第一节部件装配与焊接

第六章 船体构件装焊,教学要求：了解船体预装配的工艺装备内容；理解船体部件装焊过程；掌握胎架设计方法。重点: 胎架设计、部件装焊。,船体装配是将加工合格的船体零件组合成部件、分段、总段，直至船体的工艺全过程。,船体装配,船体结构预装焊,船台装焊：在船台上(或造船坞内)将分段、大型立体分段和总段组装成整个船体。,部件装焊：将各个船体零件装配焊接成船体部件。,分段装焊：由船体零件和部件装配焊接成各种船体分段。,总段装焊：由船体零件、部件、分段装配焊接成各种船体总段 。,船体零件是指经号料、加工后可供装配的船体构件，如肋骨、横梁、肋板、外板等；,船体部件是指两个或两个以上的船体零件装焊成的组合件。如各种焊接T型梁、肋骨框架、尾柱、舵、带缆桩等。,船体分段是由船体部件和零件组合而成的一部分船体，它又可分为平面分段、曲面分段、半立体分段、立体分段和大型立体分段。平面分段有平行中体舷侧、甲板、舱口围壁、围壁等分段；曲面分段有舷侧、单层底、舭部等分段；立体分段有双层底、上层建筑、甲板室、边水舱、首部、尾部等分段；半立体分段介于平面、曲面分段和立体分段之间，如舷侧带甲板边板、舷侧带部分隔舱壁、甲板带半高围壁等分段。,1.舭部曲面半立体子分段； 2.平直外底部半立体子分段； 3.平直内底平面子分段； 4.平直斜底板平面子分段； 5.5.0m平台平面子分段； 6.下横壁墩半立体子分段。,船体总段是由船体分段、部件和零件组合而成的具有一定长度的船体环形封闭体；大型立体分段类似于船体总段。,第一节 船体预装配的工艺装备,船体结构预装配焊接主要指船体部件、分段和总段的制造。 在制造时，除了装配操作时需要使用的工具与设备外，还必须配置便于进行画线、装配定位、焊接和检验的专用工艺装备，才能顺利地进行装配工作并保证装配质量。这些工艺装备，根据其工作面的不同，可分为平台和胎架两大类。,一、平台的种类和用途,平台是一个大而平坦的工作台，一般由型钢和钢板组成，并固定在专门的水泥基础上。平台作用：主要用于装配焊接船体部件、平面分段和带有平面基面的立体分段等的一种工作台，也可作为设置胎架的基础。对平台的一般要求：平台的基础牢固，具有足够的结构刚性；平台的四角水平偏差不得超过5mm；平面不平度每米内不得超过3mm。,（一）固定式平台,1.钢板平台(实心平台) 主要用于绘制船体全宽肋骨型线图，供装焊肋骨框架等部件用。 表面由钢板铺设而成，便于画线、装焊，操作条件较好。 用于制作钢板平台的钢板厚度应大于 10 mm，钢板下面设置的槽钢工字钢宜选用 2224号，平台高度约300mm。,2.型钢平台(空心平台) 与钢板平台的区别仅在于其表面不设钢板。 型钢平台既可以用于拼板和装焊平面分段，也可作为肋架的基础。 型钢平台高度一般与钢板平台相同。但在平面分段流水线的某些部位和艏、艉立体及分段倒装时需在平台下面作业，则平台高度应大于800mm 。,3.水泥平台 这种平台是将扁钢或型钢按5001000mm的间距平行地埋在钢筋混凝土地坪中而构成，并要求钢材表面与平台表面平齐。 水泥平台用途广泛，更适合作胎架的基础。 主要缺点是受高温后易爆裂，预埋的钢材易锈蚀,4.蜂窝平台 由钢筋混凝土基础、型钢框架和开有一窝状圆孔的铸铁平板（或钢板）组成。 主要用于主、辅机基座等精度要求较高的部、组件的装焊和部件、外板的热弯成形加工或变形矫正。,1.链式传送带平台 在槽形钢筋混凝土基础上，按 10001500mm的间距敷设角钢或槽钢构件，并在其上安装链条导向轨道，再在轨道上配置链条，即构成链式传送带平台。 主要用作流水线上改变运送方向的横向传送带。,（二）传送带式平台,2.辊式传送带平台 用直径为100一150mm的钢管制作成辊筒，并将其按l000m1500mm的间距平行地组装在开有缺口的钢板平台中构成。有的平台在辊筒支承梁下面设置升降用油缸，使辊筒能上下调节。 主要用于平面分段机械化生产线上的拼板工位。,3. 台车式平台 在分段支承台之间敷设两条轨道，并在其上配置有油缸升降机构的台车所构成。 主要用于分段的运输。,4.圆盘式传送带平台 将直径为150200mm的圆盘按间距10001500mm纵横交错地配置在钢板平台或水泥平台上构成。 用于平面分段机械化生产线中分段的传送。,二、胎架的种类和用途,胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台。胎架主要作用：支承分段重量；保证分段曲面形状使分段和总段装配焊接时具有良好的工作条件 控制其装焊变形。对胎架的一般要求：胎架的曲形工作面应与分段和总段外形曲面相符合；具有足够的结构刚性和强度。,（一）胎架的种类,1.专用胎架 专用胎架是专供某种分段使用的，如底部、舷测、甲板分段和首、尾柱分段等。1）单板式胎架 由整块胎板组成，为使胎板与分段外板的接触面积小而又紧贴，并使分段在焊接时有自由收缩的可能，胎板的型线通常制成锯齿状。 单板式股架刚性好，有利于控制变形，但耗材多。通常用于军品或技术要求高的批量生产中。,2）桁架式胎架 由桁架和型线胎板组成。 桁架式胎架节省材料，但刚性较弱。常用于一般船舶，尤其适用于单船或小批量建造。,2.通用胎架,1)框架式活络胎板胎架 由角度框架和活络小胎板组成。角度框架一般有30、 40 、50、 60四种不同的固定角度框架。角度框架的外向角钢上开有螺，用于固定小活络胎板。通过更换角度框架和调节小胎板高度位置，可获得不同的工作曲面。,2）套管式胎架 胎架的支柱是由内外两根不同直径的钢管套接而成。 在内外钢管上各按不同间距钻有数排销孔，使用时按胎架型值调节支柱高度，并用销轴插人销孔加以固定。 由于支柱的调节范围有限，套管式胎架适合于建造各类平直和小曲形分段。,（二）胎架设计与制造,1.胎架的组成 1）模（胎）板： 由横向布置的多根角钢组成。为防止胎架在使用过程中产生变形而影响施工质量，必须使其具有足够的刚性。 2）胎架基准面：用来确定胎架工作曲面的基准面，由胎板底线组成。基面形式应使分段和总段装配焊接时具有良好的工作条件。,3）胎架工作曲面：由胎板上缘工作曲线组成，曲形工作面应与分段和总段外形曲面相符合,其作用是保证分段或总段的型线和尺度。 4）纵（横）向连接构件：其作用是使各胎板成为一个整体。,2.胎架基准面的选择,胎架基准面的选择，主要根据船体部件的型线及其在肋骨型线图上的位置、施工条件、胎架用料等因素，经过综合分析后确定。,1）正切胎架 胎架基面平行或垂直于基线面，并且垂直于肋骨剖面。 正切胎架制作容易，多用于甲板分段，中间底部分段和平行中体部位的舷侧分段等纵向曲度变化较小的分段制造。,2）正斜切胎架 胎架基面不平行于基线面或垂直于基线面，但不垂直于肋骨剖面。 制作较麻烦，胎架上分段的横向构件划线和安装均要考虑胎架基面的倾角。主要用于纵向型线变化大的前、尾底部分段制造，以达到节约材料、降低工作高度的目的。,3）斜切胎架 胎架基面不平行也不垂直于基线面，但垂直于肋骨剖面。 胎架制作较容易，适用于纵向曲度变化小的舷侧分段。,胎架基面不平行也不垂直于基线面，并且不垂直于肋骨剖面。 胎具制作和使用特点类同正斜切胎架。主要用于曲度变化较大的舷侧分段。,4）斜斜切胎架,斜斜切切取基面的自由度大，在降低分段制造高度的同时，可使胎架的四角基本处于相同高度范围内，增加施工安全性，并有利于扩大自动焊和半自动焊的使用范围。,2.胎架型值的确定,在肋骨型线图上作出胎架基面的投影线（或胎架基面与各肋骨剖面的交线）；根据胎架支柱间距在胎架基面投影线上求出支柱点；过这些支柱点沿胎架基面投影线的垂直方向量取到对应肋骨线的距离，并减去板厚，即得到胎架的高度型值。,3、胎架结构形式的确定,军品或精度要求高、批量大的民品宜选用刚性好的单板式胎架；一般产品、单船建造的分段可选用桁架式胎架；型线曲率小的分段可用支点式贻架；尽量扩大通用胎架的使用范围。,4、胎架的画线制造,在水泥平台或其他平台上画出肋骨位置线、胎架中心线、辅助线以及接缝线等在每一档肋骨的肋骨线和各辅助线、中心线的交点上垂直坚立支点角钢。利用水平软管或激光水平仪找出一水平面，并在支点角钢上做出标记，作为量取胎架该度的基准面。根据预先制作的高度样棒在相应的支杆上画线，然后割去其余量，并焊上支撑加强材。,第二节 部件装焊工艺,船体以及上层建筑的各层甲板、平台、纵横舱壁、围壁、内底板和平直的外板等大面积平板，均可预先拼板。,一、船体拼板的步骤,1.钢板检查,检查项目:检验材料牌号、核对钢板代号、艏艉方向、肋骨号码、正反面、直线边缘平直度、坡口边缘等。检查依据：施工图纸,2.铺板将各块钢板按排列顺序铺放在平台上（圆盘式传送带平台）。,3.边缘除锈距焊缝20mm范围内的边缘用砂轮机除锈出白，去除油污（已进行抛丸除锈预处理工艺者除外）。,4.钢板拼接1）固定基板（马板）；2）对准边接缝线，间隙：钢板厚度小于10mm，间隙3mm；钢板厚度10mm以上，间隙4mm。 （铁楔、松紧螺丝、撬杠）；3）对准端接缝线，间隙同上（松紧螺丝）；4）固定各板相对位置（马板）；5）定位焊：长度30-50mm，间距500-1000mm ；先定位焊边缝，再定位焊端缝。,5.钢板焊接1）通过同步输送链将钢板拼接焊缝处送至焊缝贴片处，先焊端缝，再焊边缝；2）反面贴上陶瓷衬垫，或顶升铜衬垫，保证反面衬垫与焊缝结合严密，陶瓷衬垫采用人工装贴，琴键式铜衬垫采用气囊顶升压紧 ；3）布置引弧板与熄弧板（规格一般为100100毫米左右，厚度与所拼板厚度相当） ；4）启动单面焊双面成型自动焊机进行焊接 ；滑快焊接：两板间的间隙、1根据板厚决定；不能用定位焊，使用梳马板定位。压力架焊接 ：钢板的固定不是采用梳妆马或定位焊的方法，而是用压力架对钢板加压，使之固定 5）去除反面的陶瓷衬垫，清根，完成拼板工序 。,二、船体拼板的注意事项,1.不应在钢板上任意焊拉马，使钢板免受损坏。2.对切割好的边缘坡口钢板，应尽快实行装焊，以免因长期存放而生锈。3.焊接时钢板下面不得有水，或潮湿现象，雨天或雨后板下存潮气，不能施焊。4. 钢板间隙按工艺要求执行。5.焊后应当即去除药渣，对焊缝进行自检，对不符合要求的应予休整。,第三节 T型梁的装焊,船体结构中强肋骨、强横梁、舷侧纵桁、舱壁桁材和单底船的肋板、中内龙骨都是T型部件。 T型梁由腹板和面板组成。 T型梁分直T型梁、弯T型梁两类：凡是面板平直的为直T型梁；面板弯曲的为弯T型梁。,T型梁一般都在平台上进行装焊。直T型梁多采用倒装法，弯T型梁则采用侧装法。对具有腹板扶强材的T型直梁，待腹板与面板组装妥后，将其扶强材的位置线来安装置板扶强材。,一、直T型梁的装配步骤,胎架准备面板、腹板预拼装吊装面板在面板上划线腹板安装焊接检验矫正,划线,反变形角,消除面板与腹板的间隙,采用侧装法装配时，在面极与腹板间焊上临时加强材用以加强，以免焊接、吊运时引起部件的角变形,面板与腹板间的角焊缝一般为双面交错间断焊，采用手工电弧焊完成。特殊情况下亦有单面或双间连续焊的。,二、弯曲T型梁的装焊步骤,胎架准备（马板）铺腹板面板上划线面板安装焊接检验矫正,T型弯梁大多采用侧装法，一般装焊步骤为：,马板尺寸：A：比腹板高度小56mm；B：面板安装线宽度；C：比面板厚度大1015mm。,三、T型直梁装配设备,1.倒棱机：使面板边缘成圆角。板材通过两对有圆角的倒棱轮时，收到倒棱轮圆角的挤压，发生塑性变形，而倒棱轮的持续转动，在工件上形成持续的挤压，从而完成工件整条边的倒圆。,2.T型材焊接平台,横向纵向夹紧机构,3.上料装置,利用电磁铁从料架上吸取板材，然后横移到生产线上方放下板材，完成T型材面板的上料。然后通过同样的过程，并加翻转完成T型材腹板的上料。,4. T型材组立机,实现面板与腹板的定位。,5.T型材多头门式焊接机,6.平行移钢机,7.T型材矫正机,第四节肋骨框架的装焊,肋骨框架分普通肋骨框架和强肋骨框架：普通肋骨框架由肋板、普通肋骨、普通横梁、梁肘板、舭肘板组成的环形框架；强肋骨框架由肋板、强肋骨、强横梁、肘板组成的环形框架。肋骨框架装焊都采用侧装法。,一、肋骨框架装焊的准备工作,1.在钢板平台上画出左右对称的全宽肋骨型线图: 按结构强弱; 按不同总段。,2.画出纵向结构线3.画出外板接缝线,全宽肋骨型线图就作为肋框装焊时对线定位和检验的依据。,二 、普通肋骨框架的装焊,装焊步骤：胎架准备肋板、普通肋骨、普通横梁定位梁肘板、舭肘板定位画线临时加强焊接检验。,三 、强肋骨框架的装焊,宽板（强）肋骨框架的装焊与普通肋骨框架不同，宽板横梁、宽板肋骨、肋板都是对接的，所以都要经过余量画线和切割后再进行装配。,宽板（强）肋骨框架的装焊步骤,1、肋板及梁肘板的定位：（1）将肋板和梁肘板先放到肋骨型线上，用木楔使各腹板在同一水平面上；（2）用铁角尺检查它们与型线是否吻合，并画线修割；（3）待肋板、梁肘板与型线吻合后，用铁角尺将两端断线移画到肋骨型线上；（4）将肋板梁肘板移开。,2、宽板横梁与宽板肋骨的定位 （1）定位方法与助板定位相仿； （2）在面板两端与平台进行定位焊； （3）将肋板、肘板的断线移画到宽板横梁与宽板肋骨上； （4）切割余量并去渣。,3、嵌装肋权与梁肘板（1） 用角尺复验肋骨框架的外形是否与型线相吻合，如有局部凸出，需再进行修正。（2）安装临时加强材及支柱（3）再用铁角尺将纵向构架线、中心线、水平线、外板接缝线移画到框架上。,4、焊接（1） 对称焊接框架正面的所有对接焊缝；（2）吊运翻身；（3）开槽（刨槽或铲槽）；（4）对称焊接框架另一面的所有对接焊。,5、检验（1）肋骨框架的外形应与型线吻合，允许误差为1mm；（2）水平度检验；（3）焊缝检验；（4）划线复验合格后才能吊离。,第五节 其他构件的装焊,一、主机、辅机基座的装焊,主机基座是专为船舶上动力设备主机设置的一个底座。 根据不同类型的主机，主机基座的结构也有所不同，中小型船舶的主机基座是由两列纵向桁材、多个横向隔板和加强肋板组成，称为纵向桁材式主机座。,大型船舶的主机基座是由两列箱形纵桁。多个横向隔板、加强肋板和主机润滑油舱等组成，称为箱形桁材式主机座。 纵向桁材式主机座和箱形桁材式主机座装焊时大都均采用倒装法。 以纵向桁材式主机座为例说明其装焊工艺 。,1、小部件装焊主机座的纵向桁材、横向隔板和加强肘板都是T形小部件。它的装配方法与T型梁的装配方法相似。但精度要求高。（1）纵向桁材腹板上口的平直度；（2）纵向桁材的腹板与面板的相对位置正确；（3）拼装纵向桁材时注意左、右两列纵桁材的对称；（4）电焊之前采取临时加强。,2、纵向桁材的画线和加强肘板的安装（1）对已焊妥及经矫正的纵桁，按样板或草图画出横向隔板和加强肘板的安装线、水平检验线。（2）对横向隔板进行画线工作，标出水平检验线、正确的宽度线和下口余量线。,机座纵向桁材和横向隔板的下口余量是考虑机座总装时的需要而加放的。横向隔板的宽度尺寸要在机座合拢之前切割正确，以确保机座的宽度与主机底脚的宽度相符。,3、主机基座的装配,主机基座的外形尺寸要求很高，特别是基座上表面的平整度。,（1）胎架准备：胎架基准面的平整度要求高，胎架高度500mm左右；（2）在胎架基准面划出各理论线；（3）将一个机座纵桁倒吊上胎架，使纵向桁材与平台上纵向桁材的理论线完全吻合；（4）将机座纵桁与胎架固定，并用角钢支撑；,（5）将另一个机座纵桁倒吊上胎架，不要与胎架固定，公用角钢作临时支撑；（6）安装艏、艉横向隔板。先将艏、艉两块隔板装上纵桁，使主机基座的宽度基本固定。安装时根据纵向桁材上的横向隔板安装线进行，并使横向隔板的水平检验线与纵向桁材的水平检验线吻合；（7）用松紧螺丝固定横向隔板，复验两列纵桁间距，定位焊。（8）嵌入中间的横向隔板。,4、主机基座的焊接,由于主机基座的制造精度要求较高，因此在焊接时必须严格遵守焊接程序。,5、主机基座的上船安装,（1）主机基座与内底板的定位；（2）下口余量切割；（3）机座纵桁与内底板的双面焊；（4）横向隔板、加强肘板与内底板的焊接；（5）水平检验与变形校正。,二、艏柱装焊,（一）艏柱制造形式1、按制造工艺分（1）锻造艏柱：仅用于小船上，艏柱断面形状比较简单，常呈矩形。（2）铸造艏柱：能够承受较大的外力，但质量大。目前整个艏柱全部采用铸造的很少。（3）钢板焊接艏柱：质量较轻，便于维修，但容易变形，承受外力小。（4）混合式艏柱：较大型的船舶上，利用钢板焊接艏柱和铸造艏柱各自的优点，在设计水线附近以下部分，线型较瘦削，承受外力大，强度要求高，采用铸钢，而在设计水线以上的部分，采用钢板焊接。,2、按装配胎架分（1）正装：指胎架基面垂直于中纵剖面，适用于较平直的艏柱；（2）侧装（卧式装配法） ：胎架基面平行于中纵剖面。,（二）艏柱装焊,以某万吨船艏柱为例，介绍艏柱的装配方法。 艏柱由钢板焊接和铸钢件混合组成，采用卧式装配法。,1、制造胎架 根据艏柱型线样板，在平台上画出艏柱中心线轮廓、铸件接缝线、胎板位置等。竖立胎板，标出水平基准线，按艏柱断面样板画出断面型线，并进行切割。,1)艏柱铸件与铸件相连，采用双半U形坡口的手工焊，既能保证艏柱强度，又能减少焊接工作量，并可减小焊接变形。2）艏柱铸件与与钢板的连接，采用搭接方式。铸件上铸有半U形坡口，坡口深度与钢板板厚相等。为保证外板与铸钢件能牢固连接，在搭接部位铸件的渣皮要清除干净。,2.接头形式,以三段铸件进行拼接加以说明：（1）先将中间一段铸钢件吊上胎架，调整铸件中心线及外形轮廓线与样板相吻合； 对铸钢件稍作固定；用线锤将平台上的接缝线位置反驳到铸件上，并画出铸件断线。将铸件吊出胎架；切割胎架并割出半U型剖口并清理。,3、铸件的拼接,（2）将另两段铸件吊上胎架并进行定位固定；用同样方法在此两段铸件上画出断线；在胎架上进行切割，并割出半U型剖口并清理铸件接头处（3）将中间段铸件吊上胎架进行拼装，拼接时要保证接头处型线和顺，构件对准。,（4）拼好的艏柱，要与胎架或平台牢固连接，在接缝前后加马板后固定，确定胎架强度后再焊接。（5）接上术方法，将艏柱铸钢件逐段拼接。,4、艏柱钢板拼焊,在艏尖舱平台以上至舷顶一段艏柱，是在胎架上由钢板拼焊而成，并采用卧式装配法。它的装配步骤为：（1） 制造胎架；（2）装配前用内卡样板对艏柱外板的形状进行复查；（3）用样板画出所有横向和纵向加强肘板的安装线。,（4）艏柱外板上胎，调整艏柱外板中心线及外形轮廓线与样板相吻合；装焊纵向加强肘板；装焊横向加强肘板肘板，装焊加强撑材。装焊时不能使艏柱板有局部凸出或凹陷，保持艏柱型线的光顺。,三、艉柱装焊,艉柱既是舵又是螺旋桨的支撑，需要有足够的强度又要求外形正确，因此对艉柱的质量要求很高。 艉柱一般由铸钢制成，或与钢板组合而成。大型船舶一般采用铸钢结构。 由于艉柱的形状复杂，并受铸造设备的限制，所以要分成几段浇铸，再经过装配焊接而成为一个整体。 艉柱焊接采用电渣焊，焊时热量很大，容易产生变形。为了确保装配质量和便于施工，一般艉柱装配都是在胎架上采用卧式装配法进行。,电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。 焊前先把工件垂直放置，在两工件之间留有约2040mm的间隙，在工件下端装有起焊槽，上端装引出板。开始焊接时，使焊丝与起焊槽短路起弧，不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待渣池达到一定深度时，增加焊丝送进速度，并降低焊接电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，转入电渣焊接过程。,可以一次焊接很厚的工件且不需开坡口。,缺点是输入的热量大，高温停留时间长、焊缝附近容易过热，焊缝金属呈粗大结晶的铸态组织，冲击韧性低。焊件在焊后一般需要进行正火和回火热处理 。,铸钢艉柱的装配方法,1.接头端面的准备 该艉柱共分6段，有5个接头采用电渣焊焊。 艉柱各段接头端面形状按电渣焊工艺要求铸造。接缝端面通过放样样板经机加工切削平整，并在各段画线平台上标画出各段的中心线作为装配的依据。接头下