一种船舶铝合金拼板的焊接方法与流程

1.本技术涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种船舶铝合金拼板的焊接方法。


背景技术：

2.船体结构的建造中涉及到较多铝合金的焊接工作，例如，船舶的上层建筑等结构均采用铝合金结构。就目前国内铝合金拼板的焊接mig焊接方式。mig焊接全称为熔化极惰性气体保护焊(melt inert-gas welding)。铝合金拼板采用mig焊接时，先正面焊接反面清根后再焊接的方法，正面焊完之后，须对焊缝反面进行清根及打磨作业，并再次进行反面焊缝的焊接作业，整个焊接过程中清根工作量较大，焊接效率低。并且在铝合金薄板背面焊接时极为容易焊穿，焊接质量难以控制，且焊后变形较大需大量火工进行矫正处理。
3.综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种船舶铝合金拼板的焊接方法，其无需对反面进行碳刨清根打磨，且能大幅度提高铝合金拼板的焊接效率和焊接质量。
5.具体提供了一种船舶铝合金拼板的焊接方法，包括以下步骤：
6.s1、对接两个拼板，并使两个所述拼板的对接处设置预定距离的装配间隙。
7.s2、在两个所述拼板的背面对接处设置衬垫，所述衬垫的中心处加工有凹槽，所述凹槽与所述装配间隙的位置对应设置。
8.s3、在两个所述拼板的正面分别压设一个压力架，并通过mig焊接的方式将两个所述拼板的正面进行单面焊接，在完成焊接后取下所述衬垫，两个所述拼板的正面焊缝和反面焊缝均满足焊接要求。
9.在一种实施方式中，在步骤s1中，所述对接两个拼板包括，沿所述对接处长度方向的两端设置引熄弧板，所述引熄弧板的厚度与所述拼板的厚度相同，且所述引熄弧板的坡口与所述拼板的坡口形状相同。
10.在一种实施方式中，两个所述拼板的接头坡口形式为v形，单边坡口角度为30-60
°
，无钝边。
11.在一种实施方式中，两个所述拼板的接头的根部间隙为0-2mm。
12.在一种实施方式中，在步骤s3中，在进行mig焊接之前，将两个所述拼板的接头处的氧化层进行抛光处理。
13.在一种实施方式中，在步骤s3中，在进行mig焊接之前，使用烘枪对所述焊缝两侧进行加热除湿；所述加热除湿范围为距离所述焊缝100mm以内。
14.在一种实施方式中，在步骤s3中，所述mig焊接的单道焊缝的宽度小于等于10mm，所述单道焊缝的厚度小于等于6mm，所述mig焊接在横对接焊接时采用多层多道退火焊。
15.在一种实施方式中，所述mig焊接采用熔化极混合气体保护焊，保护气体采用纯度大于等于99.99％氩气气体，气体流量15～30l/min。
16.在一种实施方式中，所述mig焊接过程包括打底焊接和盖面焊接。
17.在一种实施方式中，所述打底焊接的焊接电流为120-150a、焊接电压为17-20v、焊接速度为400-450mm/min；所述盖面焊接的焊接电流为140～170a、电压为19-22v、焊接速度为450-550mm/min。
18.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
19.在本技术的技术方案中，拼板的焊接过程中无需对反面进行碳刨清根打磨，大幅度提高了铝合金拼板的焊接效率和焊接质量。通过衬垫的设置，使铝合金拼板在完成正面焊接的同时、使反面焊缝同时满足焊接成型要求。不仅避免铝合金薄板背面焊穿问题，且能够有效的降低焊接变形和提高焊接内部质量。通过在衬垫上设置凹槽，在满足正面焊缝的焊接要求的同时、反面焊缝通过凹槽成型，因此反面焊缝无需清根及封底焊接，节约步骤，极大的减少了工作量，提高焊接效率，通过压力架将拼板压制固定，防止错位及变形，保证焊接质量，可减小焊接工作量和焊接变形，降低施工成本，提高现场生产效率，确保铝合金焊接工艺要求，本技术能够提高船舶建造效率，利于推广使用。
附图说明
20.图1是本发明实施例的船舶铝合金拼板的焊接方法的流程图。
21.图2是本发明实施例的船舶铝合金拼板的焊接方法的立体结构示意图。
22.图3是本发明实施例的船舶铝合金拼板的焊接方法的左视图。
23.图4是本发明实施例的船舶铝合金拼板的焊接方法中，拼板与衬垫的结构示意图。
24.图5是本发明实施例的船舶铝合金拼板的焊接方法中，焊缝的结构示意图。
25.其中，附图标记说明如下：
26.1、拼板；2、衬垫；3、压力架；4、引熄弧板。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.参见图1，本技术提供了一种船舶铝合金拼板的焊接方法，包括以下步骤：
32.s1、如图2至图4所示，对接两个拼板1，并使两个拼板1的对接处设置预定距离的装配间隙。
33.需要说明的是，拼板1的板材选择牌号为5083的6mm厚铝镁合金，该材料抗拉强度为≥270mpa，强度适中耐蚀性良好。但是该材料对氢十分敏感，极易产生氢气孔，因此焊接前必须仔细清除坡口附近的氧化层、油污、水汽等，该材料目前在高新产品船体结构建造广泛应用。
34.s2、如图4所示，在两个拼板1背面的对接处设置衬垫2，衬垫2的中心处加工有凹槽，凹槽与装配间隙位置对应设置，凹槽于拼板1的背面将装配间隙完全覆盖。
35.需要说明的是，衬垫2为不锈钢衬垫2，凹槽的宽为6-8mm、深2-4mm，且凹槽的长度大于装配间隙的长度。
36.s3、如图3所示，在两个拼板1的正面分别压设一个压力架3，并通过mig焊接的方式将两个拼板1的正面进行单面焊接，在完成单面焊接后取下衬垫2，两个拼板1的正面焊缝和反面焊缝均满足焊接要求。
37.经实践表明，本技术提供的焊接方法的焊缝正反面成型较好，焊缝根部融合较好，焊后试件变形较小，相比传统的焊接方法焊接效率提高2倍以上，耗材成本减少50％，人工成本减少50％。
38.在一种实施方式中，如图2所示，在步骤s1中，对接两个拼板1包括，沿对接处长度方向的两端设置引熄弧板4，引熄弧板4的厚度与拼板1的厚度相同，且引熄弧板4的坡口与拼板1的坡口形状相同，考虑使两个拼板1的对接处装配间隙保持预定距离不改变，且能够防止在焊缝端部的焊接过程中对拼板1的背面造成损伤。
39.在一种实施方式中，如图3至图5所示，两个拼板1的接头坡口形式为v形，单边坡口角度为30-60
°
，优选45
°
，无钝边。
40.在一种实施方式中，两个拼板1的接头的根部间隙为0-2mm。
41.在一种实施方式中，在步骤s3中，在进行mig焊接之前，将两个拼板1的接头处的氧化层进行抛光处理。
42.具体的，氧化层包括拼板1的正面及背面的氧化层。抛光处理包括将距离接头处20mm以内的表面氧化层均进行抛光。
43.在一种实施方式中，在步骤s3中，在进行mig焊接之前，使用烘枪对焊缝两侧进行加热除湿。加热除湿范围为距离焊缝100mm以内的拼板1。
44.在一种实施方式中，在焊接前，将焊材放置恒温房间，防止焊材受潮，避免焊接时产生焊接缺陷。
45.在一种实施方式中，在步骤s3中，mig焊接的单道焊缝的宽度小于等于10mm，单道焊缝的厚度小于等于6mm，在横对接焊接时采用多层多道退火焊。
46.在一种实施方式中，mig焊接采用熔化极混合气体保护焊，选用脉冲水冷式专用焊接设备。保护气体采用纯度为99.99％氩气气体，气体流量15～30l/min，优选气体流量20l/min。采用惰性气体保护焊脉冲焊接程序和99.99％氩气气体对熔池进行保护，有效提高了电弧的稳定性，并确保焊缝内部质量。焊材选用φ1.2、牌号5083铝合金焊丝，该焊丝具有良好耐蚀性、抗热裂性、强度高可锻性好。
47.在一种实施方式中，如图5所示，mig焊接过程包括：打底焊接和盖面焊接。图5中位
于底层的焊缝为打底焊缝，位于顶层的焊缝为盖面焊缝。
48.具体的，正面焊接道数为2层22道，正面打底焊接电流为120-150a、焊接电压为17-20v、焊接速度为400-450mm/min。如图3所示，打底焊时焊枪前后左右角度垂直于板缝，焊丝干伸长控制在10～15mm，采用直线焊接不摆动手势，焊丝控制在熔池中心，焊接时熔池周围应形成保护清洁带，正面焊缝高度控制距离母材表面1～2mm处。在打底焊接过程中如有焊缝接头时，将弧坑位置裂纹、缩孔等缺陷进行修磨，接头时应从距接头15～30mm处起弧焊接，确保打底焊缝的焊缝成型和接头质量。盖面焊接的焊接电流为140～170a、焊接电压为19-22v、焊接速度为450-550mm/min。盖面焊接的焊枪前后左右角度垂直于板缝，焊丝干伸长控制在10～15mm，盖面焊前将打底层焊缝表面的氧化层进行抛磨，盖面焊接手势同填充相同，焊接时焊丝走在熔池中心，焊接时熔池周围应形成保护清洁带，确保焊缝熔池得到最佳保护，盖面焊接时应根据熔池宽度和焊缝高度及时调整焊接速度，盖面焊缝的高度为1-3mm，焊缝宽度为10mm。焊接过程中热输入量小，焊接变形较小，保证了焊缝的熔合性，严格控制焊缝层间温度，保证焊接质量满足要求。
49.在一种实施方式中，步骤s3还包括反面焊缝处理。如图5所示，在正面焊接完成后，反面焊缝通过衬垫2的凹槽直接成型，反面焊缝宽度为6-8mm，高度2-3毫米。反面焊接完成后采用抛光片将焊缝表面进行修磨处理，确保反面焊缝表面无气孔等缺陷。
50.在一种实施方式中，在步骤s3之后，对焊接质量进行检验，包括：检查解封正面及反面，在目视成型较好，且无常规的咬边、气孔、未熔合等缺陷后，进行无损探伤rt检测，确定焊缝内部质量较好无任何缺陷。最后对焊接后的铝合金拼板1取样进行拉伸、弯曲、疲劳等力学性能试验，试验结果表明均符合铝合金焊接要求后完成船舶铝合金拼板1的焊接。在满足焊缝正面、反面成型较好的前提下，使焊接拼板1的拉伸及弯曲等力学性能良好，均满足工艺要求。
51.综上所述，本技术提供的船舶铝合金拼板的焊接方法，拼板1的焊接过程中无需对反面进行碳刨清根打磨，大幅度提高了铝合金拼板1的焊接效率和焊接质量。通过衬垫2的设置，使铝合金拼板1在完成正面焊接的同时、使反面焊缝同时满足焊接成型要求。不仅避免铝合金薄板背面焊穿问题，且能够有效的降低焊接变形和提高焊接内部质量。通过在衬垫2上设置凹槽，在满足正面焊缝的焊接要求的同时、反面焊缝通过凹槽成型，因此反面焊缝无需清根及封底焊接，节约步骤，极大的减少了工作量，提高焊接效率，从而提高船舶建造效率，利于推广使用。通过压力架3将拼板1压制固定，防止错位及变形，保证焊接质量。可减小焊接工作量和焊接变形，降低施工成本，提高现场生产效率，确保铝合金焊接工艺要求。
52.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。