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      船舶制造相關(guān)工藝的應(yīng)力與變形問題研究

      2019-09-10 18:01:19王杰
      錦繡·上旬刊 2019年11期
      關(guān)鍵詞:技術(shù)變形

      王杰

      摘 要:隨著我國一帶一路戰(zhàn)略部署的深入發(fā)展,沿海經(jīng)濟(jì)水平不斷提高,同時(shí)也帶動(dòng)了船舶制造業(yè)的進(jìn)一步提升。在船舶制造過程中工藝的應(yīng)力與變形問題是一種常見現(xiàn)象,下面文章就對(duì)變形原因進(jìn)行分析,并探討具體的控制策略。

      關(guān)鍵詞:制造工業(yè);技術(shù);變形

      引言

      我國在制造業(yè)方面一直處于發(fā)展?fàn)顟B(tài),關(guān)于船舶在制造方面也取得了不錯(cuò)的成果,但是在發(fā)展的過程中仍有一些問題需要解決,比如:對(duì)于精度以及過程的管理等地方,這樣最終會(huì)導(dǎo)致制造質(zhì)量較差,所以,造船企業(yè)不僅要加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究開發(fā),還要對(duì)之前在精密以及過程管理等地方的一些問題進(jìn)行重點(diǎn)的解決,只有這樣才可以保障我國船舶制造的水平有所提高,才可以更好的促進(jìn)我國船舶制造業(yè)的快速發(fā)展。

      一、焊接變形的因素

      船舶需要由冷軋鋼板、熱軋鋼板以及型材進(jìn)行組合,然后經(jīng)過焊接而成的。從結(jié)構(gòu)件的制造工藝來觀察,導(dǎo)致船體部件出現(xiàn)變形的主要因素:焊接熱應(yīng)力因素、殘余應(yīng)力因素以及外力變形因素。首先,焊接熱應(yīng)力的變形現(xiàn)象,指的是在工件進(jìn)行焊接的過程當(dāng)中,金屬材料的受熱程度不一樣以及后續(xù)的冷卻而造成的。在焊接的過程當(dāng)中,由可以移動(dòng)的高溫電弧進(jìn)行加熱,在焊縫與熱影響區(qū)這兩個(gè)地方溫度比較高,由于受熱,金屬會(huì)產(chǎn)生膨脹,膨脹的時(shí)候會(huì)被處于常溫的金屬進(jìn)行阻礙,這樣以來就會(huì)導(dǎo)致壓縮塑性變形情況的出現(xiàn)。如果在焊接的時(shí)候熱源程度比較高,那么焊接變形的情況就比較嚴(yán)重,反之就比較輕。其次,殘余應(yīng)力變形的現(xiàn)象,焊接殘余應(yīng)力以及成形加工殘余應(yīng)力都可以被稱為焊接應(yīng)力。當(dāng)對(duì)工件的某一部位進(jìn)行焊接時(shí),也會(huì)出現(xiàn)上述的情況,其焊縫金屬先是出現(xiàn)膨脹,再后來慢慢的轉(zhuǎn)為收縮,產(chǎn)生收縮主要是由于受到了處于常溫金屬的控制,這樣以來,就出現(xiàn)了焊接的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力往往會(huì)在工藝性外力之后而產(chǎn)生的,比如:工件在進(jìn)行自由彎曲成形的時(shí)候不得法以及鋼板校平輾壓的次數(shù)比較少等等,這些情況都會(huì)造成成形加工殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。除此之外,焊接熱應(yīng)力以及殘余應(yīng)力等這兩種情況引起的變形和外力引起的變形有很大的不同之處,外力引起的變形指的是組裝以及焊接的過程當(dāng)中由相應(yīng)的磕、碰、摔、撞或者過載而導(dǎo)致的異常變形的情況。外力造成的變形非常容易發(fā)生,但是這種情況是可以進(jìn)行避免的,只需要多加注意,多加小心即可 [1]。

      二、具體的措施

      (一)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)算

      關(guān)于各個(gè)階段的精度分析,不同階段的標(biāo)準(zhǔn)偏差也是不一樣的,因此需要進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量。測(cè)量時(shí),盡可能地對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),這樣可以很好地分析實(shí)際數(shù)據(jù),可以對(duì)網(wǎng)路數(shù)據(jù)體系以及相關(guān)高科技技術(shù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行借助,利用直方圖或者BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對(duì)號(hào)料、切割、加工以及裝配等影響進(jìn)行比較綜合的考慮,最終完成測(cè)算。準(zhǔn)確來講,船舶制造的過程當(dāng)中測(cè)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差分為:分段裝配以及加工的偏差。

      (二)做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      關(guān)于結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì),必須要對(duì)強(qiáng)度以及使用功能方面進(jìn)行考慮,還要對(duì)焊接變形的問題進(jìn)行考慮。如果比較細(xì)心,那么可以很大程度上使焊接變形的幾率得到降低。對(duì)結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的控制:第一,需要采用船體分段的建造法,這樣可以很大程度上對(duì)工作量進(jìn)行減少,同時(shí)也可以保障船體的總焊接變形得到一定的控制;第二,焊縫應(yīng)該保障對(duì)稱性,要做到靠近中間的位置,防止彎曲變形的情況;第三,在保障結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提之下,應(yīng)該對(duì)焊縫的截面尺寸進(jìn)行減少,這樣可以降低收縮變形的幾率;第四,要保障焊縫數(shù)量可以減少[2]。

      (三)提高制造工藝水平

      第一,保障在無裝配應(yīng)力下對(duì)船體完成組裝;第二,對(duì)工藝自動(dòng)埋弧焊以及氣體保護(hù)焊進(jìn)行利用;第三,焊接的參數(shù)一定要符合規(guī)定以及要求,要具備合理性,在利用焊接工藝進(jìn)行工作的時(shí)候,要保障固定以及反變性的方式比較的符合標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)收縮量進(jìn)行保留,可以對(duì)尺寸縮短的進(jìn)行彌補(bǔ),要對(duì)實(shí)際的收縮量進(jìn)行預(yù)先的考慮。剛性固定法常用的的一種方法,保障構(gòu)件可以在強(qiáng)度比較大的平臺(tái)上進(jìn)行固定,想要去掉外部的胎架,一定要選擇合適的時(shí)間,焊接縫完全的冷卻下來才可以進(jìn)行;這樣可以有效的控制變形 [3]。

      (四)控制電流以及電壓

      在船舶焊接焊縫的過程當(dāng)中,控制電流以及電壓是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),這樣可以對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行控制,還對(duì)焊縫是否可以成形有控制作用。如果焊接的電流比較大,那么表面就會(huì)出現(xiàn)堆高的現(xiàn)象;相反,就會(huì)使起弧的難度變大,同時(shí)也會(huì)造成焊接電弧缺乏一定的穩(wěn)定性,還會(huì)造成熄弧的情況。如果電流比較大,會(huì)造成飛濺的情況,因此,應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行比較合理的控制。在對(duì)焊接電流進(jìn)行選擇時(shí),為了更好的解決焊縫缺陷問題,應(yīng)該盡可能的保障其與焊條的直徑相符合,對(duì)電流密度進(jìn)行合理的控制。電流如果密度比較大,那么焊條會(huì)變得很紅,對(duì)于正常焊接會(huì)產(chǎn)生非常不好的影響;電流如果密度比較小,不會(huì)對(duì)穩(wěn)定性造成破壞。一般來講,電流是焊條直徑的4倍,但是焊接的位置不是很有規(guī)則,應(yīng)該降低電流的20%.除此之外,焊接的電流值會(huì)受到焊接速度的影響——當(dāng)焊接的速度比較快時(shí),會(huì)造成裂紋、氣孔以及夾渣等現(xiàn)象;在焊接的過程中,如果速度過慢,那么母材會(huì)出現(xiàn)受熱過大的現(xiàn)象,這樣會(huì)對(duì)船舶強(qiáng)度造成重大影響。因此,焊接的時(shí)候,應(yīng)該按照實(shí)際電流情況進(jìn)行選擇,要避免過快或者過慢情況的發(fā)生。

      三、結(jié)語

      綜上所述,在船舶制造過程中,受到工藝、應(yīng)力等方面的影響會(huì)產(chǎn)生變形問題,這對(duì)這種情況采用正確的方法控制變形的產(chǎn)生,能夠有助于船舶制造水平的提高,實(shí)保證船舶質(zhì)量、安全的必經(jīng)之路,有助于我國船舶制造產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

      參考文獻(xiàn)

      [1]劉林,張弛.論船舶焊接工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及焊接變形的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(25):68.

      [2]王陽,羅宇,田亮,薛健.固有變形計(jì)算方法及其在船舶焊接結(jié)構(gòu)變形中的應(yīng)用(英文)[J].船舶力學(xué),2015,19(09):1126~1138.

      [3]王建興.大型船舶結(jié)構(gòu)焊接變形固有應(yīng)變法預(yù)測(cè)研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2017(08):154~155.

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