試述鋁合金船體焊接變形及其控制措施

馮英霖

（山東海圣船舶有限公司， 山東 龍口 265700）

鋁合金材料在船舶上廣泛使用，主要是因為其密度低，耐腐蝕性高，在航行期間可加速船舶運行。而且，由于其密度較小，它可以有效地降低船舶的重量并確保其穩定性，這是一個更昂貴的材料的造船工業。

1 導致鋁合金船體焊接變形的原因

1.1 鋁合金自身的金屬特性

鋁合金焊接的特點是硬度低，導熱系數高，熱膨脹系數大。對于鋁合金的化合物，可能會出現大量的材料變形，這可能對鋁合金外殼的設計造成很大的安全風險。此外，鋁合金外殼焊接時，必須采用能提高鋁合金材料電壓的軋輥、成型、剪切、切割等工藝。而在焊接時，焊接產生的熱能消除上述工藝所產生的電壓，從而導致鋁合金材料變形。最常見的焊接形式是鋁合金的波形變形，或局部凹形，通常在鋁合金焊接時材料變形。這是同一結構鋼材料的兩倍，這主要因為它的彈性模數以及熱膨脹系數所導致的。

1.2 焊接時產生的熱量

在鋁合金焊接過程中，鋁合金由于其特性吸收了更多的熱量并能變形，焊接通常比連續焊要好，但當鋁合金焊接時。充分考慮其金屬特性，并盡可能縮短焊接時間，這對于減少鋁合金焊接材料的變形至關重要。在焊接鋁合金材料之前，應盡量減少出口熱，防止鋁合金材料在最佳位置變形；金屬合金越少越好。

1.3 焊縫的位置、尺寸以及數量

1） 焊縫的位置，在鋁合金焊接過程中，焊縫位置是影響鋁合金材料變形的主要因素之一。焊接時，如果焊縫相對于設計中心線的位置不對稱，則會發生彎曲變形。因此，在焊接過程中，必須首先考慮多個焊縫的位置，以保證它們與設計中心線的對稱性。如果實際焊接不能保證焊縫的對稱性，焊工應遵循相應的焊接順序。

2） 焊縫尺寸及數量，焊接鋁合金時，不僅要考慮焊縫的位置，還要考慮焊縫的尺寸。焊縫長度在很大程度上取決于鋁合金收縮的剪切面積，焊縫的垂直收縮通常與焊縫長度成正比。焊縫數量和尺寸越大，鋁合金變形的可能性越大。因此在焊接時必須了解板的厚度，設計相應的焊縫尺寸和數量，以保證鋁合金的變形較小，并在焊接變形時節省廢料。

2 鋁合金船體焊接變形的控制措施

2.1 裝配精度

鋁合金船體組裝時，裝配精度應高于普通鋼船的標準。在裝配板時，板焊縫的間隙間隙應在標準范圍內為0.5 毫米，板焊縫的間隙應在標準范圍內為1 毫米，在裝配骨架時，骨架間距，位置偏差，對接間隙，端部破裂應保持在標準精度范圍1mm；精度標準偏差為2mm，外皮間隙為1mm。

2.2 裝配順序

在裝配時應考慮裝配的順序，船體中心開始裝配，然后再向船體首尾和兩側方向依次延伸裝配。如果鋁合金外殼是在分段基礎上建造的，那么首先必須找到中內龍骨，然后沿兩側的肋骨，最后，在兩個方向收集這些數據，主要是根據船舶的平均部分，盡管有困難，但誤差不大，精度很高。

2.3 合理的焊接順序

鋁合金船焊接時，可參照鋼船焊接順序。一般說來：1）首先焊接船體中間部分，然后逐步將焊接擴大到雙方；2）首先焊接船舶縱向剖面，然后逐步展開焊接對稱地雙側；3）在對縱向構件進行焊接之前，再對橫向構件進行焊接時，這種方法可作為減少鋁焊接變形的參考點。

2.4 點焊定位

安裝外板后，可以采用點焊法，合理計算點焊的距離和長度。在外板厚度較大的情況下，點焊之間的距離可以略有增加，厚度小于小時，點焊之間的距離應該縮短。一般情況下，外殼厚度4-8 毫米，點焊距離最好保持在100mm 和150mm 之間，點焊長度最好保持在2 厘米的距離。

2.5 焊接參數的控制來防止變形

為了確保鋁合金船在焊接過程中不變形，焊接主管必須合理地焊接鋁合金材料,設計焊接參數。對于這些參數，每一個設計后，施工人員必須按照已經開發的方法進行工作，為了保證鋁合金船體焊接順利完成。

2.6 分段吊運

在適當地點，如懸掛式吊耳，裝載裝配材料時，應安裝緊固材料，以防止在懸掛過程中部分變形。在起吊時，要注意段體的平穩，盡量不要讓片段振動等，當片段墜落時，應當將地面墊平。

3 鋁合金變形后矯正

3.1 鋼質專用壓條板

在對平直艙壁板進行焊接時，可以將艙壁板上不同種類的扶強材進行定點焊接，將其固定在艙壁板中，然后在硬質材料艙壁的支撐點處放置專用鋼壓板，以減少艙壁的變形。在實際應用中，應根據艙壁之間的距離，采用不同類型的壓力板，有效地控制焊接變形。

3.2 鋁合金變形修復

如有變形，可采用加熱法校正局部變形，但加熱時應注意加熱溫度。另外，校正必須從粗校正開始，然后從整體水準的變形部分開始，從最嚴重的變形開始，這樣才能有效地防止由于校正誤差而引起更嚴重的變形。

4 結語

在控制鋁合金船體變形時，應考慮到：鋁合金外殼的變形控制不僅限于其本身的鋁合金焊接工藝，而且也限于焊接前的所有環節。此外，鋁合金外殼在焊接前的焊接過程中所遇到的問題必須得到全面解決。