连接成形理论基础(第八章)

货舱区环型各分段制造货油舱区的环型分段包括底部分段、下边舱分段、舷侧分段、上边舱分段、甲板分段、横舱壁分段和纵舱壁分段，各类分段的结构形式不一样，所以制造方式和安装方法有所差别（见示图8—20），而共同点是分段首尾端的构架与壳板“一刀齐”。

示图8—20一、底部分段制造大型船舶底部一般分为平底线区的“方箱”底部，及其二侧舭部的底边水舱组成。

1、制造方式：大型船舶“方箱”底部均分为不对称的左右（P.S）二个片段分别制造，搭载前才总组合拢成整体。

制造方式是在“平面分段装焊流水线”上的内底板为基面反造，然后贴盖外板拼板。

而特殊船舶LNG则以内底板为基面反造，而外板纵骨则安装在另一外板胎架的铺板上。

将反造的内底片段翻身反扣至正态外板片段中成形分段。

1、安装方法我厂曾用过三种。

（1）七、八十年代曾用框架式装配法（见示图8—21）示图8—21（1）九十年代之后用放射式装配法（见示图8—22）示图8—22（3）LNG船用顺序式装配法（见示图8—23）示图8—232、操作控制要领（1）纵骨、纵桁及横向肋板间距尺寸按“LNG分段建造精度控制表”标准。

（2）纵骨、纵桁及横向肋板的垂直度按“LNG分段建造精度控制表”标准。

（3）纵骨、纵桁、内底板及外板首、尾端应在同一横断面内，检测办法用线锤或激光经纬仪。

4、构架装配顺序内底板拼板划线及切割→纵骨安装→16极焊接→安装肋板→插入纵桁板→架设外板纵骨材→构架焊接→预舾装→贴盖外板拼板→定位加强焊。

（1）内底纵骨安装。

将纵骨按零件号吊到分段内底板相对应的位置。

根据图纸尺寸确定纵骨轮廓与外板端缝的相对位置，然后用点焊固定。

点焊时应从纵骨中间向二端固定，定位焊结束后，要用角尺或水平尺检测盘直度，在关键部位肋骨与内底板的垂直度须用钢板条临时加强以防止纵材焊接变形。

（2）肋板安装。

吊装肋板按相应的肋位线插入纵材之间。

在吊装肋板时会遇到肋板上的纵骨切口不易插入纵骨，这时须修正肋板上的切口。

工件 接触引弧
钢焊条焊接钢材时的焊 接电弧
焊接电弧是在电极和工件间的气体介质中长时间放电的现象。 电弧引燃时，弧柱中充满了高温电离气体，发出大量的光和热
手工电弧焊的焊接过程
焊缝附近 基体金属
焊条
焊芯 药皮
电
电
弧
弧
熔化 焊缝
熔 渣 CO2↑ 保护熔池
手工电弧焊的优缺点
优点：设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种 钢材和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。
熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适 于大量生产；
陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强 度低。
埋弧自动焊的特点
焊接质量高且稳定； 熔深大，节省焊接材料； 无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少； 自动化操作，生产效率高。 设备昂贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形
工件的纵、环焊缝的批量生产。
栓接
由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类 紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零 件。 这种连接形式就称为螺栓连接，即栓接。如把螺母从 螺栓上旋下，又可以
使这两个零件分开， 故螺栓连接是属于可 拆卸连接。
焊接
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接 过程的实质是用加热或加压等手段，借助于金属原 子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连 接起来。
硬钎焊
硬钎焊是指使用的钎料熔点高于480℃的钎焊。其主 要加热方式有：火焰加热、电阻加热、感应加热、 炉内加热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高 （＞800MPa）。
硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。
钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程： ⑴ 钎料熔化和流入、填充接头间歇形成钎料充满焊缝

首先必须使两个物体相互接近到0.3nm ~ 0.5nm
的距离，使之达到原子间的力能够互相作用的程
度。
三、熔焊的焊接过程
熔焊的焊接过程：一般是利用热源(如电弧、气体火焰等)
把工件待焊处局部加热到熔化，形成熔池，然后随着热
源向前移去，熔池液体金属冷却结晶而形成焊缝。 熔焊过程包含： 焊接冶金过程 焊接热过程 焊缝结晶过程
熔池中柱状晶的形成
焊缝凝固特点
弯曲柱状晶 熔池的形状和尺寸，受焊接时工艺参数的影响。 典型的熔池轮廓像不标准的椭球，熔池的宽度和深度 沿x轴连续变化。 熔池的最大散热方向就是液相等温线的法线方向。 焊接速度对晶粒生长形态有很大影响：焊接速度大 时，柱状晶便趋向垂直于焊缝生长。焊接速度小时， 柱状晶更弯曲。垂直于焊缝的柱状晶，易在焊缝中心 形成脆弱的结合面，并出现纵向裂纹。
了解粘接技术的一些概念、粘接原理、胶粘剂及胶 粘工艺。
第一节 焊接基础知识
Байду номын сангаас一、概述 1、连接方法的分类：
机械连接：用螺钉、螺栓和铆钉等紧固件将两分离型材或零 件连接成一个复杂零件或部件的过程。
物理化学连接：用粘胶或钎料通过毛细作用、分子间扩散及 化学反应等作用，将两个分离表面连接成不可拆接头的过程， 通常指钎焊、封接和胶接三类。 冶金连接( 即焊接 ) ：通过加热或加压 ( 或两者并用 ) 使两个金 属分离表面的原子达到晶格距离，并形成金属键而获得不可拆 接头的工艺过程。
典型熔池形状
熔池的液相的等温线及晶体生长线示意
焊接熔池的结晶过程
熔池凝固组织控制 实际焊缝中，由于化学成分，板厚和接头形式不同， 不一定具有所有的凝固组织形态。 焊接操作规范改变时，凝固组织将作较大的变化： 当焊接速度增大时，焊缝中心往往容易出现大量 等轴晶； 当焊接速度较低时，主要为柱状树枝晶。 当焊接电流较小时，主要是胞状晶； 焊接电流较大时，则转为粗大的树枝晶。 粗大的树枝晶会降低焊缝金属的强度和韧性。

钎焊：母材不熔化，仅靠焊料熔化填入间隙与母材作用
从冶金的角度，根据焊区特点可分为三大类：
液相焊接：
利用热源加热待焊部位，使之熔化，利用液相的相容而实 现原子间结合。
固相焊接：
利用压力使待焊部位的表面在固态下直接紧密接触，并使 待焊表面的温度升高，（但一般低于母材金属熔点），通 过调节温度、压力和时间以充分进行扩散而实现原子间结 合。
1、 矿石… 钛铁矿、大理石、长石
等
2、金属或合金… 锰铁、硅铁、铝粉等 3、化工制品… 钛白粉、水玻璃等 4、有机物… 淀粉、木粉等
焊丝：（实芯焊丝）
焊丝中常加Mn、Si、Mo，含碳小于0.10％
用CO2气体保护焊时CO2具有强氧化作 用，焊丝中必须含有足够量的脱氧合金元 素。
H08Mn2SiA用于焊接低碳钢及16Mn钢， H08Mn2SiMoA可用于焊接σt≥600MPa低 合金高强钢。
焊接裂纹：
热裂：严格控制S、P
填满弧坑
减慢焊接速度（减小最后结晶区应力） 改善焊缝形状（避免熔深过大的梨形焊缝） 冷裂：主要是氢致脆性（延迟裂纹） 气孔：清除焊件锈、油
烘干焊条
提高高温熔池保持时间，让气体排除。 降低焊接电流，避免气剂过早分解。 采用短弧焊
第二节
一、电阻焊
压力焊
二、摩擦焊
三、扩散焊
熔化焊：
焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊、
电子束焊、激光焊
压焊：
电阻焊、摩擦焊、超声波焊、爆炸焊
钎焊： 扩散焊：
一般扩散焊、瞬间液相扩散焊、超塑性成扩散焊
焊
焊接的实质
接
焊接的实质是借助加热或加压、或同时加热和加 压，以实现原子结合。
焊接过程的本质就是通过适当的物理及化学过程，使两个分离表面 的金属原子接近到晶格距离（0.3~0.5nm），形成金属键，从而使两 金属连为一体，达到焊接的目的。 加热源包括：