铝镁合金艉轴套管装焊工艺及装焊结构

技术领域

本发明涉及铝镁合金焊接工艺技术领域，具体涉及一种铝镁合金艉轴套管装焊工艺及装焊结构。

背景技术

铝镁合金是现代高速船的结构材料，其焊接强度高，密度小(2.7％)，膨胀系数比钢结构船舶大，约3倍左右，因此在焊接过程中易产生焊接变形。

艉轴套管焊接因焊接热量集中、线膨胀系数大，因此铝镁合金船体的艉轴套管焊接过程中极易产生艉轴套管直线度弯曲变形、艉轴套管距基线弯曲变形的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝镁合金艉轴套管装焊工艺及装焊结构，以解决现有铝镁合金船体艉轴套管焊接过程中易产生艉轴套管直线度弯曲变形、艉轴套管距基线弯曲变形的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铝镁合金艉轴套管装焊工艺，用于将艉轴套管与外板、肋框及横向加强结构以及纵向加强结构焊接固定，包括以下步骤：

S1：采用定位焊的方式将所述艉轴套管与所述外板、所述肋框及横向加强结构、以及所述纵向加强结构预定位；

S2：焊接所述艉轴套管与所述外板没有定位焊的一面，然后将所述艉轴套管与所述外板另一面的定位焊去除，再焊接该另一面；

S3：焊接所述艉轴套管与所述肋框及横向加强结构没有定位焊的一面，然后将所述艉轴套管与所述肋框及横向加强结构另一面的定位焊去除，再焊接该另一面；

S4：焊接所述艉轴套管与所述纵向加强结构没有定位焊的一面，然后将所述艉轴套管与所述纵向加强结构另一面的定位焊去除，再焊接该另一面。

进一步地，在步骤S1中，所述艉轴套管在预焊接前，位于船艉的一端向下倾斜设置，以预放反变形量。

进一步地，在步骤S2中，焊接所述艉轴套管与所述外板没有定位焊的一面时，将焊接缝分成上下左右对称的四段，先逆时针焊接左上的焊接缝，再顺时针焊接左下的焊接缝，再顺时针焊接右上的焊接缝，最后逆时针焊接右下的焊接缝。

进一步地，在步骤S2中，焊接所述艉轴套管与所述外板去除定位焊的另一面时，将焊接缝分成上下对称的二段，先逆时针焊接上方的焊接缝，再顺时针焊接下方的焊接缝。

进一步地，在步骤S3中，焊接所述艉轴套管与所述肋框及横向加强结构时，将焊接缝分成上下左右对称的四段，先顺时针焊接左下的焊接缝，再逆时针焊接右上的焊接缝，再逆时针焊接右下的焊接缝，最后顺时针焊接左上的焊接缝。

进一步地，所述肋框及横向加强结构为多个时，由艏至艉依次焊接多个所述肋框及横向加强结构。

进一步地，在步骤S4中，焊接所述艉轴套管与所述纵向加强结构时，先由艉至艏焊接位于所述艉轴套管下方的纵向加强结构，再由艉至艏焊接位于所述艉轴套管上方的纵向加强结构，相邻的两段焊接缝的焊接方向相反。

进一步地，采用多层焊缝时，焊接过程中的层间温度控制在220-300℃之间。

进一步地，在焊接完一层焊缝后，需待层间温度降至60℃及以下时，再进行下一层焊缝的焊接，且每层焊缝起弧收弧处，应错开至少50mm。

一种铝镁合金艉轴套管装焊装焊结构，包括艉轴套管、外板、肋框及横向加强结构和纵向加强结构，所述艉轴套管采用上述任一项所述的铝镁合金艉轴套管装焊工艺与所述外板、所述肋框及横向加强结构、以及所述纵向加强结构焊接固定。

本发明的有益效果：

本发明的铝镁合金艉轴套管装焊工艺，采用局部焊接收缩、分梯次的焊接顺序让焊接变形有效的控制在标准范围内，艉轴套管的同心度偏差小于0.20mm，完全达到艉轴的安装精度要求，一次性通过船东、船检的报验。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的艉轴套管与外板、肋框及横向加强结构、以及纵向加强结构的装配关系俯视图；

图2为图1中的A-A向剖视图；

图3为本发明的艉轴套管预留反变形量的装配示意图；

图4为本发明的艉轴套管与外板没有定位焊的一面焊接缝的焊接顺序及方向示意图；

图5为本发明的艉轴套管与外板有定位焊的一面焊接缝的焊接顺序及方向示意图；

图6为本发明的艉轴套管与肋框及横向加强结构焊接缝的焊接顺序及方向示意图；

图7为本发明的艉轴套管与纵向加强结构焊接缝的焊接顺序及方向示意图；

其中：

10-艉轴套管；20-外板；30-肋框及横向加强结构；40-纵向加强结构。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决现有铝镁合金船体艉轴套管焊接过程中易产生艉轴套管直线度弯曲变形、艉轴套管距基线弯曲变形的问题，本发明提供一种铝镁合金艉轴套管装焊工艺及装焊结构。

如图1至图7所示，本实施例提供的一种铝镁合金艉轴套管装焊工艺，用于将艉轴套管10分别与外板20、肋框及横向加强结构30、以及纵向加强结构40焊接固定，保证焊接变形量有效的控制在标准范围内，完全满足艉轴套管10的安装精度要求。但不限于此，还可以用于焊接其他焊接变形量较大的工件中，以减小焊接件的变形量从而提高焊接件的合格率。

如图1和图2所示，艉轴套管10与外板20呈夹角布置，从而在外板20的两面形成椭圆形的焊接缝，肋框及横向加强结构30可设置多个，沿艉轴套管10的轴向间隔分布，在肋框及横向加强结构30的两面形成圆形的焊接缝，纵向加强结构40设置在艉轴套管10的上下两侧，与艉轴套管10形成水平延伸的焊接缝，焊接缝的条数根据肋框及横向加强结构30的数量相应变更。

如图3所示，艉轴套管10在安装时，根据结构形式、焊接量大小进行预放反变形量，本实施例中，焊接方向为由下往上进行焊接，预放反变形为往下放，通过后续的焊接方向、焊接层数、边焊接边测量，使得艉轴套管10从反变形安装位置达到理论安装位置。

如图4至图7所示，艉轴套管的装焊工艺具体包括：

S1：采用定位焊的方式将艉轴套管10与外板20、肋框及横向加强结构30、以及纵向加强结构40预定位；

S2：焊接艉轴套管10与外板20没有定位焊的一面，然后将艉轴套管10与外板20另一面的定位焊去除，再焊接该另一面；

S3：焊接艉轴套管10与肋框及横向加强结构30没有定位焊的一面，然后将艉轴套管10与肋框及横向加强结构30另一面的定位焊去除，再焊接该另一面；

S4：焊接艉轴套管10与纵向加强结构40没有定位焊的一面，然后将艉轴套管10与纵向加强结构40另一面的定位焊去除，再焊接该另一面。

对于步骤S1，艉轴套管10安装好后，先采用定位焊的方式将艉轴套管10与外板20、肋框及横向加强结构30、以及纵向加强结构40进行预定位，保证后续焊接时艉轴套管10的位置精度。其中，艉轴套管10与外板20的定位焊位于外板20的外表面，即外板20朝向船艉的一面，艉轴套管10与肋框及横向加强结构30的定位焊位于肋框及横向加强结构30朝向船艉的一面，艉轴套管10与纵向加强结构40的定位焊一面不作具体要求，全部位于同一面即可。可选地，本实施例的定位焊采用点焊。

对于步骤S2，先焊接艉轴套管10与外板20没有定位焊的一面，将椭圆形的焊接缝分成上下左右对称的四段，按照图4所示的①-②-③-④的焊接顺序和焊接方向施焊，具体的，先逆时针焊接左上的焊接缝，再顺时针焊接左下的焊接缝，再顺时针焊接右上的焊接缝，最后逆时针焊接右下的焊接缝。采用这种焊接方式，连续焊接的两段焊接方向相反，以使每一段的起焊点能够有较长时间来散热，有利于相邻两段中先焊接的部分散热，从而降低焊接缝的层间温度。

在焊接好艉轴套管10与外板20没有定位焊的一面后，再焊接有定位焊的一面，先将外板20艉面的定位焊及焊渣清理干净，再采用机械形式进行清根，例如角磨砂轮机等，并进行着色检查无缺陷后，再按照图5所示的⑤-⑥焊接顺序和焊接方向施焊，具体的，将焊接缝分成上下对称的两段，先逆时针焊接上方的焊接缝，再顺时针焊接下方的焊接缝。

对于步骤S3，先焊接艉轴套管10与肋框及横向加强结构30没有定位焊的一面，将圆形的焊接缝分成上下左右对称的四段，按照图6所示的⑦-⑧-⑨-⑩的焊接顺序和焊接方向施焊，具体的，先顺时针焊接左下的焊接缝，再逆时针焊接右上的焊接缝，再逆时针焊接右下的焊接缝，最后顺时针焊接左上的焊接缝。采用这种焊接方式，连续焊接的两段间隔设置，避免先焊接部分升高的温度对后焊接部分的影响，且连续焊接的两段对称设置，能够抵消焊接应力。此外，相邻两段的焊接存在一定的间隔时间，有利于相邻两段中先焊接的部分散热，从而降低焊接缝的层间温度。

在焊接好艉轴套管10与肋框及横向加强结构30没有定位焊的一面后，再焊接有定位焊的一面，先将肋框及横向加强结构30艉面的定位焊及焊渣清理干净，进行清根、着色检查无缺陷后，再次按照图6所示的⑦-⑧-⑨-⑩的焊接顺序和焊接方向施焊。

此外，当肋框及横向加强结构30为多个时，由艏至艉依次焊接，且每个肋框及横向加强结构30均按照步骤S3所示的方法进行焊接。

对于步骤S4，焊接艉轴套管10与纵向加强结构40时，为先焊接没有定位焊的一面，按照图7所示的11-12-13-14的焊接顺序和焊接方向，具体的，先由艉至艏焊接位于艉轴套管10下方的纵向加强结构40，再由艉至艏焊接位于艉轴套管10上方的纵向加强结构40，相邻的两段焊接缝的焊接方向相反。

在焊接好艉轴套管10与纵向加强结构40没有定位焊的一面后，再焊接有定位焊的一面，先将纵向加强结构40的定位焊及焊渣清理干净，进行清根、着色检查无缺陷后，再次按照图7所示的11-12-13-14的焊接顺序和焊接方向施焊。

在本实施例中，艉轴套管10与外板20、肋框及横向加强结构30、纵向加强结构40焊接时，当板厚超过一定厚度时，则需要采用多层焊缝，此时，在焊接过程中需控制焊枪的电流大小，以使焊接过程中焊缝的层间温度控制在220-300℃之间，这样，在保证焊接效果的同时，能够最大的降低焊接变形量。

为了进一步降低焊接变形量，在焊接完一层焊缝后，需待层间温度降至60℃及以下时，再进行下一层焊缝的焊接，且每层焊缝起弧收弧处，应错开至少50mm。

此外，在焊接过程中需边焊接边测量，以最大程度的控制变形。具体的，艉轴套管10安装完成后测量一组数据，主要测量艉轴套管10内径与轴线的尺寸，焊接时根据安装后的数据调整焊接顺序。焊接时，每道焊缝焊接后需测量艉轴套管10与轴线的尺寸，焊接收缩不一样，焊接变形也不一样，艉轴套管10与外板20焊道需要2～3个焊接进程完成，如图4的焊接过程，表示一个焊接进程示意，其余相似。如图4中，焊接第一道焊缝后，需要测量艉轴套管10与轴线数据，再焊接第二道焊缝，测量数据后，以此类推完成第三、第四道焊缝，测量数据后，如艉轴套管10向外侧偏移，则需调整焊接顺序，在第二个焊接进程焊接时，可先完成②、④道焊缝，反之，则先完成①、③道焊缝，未偏差则按图4示意进行焊接。

综上，本申请的铝镁合金艉轴套管装焊工艺，采用装配安装预放反变形量及分梯次的焊接技术，严格控制焊接过程温度在220-300℃之间，端部采用十字固定测量点，焊接完上条焊缝等层间温度降至60℃左右再进行下道焊缝的焊接，焊接过程中采用边焊接边测量，从而达到控制变形的目的，艉轴套管10的同心度偏差小于0.20mm，完全达到艉轴的安装精度要求，且工艺技术的可操作强，按要求施工很容易满足工艺参数数据。

本实施例同时还提供了一种铝镁合金艉轴套管装焊装焊结构，包括艉轴套管10、外板20、肋框及横向加强结构30和纵向加强结构40，其中，艉轴套管10采用上述任一项技术方案的铝镁合金艉轴套管装焊工艺与外板20、肋框及横向加强结构30、纵向加强结构40焊接固定。通过上述的装焊工艺可将艉轴套管10的焊接变形有效的控制在标准范围内，一次性通过船东、船检的报验。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。