CN107825041A - 胎架及船体基面反变形调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶建造的技术领域，公开了一种胎架及船体基面反变形调节方法，在焊接前，装焊基面板先进行搭接固定，搭接余量不切除，根据反变形所需数值及指定位置，调节支撑顶带动旋转铰链旋转，使得位于左架体和右架体上的装焊基面板以旋转铰链为旋转轴心向下摆动，使左、右架体倾斜直至满足反变形所需数值及指定位置，然后切除搭接余量，进行装配焊接工作，焊接过程中焊缝收缩带动旋转铰链反向旋转，将胎架体拉回基准工作基面位置，焊缝位置平整，这样在焊接装配前进行反变形调节，焊接时焊缝收缩产生的内应力带来的变形被预先设置的反变形预留值抵消，整个船体基面不会因焊接装配产生误差，保证船舶建造过程中的安装精度。

Description

胎架及船体基面反变形调节方法

技术领域

本发明涉及船舶建造的技术领域，特别是涉及一种胎架及船体基面反变形调节方法。

背景技术

在船舶建造过程中，一般采用传统的固定支柱式胎架、马板模板式胎架及基面型模板式胎架。这些传统固定式胎架不易调节，反变形时需要将胎架模板按放样数据切割成型，由于传统的模板式胎架反变形取决于模板的线型，并且模板线型在模板下料前就已经确定，不同线型需要不同的模板数据，耗时耗力，浪费材料。为此，当装焊基面板铺胎后，其型线就是反变形后的型线，在不断往上装焊结构过程中，施工人员无法判定反变形回弹情况，甚至无法提前确定船体脱离胎架后的精度质量情况，船体结构的精度尺寸只能待分段成型并脱胎后确定，给施工带来了不确定性，精度质量难以把控，尤其针对焊接收缩较大的铝质船体，更加的难以把控，无法满足现场施工建造需求。

此外，在铝质船体的建造过程中，整个铝质船体大多采用焊接，因铝合金材料热膨胀系数大，焊接过程中变形难以把控，焊接冷却后收缩产生的内应力导致的变形较大，装焊完成后，很难得到技术图纸所需的外观线型，需要进行大量矫正工作，且保型矫正操作十分困难，严重影响下道工序的安装精度，费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种胎架及船体基面反变形调节方法，以解决在传统固定式胎架上装焊时，焊接冷却后收缩产生的内应力导致在装焊基面板处变形较大，反变形过程难以把控，影响下道工序的安装精度且需进行大量矫正工作，严重影响船舶建造效率的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种胎架，包括胎架体和胎架模板，所述胎架模板设于所述胎架体的顶部，所述胎架体包括左右对称布置的左架体和右架体，所述左架体和右架体通过旋转铰链连接，所述旋转铰链位于所述胎架模板的下方，所述左架体和右架体上在位于所述铰链的下方分别设有可上下调节高度的支撑顶。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种船体基面反变形调节方法，包括如下步骤：

步骤一，紧固：将待焊接的两块装焊基面板对应地铺设在左架体和右架体上的胎架模板上并与胎架模板紧固，将两块装焊基面板搭接固定；

步骤二，基面反变形调节：根据反变形所需数值及指定位置，调节左架体和右架体底部的支撑顶，使位于左、右架体上的装焊基面板以旋转铰链为旋转轴心向下摆动，形成沿旋转铰链两侧向下倾斜的胎架工作基面，该基面即为获取所需反变形数值的变形后的基准工作基面；

步骤三，反变形回弹：将两块装焊基面板的搭接余量切除，形成对接缝，并将所述对接缝进行装配焊接。

进一步地，还包括步骤四，根据回弹情况调节支撑顶，使支撑顶与地面接触，以稳固胎架，直至满足所需的船体型线为止。

进一步地，在步骤一中，将装焊基面板铺设完成后，以板缝为基准，测量板缝两侧装焊基面板四角相对于板缝的高度差，确定反变形调节变形前的基准工作基面。

进一步地，在步骤一中，所述装焊基面板之间搭接区的宽度为30～100mm。

进一步地，在步骤二中，所述支撑顶向上调节的范围为50～150mm。

进一步地，在步骤二中，所述旋转铰链旋转的最大角度为±10°。

进一步地，在步骤三中，所述搭接余量切除后的装焊基面板焊缝边缘直线度偏差≤1mm。

进一步地，所述装焊基面板与所述胎架模板采用拉马贴胎紧固。

本发明提供一种船体基面反变形调节方法，焊接前，将待焊接的两块装焊基面板对应地铺设在左架体和右架体上的胎架模板上，并与胎架模板紧固，两块装焊基面板搭接固定，搭接余量不切除，根据反变形所需数值及指定位置，调节左架体和右架体底部的支撑顶，使位于左、右架体上的装焊基面板以旋转铰链为旋转轴心向下摆动，形成沿旋转铰链两侧向下倾斜的胎架工作基面，此胎架工作基面即为调节的变形后的基准工作基面，变形后的基准工作基面是满足反变形所需数值及指定位置的，然后切除搭接余量，在对接缝处进行装配焊接工作，焊接过程中焊缝收缩带动旋转铰链反向旋转，将胎架拉回变形前的基准工作基面位置，焊缝保持平整，这样在焊接装配前进行反变形调节，焊接时产生的收缩内应力带来的变形被预先设置的反变形预留值抵消，整个装焊基面在焊缝区域不会因焊接装配产生误差，反变形过程可以进行调节控制，对反变形的预见性较好，从而保证船舶建造过程中的安装精度，减少矫正工作量，提高效率。

附图说明

图1是本发明实施例中的胎架的示意图。

图中，1、胎架体；2、胎架模板；3、装焊基面板；4、支撑顶；5、旋转铰链；6、对接缝；7、角钢蜡烛头；11、下框架体；12、上框架体；13、槽钢支柱；14、斜撑槽钢。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1所示，示意性地显示了本发明实施例的胎架及船体基面反变形调节方法。

本发明中用于船体基面反变形调节的胎架包括胎架体1和胎架模板2，胎架模板2设于胎架体1的顶部，胎架体1包括左右对称布置的左架体和右架体，左架体和右架体通过旋转铰链5连接，旋转铰链5位于胎架模板2的下方，旋转铰链5旋转可以带动与旋转铰链5两侧连接的左架体和右架体以及位于左架体和右架体顶部的胎架模板2摆动，左架体和右架体上设有可上下调节高度的支撑顶4，支撑顶4在位于旋转铰链5的下方位置，通过调节支撑顶4带动旋转铰链5旋转进而使得胎架模板2产生摆动。

具体地，胎架体1的顶部与胎架模板2通过连接支撑件连接固定，本实施例中为角钢蜡烛头7，角钢蜡烛头7根据胎架模板2的布置情况纵横均匀布置；旋转铰链5采用高强度钢机加工制成，旋转铰链5的两侧分别与左架体和右架体组装焊接，以旋转铰链5为旋转中心，旋转铰链5两侧的胎架模板2也是对称布置；支撑顶4设于胎架体1的底部，具体为螺旋支撑顶4，螺旋支撑顶4采用高强度圆钢机械加工制成，其中圆钢采用螺旋形式可上下调整，本发明中，通过上下调节胎架体1底部的支撑顶4，带动位于胎架体1中的旋转铰链5旋转，进而调节胎架体1顶部的胎架模板2的基准面，实现船体基面反变形调节。

本实施例中，胎架体1是根据具体船体线型放样搭建而成，胎架体1主要是用槽钢搭建焊接而成，胎架体包括下框架体11以及上框架体12，下框架体11以及上框架体12之间通过多个竖直布置的槽钢支柱13连接，在下框架体以及上框架体之间还设有多个斜撑槽钢14，进一步增强整个胎架体的稳定性；具体地，上框架体12由上框架纵向槽钢梁以及上框架横向槽钢梁连接而成，下框架11由下框架纵向槽钢梁以及下框架横向槽钢梁连接而成；铺设在胎架体1上的胎架模板2包括多块纵向模板和横向模板，纵向模板和横向模板根据具体船体型面铺设在胎架体1上，用于固定待焊接的装焊基面板3。

本发明提供一种船体基面反变形调节方法，具有如下步骤：

步骤一，紧固：将待焊接的两块装焊基面板3对应地铺设在左架体和右架体上，并与左架体和右架体上的胎架模板2紧固，防止装焊基面板3在胎架体1上移动带来误差，将两块装焊基面板3搭接固定，两块装焊基面板3搭接重合区域形成搭接余量，搭接余量不切除，为反变形调节提供变形余量，保证在反变形调节后，两块装焊基面板3能够对接焊接，本发明中装焊基面板3与胎架模板2采用拉马贴胎紧固。

步骤二，基面反变形调节：根据反变形所需数值及指定位置，调节左架体和右架体底部的支撑顶4，使位于左、右架体上的装焊基面板3以旋转铰链5为旋转轴心向下摆动，形成沿旋转铰链5两侧向下倾斜的胎架工作基面，该基面即为获取所需反变形数值的变形后的基准工作基面。

步骤三，反变形回弹：获取满足所需反变形数值的变形后的基准工作基面后，将两块装焊基面板3的搭接余量切除，形成对接缝6，并将对接缝6进行装配焊接，焊接产生的强大收缩内应力使变形后的基准工作基面反向回弹，即，使预留的反变形进行反方向作用回弹，带动旋转铰链5反向旋转，将整个胎架体1拉回基准工作基面位置，使得对接缝6焊接后形成的焊缝平整。

具体地，焊接前装焊基面板3先进行搭接固定，为了弥补反变形调节时装焊基面板的向外位移，将搭接余量暂时不切除，根据反变形所需数值及指定位置，调节支撑顶4带动旋转铰链5旋转，使胎架体1倾斜直至满足反变形所需数值及指定位置，然后切除搭接余量，形成对接缝6，并将对接缝6进行装配焊接，对接缝6焊接后形成焊缝，焊接过程中焊缝收缩带动旋转铰链5反向旋转，将胎架体1拉回变形前的基准工作基面位置，焊缝平整，这样在焊接装配前进行反变形调节后，焊接时产生的收缩内应力带带来的变形被预先设置的反变形预留值抵消，整个装焊基面在焊缝位置不会因焊接装配产生误差，反变形过程可以进行调节控制，对反变形的预见性较好，从而保证船舶建造过程中的安装精度，减少矫正工作量，提高效率。

船体基面反变形调节方法还包括步骤四，胎架体1在焊接内应力作用下回弹，施工人员再根据回弹情况调节支撑顶4，使支撑顶4与地面接触以稳固胎架，直至满足所需的船体型线为止。

在实际船体装焊过程中，根据具体的船体长度以及结合现场施工情况，可以设置多个本发明实施例中的胎架，多个胎架沿船体的长度方向排布。

本发明中的基面反变形调节前，即步骤一中，为了保证后续工序的装配精度，将装焊基面板3铺设完成后，以板缝为基准，测量板缝两侧区域的装焊基面板四角相对于板缝的高度差，确定反变形调节变形前的基准工作基面，具体地，板缝是根据变形数据以及图纸尺寸预先确定好的，板缝的具体位置就是反变形调节后切除搭接余量后形成对接缝的位置，由于反变形调节过程中，板缝本身是水平的，通过测量板缝两侧区域装焊基面板的四角与板缝之间的高度差，进而确定反变形调节变形前的基准工作基面，在反变形过程中，再将变形后的基准工作基面与变形前的基准工作基面做高度差测量，可以得到预放反变形量，即预留的反变形值，焊接回弹后，焊缝区域在强大收缩内应力的作用下被拉回平整状态，通过预放反变形量与反变形所需数值及指定位置校核比较，检测变形后的基准工作基面是否满足技术图纸规定的反变形所需的数值以及是否达到反变形的所指定的位置。

在预先确定板缝位置时，要综合考虑胎架模板位置，由于板缝位置即对接缝位置，为了方便切除变形调节后的搭接余量以及后续的焊接工作，确保焊缝质量，板缝的位置应该设置在左架体和右架体的胎架模板之间，且不能与胎架模板相碰或与胎架模板对应，一般设置板缝位置避开胎架模板30mm。

本发明中，为了减少后续的矫正工作，保证反变形调节的准确性以及安装精度，基面反变形调节过程中，步骤一中，两块装焊基面板3之间搭接后搭接区的宽度为30～100mm；步骤二中，支撑顶4向上调节的范围为50～150mm，旋转铰链5旋转的最大角度为±10°；步骤三中，搭接余量切除后的装焊基面板3焊缝边缘直线度偏差应≤1mm。

在基面反变形调节过程中，变形后的基准工作基面要经过精度检测，确定是否满足技术图纸规定的反变形所需的数值以及是否达到反变形的所指定的位置，反变形所需数值及指定位置都是预先通过电脑模拟以及设计计算所得。

本发明中，支撑顶4下方对应的地面需要铺上防护钢板，防止在反变形调节过程中，因地面不平造成的反变形精度误差，此外，支撑顶4与旋转铰链5采用润滑油进行日常保护，保证胎架调节的灵活性，减少反变形调节的误差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种胎架，其特征在于，包括胎架体和胎架模板，所述胎架模板设于所述胎架体的顶部，所述胎架体包括左右对称布置的左架体和右架体，所述左架体和右架体通过旋转铰链连接，所述旋转铰链位于所述胎架模板的下方，所述左架体和右架体上在位于所述铰链的下方分别设有可上下调节高度的支撑顶。

2.一种采用权利要求1的胎架的船体基面反变形调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，紧固：将待焊接的两块装焊基面板对应地铺设在左架体和右架体上的胎架模板上并与胎架模板紧固，将两块装焊基面板搭接固定；

步骤二，基面反变形调节：根据反变形所需数值及指定位置，调节左架体和右架体底部的支撑顶，使位于左、右架体上的装焊基面板以旋转铰链为旋转轴心向下摆动，形成沿旋转铰链两侧向下倾斜的胎架工作基面，该基面即为获取所需反变形数值的变形后的基准工作基面；

步骤三，反变形回弹：将两块装焊基面板的搭接余量切除，形成对接缝，并将所述对接缝进行装配焊接。

3.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，还包括步骤四，根据回弹情况调节支撑顶，使支撑顶与地面接触，以稳固胎架，直至满足所需的船体型线为止。

4.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，在步骤一中，将装焊基面板铺设完成后，以板缝为基准，测量板缝两侧装焊基面板四角相对于板缝的高度差，确定反变形调节变形前的基准工作基面。

5.如权利要求2或4所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，在步骤一中，所述装焊基面板之间搭接区的宽度为30～100mm。

6.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，在步骤二中，所述支撑顶向上调节的范围为50～150mm。

7.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，在步骤二中，所述旋转铰链旋转的最大角度为±10°。

8.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，在步骤三中，所述搭接余量切除后的装焊基面板焊缝边缘直线度偏差≤1mm。

9.如权利要求2所述的船体基面反变形调节方法，其特征在于，所述装焊基面板与所述胎架模板采用拉马贴胎紧固。