孔、型材下料97.3.4 磨边97.3.5 拼板97.3.6划线107.3.7 球扁钢拼焊117.3.8组件组立117.3.9构件装配、焊接117.3.10 D917P分段的变形矫正和检查切割127.3.11碳弧气刨脱胎127.3.12 D917P分段脱胎后去应力矫正12结论13参
4、考文献14第一章 焊接变形基本知识了解焊接过程中，温度应力的分布情况：1.1焊接加热过程 焊接过程中，当焊接温度降低到600摄氏度以下时，焊接的板块内产生的热应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生压应力，远离焊缝区产生拉应力。1.2焊接完成后 焊接结束后，焊接的板块内产生的残余应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生拉应力，远离焊缝区产生压应力。1.3焊接变形焊接冷却后，当残余应力大于材料屈服应力，则发生变形：第二章 焊接温度场研究分析2.1焊接时温度横向分布焊接时温度横向分布情况，及产生应力区域（ANSYS分析结果），温度在600摄氏度以上不产生应力，温度低于600摄氏度以下产生塑性变形（
5、不可逆变形区），在远离焊缝一定区域以外弹性变形区域（可逆变形区）。参照火工时不同的应力区，进行火工。2.2焊接板块表面温度分析示意图如下图ANSYS分析结果第三章 焊接变形原因讨论温度变化引起残余内应力，变形分类如下：3.1纵向收缩变形构件焊后在焊缝方向上发生收缩，如下图所示，虚线部分表示变形后的边缘。焊接结构焊后出现收缩变形是难以修复的，必须在构件下料时加余量。3.2横向收缩变形构件焊后在垂直方向发生收缩，如下图，焊接结构焊后出现收缩变形同样是难以修复的，必须在构件下料时加余量。3.3绕曲变形 deflexion distortiona,纵向收缩引起的绕曲：由焊缝的纵向收缩引起。b,横向收缩
6、引起的绕曲：由焊缝横向收缩引起的。3.4角变形angular distortion焊后构件的平面围绕焊缝产生角变形，常见的角变形如下图所示，主要由于焊缝截面形状不对称，或施焊层次不合理致使焊缝厚度方向上横向收缩不一致所产生。3.5波浪变形焊后构件呈波浪形，如下图，这种变形在薄板的时最容易发生。产生的原因是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形；或由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形；或由以上两种原因共同作用引起。3.6焊接错边 radius off-set joint 接头错位3.7螺旋变形（扭曲变形）第四章 焊接变形控制措施总结4.
7、1焊接变形控制工艺措施（1）反变形法；backward deformation（2）刚性固定法；rigid fastening（3）合理选择焊接方法和规范；welding methods and standard（4）合理装配顺序；assemble sequence4.2焊接变形控制设计措施（1）合理选择焊缝尺寸和形式；weld size and shape（2）尽可能减少不必要的焊缝；reduce unnecessary weldingf joint（3）合理安排焊接位置； arrange welding position4.3矫正焊接变形的方法（1）机械矫正法；Machine rectif
8、ication（2）火焰加热矫正法。flame straightening第五章 薄板焊接变形及控制5.1薄板定义一般指7mm以下的低碳钢，大多数情况下不承受较大载荷，如船舶上层建筑。5.2薄板焊接变形控制：1、材料来源：可以将薄板压制成各种端面形式，提高局部稳定性；选用刚度比较高的钢材。2、焊接控制：welding control正确的焊接焊接工艺： 采用具有较高的熔敷力技术和尽量减少焊道的办法；必须采用具有小的热输入量。合理调整焊接顺序焊前制定好的控制措施1. 刚性固定法；2. 焊逢间隙均匀； well-distributed gap3. 焊前采用较小的直径的焊条点焊，增加焊件刚度；4.
9、反变形法。 焊接过程中控制措施a) 减小加热阶段产生的纵向塑性压应变；b) 增加冷却阶段产生的纵向塑性拉应变；焊后控制措施i. 机械矫正；ii. 火焰矫正第六章 船舶薄板焊接变形控制6.1船舶薄板焊接变形产生的原因原因：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大约束，出现了压缩塑性变形，就会产生各种应力和残余变形。变形的种类：纵向收缩；横向收缩；角变形；纵向绕曲；横向绕曲；波浪变形。6.2船舶薄板焊接变形的控制 正确选择焊接方法和焊接材料：一、 尽量采用气体保护焊；二、 长焊缝必须采用逐步退焊法、跳焊法、分段焊；三、 保证焊接质量的情况下，采用小直径、小电
10、流焊接方法；合理选用装配焊接顺序：一、 胎架进行分段整体装配后，再按焊接顺序进行焊接，这样可以增加结构刚性，对减小变形有利；二、 焊接的原则是先焊对接焊缝，后焊角焊缝，构架应先焊横向构架，后焊纵向构架；三、 装配时，应尽可能保持间隙均匀，避免产生装配初应力；四、 对一些容易变形的构件，在装配时加一些临时加强梁，以减小变形。对薄板结构进行刚性固定后进行焊接： 采用刚性固定法，如：压马法、压铁法、四周固定法、加端板法、熄弧固定法、综合运用法。第七章 实际生产中船舶薄板焊接变形控制方案本章节以5000CARS PCTC滚装船中D917P薄板片体分段作为分析对象，对其焊接过程中的变形进行控制，结合实际
11、生产编写如下焊接工艺流程。 7.1 D917P薄板片体分段结构分析 D917P薄板片体分段的材质为GL-A,它的主要尺寸为9600*12830*370(长*宽*高)，拼板的厚度为6.5mm，肋位间距为850mm，它的结构也是甲板+纵骨+纵桁+强横梁组成，其中纵骨为球扁钢，一共有16根，间距为750mm，纵桁为组合T型材，在距中6m处贯通全船，强横梁为组合T型材，一共有三根，间距为3400mm，结构如图所示： 7.2 D917P薄板片体分段制作流程经过对焊接变形分析和对以往工序总结，D917P薄板片体分段制作流程如下：注：分段组立工序在模板胎架上进行7.3 各工序施工工艺7.3.1 板材、球扁钢
12、、T型材表面除锈、喷防护漆板材施工前，由于板材在运输，存放过程中受到外界各种因素的影响，板材表面必然存在大量的氧化物质、油污等，所以D917P分段板材表面的除锈是施工前必不可少的一道工序，D917P分段板材采用电磁吊吊入喷丸机上，经过喷丸机的表面喷丸处理后，D917P分段板材表面的氧化物质、油污等基本能清理干净。经过喷丸处理完毕后，板材的焊接工序不可能立即进行，在接下来的工序中，板材需要经历很长的施工过程，所以在喷丸工序完成后，立即对板材表面喷涂一层防护层，在对D917P分段板材进行防护处理时，我们喷涂了一层保护漆E06-2无机硅酸锌，保护漆的厚度大约在1520um。7.3.2 板材校平板材校
13、平工序中，按要求每一块板材都要经过校平机进行校平。D917P分段板材进行校平机时，须反复2-3次，确保充分校平和消除应力，同时也能产生一定的预拉伸效果。校平后，板材要求用电磁吊进行吊卸，堆放在板材的托盘上，堆放时要注意确保平整，并检查钢材的外观质量是否符合要求，确保板材厚度的最大负公差为0.2 mm，否则需重新校平。7.3.3 等离子板材下料开孔、型材下料由于板材开孔和型材下料都会引起引起变形，同时也对后序焊接工序产生重要影响，所以必须从最初变形进行控制，因此D917P分段板材开孔、型材下料都采用等离子工艺。切割前检查D917P分段板材的材料规格，板厚符合要求。板材的摆放要求平整。切割时，采用
14、等NC离子切割，切割后检查切割板边的的弯曲度要求控制在0.5mm以内。切割完成后，要求对切口进行清理，对不符合要求的下料和开孔须进行返工修整，完成该工序后，把材料平整的摆放在型材专用的托盘上运到分段组立施工现场。7.3.4 磨边 磨边工序是保证拼板直线边缘的弯曲度不超过1mm，如果D917P分段板材超过了规定范围，须磨边加工，磨边加工的直线度控制在0.5mm以内。7.3.5 拼板拼板焊接具体包括两个过程，拼板的装配和拼板的焊接。拼板焊接总的原则是，拼板的分作两片，对称焊接，拼板焊接结束后再合拼。以下具体介绍D917P分段拼板焊接的具体施工过程。1、 拼板的装配经过了以上的处理后，接下来，钢板放在托盘上，托运到指
