船舶高效焊接工艺及存在的问题.pdf

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船舶高效焊接工艺及存在的问题张永达，孙成文，于小虎，张雪彪前言2我国船舶高效焊接工艺的现状焊接是船舶建造的主要T艺技术之一。焊接设备的先进与否，很大程度制约着船舶建造周期、建造质量、建造能力。因此，有必要全面审视高效焊接技术的现状和存在的问题。高效焊接方法是指与常规药皮焊条手工电弧焊相比熔敷效率高、焊接速度快、操作方便且易于自动化的焊接工艺方法。高效焊接工艺方法的持点是生产效率高、焊接质量好、节约能源和材料。各种不同的高效焊接工艺方法各具特色。现代先进焊接设备应具有的特征是：高效、自动化程度高、低能耗、低污染。目前造船业采用的一些焊机在不同程度上具备了这些特征，这些焊机辅以各种辅机具和焊材，实现了自动化和高效化，加快了造船速度。面对新的机遇与挑战，对船舶高效焊接工艺进行综合分析研究是有着重要意义，在过去的一段时间内，国内各大船厂围绕现代造船模式的总体要求，以推进造船总装化、管理精细化为重点，结合产品载体，将先进焊接技术及焊接自动化工艺装备在生产中发挥作用。作者近年来调研了国内各大型船厂的高效焊接技术，整理了主要的船舶高效焊接工艺、船舶制造中的高新焊接技术以及亟待解决的焊接问题等内容。自20世纪80年代初，原中国船舶工业总公司开始在各大船厂推广和应用高效焊接技术，经十多年艰苦不懈的努力，不论是对焊接工艺、设备，还是焊接材料的研究，都取得了很大的成就，为提高船体建造质量，改善工人劳动条件，缩短造船周期起到了重要作用。高效焊接在船舶制造工程中应用广泛，涉及到工艺设计、计算机数控下料、小合拢、中合拢、大合拢、平面分段、曲面分段、平直立体分段、管线法兰焊接、型材部件装焊等工序和工位的焊接工程。从目前的现状看，所采用的高效焊接方法上主要有埋弧焊、CO：气体保护焊、焊条电弧焊，不锈钢焊接，活性气体保护焊等。下面着重介绍一些常见的高效焊接技术。2．1埋弧焊工艺目前埋弧焊工艺主要用于焊接各种钢板结构，可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等，图1为半自动埋弧焊设备简图。埋弧焊时，在电极周围均匀地覆盖40～60mm厚的粒状焊剂，将电弧掩埋在焊剂层下，电弧热将焊剂熔化，使之产生保护气体和渣壳，以保护熔池和高温下的焊缝金属不受有害气体的侵害，因此也称为焊剂层下电弧焊。按照施焊过程中焊炬的驱动方式分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊，在自动埋弧焊中，又按焊丝数目分为单丝和多丝埋弧焊；按焊丝截面形状分为丝极和带极埋弧焊。其中应用于平面分段流水线的FCB法焊接，FCB法是铜板上撒布厚度均匀的衬垫焊剂，并用压缩空气软管等顶升装置把上述填好焊剂的铜板压紧到焊缝背面，从正面进行焊接而形成背面焊道的一种单面埋弧焊接法，如图2所示。2．2高效焊条电弧焊高效焊条电弧焊工艺包括：①向下立焊焊条，与向上立焊相比，效率可以提高1～2倍；②采用铁粉焊条焊接工艺，其工艺简单实用，通过提高熔敷效率造船技术(大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连116024)提通过对国内大型船厂的调研，总结了焊条电弧焊、C()z气体保护焊、埋弧焊、不锈钢焊、活性气体保护焊等国内船舶制造中的主要高效焊接，同时介绍了焊接机器人、激光一电弧复合焊、搅拌摩擦焊等高新焊接技术以及当前亟待解决的大厚度钢板的焊接、薄板焊接、焊接机器人开发、焊接精度控制等焊接工艺问题。关键词造船高效焊接中图分类号U671文献标识码l2009年第5期(总第291期)要作者简介：张永达(1986--)，男，本科生。A
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达到高的生产效率，一般提高50％以上；③采用高效铁粉焊条(一般直径为58mm，长度为550mm、700mm、900mm)，熔敷率在130％～180％之间，常见的焊条牌号有CJ501FEZ等。Co：气体保护焊应用实芯焊丝气体保护焊的致命弱点是飞溅和气孔倾向大、成形不良，而且我国气体保护实芯焊丝的品种太少，今后大力扩大品种的同时，也需进一步改进实芯焊丝的工艺性能。增强焊丝表面的防锈、润滑功能。国内常见的牌号是E49—1、E50-6焊丝。采用药芯焊丝是一种方便可行的方法，配合各种类型的衬垫可以实现单面焊一次成形，很方便地进行各种金属的焊接，不同位置焊接时药芯焊丝的电流差异最小，适合全位置焊接。现在船厂普遍采用药芯焊丝来焊接船舶结构，以后Co：气保护药芯焊丝焊接将成为船厂的主要焊接材料和工艺。目前，在常用船用结构钢方面，药芯焊丝已经可以完全国产化，工艺主要应用于气电垂直自动焊。气电垂直电焊(EGW)是由日本神钢开发的焊接方法，简称SG一2法，主要用于船舶建造分段合拢时的立向上对接焊，其工艺如图3所示。该工艺使用的焊接材料为D1．6mm的药芯焊丝，典型牌号为DwS一43G，配KL和JN型陶质衬垫。这种方法在国内船厂应用广泛，由于专利及合拢缝的重要性，普遍对神钢以外的同类产品格外谨慎。焊接过程中，用C