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船舶挂舵臂制作及焊接工艺

摘要：目前船舶建造基本采用两种挂舵臂生产形式，一种是整体铸钢形式的

挂舵臂。另一种是采用小型铸件与钢板焊接组合式结构挂舵臂。组合式挂舵臂在

保证挂舵臂支撑能力的前提下发挥了，成本低，生产节点可控，重量小于整体浇

铸挂舵臂等优点。该形式挂舵臂在船舶生产中使用广泛，具有较大实用性。本文

主要是介绍小型铸件与钢板焊接组合式结构挂舵臂的生产工艺。

组合式结构挂舵臂由上下舵钮、侧板、后端板、水平隔板和垂向筋等构件组

成。其属性为：侧板加工曲面线性复杂，焊接质量要求高，焊接变形大，焊接应

力难以消除，制作精度难以控制等。挂舵臂是支撑和悬挂舵叶的关键结构，在船

舶航行时受到海水冲击，承受着较大的变载荷作用，这就要求挂舵臂不但需要有

美观的外形，还要具有较好的综合力学性能，和抗疲劳性能。

关键词：焊接变形；属性；精度控制；关键结构；力学性能

1、挂舵臂制作工艺流程

挂舵臂分段通常以左侧外板为基础胎架面制作，流程如下：

根据设计图纸划出地面基础检验线→建造水平基础胎架→安装数切模板做出

曲面胎架面→左舷外板上胎→通过精度控制划出余料线并切割余料开出焊接坡口

→上下舵钮上胎定位→焊接拉码固定舵钮→左舷外板内部结构安装→对内部结构

焊接并检测焊接变形→上下舵钮铸件焊接→右舷外板安装调校整体精度→右舷外

板与舵钮铸件焊接→后端板安装焊接→整体焊接完工后无损探伤检测→铸件热处

理退火→无损探伤检测

2、挂舵臂胎架制作工艺

制作一个合格的胎架是产品质量控制的第一步。一个良好的胎架不仅可以保

障产品的顺利建造，而且在降低劳动强度、提高劳动功效、控制产品质量上有着

至关重要的作用。

1.

先根据图纸要求划出地样和精度检测线。制作基础水平胎架和安装数控模板。

2.

本分段采取数控切割模板胎架形式，胎架制作在平整的地面，选用槽钢和数

控切割模板制作，在地面划出胎架中心线和挂舵臂轴套中心检验线并做好标识。

3.

制作时在每道模板安装处设置一道槽钢支柱，支柱间用角钢连接固定加强，

水平胎架制作完工后，根据数控模板上的水平线、中垂线及模板安装地样线定位

后再安装胎架模板。

4.

对模板主体尺寸进行检验，各检验线偏差不大于±2㎜。用全站仪对居舯曲

面值进行复查，确保曲面值偏差不大于±2㎜，保证装配间隙和外板轮廓线的光

滑过渡。检验合格后加强固定，让胎架面有足够的强度和刚性形成一个整体模板

胎架。

3、结构安装及上下舵钮铸件定位工艺

1）左舷挂舵臂外板上胎定位，曲面精度检测合格后外板与模板胎架固定，

对加工过程中留出的余料进行切割，开出焊接坡口,对接板厚差＞4㎜应开出应力

坡口，应力坡口长度不小于与之对接板厚差的4倍。

2）按照结构图纸对外板内部结构安装，采用CO2气体保护焊完成内部构件

的焊接。对全焊透结构要做到反面气刨清根及打磨消除焊接缺陷。全焊透区域需

要做无损探伤检测。

3）外板结构焊接完后用全站仪测量对肋板的焊接变形数据进行分析，出现

误差及时消除。

4）定位上、下挂臂舵钮铸件的定位是整个挂舵臂装配的重难点。重点是舵

钮的安装定位关系着整个挂舵臂建造是否达标的关键，难点是定位精度要求高，

铸件本体也存在一定的制作公差还需要在安装定位时来弥补。所以在定位舵钮时

需要拉钢丝检验线（有条件的还可以要求钳工配合）。首先吊装舵钮铸件上胎架，

利用千斤顶和拉码调节舵钮大致位置。从上下舵钮孔洞中穿出钢丝检验线，调整

钢丝与肋板中心线在同一平面上。以钢丝线为中心调节上下舵钮孔洞居中尺寸，

使钢丝线穿过孔洞中心点。

5）调节完成后，找到舵钮铸件孔洞内部浇铸检测“十字”洋铳点，把洋铳

点延伸到舵钮外表面，形成外表面“十字”洋铳检测线，方便后期工序过程中检

测。使用槽钢和角钢码材固定上下舵钮形成整体。

4、挂舵臂上下舵钮及船体中心线三线重合工艺

在挂舵臂的肋位板上以水平仪、卷尺、粉线测量方式标记出水平方向和垂直

方向的十字标记线，并做好洋铳点。用水平仪扫点确定出肋板中心线，用墨斗粉

线弹出肋板中心线，上下末端用洋铳点标记。使用千斤顶和拉码调节上下舵钮与

肋位包板的相对位置，使上下舵钮基准钢丝线与肋板中心线在同一平面上，达到

三线重合。

1.

分段焊接工艺

1.

挂舵臂所有装配点焊必须使用碱性焊条，焊条必须经过350-450℃烘焙1-2

小时。焊接使用CO2保护气体纯度不得低于9