【正文】 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)5083鋁合金船舶焊接工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)系 別 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) 焊接技術(shù)及自動(dòng)化 班 級(jí) 焊接3112班 姓 名 學(xué) 號(hào) 1203113083 2013～2014學(xué)年 第一學(xué)期1目錄摘要 3引言 3第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性 3 我國(guó)造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況 3 船舶結(jié)構(gòu) 3 鋁合金簡(jiǎn)介 3 鋁及鋁合金的分類(lèi) 3 鋁合金焊接特性 3第二章 鋁合金5083性能及焊接特點(diǎn) 3 鋁合金5083的性能 3 鋁合金5083的焊接性 3 鋁合金焊接的主要特點(diǎn) 3 合金5083特性及適用范圍 3第三章 鋁合金焊接方法的選擇 3 鋁合金焊接方法 3 焊接方法的確定 3第四章 焊接設(shè)備及工藝 3 焊接設(shè)備 3 焊接工藝 3第五章 鋁及鋁合金MIG焊焊接接頭缺陷及防止措施分析 3 焊縫成形差 3 裂紋 3 氣孔 3 燒穿 3 未焊透 3 未熔合 3 夾渣 3第六章 合金船舶建造裝焊工藝 3 分段裝焊工藝 3 總段裝焊工藝 3結(jié)論 3致謝 3參 考 文 獻(xiàn) 3摘要本文主要介紹了5083鋁一鎂合金船舶的焊接的方法與工藝，并采用MIG焊進(jìn)行5083鋁一鎂合金焊接船舶及工藝試驗(yàn)研究的情況。介紹了焊接鋁合金的主要規(guī)范參數(shù)和工藝控制要點(diǎn)和MIG焊的設(shè)備選擇并對(duì)焊接過(guò)程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進(jìn)行了分析，提出了消除焊接缺陷的方法和措施。并針對(duì)船舶裝焊工藝進(jìn)行了深入的了解和詳細(xì)的闡述。使我們充分的認(rèn)識(shí)到在建造中鋁合金所占得重要性。關(guān)鍵詞：5083鋁合金 船舶 MIG焊 引言隨著我廠經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)范圍的拓展，在某游艇及微型中輕型船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中，其船體部分都采用了合金鋁材料，則鋁合金焊接技術(shù)有著越來(lái)越重要的地位。眾所周知，鋁合金具有重量輕，比強(qiáng)度高及抗腐蝕性能好等特點(diǎn)，運(yùn)用于軍事，造船，航空，航天，然而，鋁合金在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔，裂紋，夾渣等缺陷，阻礙了鋁合金的焊接制造進(jìn)程，其發(fā)展速度與制造水平很不平衡，如何能更好解決鋁合金的焊接缺陷這個(gè)難題，是推動(dòng)我廠鋁合金技術(shù)發(fā)展的—個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)5083鋁—鎂合金焊接研究，對(duì)鋁合金的焊接有—個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，也通過(guò)本文，對(duì)在今后的技能培訓(xùn)指導(dǎo)中如何使焊工更快更牢固的掌握鋁合金焊接的基本知識(shí)、操作技能，更好的應(yīng)用于生產(chǎn)中。目前用于鋁合金焊接的常用焊接方法有：交流鎢極氬弧焊(提高)和直流反極性熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)。提高焊由于采用交流電，鎢極燒損嚴(yán)重，焊接效率低，因此適用于薄件鋁合金的焊接。MIG焊包括連續(xù)電流焊接和脈沖電流焊接。MIG焊時(shí)，焊絲作為陽(yáng)極，可采用比TIG焊更大的焊接電流，電弧功率大，焊接效率高，故特別適合于中厚板鋁合金的焊接。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金MIG焊時(shí)，脈沖電流焊接優(yōu)于連續(xù)電流焊接，采用脈沖電流可以提高熱輸入的利用率，降低焊接電流，減少焊接變形。同時(shí)能夠提高電弧的穩(wěn)定性、改善焊接成形和增加熔深。我廠承接的鋁合金船使用的材料主要是5083鋁一鎂合金，根據(jù)MIG焊的優(yōu)點(diǎn)，施工基本t采用脈沖MIG焊。為提高5083鋁．鎂合金的MIG焊的焊接質(zhì)量，對(duì)脈沖MIG焊的特點(diǎn)、操作方法和焊接過(guò)程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進(jìn)行分析的研究，就顯得很有必要。近年來(lái)，國(guó)際船舶市場(chǎng)呈現(xiàn)出空前興旺的態(tài)勢(shì)，我國(guó)船舶工業(yè)也持續(xù)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁勢(shì)頭，2004年造船完工達(dá)850多萬(wàn)噸，約占世界份額的14%，2005年的造船產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)載重噸，約占世界份額的18%，2006年第一季度，全國(guó)船舶工業(yè)造船完工289萬(wàn)載重噸，同比增長(zhǎng)90%。中國(guó)已連續(xù)10年為世界第三大造船國(guó)。10年間，中國(guó)造船業(yè)占世界造船市場(chǎng)的份額從不到6%擴(kuò)大到了11%以上，‘十五’期間中國(guó)造船產(chǎn)量年均增長(zhǎng)30%以上，大大高于世界造船總量的增長(zhǎng)速度，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日、韓等主要造船國(guó)的增長(zhǎng)速度。同時(shí)，國(guó)內(nèi)船舶業(yè)在技術(shù)上也已經(jīng)有很大進(jìn)步；自主設(shè)計(jì)的30萬(wàn)噸超大型油輪（VLCC）已累計(jì)承接訂單25艘，成功開(kāi)發(fā)并建造了萬(wàn)箱級(jí)超大型集裝箱船，為進(jìn)入萬(wàn)箱級(jí)船市場(chǎng)打下基礎(chǔ)；攻克大型液化天然氣（LNG）船關(guān)鍵建造技術(shù)，進(jìn)入了這一尖端高技術(shù)船舶市場(chǎng)；成功開(kāi)發(fā)和建造了30萬(wàn)噸級(jí)以上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（PPSO）和大型自升式鉆井平臺(tái)等多型海洋工程裝備；國(guó)內(nèi)首臺(tái)VLCC主機(jī)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，大型船用低速柴油機(jī)曲軸實(shí)現(xiàn)了自主制造，并獲得了65根的訂單；自主設(shè)計(jì)制造的超大型錨絞機(jī)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并批量承接VLCC和8530TEU集裝箱船的大型錨絞機(jī)共17臺(tái).然而，與先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)造船業(yè)規(guī)模雖大，利潤(rùn)卻很低，與國(guó)外造船業(yè)先進(jìn)水平還相差較大?！吨袊?guó)船舶工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出2010年我國(guó)造船總量達(dá)到世界總量的25%，2015達(dá)到30%；2010年船舶配套率達(dá)到60%,2015年達(dá)到80%。2010年船用柴油機(jī)產(chǎn)量達(dá)到600萬(wàn)馬力，2015年達(dá)到800萬(wàn)馬力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國(guó)造船業(yè)不僅僅要擴(kuò)大規(guī)模，更要依靠先進(jìn)的造船技術(shù)，促進(jìn)自主創(chuàng)新，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，重點(diǎn)引進(jìn)消化吸收模塊化船裝、采用新材料、高效焊接、切割等船舶建造關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)代化造船生產(chǎn)管理技術(shù)，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)方式，提高建造技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，拓展船舶工業(yè)發(fā)展空間。第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性 我國(guó)造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況 我國(guó)造船焊接技術(shù)從50年代初開(kāi)始引入手工電弧焊條起步，50年代中期又從前蘇聯(lián)引進(jìn)先進(jìn)高效埋弧自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊接技術(shù)；50年代末期70年代又陸續(xù)試驗(yàn)成功并應(yīng)用了半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊、重力焊、下行焊、垂直和橫向氣體保護(hù)自動(dòng)焊，各種襯墊單面焊雙面成形等高效焊接工藝。但是由于當(dāng)時(shí)的焊接設(shè)備、材料的配套問(wèn)題以及企業(yè)管理制度不適應(yīng)等因素，這些高效率焊接工藝方法在70年代未能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，常規(guī)手工電弧焊的應(yīng)用比例平均達(dá)到85%，埋弧焊的應(yīng)用比例僅為13%，其它高效焊接應(yīng)用比例之和約為2%。 80年代初期，我國(guó)的船舶工業(yè)遇上了建造出口船的機(jī)遇，所建造的船舶產(chǎn)品進(jìn)入了國(guó)際船舶市場(chǎng)，建造出口船舶必須按照國(guó)際規(guī)范要求建造，一些傳統(tǒng)的工藝技術(shù)不能滿(mǎn)足國(guó)際船舶的要求，其中主要矛盾是焊接工藝和焊接生產(chǎn)效率明顯落后于生產(chǎn)發(fā)展。出現(xiàn)了大量的分段裝配后焊接跟不上，形成卡脖子的局面，為了盡快改變這一被動(dòng)局面，當(dāng)時(shí)剛成立不久的中國(guó)船工業(yè)總公司作出了重要決定，成立了船舶工業(yè)總公司高效焊接技術(shù)指導(dǎo)組，制定了大力發(fā)展高效焊接技術(shù)、更新焊接設(shè)備的方針。在全國(guó)的船舶系統(tǒng)內(nèi)向船廠全面推廣應(yīng)用高效鐵粉焊條、下行焊條、重力焊條、半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)，氣保護(hù)垂直自動(dòng)焊，各種襯墊單面焊等高效焊接工藝，淘汰旋轉(zhuǎn)式直流焊機(jī)，推廣應(yīng)用節(jié)能型焊接設(shè)備，提高造船焊接技術(shù)的水平和生產(chǎn)效率，降低焊接電能消耗，縮短造船周期，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 十多年來(lái)，在上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和各船廠企業(yè)人員的共同努力下，船舶焊接技術(shù)獲得了飛躍發(fā)展，在縮短造船周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大造船總量等方面做出了突出的貢獻(xiàn)，出現(xiàn)了一批具有代表性的江南型、滬東型、大連型產(chǎn)品，船舶出口獲得各國(guó)船東的好評(píng)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也逐步形成了船舶工業(yè)的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。 船舶結(jié)構(gòu)船舶結(jié)構(gòu)隨著船舶類(lèi)型的不同而不同，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)船舶來(lái)說(shuō)，全船結(jié)構(gòu)分為主船體和上層建筑兩部分。　　主船體是由船舶外板和連續(xù)的上甲板包圍起來(lái)的水密空心結(jié)構(gòu)。主船體部分有船首部、中部、尾部組成。每一部分都是由船底、舷側(cè)、上甲板形成水密的空心結(jié)構(gòu)?！　≡谥鞔w空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部又用水平的與垂直的隔壁分隔成許多艙室。其中，首尾貫通的水平隔壁稱(chēng)下甲板，垂直的隔壁稱(chēng)為艙壁。安裝在船寬方向的艙壁稱(chēng)為橫艙壁，安裝在船長(zhǎng)方向的艙壁稱(chēng)為縱艙壁。為了加強(qiáng)船體首尾端結(jié)構(gòu)，在首尾端設(shè)置有首尾柱?！　∩蠈咏ㄖ侵干霞装逡陨系母鞣N圍壁建筑物，上層建筑部分有首樓、橋樓、尾樓、甲板室及各種圍壁建筑。 鋁合金簡(jiǎn)介以鋁為基的合金總稱(chēng)。對(duì)鋁進(jìn)行合金化，鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對(duì)密度小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性好等，且強(qiáng)度有了大幅度上升。 純鋁的密度?。é?），大約是鐵的 1/3，熔點(diǎn)低（660℃），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好；但是純鋁的強(qiáng)度很低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們常加入的主要合金元素有銅、鎂、硅、鋅、錳、鋰，輔加的微量元素有鈦、釩、硼、鎳、鉻、稀土金屬等，雜質(zhì)元素有鐵等合金元素及運(yùn)用熱處理等方法來(lái)強(qiáng)化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度。這樣使得其勝過(guò)很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面，飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%，起著不同的作用。主要合金元素在鋁中的極限溶解度見(jiàn)表1：表1 主要合金元素在鋁中的極限溶解度w元素ZMgCuLiMnSiCrVClTiZrCaω鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，鋁合金冷變形和熱處理后，抗拉強(qiáng)度可達(dá)500600Mpa，相當(dāng)于低合金鋼，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料，使用量?jī)H次于鋼。在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多。 鋁及鋁合金的分類(lèi)鋁合金按加工方式分為兩大類(lèi)，即變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金的分類(lèi)通常采用三種分法。一是按合金的性能和用途分為：抗腐蝕鋁合金、可焊鋁合金、高強(qiáng)鋁合金（硬鋁）、超高強(qiáng)鋁合金（超硬鋁）、鍛造鋁合金及特殊鋁合金；二是按熱處理特點(diǎn)分為：熱處理不強(qiáng)化鋁合金（1000、3000、5000系列以及4000系列的大部分）和熱處理強(qiáng)化鋁合金（2000、6000和7000系列）；三是按合金主要成分分為：工業(yè)純鋁（1000系列）、AlCu系（2000系列）、AlMn系（3000系列）、AlSi系（4000系列）、AlMg系（5000系列）、AlMgSi系（6000系列）、AlZnMg系（7000系列）及Al其他元素（8000系列）。綜合考慮鋁合金強(qiáng)度、擠出性能、焊接性能等各種因素，渡河裝備中應(yīng)用的鋁合金將主要是6000系列和7000系列。6000系列合金含有與形成Mg2Si的比例近似的鎂與硅，從而使本系合金成為熱處理強(qiáng)化鋁合金。本系中的最主要合金是6061，它是最常用的熱處理強(qiáng)化鋁合金之一。盡管該合金的強(qiáng)度比2000系列和7000系列中的大多數(shù)合金的低，但含Mg2Si合金具有良好的成形性，并且具有中等強(qiáng)度。7000系列合金中鋅是主要合金元素，加入少量鎂時(shí)，就形成了強(qiáng)度最高的熱處理強(qiáng)化鋁合金。不含銅的AlZnMg系合金的主要特點(diǎn)是焊接性能優(yōu)良，具有良好的自淬火效應(yīng)，適于制造焊接后不需要熱處理的大型零部件。但是，鎂和鋅的含量如在6％以上，自淬火效應(yīng)即消失，對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性大。就目前我國(guó)的鋁合金擠壓生產(chǎn)能力，6000系列合金有較好的擠出性能，它能擠出復(fù)雜及封閉的截