摘 要：火工是船體建造中常用的一門工藝技術(shù)，主要可分為兩個(gè)方面火工加工和和火工矯正。因此，本文就火工在船體建造中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞：火工；船體建造；火工加工；火工矯正

火工是一門用于處理熱變形的工藝技術(shù)，即是指對(duì)鋼材進(jìn)行加熱處理，當(dāng)鋼材上升至一定溫度然后通過火工加工和火工矯正，使鋼材形成特定形狀。由于現(xiàn)代鋼質(zhì)船舶制造過程中需要大量采用矯正變形，而鋼質(zhì)船舶的體積和質(zhì)量都較大，只能使用火工進(jìn)行矯正變形。

一、火工加工

火工加工主要能夠分為兩種方法，一種是整體加熱彎曲方法，另一種是局部加熱彎曲方法。整體加熱彎曲的方法指的是在加熱爐中對(duì)放入的工件進(jìn)行整體加熱，鋼材加熱至一定溫度強(qiáng)度就會(huì)降低，而塑性會(huì)增大，這時(shí)對(duì)工件進(jìn)行強(qiáng)制彎曲，待工件溫度冷卻后就會(huì)成彎曲形狀。在船體建筑中局部加熱彎曲的加工工藝主要包括兩種，分別是火焰彎板以及水火彎板。其中采用火焰彎板加工工件時(shí)采用氧-乙炔焰，而鋼材具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)鋼材加熱至一定溫度工件就會(huì)彎曲成形；水火彎板加工主要是在加熱工件表面局部時(shí)同時(shí)對(duì)工件澆灑冷水，使工件彎曲成形。

（一）火工加工原理

如果一塊平整的鋼板需要變成彎曲形狀，通過收縮鋼板四個(gè)角就能夠?qū)崿F(xiàn)；若是需要將已經(jīng)是彎曲形狀的鋼板成為平面，則通過收縮鋼板中間能夠?qū)崿F(xiàn)。鋼具有可塑性和延展性，同時(shí)具有熱脹冷縮的特性，因此，火工加工的原理就是通過加熱鋼板的不同部位，利用鋼熱脹冷縮的特性，施加外力對(duì)鋼板進(jìn)行捶擊，從而將鋼板加工成符合船體建造需求的形成，例如雙向曲度船殼板等。

（二）火工加熱方法

火工加熱方法主要是采用氧-乙炔焰加熱鋼板，殼體要求不同加熱火圈的溫度、大小、形狀也不同。通常情況下，加熱殼板中間部位的火圈其形狀為圓形，直徑為60毫米左右；加熱殼板邊緣部位的火圈其形狀為V形，深度大約為80毫米，寬度大約為60毫米；加熱條狀過程中，為了防止構(gòu)件邊緣發(fā)生收縮而出現(xiàn)起皺情況，應(yīng)將加熱點(diǎn)控制在距離殼板邊緣適宜的距離，其直徑為100毫米左右，通常加熱線長(zhǎng)度為150毫米，加熱線寬度為13毫米左右。采用水火彎板加工時(shí)，加熱線長(zhǎng)短、疏密和位置嚴(yán)重影響著板材成形效果。其中加熱線位置影響著板材成形，而加熱線長(zhǎng)短、疏密影響著成形效果。

（三）火焰性質(zhì)

氧氣供給數(shù)量不同，產(chǎn)生的火焰性質(zhì)也不同，主要包括以下三種火焰性質(zhì)：第一種，氧化火焰。氧氣量超過燃燒所需量，會(huì)生成明亮、短且邊界清楚的火焰即氧化火焰。氧氣量過多，就會(huì)在加熱物表面生成一層氧化鐵皮，該氧化鐵皮非常薄，但是卻會(huì)導(dǎo)致工件厚度降低，增加了下道工序作業(yè)難度，若是處理不當(dāng)，還會(huì)對(duì)工件加工質(zhì)量造成影響。第二種，還原火焰。氧氣量少于燃燒所需量，會(huì)生成暗紅色、尖端有黑煙的火焰即還原火焰。氧氣量較少，會(huì)導(dǎo)致燃料燃燒不充分，工件溫度升高慢且溫度不會(huì)太高。使得生成效率被降低，還浪費(fèi)了燃料。第三種，中性火焰。氧氣量與燃燒所需量相等，生成顏色鮮紅、透明的火焰即中性火焰。中性火焰具有溫度高、加熱耗時(shí)少、氧化鐵皮出現(xiàn)機(jī)率小、節(jié)約燃料的特點(diǎn)，是最適合用于加熱剛才的火焰，但是中性火焰具有控制難的缺點(diǎn)。

（四）加熱溫度

加熱溫度主要由加工方法和工件厚度決定。通常情況下采用局部加熱彎曲加工方法產(chǎn)生的溫度要低于整體加熱彎曲加工方法。加熱剛才時(shí)最高溫度不宜超過1100℃，最低溫度宜控制在500℃以上。壓制鋼材時(shí)的終壓溫度宜控制在850℃以上。現(xiàn)代化鋼質(zhì)船體建造時(shí)采用的鋼材在加熱時(shí)，當(dāng)加熱溫度從0℃上升至300℃左右時(shí)，這時(shí)材料的相關(guān)強(qiáng)度會(huì)達(dá)到最大值，塑性會(huì)快速降低，處于藍(lán)脆溫度。在藍(lán)脆溫度通常不能進(jìn)行捶擊加工，與此同時(shí)還應(yīng)避免出現(xiàn)過熱或過燒情況[ 1 ]。

二、火工矯正

（一）火工矯正原理

火工矯正與火工加大的基本原理一致，但是兩者約束條件不同，火工矯正可以看作是火工加工的逆過程?；鸸こC正就是指在已經(jīng)變形的結(jié)構(gòu)中通過火工矯正變形，從而形成全新的永久性的變形。要想順利完成火工矯正就必須對(duì)構(gòu)件局部加熱面積進(jìn)行補(bǔ)充，擴(kuò)大構(gòu)件局部加熱面積。最終獲取的結(jié)果就是金屬加熱部分在加熱時(shí)受熱脹冷縮特性影響從而形成永久性變形。當(dāng)過程結(jié)束后，金屬中沒有手段加熱的部分會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力作用，再此作用下發(fā)生變形的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變形，最終恢復(fù)平直。這種拉應(yīng)力的大小、分布情況在很大程度上影響著結(jié)構(gòu)矯正質(zhì)量與效果。而產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)由加熱形式?jīng)Q定[ 2 ]。

（二）火工矯正加熱形式

1.圓點(diǎn)形加熱矯正法

采用氧-乙炔焰進(jìn)行加熱，采取圓狀循環(huán)游動(dòng)的方式均勻加熱需要進(jìn)行矯正的部位。矯正板厚度決定著圓點(diǎn)火圈大小，矯正板越薄，火圈越小。矯正板彎曲撓度決定著火圈密度大小，撓度越小，火圈密度越小。

2.長(zhǎng)條形加熱矯正法

長(zhǎng)條形加熱矯正法適用于板架凸彎區(qū)域，加熱區(qū)形狀為長(zhǎng)條形。長(zhǎng)條形加熱矯正法具有加熱面積小，獲取的矯正效果與圓點(diǎn)加熱一樣的優(yōu)點(diǎn)。矯正板厚度決定著長(zhǎng)條形加熱帶寬度。矯正板為薄板時(shí)加熱帶寬度大，則板材表面容易失穩(wěn)而發(fā)生起皺情況，從而對(duì)板材外觀質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。矯正為厚板時(shí)，加熱帶寬度小，則沒有足夠的熱量施加在板材上，矯正效果不理想。長(zhǎng)條形加熱方法較多，常用的有：格子狀加熱法、線狀加熱法、十字狀加熱法、放射狀加熱法、短條狀加熱法[ 3 ]。

三、結(jié)語

綜上所述，火工加工和火工矯正是現(xiàn)代化船體建造中必須應(yīng)用到的工藝技術(shù)，而火工加工和火工矯正在船體建造中應(yīng)用的效果與加熱方法、加熱形式、加熱溫度、火焰類型等方面有密切關(guān)聯(lián)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉雪梅.火工在船體建造中的應(yīng)用[J].中國(guó)重型裝備，2008，04：43-45.

[2] 鐘廣軍，毛申飛.鋁合金船體焊接變形及其控制措施[J].船舶與海洋工程，2016，05：73-79.

[3] 周海倫.船體結(jié)構(gòu)焊接變形的控制與火工矯正探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016，08：150-151.

作者簡(jiǎn)介：郭盛（1987-），男，江蘇揚(yáng)州人，助理工程師，本科，研究方向：船體技術(shù)。