船舶焊接技术的现状及发展 - 图文(2)

2019-02-15 12:16

3.1 机器人焊接

机器人焊接是焊接自动化的最高水平,是计算机技术、自动控制技术、气体保护焊接技术的完美结合。适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产以及狭窄舱室短焊缝全位置焊接。

上世纪90年代日本船厂开始使用焊接机器人,韩国现代已研发出5种获得国际认证的焊接机器人用于船厂焊接。我国外高桥造船有限公司等单位已开始尝试采用机器人焊接技术用于船舶结构焊接。图6所示为昆山华恒焊接工程技术中心、江苏科技大学、上海外高桥造船有限公司联合研制的国内第一条船用管-管、管-法兰机器人焊接系统。

图6 管-管、管-法兰机器人焊接系统

3.2 激光与电弧复合焊接技术

激光-电弧复合焊接技术是基于综合单独的激光焊接和电弧焊接而产生的。其原理如图7所示。电弧焊接早已大量应用于生产,但其焊接效率低、变形大、耗材昂贵,对焊工要求高。激光焊接应用时间还不长,但由于其焊接功率密度高、熔宽比大,焊速快、变形小,得到了广泛的研发应用。值得注意的是,大功率激光器价格昂贵,搭桥能力差,对焊接预处理要求高。

图7 激光-电弧复合焊原理

将激光、电弧复合起来,同时作用于焊接件,其效果不只是两种焊接作用的简单叠加,

而是可以起到“1+1>2”的协同效应。

激光与电弧复合焊接技术特点:可有效利用激光能量。电弧先熔化母材,提高激光吸收率;增加熔深,利用激光束作用于熔池底部,进一步提高熔深;稳定电弧,激光使气体电离产生等离子体,有助于稳定电弧;降低对焊缝装配精度要求,装配间隙可由0.3mm增大至1mm。

激光-电弧复合热源是一种高效率的焊接方法。这种方法能够改善某些材料的可焊性,像铝合金、异种材料等。由于激光与电弧的相互作用,焊接速度提高了,焊接循环周期缩短了,而且达到同样的焊接效果所需的激光功率大大降低了,这些都能使焊接成本大大降低。因此激光-电弧复合焊接技术,无论是从工艺角度,还是从经济角度来看都具有广阔的发展和应用前景。

3.3 搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是在原摩擦焊的基础上,利用一种相对比母材稍硬的摩擦头,接触在待焊的部位,在一定压力下摩擦头旋转生热使该部位处于塑性状态,从而实现焊接。中国搅拌摩擦焊工程中心为江苏科技大学制造的搅拌摩擦焊设备如图8所示。

图8 搅拌摩擦焊设备

搅拌摩擦焊属固相焊接,与传统的熔化焊接相比,它无强光,无飞溅,无烟尘,不需要焊材,接头无气孔、夹渣及裂纹等,并具有细晶组织,属于优质、无污染的焊接技术。 搅拌摩擦焊适用于制造大型船舶铝合金结构件,国外已采用此技术生产预成型结构件,使船舶制造由零件的制造转变为船舶甲板以壳体的预成型结构件的装配。但搅拌摩擦焊尚难以焊接形状比较复杂的焊接结构,随着科技进步,将会有所突破。

4 结语

随着我国劳动力资源日益紧张和成本的不断提高,将给船舶制造企业带来不小的压力。但这也为船舶制造业高效焊接技术和机械化自动化焊接装备的推广应用带来了契机。减少焊工与增加焊接设备投资,在两者费用达到某一平衡点的时候,采用机械化自动化焊接装备的利显然要比采用人工所带来的利大。它一方面可大大提高生产设备的自动化水平,从而提高劳动生产率,同时又可提升企业的产品质量,提高企业的整体竞争力。虽然机械化自动化焊接装备一次性投资比较大,但它的日常维护和消耗的人工费用小。因此,从长远看,造船的生产成本还会大大降低。


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