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正文內(nèi)容

船體工程專業(yè)畢業(yè)論文--船體分段裝配中對(duì)焊接變形的處理研究(編輯修改稿)

2024-11-28 09:12 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 1 1 緒論 近年來, 隨著我國船舶工業(yè)的快速發(fā)展,各造船企業(yè)的造船能力和產(chǎn)量迅速提升,各類新建造船企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn) 。目前各大小船廠在建造大型船舶時(shí),都采用分段造船法。分段造船法既保證了船舶的線型和強(qiáng)度,也大大縮短了船臺(tái)周期,節(jié)約了造船成本,保證了船舶建造的質(zhì)量。分段裝配過程中的焊接變形均無法避免的存在著。如果結(jié)構(gòu)焊后變形超 過技術(shù)要求所允許的大小,就應(yīng)設(shè)法進(jìn)行矯正,使之符合質(zhì)量要求。尤其是對(duì)于某些受沖擊、震動(dòng)等在和以及在低溫下工作的結(jié)構(gòu),焊接變形的存在則增大了結(jié)構(gòu)脆性破壞的傾向,甚至?xí)l(fā)新的變形。所以,對(duì)焊后變形的處理就尤為重要。 2 船體分段及分段裝配概述 在船體建造過程中,分段是根據(jù)船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造工藝要求對(duì)船體進(jìn)行合理分割鎖形成的區(qū)域段。按部位可分為甲板分段、舷側(cè)分段、艙壁分段等。 按類型可分為平面分段、曲面分段。其中,平面分段有隔艙、甲板、舷側(cè)等板架。曲面分段有單層底的底部分段、單層舷側(cè)分段、甲板分段、首柱 分段及尾柱分段等。 分段裝配則是由部件和零件組裝成船體的獨(dú)立分段或總段的過程。 船體各分段裝焊簡析 平面分段由于在建造過程中始終處于敞開狀態(tài)裝焊,施工條件好,便于使用高效焊接。因此曲面分段中的平面板架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能提前裝焊成平面分段,且經(jīng)火工矯正后再供組裝成立體分段,以便縮短分段建造周期,提高建造質(zhì)量?,F(xiàn)在船廠均配備有平面分段流水線。 曲面分段通常在胎架上建造,分段線型在脫胎架后有所縮小。火工矯正一般僅改善外板線型的光順性,而難以復(fù)位至胎架線型。因此對(duì)精度要求高的曲面分段只有在 胎架建造時(shí)采取反變形措施。 2 3 分段裝配中焊接變形 焊接技術(shù)代替鉚接技術(shù)是造船工藝的一大變革,但焊接變形也隨之產(chǎn)生。在船舶形成整體的過程中,裝配、焊接、氣割、火工矯正、吊運(yùn)、甚至氣候等都不可避免地使分段產(chǎn)生各種變形。船體分段在制造過程中變形的四種情況: ( 1) 分段兩端上翹。 ( 2) 底部分段橫向收縮。 ( 3) 甲板下陷,即甲板梁拱減少。 ( 4) 分段內(nèi)構(gòu)架的縱橫向收縮和角變形。 分段變形的處理 分段產(chǎn)生變形后,必然會(huì)影響船塢搭載質(zhì)量,應(yīng)加以矯正處理,分段變形的處理方式有: ( 1) 分段翻身后及時(shí)測量變形狀態(tài) ,對(duì)變形大的部位 加重物和火工配合使其反變形,以達(dá)到減小分段總變形量的效果。 ( 2) 分段的縱向收縮在考慮建造工藝時(shí)適當(dāng)增大每檔肋距的焊接收縮量加放值。 ( 3) 底部分段如變形量影響船塢搭載,可將分段近大接頭處的構(gòu)架角焊接縫設(shè)300mm 待焊區(qū),使變形保持在精度標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。 ( 4) 甲板分段、舷側(cè)分段結(jié)構(gòu)比較單薄,變形一般在塢內(nèi)裝焊時(shí)處理。 ( 5) 艙壁分段在焊后就應(yīng)進(jìn)行火工矯正。 分段裝配中對(duì)焊接變形的矯正措施 對(duì)于焊接變形的矯正一般采用機(jī)械矯正和火工矯正兩種方法。重點(diǎn)研究火 工矯正方法。 火工矯正原理 金屬材料有熱脹冷縮的特性,當(dāng)局部加熱時(shí),被加熱處的材料受熱而膨脹,但由于周圍溫度低,因此膨脹受到阻礙,此時(shí)加熱處金屬受壓縮壓力,當(dāng)加熱溫度為600℃ —— 700℃ 時(shí),壓縮應(yīng)超過屈服極限,產(chǎn)生壓縮塑性變形。停止加熱后,金屬冷卻 3 縮短,結(jié)果加熱處金屬纖維要比原來的短,因而產(chǎn)生了新的變形。火工矯正就是利用金屬局部受熱后所引起新的變形去矯正原先的變形,因此,了解火焰局部受熱時(shí)所引起的變形規(guī)律,是掌握火工矯正的關(guān)鍵。 火工矯正的加熱方式 圓點(diǎn)加熱矯正法 圓點(diǎn)加熱矯正法一般用在版型結(jié)構(gòu)變 形區(qū)域,如上層建筑圍壁的鼓凸變形。用氧 乙炔焰炬在被矯正部位作環(huán)形游動(dòng),均勻地加熱,使加熱區(qū)呈圓點(diǎn)狀,如圖 31 所示: 圖 31 圓點(diǎn)加熱矯正法 1圓點(diǎn)加熱 ; 2錘擊位置和方向 加熱溫度為 780176。C900176。C。當(dāng)火圈呈櫻紅色時(shí),立即用木槌敲擊火圈周圍。若是薄板,其背面應(yīng)撐以鐵墊,以防止火圈區(qū)域急劇皺褶。隨著火圈顏色呈黑色,溫度為200℃ 350℃ ,即停止錘擊。在該溫度范圍內(nèi),鋼材處于藍(lán)脆區(qū),錘擊易產(chǎn)生裂紋。待冷卻至 10℃ 15℃ 時(shí)(用手觸摸無燙感),再進(jìn)行錘擊。這樣操作,往往能獲得良好的矯形,并能達(dá)到減少或消除內(nèi)應(yīng)力的效果,而且板材也不至于出現(xiàn)錘擊傷痕或使板材有厚薄不均的現(xiàn)象。 實(shí)際操作應(yīng)注意以下幾點(diǎn): ( 1) 氧 乙炔焰嘴的大小應(yīng)按被矯正板的厚度來選定。 ( 2) 錘的類型和重量應(yīng)根據(jù)板的厚度來選定。 ( 3)圓點(diǎn)的大小應(yīng)與被矯正板的厚度相適應(yīng),板越厚,火圈越大;板越薄,火圈越小?;鹑Φ拿芏炔粌H與被矯正板的厚度有關(guān),而且與被矯正板的彎曲撓度有關(guān),即撓度越大, 火圈的密度越大;撓度越小,火圈的密度越小。 帶狀加熱矯正法 帶狀加熱矯正法一般使用在板架凸彎區(qū)域,其加熱區(qū)呈帶形。此種矯正法的優(yōu)點(diǎn)是 4 用極少的加熱面積能獲得與圓點(diǎn)加熱同樣的矯形效果。一般帶形加熱的面積大約為凸彎變形部分總面積的 12%左右。 帶狀加熱寬度與鋼板的厚度有關(guān),鋼板厚度與加熱寬度的參考數(shù)據(jù)見表 32。 表 32 鋼板厚度與加熱寬度的參考數(shù)據(jù) 矯正薄板時(shí)加熱帶的寬度過大,則易產(chǎn)生加熱帶板材的表面失穩(wěn)起皺現(xiàn)象,影 響外觀質(zhì)量;矯正厚板時(shí)加熱寬度過小,則施加板材的熱量不足,矯正的效果不佳,因此應(yīng)合理選擇加熱寬度。 帶狀加熱速度也與鋼板的厚度有關(guān),矯正薄板時(shí)如果加熱速度過慢,則易將薄板熔化且生產(chǎn)效率低;矯
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