建造工艺512教材.docx

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建造工艺512教材

五、样板和号料

放样与展开的最终目的：

为后续工序提供可靠的施工信息和资料

1、样板的种类：

a）平面样板：

分木质、扁铁、三角样板（固定、活络）

b）立体样板（样箱）：

正样箱、斜样箱

样板制作方法：

样箱制作方法：

（见教材）

使用斜样箱的原因：

正样箱适用于纵向倾斜度不大的外板，若用于倾斜度较大的外板，则样箱两端高度差较大，不仅耗材重量大，而且使用不方便。

号料草图：

定义：

可替代样板来记载、传递图样的一种信息传递方式。

特点：

节省样板制作材料、时间，易保存，适用于小批量、形状简单的船体构件。

绘制方法：

1）在图纸上定出直角坐标系（一般取展开后的直准线作为横轴）

2）表示出构件的基本形状即可，不必严格按比例绘制。

3）通过标注的尺寸确定其准确的图形。

并标出必需的标记、符号及说明。

手工号料：

草图号料和样板号料

光学投影号料：

定义：

在比例放样的基础上，将展开的构件图形经过套料，绘制成精确的投影底图，再在光学投影放大装置上1：

1放大投影到钢板，最后对投影的构件线条进行手工复描号料的工艺过程。

电印号料：

定义：

在光学投影号料的基础上，将放大成1：

1的构件图形影像投射到覆盖有一层带负电的光导电粉末的号料钢板上，使其曝光，再经显影和定影处理，在钢板上留下号料的线迹，实现自动号料。

数控号料：

定义:

利用电子计算机生成船体构件图形，并将这些图形置于钢板规格边框内进行合理排列的过程。

优点:

合理使用原材料，减少原材料消耗，降低造船成本，大大加快号料速度。

六、钢材预处理

钢材预处理的原因：

船厂买进的钢材都是露天堆放，存在生锈、变形、油污等现象，如不处理会降低钢材性能，影响加工精度，影响生产速度。

预理内容:

除污除锈，矫平，喷涂底漆

1、板材的矫正

变形的实质：

钢板的变形都是由于其中纤维受外力作用压缩变短或拉伸变长所致

矫正原理：

对钢板施以交变小曲率弯曲，通过反复震荡将较长的纤维缩短或将较短的纤维拉长，使钢板的纤维长度趋向一致，从而消除局部不平。

矫正设备：

①主要设备：

多辊矫平机②其他设备：

三辊矫平机液压机水火矫正手槌

2、型材的矫正

主要设备：

型材矫直机其他设备：

液压机，水火矫正

3、钢材的表面清理

主要方法：

手工除锈、机械除锈（喷丸除锈抛丸除锈）、化学除锈（酸洗）、高压水除锈

手工除锈：

除锈效率很低、质量较差，操作工具主要是钢丝刷、刮刀、榔头、铲刀、榔头等，对人体呼吸系统造成严重影响

主要用途：

对局部缺陷的修补，对于机械除锈难以达到的部位，如狭小舱室、型钢反面角隅边缘等作业困难区域

手工机械除锈：

除锈效率较高、质量较好（与手工除锈比），工具为角向磨光机、电动钢丝刷、风动针束除锈器、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器等，但是粉尘更大，对人体危害大

机械除锈：

缺点：

喷砂（丸）除锈时，砂粒的冲击容易使薄板变形

a）干喷（抛）砂（丸）除锈：

除锈效率高、质量好，能较为彻底地清除金属表面所有的杂质

主要分为封闭式除锈和敞开式（固定式和移动式）除锈

粉尘大，对人体危害大

b）回收式干喷（抛）砂（丸）除锈

在干喷砂（丸）除锈方法的基础上进行了改进

可回收氧化皮、铁锈和砂（丸）子

装置复杂，相应降低了除锈效率，施工对设备的要求较高

c）湿喷（抛）砂（丸）除锈

利用高压水夹砂进行喷砂（丸）除锈，减少粉尘

湿喷砂（丸）系统除锈后还需要防止钢材表面返锈

除锈完毕后必须立刻进行表面干燥处理，再马上涂装防锈底漆来保护其已处理的表面

化学除锈

优点：

不存在变形问题，用于薄板、复杂零件除锈

经酸洗后的钢材需要磷化处理

可用于管子、舾装件和形状复杂零部件的除锈处理

只适用于车间内操作

高压水除锈

利用高压水射流的冲击作用，来去除船壳表面上的海生物、疏松的铁锈或旧涂层等

工作效率高、除锈质量好、经济成本低、不损伤钢板、锈尘少

夹以磨料的高压水喷射除锈，提高了清理效率，而且清理后表面质量更好

高压喷涂设备安装在高压水除锈装置上，除锈完毕，待钢板上干燥后立即涂漆

对比：

4、板材预处理流水线的工艺流程

钢料堆场--------板材矫正（矫平机、辊轮）------板材除锈（抛丸机）-------喷防护底漆（喷涂装置）---------烘干（红外烘干装置）-------板材运出

其中，矫正前需要去污，除锈前需要预热和喷淋

预处理流水线的特点

（1）生产效率高.大型流水线每小时处理钢板面积达800平方米

（2）劳动条件好.除锈过程密闭，全自动控制

（3）除锈质量理想，表面粗糙度均匀

（4）底漆附着牢固

七、构件边缘加工

边缘类型：

直边、曲边、直曲混合边、边缘剖面

1、加工工艺：

物理切割：

机械、等离子、激光、高压水

化学切割：

氧乙炔、氧丙烷

机械切割：

被加工金属受剪刀挤压产生剪切变形和撕裂的过程

气割：

被割金属在氧气中燃烧并去渣的过程

金属可气割的条件：

（1）被割金属的燃点应低于其熔点（含碳量低于0.7%的黑色金属）

（2）氧化物的熔点应低于金属熔点，并且具有良好的流动性

（3）金属在氧气中燃烧时应能放出较多的热量

（4）金属的导热率不应过高

（5）金属中不应含有使气割过程恶化的杂质

等离子切割：

采用具有较强导电能力、能受电场和磁场作用的处于完全电离状态的气体----等离子体通过设定装置，获得高速高温等离子弧及其焰流，将割缝处的金属熔化、蒸发并吹离基体，随着割嘴的移动而形成割缝。

激光切割

利用聚焦的激光使光斑下的被切材料产生高达10000℃以上的局部高温而瞬时熔化或气化，在材料上形成割缝。

高压水切割

将水加压到数百兆帕后，使高压水通过一个特殊设计的小孔径喷嘴，以约为三倍音速的速度喷射出具有极高动能的水射流来切割各种材料。

可分为纯水射流切割和添加磨料的高压水切割

3、数控切割

思路：

利用简单曲线的插补公式进行运算，从而控制割嘴的运动轨迹。

常用的插补方法：

逐点比较法数字积分法时间分割法

直线差补法：

工作步骤：

偏差判别—喷嘴给进---偏差计算---终点判断

4、船体构件边缘加工设备

1、机械剪切设备：

压力剪切机、龙门剪床、冲剪机、圆盘剪切机

2、气割设备：

手工气割机、半自动气割机、门式自动气割机、光电跟踪切割机

3、刨边设备：

刨边机、铣边机

5、剪切工艺要求

1）剪切前应根据构件尺度和边缘特征选择合适的剪切机床,核对机床的工作能力是否满足所剪材料的要求

2）根据构件厚度调整上下刀片的间隙，使其在整个刀片长度内保持一致

3）一张钢板上排列多个构件时，根据排列情况预先确定剪切顺序，以便顺利地进行操作

4）剪切时，应使构件的剪切线与上下刀口边缘严格对准，保证剪切边缘不发生偏差

5）加工后，构件的剪断位置与划线位置的偏移应不超过1.0mm，断面不垂直度应不超过5°

6、气割工艺要求

1）根据构件的厚度选择合适的割嘴

2）切割薄板时割嘴宜后倾30°~45°，切割厚板时割嘴宜前倾10°~20°

3）为减少构件切割热变形，操作中应按下述切割顺序操作：

大型构件的切割从短边开始；

同一张钢板上切割不同尺寸的构件时，先切割小构件；

切割不同形状的构件时，先切割复杂的构件

八、型钢的成型加工

分类:

按是否预热：

热加工、冷加工

按进给方式：

连续进给加工、逐段进给加工、一次成型加工

按手里方式分：

拉弯原理、集中力弯曲原理、纯弯曲原理

加工设备：

手工热弯、中频加热肋骨弯曲淬火机热弯

型材矫直机冷弯、三轮辊弯机辊弯、多模头一次成型数控肋骨拉弯机冷弯、三支点肋骨冷弯机冷弯、纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯

1、集中力弯曲和纯弯曲的原理：

集中力弯曲：

三点受力-----存在残余剪切应力

纯弯曲：

对称集中载荷产生弯曲，只有弯矩没有剪力

2、检测成型的方法

样板人工对样：

麻烦、费工费料

逆直线法：

特点：

在弯曲前的平直型材上是一条曲线，当型材弯曲到其腹板边缘与肋骨型线吻合时，该曲线正好变为一根直线

优势：

直观、省料，操作方便、适合于宽腹板，小曲率型材

作法：

见PPT

仿形控制法：

弯制时肋骨和铁样同步进给，逐段弯曲，操作简单可靠

3、加工时出现的问题：

旁弯变形：

型材为不对称薄壁开口件，截面力矩不平衡→腹板在厚度方向上弯曲变形

采用预置反变形措施，采用垂向弯曲方法消除已产生的旁弯变形

回弹问题

型材在冷弯中伴有弹性变形，可产生回弹，需要计算回弹量加以修正，但在实际中回弹量难以精确计算

原因:

材质不均匀，轧制过程中产生的残余应力分布不详；E、J并非常数；等

措施:

反复修正:

适应控制法

避开回弹量计算，采用其他方法解决回弹问题：

端点控制法；弦线控制法

倒边问题：

最小阻力定理-----材料有向中性轴靠近的趋势

腹板受压失稳问题

4、工艺余量

九、板材成型加工

船体板材构件类型分析:

简单曲度板、复杂曲度板、折角（折边板）、折角弯曲板

1、简单曲度版的成型加工：

设备：

辊弯机（三辊弯板机、四辊弯板机）、液压机（水压机、油压机）数控弯板机

工艺：

1）辊弯机加工：

（1）预弯板边

（2）根据形状调整上辊轴线

（3）加工线对准下辊纵向槽

（4）随时用样板检验

2）液压机加工：

（1）画出全部加工线

（2）加工顺序：

边→中心

（3）注意分段压制时的衔接（各段重叠30-50mm）

特点：

棍弯机生产效率高，质量好，劳动强度低，但是加工的尺寸受到限制，液压加工尺寸不受限制，但是效率低，加工质量差，劳动强度高

3）数控弯板机：

系统庞大、可靠性差、成本高

2、折边和折角构件的加工

类型：

折边、简单折角、复杂折角

加工设备：

折边机、液压机

工艺：

1）加工段衔接30-50mm

2）折角线对中

3）注意复杂折角件的加工顺序

3、复杂曲度板的成型加工

加工方法及设备：

机械冷弯----液压机、水火弯板-----水火加工设备、混合弯制-----横向棍弯，纵向水火

4、水火弯板：

定义：

沿预定的加热线对板材进行局部线状加热，并用水进行跟踪冷却（或自然冷却），使板产生局部塑性变形，从而将板弯成所要求的曲面形状的一种弯板方法，也称为线状加热法。

原理：

热胀冷缩—在板材的一个表面上局部加热600-700℃以上，由于受热金属的膨胀受到周围较冷金属的限制而产生压缩塑性变形，冷却时随即产生横向收缩变形，从而使沿构件厚度方向大小不等的横向收缩导致板材产生角变形。

水火弯板就是利用板材在局部的加热-冷却过程中会产生角变形和横向收缩变形来达到成形加工的目的

各种工艺因素对成形效果的影响：

加热线的影响：

冷却方式的影响：

空冷、正面水冷、背面水冷

加热参数的影响：

加热速度、喷嘴口径、加热顺序的影响…..

主要工艺要求:

①根据构件成形要求来选择合理的加热参数；

②加工前应根据构件的成形要求，在钢板上画出加热线；

③形状对称的零件，其加热线的位置、数量、长短及操作应对称；

④尽量避免在同一部位重复加热，一般情况下，重复加热次数不得超过3次；

⑤新钢种采用水火弯板，需要经过试验鉴定后才能进行。

特点:

①作业环境较为恶劣；

②设备简单，机动性和适应性好；

③机械化、自动化程度低；

④对工人的技术水平要求高，手工加工成形质量不稳定；

⑤影响成形的因素多，成形规律难以掌握。

发展趋势：

自动化生产

十、船