朱宏偉++徐敏

[摘 要]為了使鋁合金船體建造順利進行以及精讀的確定，需要對工藝方案、輔助工裝、焊接技術以及變形控制進行嚴格的規(guī)劃與要求。首先要制定合理建造方案，其次，要準確了解各種工裝，然后，掌握焊接技術，最后要學會變形控制。焊接鋁合金船體結構還需要精度控制與變形控制，掌握工藝技術的關鍵，提高建造質(zhì)量與效率。

[關鍵詞]鋁合金船體；焊接；變形；控制措施

中圖分類號：U671.83 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）44-0016-01

引言

在船舶進行建造時普遍存在的問題是船體出現(xiàn)局部變形或者是船體整體變形。船體一旦發(fā)生變形，就會對船舶外觀產(chǎn)生嚴重影響。若是整體變形嚴重，就會導致船體線型與理論形狀不相符，改變船舶吃水狀況，使船體阻力增加，進而對船舶性能產(chǎn)生影響（航行性能以及使用性能等）。所以加強對船體變形出現(xiàn)的原因進行研究，采取有效措施對船體變形進行預防或控制，意義重大。

一、影響鋁合金焊接變形的因素

（一）鋁合金自身特性的影響

鋁合金具有很多特點，例如，硬度小、導熱系數(shù)以及線膨脹系數(shù)大等，這些特點導致在焊接過程中容易發(fā)生變形。除此之外，原材料本身具有一定應力，這些應力會在輥軋、成型、切割等過程中產(chǎn)生，同時存在于結構裝配以及焊接之前。在進行焊接時，由于會有一定的熱量輸入，這就會造成部分應力的消除，但是鋁合金變形的結果是由兩者綜合作用導致的。長建的船舶焊接變形主要包括：（1）“瘦馬”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要存在于船體外板或者是上層建筑骨架焊接處。（2）起伏波浪變形。這種變形主要產(chǎn)生于薄板結構中，是板架變形的一種。（3）船體局部變形。與鋼材料相比，鋁合金線膨脹系數(shù)是其2倍左右，在進行焊接時焊接部分會發(fā)生凝固，進而會導致體積收縮，收縮率在6%-7%，所以在進行焊接時由于用力收縮會造成焊接裂紋出現(xiàn)。與鋼材料相比，鋁的彈性模量約是其1/3，與若是結構條件相同，鋁合金的焊接變形明顯大于鋼材料焊接變形，約2倍左右。

（二）熱量的影響

由于焊接過程中會有一定熱量產(chǎn)生，影響構件內(nèi)部應力，因此，在進行焊接時存在一些錯誤觀念：焊比不焊好、焊得多比焊得少好及連續(xù)焊比間斷焊好。應該建立正確的思想觀念，在確保構件強度的基礎上焊得越少越好，這種觀念。對于減少焊接變形具有非常重要的作用。在確保焊接工作順利進行的基礎上，角度、坡口形式以及間隙等應該進行合理選擇，同時還應該確保數(shù)量越少越好，控制金屬熔敷量，只有這樣才能減少熱量的輸入。熱量輸入會直接影響焊接變形的大小，除此之外，焊接變形的大小還受熱源性質(zhì)以及加熱方法的影響。在進行焊接時，熱量，屬于導致變形出現(xiàn)的一項主要因素，所以在整個焊接過程中應該加強對熱量的控制。若是在進行局部預熱時的方法不恰當，就會導致焊接變形的增加。

（三）焊縫尺寸、數(shù)量和位置等的影響

1、焊縫尺寸與數(shù)量

焊接收縮量會受到焊縫長度以及截面積大小的影響。通常情況下，焊縫縱向收縮量會與焊縫長度之間成正比，而橫向收縮量則會與焊縫寬度之間成正比。若是焊縫尺寸大以及數(shù)量較多時，就會導致焊接變形以及用力不斷增大。板厚直接關系著焊縫尺寸，若是板厚固定，一旦焊縫尺寸過大，就會導致焊接變形增大。所以應該根據(jù)板厚對焊縫尺寸進行科學合理的選擇，這樣一來不僅可以降低焊接變形，還能夠有效節(jié)約焊接材料。

2、焊縫位置

焊縫位置也會對焊接變形產(chǎn)生直接影響。若是焊縫位置以及結構重心線之間不對稱，就會產(chǎn)生較為復雜的變形，例如，不僅會發(fā)生縱向與橫向變形，還會出現(xiàn)彎曲變形。倘若船舶在船臺上進行裝配時，在對甲板和上層建筑進行焊接時，會對艏艉上翹產(chǎn)生較大影響，這種情況出現(xiàn)的原因是，焊縫的位置在中和軸以上，與此同時，距離中和軸位置相對較遠。構建結構出現(xiàn)彎曲變形的一項主要影響因素就是焊縫位置。在設計焊接結構時，需要對焊縫位置進行對稱性布置，若在實際操作過程中無法完成對稱，那么需要在焊接過程中采取反變形措施加以控制。

二、預防與減少鋁合金焊接變形的措施

（一）結構設計

1、在船體結構設計時應考慮船體總段劃分的可行性，以使船臺的焊接工作量減至最少。

2、盡量減少焊縫數(shù)量

選用大尺寸板材，或選用槽型艙壁、壓筋板及帶筋板結構代替有扶強材的焊接結構。

3、合理設計結構形式及焊縫位置

對薄板應選擇合適的板厚，減小骨架間距及焊腳尺寸，以提高結構的穩(wěn)定性，減少波浪變形；焊縫盡可能平行于要求焊接變形最小的方向等。

4、選用焊接線能量較低的焊接方法。

（二）舾裝件布置形式

為了盡可能減小直艙壁板發(fā)生意外事故，所以應該在施工的過程中盡量避免出現(xiàn)太多焊接點。在焊接的是不僅要具備必須用到的扶強材之外，還應該具備輪機、電氣及舾裝等專業(yè)的各類舾裝件，這些舾裝件與分段的接口形式在設計時就應避免直接焊接于艙壁板上，應盡量焊接于壁板扶強材上，這樣就可減少舾裝件與艙壁板的焊接工作量，避免出現(xiàn)安全隱患。

（三）焊接控制

對于鋁合金的焊接應該有嚴格的控制，需要有固定的場地人員以及焊接設備。首先，必須有一個場地，能夠確保長時間工作且不受自然環(huán)境影響，盡量不耽誤焊接進程；其次，要對施工人員進行技能培訓，經(jīng)過考核后才能上崗工作，施工人員要了解各種施工、焊接清潔、變形校正等要求，精準控制焊接；最后，還要有固定的設備，既利于施工人員熟悉設備的使用，也能提高焊接效率，優(yōu)化設計鋁合金焊接方案，實現(xiàn)完美焊接控制。

（四）精心施工

任何施工過程，都要求施工人員精心細致，因為精心施工影響著施工質(zhì)量及應用安全。鋁合金的焊接更應該從始至終精心施工，為了盡可能減少焊接變形程度而耐心細致，精工細作。

結束語

總而言之，上文主要就鋁合金船體結構、焊接技術、輔助工具等方面存在的問題以及解決措施進行了描述，因此，在生產(chǎn)鋁合金船體時，要控制薄板厚度，盡量減少對環(huán)境的依賴性，提高焊接技術及操作性，能夠很好地校正薄板變形的情況使之達到正常范圍內(nèi)，如此便可為鋁合金船體生產(chǎn)積累經(jīng)驗，有利于更好地支撐鋁合金制品的制造，推動批量化生產(chǎn)的步伐及鋁合金行業(yè)的發(fā)展。

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