薄板单面焊双面成形技术在船体焊接中的应用.pdf

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1、王伟：薄板单面焊双面成形技术在船体焊接中的应用伟(海军驻葫芦岛四三一厂军事代表室，辽宁葫芦岛125004)提要薄板单面焊双面成形技术是一种在薄钢板结构对接接头背面加陶瓷衬垫进行气体保护焊的工艺方式，这种工艺方式不仅取消了焊缝反面碳弧气刨清根工序，而且改善了根部焊道的成型质量及施工环境，大幅提高生产效率。关键词薄板单面焊双面成形中图分类号U671文献标识码BTheApplicationofSingleFaceWeldingwithDoubleFaceFormingofSheetinShipStructureWANGWei(NavalDeptofRepr

2、esentativeof431Factory，HuludaoLiaoning125004，China)AbstractThetechniqueofsinglefaceweldingwithdoublefaceformingofsheetisakindofprocesswhichaddsceramiclineronthebackofsteelsheet’Sbuttjointforgasshieldedarcwelding，thisprocessnotonlycancelscarbonarcgougingprocessinbackgougingofwel

3、d，butalsoimprovestheformingqualityoftherootpassandconstructionenvironment，whichgreatlyimprovestheproductionefficiency．KeywordsSheetSinglefaceweldingDoublefaceforming1引言美国、德国、俄罗斯等一些发达的军事强国在建造大型水面舰艇时普遍采用高强度的薄板钢材，从而使舰艇具有重量轻、航速快等优点，提高了战斗力。然而，板厚的减薄也带来了薄板焊接变形控制难的问题，俄罗斯、法国、英国、美国等发达国家先

4、后从薄板焊接变形形式、构件合理设置、优化装焊工艺等方面开展了大量有关焊接变形预测与控制的研究。我国大型舰船船体结构中也大量采用5mm～24mm不同规格的薄钢板，为了满足舰船薄板结构焊接施工需求，相关院所相继开发研制了各类与薄钢板配套的焊条电弧焊、埋弧焊和实芯焊丝气体保作者简介：王伟(1982一)，男，工程师。护焊焊接材料。但由于实芯焊丝焊接工艺无法满足全位置焊接需要，导致了我国部分舰艇薄板结构焊接工艺仅有焊条电弧焊和埋弧自动焊两种焊接方法可供选择，再加上由于船体结构线形的限制，制约了埋弧焊的使用，因此在船体结构的实际施工中只有焊条电弧焊一种方法。虽然

5、部分薄钢板已有配套气体保护焊药用焊丝，但为保证船体焊接质量，往往在正面焊接完成后，反面还需采取碳弧气刨清根后再焊接的传统工艺形式，这种工艺形式不仅损耗大量的焊接材料，而且会造成严重的环境污染及结构变形，因此限制了气体保护焊的应用。本文主要研究采取在薄钢板结构对接接头背面加陶瓷衬垫的气体保护焊工艺，这种方法减少了清根工序，不仅改善了根部焊道的成型，还提高了效率，改善了施工条件。鉴于上述情况，开展关于薄钢板气体保护焊药芯焊丝单面焊双面成形技术的应用研究，以进一步·42·造船技术2012年第5期(总第309期)提高薄钢板对接接头的焊接效率和质量是十分必要的

6、。2衬垫焊简介衬垫焊是一种以特殊材料为衬托，使焊缝强制成形的焊接方法。衬垫可以是金属材料，如钢、铜，也可以是非金属材料，如陶质材料。陶质衬垫是目前应用最为广泛的焊接衬垫。衬垫焊源于二十世纪六十年代，受当时造船吨位增加、劳动力成本提高以及船体建造周期的缩短等诸多因素的影响，迫切需要提高焊接效率、减轻劳动强度，因此衬垫焊方法应运而生。日本首先将陶瓷衬垫焊方法应用于船体建造，随后东南亚、东西欧、南北美洲地区相继采用了衬垫焊法。陶质衬垫是采用天然无机材料(如高岭土、滑石等)按适当比例混合成陶瓷粉后加压成型，再在1350℃～1400℃高温下进行烧结而成的陶瓷制

7、品。其烧结后的组成成分、性质和功用类似于焊条药皮产生的熔渣，故按照组成物成分可分为酸性和碱性两类。目前较为成熟的陶质衬垫类型为酸性陶质衬垫，其主要成分为SiO。、A1。O。和CaO，类似于盐一氧化物型熔渣；碱性陶质衬垫由于工艺性相对较差，且制造工艺难度较大，因此应用较少。由于焊接时陶质衬垫会有部分熔化参与熔池的冶金反应，且其成分、性质和功用类似于焊条药皮产生的熔渣，因此陶质衬垫的耐火度(熔点)、体积密度、吸潮率、硫和磷杂质含量、熔化后的粘度及表面张力等对焊缝的性能有较大的影响。按接头形式，陶质衬垫可做成平面形、圆棒形、方形及梯形等各种形状，较为常见的

8、是对接接头焊接用平面形陶质衬垫。3衬垫的选择由于陶质衬垫的吸水率、硫和磷的含量、焊接工艺性以及衬垫熔渣的碱度