船舶制造相關工藝的應力與變形問題研究

王杰

摘 要：隨著我國一帶一路戰略部署的深入發展，沿海經濟水平不斷提高，同時也帶動了船舶制造業的進一步提升。在船舶制造過程中工藝的應力與變形問題是一種常見現象，下面文章就對變形原因進行分析，并探討具體的控制策略。

關鍵詞：制造工業;技術;變形

引言

我國在制造業方面一直處于發展狀態，關于船舶在制造方面也取得了不錯的成果，但是在發展的過程中仍有一些問題需要解決，比如：對于精度以及過程的管理等地方，這樣最終會導致制造質量較差，所以，造船企業不僅要加強對新技術的研究開發，還要對之前在精密以及過程管理等地方的一些問題進行重點的解決，只有這樣才可以保障我國船舶制造的水平有所提高，才可以更好的促進我國船舶制造業的快速發展。

一、焊接變形的因素

船舶需要由冷軋鋼板、熱軋鋼板以及型材進行組合，然后經過焊接而成的。從結構件的制造工藝來觀察，導致船體部件出現變形的主要因素：焊接熱應力因素、殘余應力因素以及外力變形因素。首先，焊接熱應力的變形現象，指的是在工件進行焊接的過程當中，金屬材料的受熱程度不一樣以及后續的冷卻而造成的。在焊接的過程當中，由可以移動的高溫電弧進行加熱，在焊縫與熱影響區這兩個地方溫度比較高，由于受熱，金屬會產生膨脹，膨脹的時候會被處于常溫的金屬進行阻礙，這樣以來就會導致壓縮塑性變形情況的出現。如果在焊接的時候熱源程度比較高，那么焊接變形的情況就比較嚴重，反之就比較輕。其次，殘余應力變形的現象，焊接殘余應力以及成形加工殘余應力都可以被稱為焊接應力。當對工件的某一部位進行焊接時，也會出現上述的情況，其焊縫金屬先是出現膨脹，再后來慢慢的轉為收縮，產生收縮主要是由于受到了處于常溫金屬的控制，這樣以來，就出現了焊接的殘余應力。殘余應力往往會在工藝性外力之后而產生的，比如：工件在進行自由彎曲成形的時候不得法以及鋼板校平輾壓的次數比較少等等，這些情況都會造成成形加工殘余應力的產生。除此之外，焊接熱應力以及殘余應力等這兩種情況引起的變形和外力引起的變形有很大的不同之處，外力引起的變形指的是組裝以及焊接的過程當中由相應的磕、碰、摔、撞或者過載而導致的異常變形的情況。外力造成的變形非常容易發生，但是這種情況是可以進行避免的，只需要多加注意，多加小心即可 [1]。

二、具體的措施

（一）關于標準偏差的測算

關于各個階段的精度分析，不同階段的標準偏差也是不一樣的，因此需要進行詳細的測量。測量時，盡可能地對原始測量數據進行收集，然后再對數據進行統計，這樣可以很好地分析實際數據，可以對網路數據體系以及相關高科技技術數據模型進行借助，利用直方圖或者BP神經網絡，對號料、切割、加工以及裝配等影響進行比較綜合的考慮，最終完成測算。準確來講，船舶制造的過程當中測算的標準偏差分為：分段裝配以及加工的偏差。

（二）做好結構設計

關于結構的相關設計，必須要對強度以及使用功能方面進行考慮，還要對焊接變形的問題進行考慮。如果比較細心，那么可以很大程度上使焊接變形的幾率得到降低。對結構以及設計的控制：第一，需要采用船體分段的建造法，這樣可以很大程度上對工作量進行減少，同時也可以保障船體的總焊接變形得到一定的控制;第二，焊縫應該保障對稱性，要做到靠近中間的位置，防止彎曲變形的情況;第三，在保障結構強度的前提之下，應該對焊縫的截面尺寸進行減少，這樣可以降低收縮變形的幾率;第四，要保障焊縫數量可以減少[2]。

（三）提高制造工藝水平

第一，保障在無裝配應力下對船體完成組裝;第二，對工藝自動埋弧焊以及氣體保護焊進行利用;第三，焊接的參數一定要符合規定以及要求，要具備合理性，在利用焊接工藝進行工作的時候，要保障固定以及反變性的方式比較的符合標準。對收縮量進行保留，可以對尺寸縮短的進行彌補，要對實際的收縮量進行預先的考慮。剛性固定法常用的的一種方法，保障構件可以在強度比較大的平臺上進行固定，想要去掉外部的胎架，一定要選擇合適的時間，焊接縫完全的冷卻下來才可以進行;這樣可以有效的控制變形 [3]。

（四）控制電流以及電壓

在船舶焊接焊縫的過程當中，控制電流以及電壓是一個非常重要的環節，這樣可以對穩定性進行控制，還對焊縫是否可以成形有控制作用。如果焊接的電流比較大，那么表面就會出現堆高的現象;相反，就會使起弧的難度變大，同時也會造成焊接電弧缺乏一定的穩定性，還會造成熄弧的情況。如果電流比較大，會造成飛濺的情況，因此，應該對其進行比較合理的控制。在對焊接電流進行選擇時，為了更好的解決焊縫缺陷問題，應該盡可能的保障其與焊條的直徑相符合，對電流密度進行合理的控制。電流如果密度比較大，那么焊條會變得很紅，對于正常焊接會產生非常不好的影響;電流如果密度比較小，不會對穩定性造成破壞。一般來講，電流是焊條直徑的4倍，但是焊接的位置不是很有規則，應該降低電流的20%.除此之外，焊接的電流值會受到焊接速度的影響——當焊接的速度比較快時，會造成裂紋、氣孔以及夾渣等現象;在焊接的過程中，如果速度過慢，那么母材會出現受熱過大的現象，這樣會對船舶強度造成重大影響。因此，焊接的時候，應該按照實際電流情況進行選擇，要避免過快或者過慢情況的發生。

三、結語

綜上所述，在船舶制造過程中，受到工藝、應力等方面的影響會產生變形問題，這對這種情況采用正確的方法控制變形的產生，能夠有助于船舶制造水平的提高，實保證船舶質量、安全的必經之路，有助于我國船舶制造產業的良性發展。

參考文獻

[1]劉林，張弛.論船舶焊接工藝的發展現狀及焊接變形的研究[J].科技創新與應用，2014（25）：68.

[2]王陽，羅宇，田亮，薛健.固有變形計算方法及其在船舶焊接結構變形中的應用（英文）[J].船舶力學，2015，19（09）：1126～1138.

[3]王建興.大型船舶結構焊接變形固有應變法預測研究[J].工業設計，2017（08）：154～155.