船舶与海洋结构物制造技术-NO9

船舶与海洋结构物制造技术第九课©2004MCAMTJUST2江苏科技大学先进制造技术中心本节课讲授内容第四章船体加工与装配第一节零件加工技术第二节部件装配焊接技术4.2.1平板拼装和焊接4.2.2部件装配与焊接4.2.3框架部件制造4.2.4大型部件的组装第三节分段装配焊接技术4.3.1方式与施工原则4.3.2典型分段的装配与焊接4.3.3分段制造质量的控制4.3.4分段翻身工艺和吊环的设置原则4.4船台（坞）装配焊接技术第四节船体密性试验©2004MCAMTJUST3江苏科技大学先进制造技术中心问题:1.船体加工的概念是什么？2.船体加工的分类？3.了解板材切割的设备和它们各自的优缺点，了解技术的发展方向。4.了解零件成形加工的常用设备。5.什么是水火弯板技术？6.掌握逆直线加工型材的原理。7.掌握大型拼板的拼接程序。8.了解拼板中常见的缺陷和预防方法。©2004MCAMTJUST4江苏科技大学先进制造技术中心4.1第一节零件加工技术船体加工是将号料后的钢材，用机械、工具加工成设计所要求的规格和形状。分为冷、热加工两大类。按照构件的形状又可分为边缘加工（含刨、切割、剪切、冲裁等）和成形加工（包括辊、压、折弯、矫形等）。数控技术指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。©2004MCAMTJUST5江苏科技大学先进制造技术中心边缘加工1.切割精度高；2.热影响区小；3.切割厚度有限；激光切割优缺点1.切割精度高、效率高；2.可切割各种高温度难熔金属；3.切割厚度受到一定有限；等离子切割优缺点1.数控（火焰）切割机2.数控等离子切割机3.激光切割4.水射流切割©2004MCAMTJUST6江苏科技大学先进制造技术中心水射流切割优点1.切割不产生热量，因此不会影响金属特性；2.可得到高质量的割缝，不会产生任何毛刺、挂渣，割缝边缘平直，表面光滑；3.水射流切割所形成的割缝较窄，可大幅度提高零件尺寸精度和材料利用率；4.水射流切割不会产生环境和冶金污染；5.水射流切割生产效率高，可切割特殊规格大厚度钢板而不需要多道工序加工。©2004MCAMTJUST7江苏科技大学先进制造技术中心成形加工成形加工分类船体成形加工是将下料后的零件（钢板、型材等）加工成构件所需实际形状。1.板材加工2.型材加工板材加工板材成形的加工方法主要有机械冷弯法和水火弯板法。1.三辊弯板机2.油压机3.折边压力机水火弯板法是通过局部加热和收缩变形来实现双向曲度成型要求©2004MCAMTJUST8江苏科技大学先进制造技术中心三辊弯板机©2004MCAMTJUST9江苏科技大学先进制造技术中心压头上要设置压模油压机©2004MCAMTJUST10江苏科技大学先进制造技术中心型材加工逆直线法©2004MCAMTJUST11江苏科技大学先进制造技术中心关于型材加工的一个实际问题©2004MCAMTJUST12江苏科技大学先进制造技术中心船体结构零件的加工技术的发展方向1.数控切割机切割坡口技术2.激光、水射流切割技术3.数控肋骨冷弯机技术4.数控线状加热曲板成型技术©2004MCAMTJUST13江苏科技大学先进制造技术中心拼板是船体装配作业的第一道工序，平直的板列经过拼装、焊接，送往部件装配区和分段装配区。4.2部件装配焊接技术1.大型长方形零件。如船体平行中体部分的甲板、外板和底板零件，双层底和纵隔壁上的中部直线零件，这类零件的纵向边缘都是经过刨边机刨削或经高精度门式切割机切割坡口，并采用自动焊接，成为大张平板（俗称大拼板）。2.具有部分曲线边缘的平板零件，如肋板、横隔壁和甲板的边缘板，艏艉部分的构架零件等。1.拼板零件的分类4.2.1平板拼装和焊接©2004MCAMTJUST14江苏科技大学先进制造技术中心大型拼板的拼接程序1.首先熟悉拼板工作图，图上的零件号、尺度、拼板位置、拼板接缝的坡口形式和焊接方法，一般零件上写字的一面为安装构架的平面。2.将拼板零件的拼接边缘进行清除铁锈和油污，然后按照拼板图上注明的零件长度方向的正足端（先切割余量的定位端）对齐。通常自动焊和单面焊双面成型焊接时，拼缝的间隙均为0～1mm；手焊缝间隙为0～2mm；CO2半自动单面焊间隙4mm。3.拼接时，先在接缝平整的部位进行定位焊，定位后在纵缝的两端要装妥100x100mm的引弧板，厚度与母材相同，以保证焊缝两端减少裂缝的发生率。引弧板必须在拼板双面焊接合格后再割除，有纵横缝时，定位焊应先定长缝，再定短缝。©2004MCAMTJUST15江苏科技大学先进制造技术中心4.拼装以后的板列，进行自动焊前应该将焊机对准焊接拼缝，预先行走一次，用机头指针检查焊接缝中心线和焊机行走轨迹是否重合，正确后施焊。5.装焊翻身吊环后将板列翻身，反面板缝碳刨扣槽，磨光后封底焊。若拼板采用单面焊双面成型工艺时，由于焊缝施焊的终止端容易产生裂缝，因此必须碳刨扣槽后手工补焊。板列不再翻身时，有些工厂就在流水线拼板工位区，位于板缝两端部位设置地坑，以便人员进入地坑补焊。6.拼板焊接变形校正。©2004MCAMTJUST16江苏科技大学先进制造技术中心拼板焊接各船舶检验机构所颁布的规范中对对接焊缝质量都有明确的要求。拼板焊接内部质量不允许产生裂缝、未焊透、夹渣、密集气孔和针状气孔等缺陷。外板、甲板、内底板等主体结构的对接焊缝应按规范要求进行X光拍片检查，评定质量等级。共分四级，其中1～3级为合格片，4级为不合格片。拼板焊缝的质量要求高，其焊接方法，一般工厂采用单丝或双丝焊机进行双面自动焊，为了提高焊接效率，有的船厂采用单面焊工艺，板列不翻身，工序节拍短，生产效率高。©2004MCAMTJUST17江苏科技大学先进制造技术中心目前拼板常规焊接方式——埋弧自动焊©2004MCAMTJUST18江苏科技大学先进制造技术中心1.是由于双面自动焊的上下面收缩力不平衡引起的角变形，可以采用火工校正方法消除，若采用单面焊时，角变形量就小。2.是由于焊缝纵向收缩时造成的焊缝端部板边上挠和角变形，一般也采用火工校平。3.是经过多张板的拼接后，大拼板整体产生挠曲，板材厚度10mm以上，变形量少，可以局部火工校平。板厚8mm以下较薄的板，变形量大，很难用火工校平，必须用校平机校正。拼板焊接变形分类©2004MCAMTJUST19江苏科技大学先进制造技术中心拼板划线板列经过拼焊以后，在进入部装或分段安装工位以前必须进行划线和标清各种施工记号，作为装配构架和边缘切割的依据，如船体平行中体处的外板、甲板、底板的拼板，一般都留有切割余量，最终在分段上完工时切割正足。现代造船对线型平直的分段进行精度管理，拼板完工时，放一定的焊接补偿量而不留大余量，以减少分段和船台安装时的切割作业量。板列的宽度方向每条接缝±1mm，长度方向两端各±20mm，在拼焊划线后，留一定补偿值后切割正足。©2004MCAMTJUST20江苏科技大学先进制造技术中心拼板的翻身和吊运板列翻身。当拼板工序采用双面自动焊工艺进行反面封底焊时，必须将板列整体进行翻身。在机械化程度很高的工厂，可以在流水生产线上采用专用的机械装置翻身，而常用的翻身方法是装焊吊攀。（a）搭接吊攀(b)对接吊攀©2004MCAMTJUST21江苏科技大学先进制造技术中心拼板的翻身和吊运©2004MCAMTJUST22江苏科技大学先进制造技术中心拼板中常见的缺陷和预防方法1.长度和宽度比值较大的单件板材，进行端缝拼接时，容易产生直线度超差，给下道工序带来困难。完工精度高的拼板件，拼接前应将边缘四周在平台上用马固定，同时横焊缝采用退焊法焊接。封底焊时，施焊方向和主焊缝方向相反，以达到控制焊接变形量的目的。2.拼板零件的纵缝边缘有局部凹凸变形时，会造成对接缝平面高度差超过1mm，因此拼焊前应检查零件边缘的直线度，有缺陷的材料应经过校正处理。3.5mm以下的薄板大拼板，其边缘波浪形过大（俗称宽边）应用校平机整平，超过公差标准的应该改作构件套料用钢材。©2004MCAMTJUST23江苏科技大学先进制造技术中心4.板列的纵向对接焊缝经常容易产生角变形，原因是两面焊缝的收缩力不相等造成变形，再是拼板时进行板列层叠后施焊，具有初始角变形，因此完工质量差。消除的方法是板厚8mm以上的板列用火工线条形校正或机械整平。5.板厚3mm以下的薄板拼焊后，挠曲严重，无法整平，一般应该在拼板定位焊后，即安装构架，然后焊接拼板对接缝，由此可以利用构架的刚性来控制薄板的变形。6.拼板采用单面焊工艺方法时，其焊缝的终端会产生裂缝，这是特有的工艺性缺陷，需要选用正确的焊接规范和坡口型式，进行认真的操作，以减少终端裂缝的发生。一般在接缝终端300mm处采用无损探伤后，进行修补。©2004MCAMTJUST24江苏科技大学先进制造技术中心1.船体分段零件加工电教片