CN114682882A - 一种预防船体焊接变形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预防船体焊接变形的方法，涉及焊接技术领域，包括以下步骤：步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；步骤三：在焊接时加入冷却粉。本发明采用冷却粉，能够及时将焊缝的热能吸收，减少船体板材的热量扩散分布，减少梯度热应力的产生而导致的变形。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体讲是一种预防船体焊接变形的方法。
背景技术
随着国内外造船业突飞猛进地发展，船舶的轻量化越来越被重视，由于铝的低密度、高强度、高刚性和耐腐性，船舶设计者使用铝建造的船舶和使用钢材或其它合成材料建造的船舶相比重量减轻了15-20％。在设计船体时常常用到铝合金薄板，由于铝合金薄板的厚度较小，其在焊接时容易产生变形，主要是波浪变形和扭曲变形，导致薄板的变形是非常难矫正的。对于铝合金薄板，由于铝板的膨胀系数大，焊接过程中更容易产生变形。现有技术中变形后通常需要对其进行矫正，基本的矫正方法包括热矫正，先使用火焰对变形板材局部加热后，再用水进行冷却，使在冷缩过程中产生应力，从而达到矫正变形的目的，而对于铝合金板，由于其导热快，收缩小，导致很难对铝合金板的变形进行矫正。因此，在焊接时需要研发一种预防变形的方法，减少后续矫正的概率。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种预防船体焊接变形的方法。
本发明的技术解决方案如下：一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
作为本发明的优选方案，所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
作为本发明的优选方案，所述步骤三中，蛭石混合体为300-500℃烧结的第一蛭石、500-600℃烧结的第二蛭石体，600-700℃烧结的第三蛭石以及700-900℃烧结的第四蛭石。
作为本发明的优选方案，所述步骤三中，所述冷却粉中含有金属粉末。
作为本发明的优选方案，所述冷却粉的粒度为10-30μm。
作为本发明的优选方案，所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80-90℃。
作为本发明的优选方案，所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
作为本发明的优选方案，所述船体焊接面加工成30-60°坡面。
作为本发明的优选方案，所述船体板材表面进行喷砂处理。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种预防船体焊接变形的方法，采用冷却粉，能够及时将焊缝的热能吸收，减少船体板材的热量扩散分布，减少梯度热应力的产生而导致的变形。
(2)本发明的一种预防船体焊接变形的方法，采用不同温度烧结的蛭石混合体，蛭石混合体能够呈不同层间吸热的立体蓄热空间，减少其散热至船体板材的其他区域。同时结合冷却气体，可以将其堆积该处热量散除。
(3)本发明的一种预防船体焊接变形的方法，采用的反变形加工和正反交替焊接，能够减少焊接产生的变形。
具体实施方式
本发明以以下具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
以下的船体板材为铝合金材料，具体以4mm7Y69铝合金薄板为例。具体焊接方式为氩弧焊法。
实施例1
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为350℃烧结的第一蛭石、550℃烧结的第二蛭石体，650℃烧结的第三蛭石以及750℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其3wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为15μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。具体是氩气。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行300目的喷砂处理。
实施例2
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为450℃烧结的第一蛭石、600℃烧结的第二蛭石体，680℃烧结的第三蛭石以及800℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其2wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为25μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体，具体是氮气。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行400目的喷砂处理。
实施例3
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为500℃烧结的第一蛭石、600℃烧结的第二蛭石体，700℃烧结的第三蛭石以及900℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其3wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为20μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至90℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体，具体是氩气。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行300目的喷砂处理。
实施例4
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为400℃烧结的第一蛭石、550℃烧结的第二蛭石体，660℃烧结的第三蛭石以及860℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其3wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为20μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至90℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体，具体是氩气。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行400目的喷砂处理。
实施例5
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为400℃烧结的第一蛭石、500℃烧结的第二蛭石体，600℃烧结的第三蛭石以及880℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其2wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为15μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行400目的喷砂处理。
对比例1(无冷却粉)
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行400目的喷砂处理。
对比例2(一次烧结的蛭石)
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为为880℃烧结的第四蛭石。
所述步骤三中，所述冷却粉中含有占其2wt％的铝粉。
所述冷却粉的粒度为15μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述船体板材表面进行400目的喷砂处理。
对比例3(无金属粉末)
一种预防船体焊接变形的方法，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
所述步骤三中，蛭石混合体为400℃烧结的第一蛭石、500℃烧结的第二蛭石体，600℃烧结的第三蛭石以及880℃烧结的第四蛭石。
所述冷却粉的粒度为15μm。
所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80℃。
所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
所述船体焊接面加工成45°坡面。
所述铝合金板材表面进行400目的喷砂处理。
对实施例和对比例进行板材的变形率测试和屈服程度测试，测试结果见下表。
(1)变形率测试
测量船体板材焊接前的厚度记录H0，并记录基点，测量焊接后该基点变形量H1。变形率＝变形量H1/船体板材的厚度H0。
(2)屈服强度
参考GB/T228-2010进行测试。
| 试样 | 变形率(％) | 屈服强度(Mpa) |
| 实施例1 | 0.12 | 309 |
| 实施例2 | 0.15 | 311 |
| 实施例3 | 0.19 | 302 |
| 实施例4 | 0.14 | 305 |
| 实施例5 | 0.11 | 310 |
| 对比例1 | 0.42 | 257 |
| 对比例2 | 0.36 | 294 |
| 对比例3 | 0.16 | 269 |
从上表可以看出，实施例的性能优于对比例，主要的原因可能如下：对比例1的分析可知，采用冷却粉，能够及时将焊缝的热能吸收，减少船体板材的热量扩散分布，减少梯度热应力的产生而导致的变形，对比例2的分析可知，采用不同温度烧结的蛭石混合体，蛭石混合体能够呈不同层间吸热的立体蓄热空间，减少其散热至船体板材的其他区域。同时结合冷却气体，可以将其堆积该处热量散除。对比例3分析可知，实施例中加入金属粉，可以减少焊接时铝元素的蒸发，从而影响其强度。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对待焊接的船体板材进行反变形加工；
步骤二：对船体板材的焊接位置进行正反交替进行焊接；
步骤三：在焊接时加入冷却粉。
2.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述步骤三中，冷却粉为不同温度下烧结的蛭石混合体。
3.根据权利要求2所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述步骤三中，蛭石混合体为300-500℃烧结的第一蛭石、500-600℃烧结的第二蛭石体，600-700℃烧结的第三蛭石以及700-900℃烧结的第四蛭石。
4.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述冷却粉中含有金属粉末。
5.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述冷却粉的粒度为10-30μm。
6.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述预处理还包括对船体板材进行预热处理，预热至80-90℃。
7.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述步骤三中，焊接的同时通入惰性冷却气体。
8.根据权利要求4所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述船体焊接面加工成30-60°坡面。
9.根据权利要求1所述的一种预防船体焊接变形的方法，其特征在于，所述船体板材表面进行喷砂处理。
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