薄板成型中自动化焊接技术的应用分析

李奔

关键词：薄板焊接成型；自动化焊接技术；组合焊

1钢料加工

1.1拼接

（一）方法选择如果薄板厚度小于6mm，则根据以往经验，可选择气体保护焊。对于气体保护焊，尽管能保证焊缝的美观性，但其工序相对较多，作业效率低，质量难以控制。鉴于此，可采用细丝埋弧焊，即用焊丝直接焊接，在保证效率的同时，满足质量要求。但该方法焊缝美观性略差于气体保护焊，而且焊接的变形也相对较大。对此，基于结构分析和位置查看，在充分考虑焊接效率的基础上保证焊缝美观性，决定进行组合焊，经多次试验，现已取得成功。设计过程中，将埋弧焊的焊缝设置在舱室的内侧，而通道的两侧以及甲板表面则进行保护焊。

（二）拼接要求

（1）对钢板上的对接间隙进行严格控制，当板材的厚度为3mm时，其对接间隙应控制在1mm以内，厚度为3～6mm的板材，其对接间隙按1.5～2.0mm控制，要注意的是，对于拼接焊缝间隙，只可以进行气体保护焊，同时做好坡口部位的倒角处理。（2）对于定位焊，其焊点的直径确定为5mm，间距按50mm控制，要求分布必须达到均匀。在施焊前，对需要进行定位焊的位置进行反复打磨，使焊肉磨平高度在0～0.5mm范围内，将焊点的高度控制在钢板表面上方0.5mm以内，防止对焊缝表面质量造成影响。（3）进行单面定位焊，首先，对定位焊面进行焊接，再翻身之后，如果板材的厚度为3mm，则要在清根以后进行焊接，如果板材的厚度在4～6mm范围内，则可在打磨后直接进行埋弧焊。（4）在进行平板拼接之前，于焊缝的两侧放好磁性压码，其间距按500mm控制，在板材的周围使用马板进行固定，避免板材翘起。在保证焊接能正常进行的基础上，压码需要尽可能地与焊缝靠近，在焊缝冷却至室温后，将其移走。此外，压码要采取有效的防磁措施，否则在焊接过程中将出现磁偏吹，对焊接质量造成严重影响。（5）在进行拼接焊接的过程中，气体保护焊和埋弧焊的焊丝分别为Φ0.8mm实芯焊丝、Φ2.0mm焊丝，这种方法只能用在厚度为4～6mm的板材，相关技术规范为：对于气体保护焊，其焊接电流为90～120A，焊接电压为18～21V，气体的流量为20L/min，焊接速度为300～350mm/min；对于埋弧焊，其焊接电流为350～400A，焊接电压为28～32V，焊接速度为700～750mm/min。

1.2焊接

（一）方法选择

板架焊接能否达到理想效果决定了薄板成型质量，如果在进行这一工序时选用的方法不合理，则会对最终的成型质量造成显著影响。为了保证成型质量，需要重视以下三个要点：其一，焊脚的尺寸应保持一致，并且趋近于设计要求的下限；其二，板架受热保持均匀；其三，焊接应有序进行。想要同时做到第一点和第二点，建议使用自动角焊小车。在结构安装过程中，需要充分考虑其实际利用率。对板架结构进行安装时，需使方向保持一致，同时数量较多的需要先进行安装。通常而言，先对纵向结构进行安装，焊接完成后，对横向结构进行安装。因会形成一个类似十字架的结构，所以小车轨道需要垫平，对横向结构进行分段焊接。采用这一方法焊接而成的板架，可以达到很高的自动化水平，使焊缝总长保持在80%以上。

（二）装配及焊接要求

（1）应使用专门的平台进行装配与焊接，其表面平面度应达到±1mm/5m。（2）装配间隙不能超过0.5mm，尽可能实现不透光。（3）定位焊的实际分布必须均匀，其间距应按照50mm控制，同时仅允许在结构其中一侧进行定位焊，固定时不能采用拉杆。（4）施焊前将25～35mm厚、300mm宽压铁放在结构两侧，当焊缝冷却到室温后，将其移走。为实现自由释放焊接应力，不同对板架的边缘进行刚性固定。（5）对于单道焊缝，应按照从中间向两端的方向进行施焊，而对于多道焊缝，应按照从中间向两侧的方向进行交错式施焊，在型材上相同侧的焊缝结束焊接以后，对另外一侧焊缝进行焊接。（6）对板架进行焊接时，主要采用气体保护自动角焊，焊丝为Φ0.8mm，施焊之前对需要进行焊接的部位进行反复打磨，相关技术规范为：焊接电流为70～90A，焊接电压为18～20V，焊接速度为350～400mm/min。（7）在焊接过程中，焊脚的实际高度不能超过其设计高度的0.9倍至1.0倍。

2分段建造

2.1分段反造阶段的甲板焊接

在分段反造过程中，通常将甲板或者是平台作为作业面，在胎架的表面进行板材铺设，再施以拼接、划线、安装和焊接，它的施工要点和平板相类似。但也存在不同之处，主要为坡口选择，如果板材厚度在5mm以上，则对接板缝建议选择陶质衬垫，以此达到双面成型目的；而如果板材厚度在5mm以内，则尽可采用气体保护焊，即具备摆动功能的焊接小车，从而使焊接的质量与焊缝美观性达到预期要求。

2.2舷侧板架的安装与焊接

（一）方法选择

如果船型为深V型，或线型较小，则舷侧外板因为横向线型以斜直线或直线为主，所以其结构极为适合先形成板架再进行整体安装。为保证焊接具有较高的自动化水平，使板材的成型质量达到要求，设计过程中，先将舷侧组成一个板架，于钢料加工阶段予以焊接，然后到分段建造时，对其进行安装。这样一来，不仅能减少工时，而且还能为成型控制创造条件。基于此，其所用的焊接方法和钢料加工过程中板架焊接完全相同。为保证外板横向焊缝整体美观性，采用具备摆头功能的焊接小车，先对内侧进行气体保护焊，对外侧进行气刨清根，最后通过气体保护焊实现盖面。这一工艺方法能从根本上防止外板横向焊缝产生“双眼皮”的现场，有效保证焊缝整体美观性。此外，相较于手工焊缝，立对接焊缝有更好的成型效果。基于此，仅艏艉分段处的外板必须进行手工焊外，其它均采用自动焊技术进行盖面，使焊缝达到极佳的成型效果。

（二）焊接规范

对于横向对接焊缝，其焊接时应满足以下规范要求：焊接电流为90～120A，焊接电压为20～22V，气体流量为20L/min，焊接速度为280～320mm/min。对于立面对接焊缝，其焊接时应满足以下规范要求：焊接电流为100～130A，焊接电压为20～22V，气体流量为20L/min，焊接速度为260～300mm/min。3分段总组与坞台搭载这两个阶段主要是把分段合成总段，然后把总段整体吊装至船台或者是坞台，再进行搭载，以此形成完整船体。这一阶段的任务在于对合拢缝进行焊接，所用的焊接方法和之前一个阶段相一致，只是在盖面层进行气体保护焊，在此不予赘述。

3结束语

薄板的焊接质量对船舶美观性有直接影响，而薄板焊接始终是船舶行业面临的关键问题。对自动化焊接而言，它是一项能有效保证焊接质量的方法，我们根据以往的建造经历，结合焊接施工经验，提出一系列可用于薄板焊接的自动化焊接技术，以此为我国船舶制造行业提供参考借鉴，提高焊接技术水平。

参考文献：

[1]杨晨，黄建根，寿颜波，等.薄板焊接自动化技术研究[J].工程建设与设计，2017（23）：190-191.

[2]高介祜.船体薄板焊接结构采用柔性自动化生产的工艺原则[J].造船技术，1989（6）：21-25.