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 《船体薄板焊接变形与控制》研究报告 2008年8月 前 言 薄板焊接是工业施工中一项重要工作。许多产品由于产品重量考虑，需采用轻体薄板材料。美国、德国、俄罗斯等一些发达的军事强国在建造大型或超大型睡眠舰艇时，出于对舰艇自身重量和舰艇速度的考虑，目前普遍采用高强度薄板厚船体钢材，从而提高舰艇的战斗威力。但是，薄板焊接的技术难题也随之而来，开发新的焊接工艺，急需用于焊接生产。 本文从焊接最基本原理讲起，逐步深入，探讨薄板焊接过程中的种种变形缺陷，从原理上剖析缺陷产生的原因，进而深入讨论薄板焊接工艺，并且，本文研究与中国扬帆集团造船生产实际相结合，深入焊接生产一线，了解焊接工艺，为船用薄板焊接变形控制，提出方案，为我国造船企业中，薄板焊接工艺提供参考。 2008年8月 目 录 第一章 焊接变形初步认识 1 1.1焊接加热过程 1 1.2焊接完成后 1 1.3焊接变形 1 第二章 焊接温度场研究分析 2 2.1焊接时温度横向分布 2 2.2焊接板块表面温度分析示意图 2 第三章 焊接变形原因讨论 3 3.1纵向收缩变形 3 3.2横向收缩变形 3 3.3绕曲变形 3 3.4角变形 4 3.5波浪变形 4 3.6焊接错边 4 3.7螺旋变形（扭曲变形） 4 第四章 焊接变形控制措施总结 5 4.1焊接变形控制工艺措施 5 4.2焊接变形控制设计措施 5 4.3矫正焊接变形的方法 5 第五章 薄板焊接变形及控制 6 5.1薄板定义 6 5.2薄板焊接变形控制： 6 第六章 船舶薄板焊接变形控制 7 6.1船舶薄板焊接变形产生的原因 7 6.2船舶薄板焊接变形的控制 7 第七章 实际生产中船舶薄板焊接变形控制方案 8 7.1 D917P薄板片体分段结构分析 8 7.2 D917P薄板片体分段制作流程 8 7.3 各工序施工工艺 9 7.3.1 板材、球扁钢、T型材表面除锈、喷防护漆 9 7.3.2 板材校平 9 7.3.3 等离子板材下料开孔、型材下料 9 7.3.4 磨边 9 7.3.5 拼板 9 7.3.6划线 10 7.3.7 球扁钢拼焊 11 7.3.8组件组立 11 7.3.9构件装配、焊接 11 7.3.10 D917P分段的变形矫正和检查切割 12 7.3.11碳弧气刨脱胎 12 7.3.12 D917P分段脱胎后去应力矫正 12 结论 13 参考文献 14 第一章 焊接变形初步认识 焊接过程中，温度应力的分布情况： 1.1焊接加热过程 焊接过程中，当焊接温度降低到600摄氏度以下时，焊接的板块内产生的热应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生压应力，远离焊缝区产生拉应力。 1.2焊接完成后 焊接结束后，焊接的板块内产生的残余应力分布情况如下图所示。焊缝附近区域产生拉应力，远离焊缝区产生压应力。 1.3焊接变形 焊接冷却后，当残余应力大于材料屈服应力，则发生变形： 第二章 焊接温度场研究分析 2.1焊接时温度横向分布 焊接时温度横向分布情况，及产生应力区域（ANSYS分析结果），温度在600摄氏度以上不产生应力，温度低于600摄氏度以下产生塑性变形（不可逆变形区），在远离焊缝一定区域以外弹性变形区域（可逆变形区）。参照火工时不同的应力区，进行火工。 2.2焊接板块表面温度分析示意图 如下图ANSYS分析结果 第三章 焊接变形原因讨论 温度变化引起残余内应力，变形分类如下： 3.1纵向收缩变形 构件焊后在焊缝方向上发生收缩，如下图所示，虚线部分表示变形后的边缘。焊接结构焊后出现收缩变形是难以修复的，必须在构件下料时加余量。 3.2横向收缩变形 构件焊后在垂直方向发生收缩，如下图，焊接结构焊后出现收缩变形同样是难以修复的，必须在构件下料时加余量。 3.3绕曲变形 deflexion distortion a,纵向收缩引起的绕曲：由焊缝的纵向收缩引起。 b,横向收缩引起的绕曲：由焊缝横向收缩引起的。 3.4角变形angular distortion 焊后构件的平面围绕焊缝产生角变形，常见的角变形如下图所示，主要由于焊缝截面形状不对称，或施焊层次不合理致使焊缝厚度方向上横向收缩不一致所产生。 3.5波浪变形 焊后构件呈波浪形，如下图，这种变形在薄板的时最容易发生。产生的原因是由于焊缝的纵向收缩和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形；或由几条相互平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形；或由以上两种原因共同作用引起。 3.6焊接错边 radius off-set joint 接头错位backward deformation （2）刚性固定法；rigid fastening （3）合理选择焊