同的号料方法,实尺画(割)在钢板或型材(球扁钢、角钢)上。
船体放样和号料目前已全部由手工转为计算机(样板制作依然需手工完成,不过依据的图纸也是由计算机完成的)制作,主要是利用相关生产设计或专门放样得软件进行展开,给出零件套料图(一般以分段为单位,方便后续零件的堆放和转运)、数控切割程序(切割机下料使用)、以及零件加工数据。一般分为结构线生成、零件生成和套料。
2钢材预处理。供船体结构使用的板材和型材,由于轧制和运输堆放过程中的各种影响,会产生变形和锈蚀,为保证质量,在切割前需要进行除锈,喷涂车间底漆,矫正,这个过程叫做钢材预处理。
常用的除锈方法有抛丸除锈(使用离心式抛丸机的旋转叶轮将铁丸或其他的磨料高速喷射到钢板的表面使氧化皮和锈斑剥离)、化学除锈(使用某些酸液将氧化皮和锈斑反应掉,应用范围广,可以对铝板等除锈)。
目前常用的除锈和涂漆是由钢材预处理流水线完成的。钢材预处理流水线是由钢材的除锈、喷漆、烘干等工序形成的自动作业流水线。钢材预处理流水线的工艺流程:(1)先用电磁吊将钢材吊放到输送辊道上。(2) 辊道以3-4m/min的速度送入加热炉,使钢材温度达40~60℃,目的是去除钢板表面的水份,并使氧化皮、锈斑疏松,便于除去,同时可增加漆膜的附着性。 (3)钢板进入抛丸除锈机,抛丸装置自动地向钢板两面抛射丸粒(丸粒可回收再使用),并用热风除去钢板表面的灰尘。一般要求除锈等级要达到Sa2.5级,及钢板表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物、和其它外来物质(不包括疵点),但疵点限定为不超过每平方米表面的5%,可包括轻微暗影;少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色;氧化皮及油漆疵点。(4)钢材除锈并清洁后,进入喷涂室喷涂车间底漆(一般为无机硅酸锌底漆、环氧富锌底漆、环氧铁红底漆)。车间底漆的漆膜厚度通常为10-15UM,并具有良好的机械性能,耐磨、抗冲击,保养期可达10个月到一年,干燥要快,不影响切割焊接质量、无毒,能耐强溶剂,与船用漆有良好的配套性,对化学保护无影响。喷涂作业是在半封闭的喷涂室内进行的。
为了适应不同宽度的钢板,喷枪往返的行程可以调节。为了使涂层连续并保证一定的漆膜厚度,辊道的输送速度应与喷枪喷涂速度相配合,这可通过电气控制进行调整。(5)钢板离开喷涂室后,进入干燥室进行烘干。使漆膜烘干的方法有红外线、远红外和电加热等。无论用哪种方法,一定要有通风装置,以利于喷漆溶剂的挥发,加快干燥过程。(6)钢板烘干后从干燥室出来,进入高速辊道,以20~30m/min的速度送出预处理流水线。经质量检验合格(检查钢板表面有无麻点缺陷等)并进行标记再送入加工车间进行切割。
预处理好的钢板规格用途的标记。。
在喷涂完车间底漆之后,就要对变形的钢板进行矫正,一般厚板不容易变形,主要的矫正对象是薄板。钢板的任何一种变形,都是由于其中一部分纤维较另一部分纤维缩得短或是伸得长所致。因此,钢板的矫正实际上是将较长的纤维缩短或是将较短的纤维拉长,使它们和周围的纤维有相同的长度,从而消除局部的不平。实际上,一般是采用拉长纤维的方法,因为压缩纤维难以实现。
钢板的矫正使用的是多轴辊式矫平机,一般5-13工作辊,工作部分由上下两列工作轴辊组成;下列是主动轴辊,由轴承固定在机体上,不能作任何调节,由电动机通过减速器带动它旋转; 上列为从动轴辊,可通过手动螺杆或电动调节装置来调节上下辊列间的垂直间隙,以适应各种不同厚度钢板的矫平作业。钢板随轴辊的转动而啮入,并在上下辊列间承受方向相反的多次交变的小曲率弯曲,因弯曲应力超过材料的屈服极限而产生塑性变形,使那些较短的纤维伸长,使整张钢板矫平。增加矫平机的轴辊数目,可以提高钢板的矫平质量。钢板愈厚,矫正愈易;薄板容易产生变形,矫正也比较困难。 辊式矫平机图片
3船体构件加工。船体构件的加工可分为船体构件的边缘加工和成型加工。
边缘加工主要是指经过套料的船体钢材的切割分离以及焊接坡口的加工。边缘加工的方法主要有机械切割法(剪切、冲孔、刨边、铣边),化学切割方法(气割)和物理切割法(等离子切割和激光切割等)。
机械切割法是指被切割金属受到剪切给予的超出材料极限强度的机械剪切力的挤压后而发生变形并断裂分离。常见的机械剪切加工机床:a.斜刃龙门剪床—剪切长直板构件的专用设备;b.压力剪切机—常见的是剪切与冲孔两用联合机床,适用于剪切短直线;c.圆盘剪切机—剪力由两个轴线平行或倾斜安装的锥形圆盘组成,剪切时上刀盘为主动盘,下刀盘为从动盘。机械剪切过程分为弹性变形阶段,塑性变形阶段,断裂阶段。
所谓气割通常指氧-乙炔切割、氧-丙烷切割和氧-天然气切割。其实质是金属在氧气中燃烧,通常可分为预热、燃烧、去渣三个阶段。特点:气割的特点主要有切割厚度大;切割形状方面适应强;自动化程度高、噪音小、劳动强度低。常用的气割设备:a.手工气割炬;b.半自动气割机;c.门式自动切割机;d.数控自动切割机。金属可以进行气割的必要条件包括a.氧化物的熔点应低于金属熔点,并且具有良好的流动性;b.金属在氧气中燃烧时能放出较多的热量;c.金属的导热率不应过高;d.金属中不应含有使气割过程恶化的杂质。
等离子切割的原理:使用一定的装置,可获得高速高温的等离子弧及其熔流,利用它可把割缝处的金属溶化和蒸发并吹离基体,随着割嘴的移动而形成割缝。优点:热变形较小;切割速度快(是氧炔切割的3-6倍);切割质量高;能切割的材料多(钢、铝、不锈钢和多种高温难溶金属);切割成本低;将等离子切割设备装到普通的数控机床上能提高数控切割效率,不过等离子切割时产生的烟尘很大,对人体有害,切割厚板的能力不如薄板。常用的等离子切割机包括干式和水下。等离子切割机在船企的应用很广泛。
激光切割原理:激光器发出水平激光束经过45°全反射镜以及聚焦形成极小的光斑,被切割的材料受激光光斑的照射产生局部高温使材料瞬间熔化或汽化,一定压力的辅助气体将割缝处的熔渣吹掉,随着割嘴的移动,在材料上形成割缝,从而使材料被切开。优点:速度快,割缝窄
(约0.2-0.3mm);割缝边缘垂直度好,光洁度高。应用范围:应用范围广,可用于切割各种高燃点材料、耐热合金、超硬合金等特种金属材料,也可以切割硅、锗、等半导体材料和塑料、橡胶、石英、陶瓷、玻璃、复合材料等,尤其适合薄板的切割,切割厚板的能力差。 激光切割机目前在国内船企的应用较广。
水射流切割,超高压水射流切割机是将普通的水通过一个超高压加压器,将水加压至3000PA,然后通过通道直径为0.3mm的水喷嘴产生一道约3倍音速的水射流,在计算机的控制下可方便的切割任意图形的软材料,如纸类、海绵、纤维等,若加入砂料增加其切割力,则几乎可以切割任意材料.
水射流切割机目前在国内船企的应用较少。
目前在加工时主要使用的是数控切割机,针对型材的切割也有使用手工气割炬的。在切割的同时要完成结构线的喷绘,切割后要完成零件信息的书写,对零件尺寸进行测量,检查有无缺陷,之后进行合理堆放。
现代重工零件号与加工符号书写。图纸就是套料册。
焊接坡口的加工。部分焊接方式要求零件板边进行坡口加工。有的切割机可以直接切割出焊接坡口,对于无法切割坡口的切割机割出的零件,一般的焊接坡口加工方法通常为机械刨边(铣边)法和火焰切割法两种。
机械刨边(铣边)法。刨边机和铣边机可以用于构件直线边缘加工。
船体构件的成型加工主要是对船体的弯曲构件在边缘加工之后进行弯曲成型。可分为板材成型加工和型材成型加工。
板材成型的主要方法有机械冷弯法和水火弯板法。一般单向曲度板都采用机械冷弯法加工。复杂曲度板要先加工出一个方向的曲度,然后再用水火弯板法加工出其他方向的曲度。 机械冷弯法加工常用的方法为(三星辊)辊弯,(液压机)压弯,数控弯板。三星辊弯板机主要是使用一个上轴辊,两个下轴辊调节高度并旋转来弯曲板材。液压机包括悬臂式和柱式液压机,采用各种不同的压模压制出板件形状。
板材成型加工使用的木样,在船体放样中制作的,和结构线配合用来确定板材的弯曲度。
上海船舶工艺研究所研制的数控感应加热曲板成型机。该设备用于船舶钢质外板的曲面成形加工,采用高频感应加热与计算机数字控制,具有自动加热、自动均载支撑、自动测量、自动画线及手动操作等功能。该设备具有加工频率高、成形精度好、工作质量稳定等特点,从根本上改变了依赖于经验的传统工艺所有的加工时间长、质量波动大、精度难以控制、工作环境差和劳动强度高等状况。是提高船舶建造质量,缩短造船周期的重要先进装备。主要技术参数:加工板宽≤4000 mm板长≤12000mm板厚≤25mm允许成形高度≤800mm成形精度满足中国造船质量标准
水火弯板是目前船厂中使用最为广泛的弯板方法,它是沿预定的加热线用氧-乙炔烘炬对板材进行局部线状加热,并用水进行跟踪冷却(或让其自然冷却),使钢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工艺方法。水火弯板的冷却的方式有:自然冷却法(优点:操作简单;缺点:成型速度慢,在生产角变形同时会产生加工所不需要的纵向挠度),正