CN101579700B - 超长超厚圆弧板制作方法 - Google Patents

Abstract

超长超厚圆弧板制作方法是一种适用于长度在10米以上、厚度在100毫米以上的钢制圆弧板制作方法。先锻造出数段钢制的超厚圆筒，进行机械加工，使内径、壁厚及表面粗糙度符合要求，并且在两端加工出坡口，其特征在于将加工后的数段圆筒放在滚动胎架5上，对接口部位用固定板固定，再在坡口内加陶瓷衬垫6后进行对接焊接，制成长圆筒，进行切割，即制作成所需要尺寸的超长超厚圆弧板。优点是能够制作出长度在10米以上、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板，力学性能高，制作方法简便，容易操作，使制作成本降低。能广泛用于船舶制造业和其他机械化工行业。

Description

超长超厚圆弧板制作方法

一、技术领域

本发明涉及一种钢制圆弧板的制作方法，尤其是长度在10米以上、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板制作方法。

二、背景技术

在船舶建造中，船舶部分支撑结构需围绕固定在船体上的圆弧板旋转，尤其以导管架下水驳船为代表，通过此类方式来完成特殊作业。

圆弧板又厚又长，不易制作及加工。目前，圆弧板的制作主要有两种方法：

其一，采用压力机压制方法。使用压力机对钢板进行压弯，制作成圆弧板。采用此种方法虽然便捷、效率高。但受到压力机械的限制，圆弧板的制作在厚度、长度上有很大限制，对于长度在10米以上、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板制作，压力机械还不能完成。

其二，采用铸造的方法。将钢水浇注到模具内，制成圆弧板毛胚，再进行机械加工。此方法适应范围广，但铸造的毛胚，可能会产生气孔、夹渣等缺陷，制作出的圆弧板力学性能相对较差，而且模具制造成本高，进行机械加工工作量大，总制作成本较高。

因此，如何制作力学性能高的，且成本较低的，长度在10米以上的、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板成为难以解决的技术问题。

三、发明内容

本发明目的是为了解决上述技术中存在的缺点，提出一种超长超厚圆弧板制作方法，使其能够利用本方法制作出长度在10米以上的、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板，使其力学性能高，制作成本较低。

本发明的目的由以下技术方案实现：该超长超厚圆弧板制作方法是，先锻造出数段钢制的超厚圆筒4，将圆筒进行机械加工，使圆筒的内径及壁厚与欲制作的圆弧板的内径及壁厚相同，内壁面达到圆弧板使用要求的表面粗糙度，并且在各段圆筒的两端机械加工出坡口，其特征在于将加工后的数段圆筒4放在数个排列成一行的滚动胎架5上，各段圆筒的对接口部位用数个固定板3进行固定，以起到定位，防止焊接变形的作用，再在坡口内加圆棒形陶瓷衬垫6后进行无加工余量的对接焊接，制成与圆弧板长度相同的长圆筒，对长圆筒进行切割，即制作成所需要尺寸的超长超厚圆弧板1。

滚动胎架5包括有胎架板51，底边各连接两个小支架52，胎架板51上端为圆弧形状，圆弧内径略小于圆筒4的外径，在圆弧形边缘装有两个小滚轮53。焊接时，圆筒4能够在小滚轮53上滚动，方便焊接。

对各段圆筒4的对接口部位进行固定的固定板3有6-10个，固定板为长方形，在对应于圆筒接缝位置为圆弧形状，固定板沿圆筒外圆周均匀分布，与圆筒4之间焊接连接。对应于圆筒接缝位置的圆弧形状，便于圆筒之间的焊接。

各段圆筒的两端机械加工出的坡口为10°-30°，圆棒形陶瓷衬垫6的直径为10-12毫米，大于坡口间隙。焊接时圆棒形陶瓷衬垫6可以放置在两个圆筒的坡口之间，不会坠落到地上，使焊接操作容易进行。

两段圆筒之间进行无加工余量的对接焊接时，在接头坡口处选择6-10个点位，由双数焊工按对称位置同时进行定位焊接，然后检测和调整直线度，检验直线度合格后进行正常焊接，正常焊接过程中，采用由双数焊工在对称位置进行对称焊接，待施焊厚度达到50毫米时即可进行滚动焊接，在焊接过程中随时注意直线度的检测，依据检测的焊接变形对焊接顺序做出相应的调整。

为防止焊接变形，保证圆弧板的直线度，焊接工艺规范如下：

CO₂气体流量：20L/min       焊丝直径：Φ1.2

打底焊接电流：160-200A        打底焊接电压：23-28V

打底焊接速度：80-100mm/min    填充焊接电流：170-210A

填充焊接电压：25-31V          填充焊接速度：160-195mm/min

盖面焊接电流：170-200A        盖面焊接电压：23-28V

盖面焊接速度110-140mm/min     坡口间隙：7-9mm

对与圆弧板长度相同的长圆筒进行切割前，在长圆筒两端内部各焊接一块切割工艺圆板7，切割工艺圆板边缘有3个切割工艺圆弧，切割工艺圆弧71与切割工艺圆弧72、73之间的位置由圆弧板的弧长确定。

对长圆筒进行切割时，要把长圆筒放置在切割托架8上，切割托架是由切割托板81底边焊接有托板支架82组成，切割托板81上边有一个半圆形凹槽，其直径与长圆筒的外径相同。在长圆筒上分别沿切割工艺圆弧71、72和73切割，即得到超长超厚圆弧板。

本发明取得的有益效果是1、本发明提出的采用锻造加焊接的方法，能够制作出长度在10米以上、厚度在100毫米以上的超长超厚圆弧板，力学性能高，在-20℃时，冲击功达到267焦耳；制作方法简便，容易操作，使制作成本降低。2、加工圆筒时，两端直接加工出坡口，使圆筒对接焊接时，不再用碳弧气刨刨坡口，可减少焊缝缺陷，提高焊接质量。3、采用双面坡口加圆棒形陶瓷衬垫，减少熔敷金属的填充，节省焊接材料，减少焊接变形，降低接头应力。

四、附图说明

图1是圆弧板1由支架2与船体连接结构示意图。

图2是圆筒对接焊接示意图。

图3是圆筒对接焊接的圆筒端面图，即A-A向视图。

图4是圆筒坡口示意图，即B-B向视图。

图5是固定板形状示意图。

图6是滚动胎架示意图。

图7是切割工艺圆板形状示意图。

图8是切割托架示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明进一步详细描述：

在图3中表示的是首先锻造出四段钢制圆筒4，在图2中用圆筒①、圆筒②、圆筒③、圆筒④表示有四段圆筒4连接在一起准备进行焊接。对每段圆筒4分别用机床进行加工，加工达到圆筒的内圆半径440毫米，厚度120毫米，长度3米、表面粗糙度6.3，并在圆筒的端部机械加工出坡口，如图4所示。将圆筒②和圆筒③放在滚动胎架5上，滚动胎架结构如图6所示：胎架板51底边各连接两个小支架52，胎架板51上端为圆弧形状，圆弧内径略小于圆筒4的外径，在圆弧形边缘装有两个小滚轮53。用水平仪测量并调整圆筒②圆筒③的高度，使圆筒各断面的圆心处于同一平面上，拉钢丝检验圆筒②圆筒③的直线度，并做出调整，使圆筒各断面的圆心位于同一条直线上。定位焊接前，先在圆筒②和圆筒③焊接接头周围对称的焊接八块固定板3，固定板结构如图5所示。在接头坡口内加圆棒形陶瓷衬垫6，其结构如图4所示。然后检测并调整直线度。在接头坡口处选择8个点位由双数焊工按对称位置同时进行定位焊接，然后检测和调整直线度，检验直线度合格后进行正常焊接。正常焊接过程中，采用由双数焊工在对称位置进行对称焊接，待施焊厚度达到50毫米时即可进行滚动焊接，在焊接过程中随时注意直线度的检测，依据检测的焊接变形对焊接顺序做出相应的调整。圆筒①和圆筒②以及圆筒③和圆筒④的焊接过程与上述相同。由四段圆筒4组成的12米长的长圆筒焊接完成后，再次检验直线度符合要求后，在圆筒4两端的圆筒内部各加一个切割工艺圆板7，切割工艺圆板形状如图7所示，其外圆边上的三个切割工艺圆弧71、72、73的位置与圆弧板的形状大小相对应。切割工艺圆板7与圆筒4进行间断性的定位焊接。将12米长的长圆筒放置于切割托架8上，图8表示其结构。按照圆弧板1要求的尺寸进行火焰切割，即沿三个切割工艺圆弧71、72、73切割，此时即可得到所需厚度、长度、光洁度、以及直线度的圆弧板1。圆弧板1焊接在支架2上，支架2再焊接到船舶、机械等所需的部位上，如图1所表示的。

上述焊接工艺规范如下：

CO₂气体流量：20L/min       焊丝直径：Φ1.2

打底焊接电流：180A         打底焊接电压：26V

打底焊接速度：90mm/min     填充焊接电流：190A

填充焊接电压：28V          填充焊接速度：180mm/min

盖面焊接电流：185A         盖面焊接电压：26V

盖面焊接速度：125mm/min    坡口间隙：8mm

根据圆弧板的具体形状、大小不同，其焊接工艺规范可以按照下述范围内取适当数值：

CO₂气体流量：20L/min           焊丝直径：Φ1.2

打底焊接电流：160-200A         打底焊接电压：23-28V

打底焊接速度：80-100mm/min     填充焊接电流：170-210A

填充焊接电压：25-31V           填充焊接速度：160-195mm/min

盖面焊接电流：170-200A         盖面焊接电压：23-28V

盖面焊接速度：110-140mm/min    坡口间隙：7-9mm

Claims (9)

1.一种超长超厚圆弧板制作方法，先锻造出数段钢制的超厚圆筒(4)，将圆筒进行机械加工，使圆筒的内径及壁厚与欲制作的圆弧板的内径及壁厚相同，内壁面达到圆弧板使用要求的表面粗糙度，并且在各段圆筒的两端机械加工出坡口，其特征在于将加工后的数段圆筒(4)放在数个排列成一行的滚动胎架(5)上，各段圆筒的对接口部位用数个固定板(3)进行固定，以起到定位，防止焊接变形的作用，再在坡口内加圆棒形陶瓷衬垫(6)后进行无加工余量的对接焊接，制成与圆弧板长度相同的长圆筒，对长圆筒进行切割，即制作成所需要尺寸的超长超厚圆弧板(1)。

2.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于滚动胎架(5)包括有胎架板(51)，胎架板两个侧面的底边各连接两个小支架(52)，胎架板(51)上端为圆弧形状，圆弧内径略小于圆筒(4)的外径，在圆弧形边缘装有两个小滚轮(53)。

3.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于对各段圆筒(4)的对接口部位进行固定的固定板(3)有6-10个，固定板为长方形，在对应于圆筒接缝位置为圆弧形状，固定板沿圆筒外圆周均匀分布，与圆筒(4)之间焊接连接。

4.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于各段圆筒的两端机械加工出的坡口为10°-30°。

5.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于圆棒形陶瓷衬垫(6)的直径为10-12毫米。

6.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于两段圆筒之间进行无加工余量的对接焊接时，在接头坡口处选择6-10个点位，由双数焊工按对称位置同时进行定位焊接，然后检测和调整直线度，检验直线度合格后 进行正常焊接，正常焊接过程中，采用由双数焊工在对称位置进行对称焊接，待施焊厚度达到50毫米时即可进行滚动焊接，在焊接过程中随时注意直线度的检测，依据检测的焊接变形对焊接顺序做出相应的调整。

7.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于为防止焊接变形，保证圆弧板的直线度，焊接工艺规范如下：

CO₂气体流量：20L/min          焊丝直径：Φ1.2

打底焊接电流：160-200A        打底焊接电压：23-28V

打底焊接速度：80-100mm/min    填充焊接电流：170-210A

填充焊接电压：25-31V          填充焊接速度：160-195mm/min

盖面焊接电流：170-200A        盖面焊接电压：23-28V

盖面焊接速度：110-140mm/min   坡口间隙：7-9mm。

8.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于对与圆弧板长度相同的长圆筒进行切割前，在长圆筒两端内部各焊接一块切割工艺圆板(7)，切割工艺圆板边缘有3个切割工艺圆弧，第一切割工艺圆弧(71)与第二切割工艺圆弧(72)、第三切割工艺圆弧(73)之间的位置由圆弧板的弧长确定。

9.按照权利要求1所述的超长超厚圆弧板制作方法，其特征在于对长圆筒进行切割时，要把长圆筒放置在切割托架(8)上，切割托架是由切割托板(81)底边焊接有托板支架(82)组成，切割托板(81)上边有一个半圆形凹槽，其直径与长圆筒的外径相同。 

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