船舶高效焊接工藝及裝備_圖文

1、 1 概述焊接技術(shù)是船舶建造工程的關(guān)鍵工藝技術(shù),是建立現(xiàn)代造船模式的支撐技術(shù)。焊接技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了造船技術(shù)的進(jìn)步。20世紀(jì)初,由于船舶業(yè)引進(jìn)了焊接技術(shù),造船模式由整體拼裝發(fā)展到分段建造,使大型和巨型船舶得以順利建造。高效焊接技術(shù)對(duì)船舶建造具有特別重要的意義。船舶結(jié)構(gòu)復(fù)雜,服役條件苛刻,且為全焊接結(jié)構(gòu)。船體建造中焊接工作量約占70%,焊接成本約占船體建造總成本的30%50%。因此,在船舶建造過(guò)程中通過(guò)高效焊接手段來(lái)滿足縮短建造周期、降低建造成本的需求,同時(shí)保證良好的焊接質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)高效焊接的基本途徑有:(1提高焊接熔敷效率,如采用多絲焊、垂直氣電焊、攪拌摩擦焊等。(2減少坡口斷面及熔敷金屬量,如采

2、用窄間隙焊、激光復(fù)合焊等。(3自動(dòng)化焊接,如采用生產(chǎn)線、機(jī)器人焊接等。2 船舶高效焊接工藝及裝備發(fā)展現(xiàn)狀縱觀國(guó)內(nèi)外船舶建造企業(yè)的造船模式,主要流程基本相同,為零件部件分段總段船臺(tái)(塢搭載。與此相對(duì)應(yīng)的,所采用的焊接技術(shù)及裝備也是大同小異。在部件、分段、總段等中間產(chǎn)品的生產(chǎn)制造階段采用自動(dòng)化程度很高的大型焊接生產(chǎn)裝置(流水線,在船臺(tái)(塢搭載時(shí)則采用單機(jī)自動(dòng)化焊接設(shè)備。所不同的是,國(guó)外先進(jìn)造船企業(yè)擅于和敢于將更多先進(jìn)的高效焊接技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,所采用的高效焊接設(shè)備自動(dòng)化、智能化程度更高。2.1 國(guó)外船舶高效焊接工藝及裝備發(fā)展情況2.1.1 日本日本造船焊接技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)簡(jiǎn)易機(jī)械化、機(jī)械自動(dòng)化和

3、機(jī)器人智能化三個(gè)階段,利用各種先進(jìn)的焊接設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效的焊接工藝。從1970年代開(kāi)始發(fā)展半自動(dòng)CO2氣保護(hù)焊取代手工焊條電弧焊為第一階段;從1980年代末開(kāi)始發(fā)展獨(dú)立臺(tái)車形式的焊接設(shè)備為第二階段,采用MAG焊接工藝,通過(guò)跟蹤或仿形焊縫自動(dòng)完成焊接,焊接效率成倍甚至數(shù)倍提高,焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良,有效地控制了焊接變形和提高船體建造精度,焊接工人勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境得到很大改善。1995年神戶制鋼和NKK津船廠合作開(kāi)發(fā)世界上第一套造船焊接機(jī)器人系統(tǒng)并用于小合攏生產(chǎn)標(biāo)志著第三階段的開(kāi)始。NKK津船廠配置了26臺(tái)焊接機(jī)器人,其中,小合攏工作站設(shè)置了10個(gè)機(jī)器人,中合攏工作站設(shè)置了16個(gè)機(jī)器人,整個(gè)車間全部制造過(guò)程由中

4、央電腦控制室控制,幾乎達(dá)到了無(wú)人化的程度,焊接質(zhì)量、焊接速度、焊接效率均達(dá)到了世界上最先進(jìn)水平。NKK于2000年推出了一種仰焊機(jī)器人,能從船體下面焊接船底殼板。機(jī)器人焊矩上有激光傳感器,它能使機(jī)器人監(jiān)控間隙寬度和焊接方向,并能從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇最佳焊接方案。川崎重工2003年開(kāi)發(fā)出一套高度自動(dòng)化的用于潛艇耐壓殼體焊接的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一系列用于各種結(jié)構(gòu)焊接的機(jī)器人,具有良好的焊接控制能力。從小合攏到大合攏,從平面到曲面,日本的船廠均實(shí)現(xiàn)了高效自動(dòng)化的焊接。NKK津船廠的小合攏采用各種輕便型自動(dòng)水平角焊機(jī)及門架式多關(guān)節(jié)機(jī)器人焊接低構(gòu)架肋板框架、平板部件;構(gòu)架的肋板與縱桁之間以及與縱骨之間的角焊縫,

5、構(gòu)架與底板的水平角焊縫則采用門架式機(jī)器人或多臺(tái)小型機(jī)器人進(jìn)行“井”字形構(gòu)件內(nèi)水平和立向自動(dòng)角焊;曲面分段外板的拼接,在大型焊接變位機(jī)上采用小車或雙絲串列擺動(dòng)單面MAG自動(dòng)焊進(jìn)行焊接,以取代傳統(tǒng)的FAB法,或采用半門架4軸數(shù)控機(jī)器人進(jìn)行焊接,而三維曲板的單面焊和縱橫構(gòu)件在曲形船舶高效焊接工藝及裝備中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所趙伯楗曹凌源鄭惠錦毛信順COVEr STOrY 封面故事外板上的裝焊尚在研究中;大合攏除舷側(cè)旁板平直部分對(duì)接縫采用垂直氣電焊外,還采用橫向自動(dòng)氣電焊。船體內(nèi)底板和上甲板對(duì)接焊采用FAB單面埋弧自動(dòng)化焊,或采用單絲或雙絲單面MAG自動(dòng)焊和可移動(dòng)式軌道或無(wú)軌道焊接機(jī)器人進(jìn)行單

6、面MAG對(duì)接焊。攪拌摩擦焊技術(shù)在日本許多船廠也獲得應(yīng)用。三井造船廠于2004年將攪拌摩擦焊技術(shù)用于高速貨船上層建筑的建造,該船已投入使用多年且性能良好。日本Sumitomo 輕金屬公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)生產(chǎn)鋁質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)板件和耐海水的板材。其中耐海水的板材由5塊寬度為250 mm的5083鋁合金擠壓板連接成一塊尺寸為1250 mm ×500 mm的鋁合金板。由于焊縫根部和背面具有良好的平整性而被用作船艙的壁板。2.1.2 韓國(guó)韓國(guó)造船工業(yè)在政府的大力支持和自身的努力下,通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和自主研發(fā)進(jìn)行造船裝備的自動(dòng)化改造,從而迅速崛起。大宇重工的玉浦船廠從1995年起通過(guò)采用含有機(jī)器

7、人的新型平面分段生產(chǎn)線等各種現(xiàn)代化造船裝備,大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,走了一條不依靠擴(kuò)充造船設(shè)施就能提高造船能力的捷徑。三星和現(xiàn)代兩大集團(tuán),在船廠的平面分段流水線的拼板、骨材裝焊等環(huán)節(jié)也應(yīng)用了機(jī)器人,以提高生產(chǎn)效率。三星重工采用爬行式機(jī)器人自動(dòng)焊接油輪側(cè)壁。大宇造船廠聯(lián)合韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)采用離線編程、虛擬技術(shù)將焊接機(jī)器人應(yīng)用于造船工業(yè)中。韓國(guó)Pukyong國(guó)立大學(xué)的Kam Bo等人研制了一種體積小巧、質(zhì)量輕的輪式智能焊接機(jī)器人,已用于船體“井”字形構(gòu)件的焊接。2.1.3 美國(guó)美國(guó)船廠從20世紀(jì)80年代起就將機(jī)器人列為船廠的適用技術(shù)。托德太平洋公司的洛杉磯船廠在1983年將弧焊機(jī)器人用于小部件的生產(chǎn)

8、。阿馮爾船廠在縱桁和橫梁流水線上應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。美國(guó)將造船機(jī)器人納入“再投資技術(shù)項(xiàng)目”(Technology ReinvestmentProject研究計(jì)劃,目標(biāo)是:開(kāi)發(fā)造船用全機(jī)器人焊接系統(tǒng);開(kāi)發(fā)模塊組裝機(jī)器人,可按任務(wù)要求組裝成功能不同的機(jī)器人,具有先進(jìn)的傳感和適應(yīng)能力,可在雜亂的環(huán)境中工作;開(kāi)發(fā)具有用戶友好接口的系統(tǒng),可被不了解機(jī)器人和自動(dòng)化的造船工人所接受;開(kāi)發(fā)以開(kāi)放式結(jié)構(gòu)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作為基礎(chǔ)的模塊式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);開(kāi)發(fā)可與船廠各種C A D/C A M系統(tǒng)相連接的自動(dòng)離線編程系統(tǒng)。最近,美國(guó)軍船研究辦公室聯(lián)合N e w p o r t N e w s船廠、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所提出了一種

9、先進(jìn)的雙殼船建造的技術(shù)概念,即遙控升降焊機(jī),包括自動(dòng)焊機(jī)、焊臺(tái)和自動(dòng)升降設(shè)備。該系統(tǒng)有6個(gè)自由度,在船臺(tái)裝配時(shí)可代替人工進(jìn)入指定分段位置,通過(guò)激光傳感器將工作進(jìn)程反饋給控制人員,從而在控制人員的操控下精確地完成焊接工作。在新技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面,美國(guó)一直走在世界前列。由美國(guó)海軍資助,美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)聯(lián)合國(guó)家鋼鐵與造船公司開(kāi)發(fā)的激光-MIG復(fù)合焊技術(shù)成功地應(yīng)用于T-AKE級(jí)戰(zhàn)斗后勤補(bǔ)給艦管系的焊接,為造船廠節(jié)省50萬(wàn)美元的成本。美國(guó)海軍制造技術(shù)(ManTech資助項(xiàng)目移動(dòng)式激光電弧復(fù)合焊系統(tǒng)(Mobile Hybrid Laser ArcWelder開(kāi)發(fā)時(shí)間從2007年11月到2008年12

10、月,開(kāi)發(fā)出一套搭載激光復(fù)合焊接系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備,用于船廠角焊縫的焊接。如圖1所示,這套系統(tǒng)可裝在現(xiàn)有的平面分段流水線或其他生產(chǎn)線上,通過(guò)提高焊接速度減少平面分段制造時(shí)間來(lái)降低成本,通過(guò)減少焊接變形、提高制造精度和焊縫金屬特性來(lái)提高焊接質(zhì)量。此外,美國(guó)海軍ManTech項(xiàng)目對(duì)先進(jìn)兩棲攻擊艇中2519鋁合金采用攪拌摩擦焊也取得了成功。2.1.4 歐洲由于人力成本非常高,因此,歐洲造船國(guó)家不遺余力地推進(jìn)自動(dòng)化、智能化焊接技術(shù)。歐洲不少國(guó)家的船舶建造中都相繼不同程度地采用了焊接機(jī)器人。最近幾年,奧地利IGM 機(jī)器人系統(tǒng)公司將機(jī)器人焊接系統(tǒng)成功用于船舶制造業(yè)中,無(wú)論是豪華客輪、油輪、貨柜船,還是巡洋艦的建

11、造,IGM焊接機(jī)器人都有較多應(yīng)用,一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以有10個(gè)機(jī)器人同時(shí)圖1 移動(dòng)式激光-電弧復(fù)合焊接系統(tǒng)在船舶焊接中的應(yīng)用進(jìn)行工作,圖2為IGM 機(jī)器人在船舶焊接中的應(yīng)用。丹麥歐登塞船廠采用輕便型數(shù)控機(jī)器人和大型門架式焊接機(jī)器人,每天能焊3 Km 長(zhǎng)的焊縫,已用于集裝箱船的制造,該公司還使用帶漫游示教手柄的機(jī)器人焊接典型鋼板和垂直加強(qiáng)筋組成的網(wǎng)格狀工件。歐盟的ROW-ER-2工程旨在研制一套焊接機(jī)器人系統(tǒng),以滿足雙層外殼船舶建造的需要。該工程專門研制了一個(gè)鋁合金焊接機(jī)器人,并設(shè)計(jì)了靈活的輕便移動(dòng)平臺(tái),使用藥芯焊絲氣保護(hù)焊工藝,采用電弧傳感實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的三維跟蹤。歐洲掌握著激光核心技術(shù),激光焊接技術(shù)在

12、歐洲造船廠的應(yīng)用最多。德國(guó)邁爾船廠(Meyer 率先于2002年將配有激光-電弧復(fù)合焊裝置的自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用到大型船體部件的實(shí)際生產(chǎn),對(duì)20 m ×20 m 的部件進(jìn)行平板焊接,無(wú)須翻轉(zhuǎn)焊件。在甲板預(yù)制區(qū)內(nèi),有兩個(gè)對(duì)接焊工作站。厚度在15 mm 以內(nèi)的板能達(dá)到3.0 m/min 的焊接速度。另外,還有兩個(gè)角接焊接工作站,用于焊接直線尺寸長(zhǎng)度在20 m 以內(nèi),厚度在12 mm 以內(nèi)的甲板或壁板。目前,該船廠已廣泛使用激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)。歐洲進(jìn)行的“船塢激光”工程加速了激光-電弧復(fù)合焊技術(shù)在歐洲船廠的應(yīng)用,為提高造船、修船生產(chǎn)效率和質(zhì)量、改善工作條件開(kāi)辟了新途徑。 2.2 國(guó)內(nèi)船舶高

13、效焊接工藝及裝備的新發(fā)展經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展,中國(guó)已成為世界造船大國(guó)。目前,我國(guó)造船焊接工藝已發(fā)展到40多種。高效焊接技術(shù)除了在散貨船、油船、集裝箱船等主力船型上應(yīng)用之外,還在液化天然氣船(LNG 、液化石油氣船(LPG 、海洋浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船(FPSO 、超大型油船(VLCC 、軍用船等高技術(shù)、高附加值船舶上獲得廣泛應(yīng)用。2.2.1 高效焊接生產(chǎn)線(1平面分段流水線從最早的國(guó)外引進(jìn)到自主開(kāi)發(fā),平面分段流水線已成為我國(guó)大中型船廠不可或缺的生產(chǎn)線,包括平板拼接、構(gòu)件角接等焊接工位,主要采用多絲埋弧自動(dòng)焊和多電極CO 2氣保護(hù)焊等工藝,生產(chǎn)效率很高,圖3為外高橋造船有限公司雙絲埋弧焊焊接實(shí)況。(2機(jī)器

14、人管子-法蘭焊接生產(chǎn)線該生產(chǎn)線的功能是將預(yù)先堆放在料架平臺(tái)上的原料管子經(jīng)過(guò)自動(dòng)進(jìn)料、長(zhǎng)度測(cè)量、自動(dòng)套料、定長(zhǎng)切割、標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、管子法蘭裝配、焊接機(jī)器人實(shí)時(shí)進(jìn)行焊縫自動(dòng)識(shí)別和跟蹤,并依據(jù)專家數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容自動(dòng)確定最佳焊接工藝參數(shù)和焊接層數(shù)自動(dòng)完成單層或多層焊(16層,焊接完成后按生產(chǎn)要求歸類下料,加工過(guò)程中產(chǎn)生的余料管和廢料管也得到適當(dāng)收集。該生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化作業(yè),替代人工操作,具有加工精度與效率高、場(chǎng)地利用率高,以及生產(chǎn)安全、節(jié)能減耗、環(huán)保等特點(diǎn)。機(jī)器人自動(dòng)焊接質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人的手工焊接,機(jī)器人焊接后人工表面打磨工作大大減少,工場(chǎng)空氣中有害粉塵大幅度降低。圖4為機(jī)器人管子-法蘭焊接生產(chǎn)線在船廠

15、的典型應(yīng)用。2.2.2 快速搭載焊接工藝及設(shè)備船廠在內(nèi)場(chǎng)制造各種分段后,將分段運(yùn)至外場(chǎng)合攏成總段,總段完成 后進(jìn)入船臺(tái)(塢進(jìn)行搭載,搭載的圖3 外高橋造船有限公司雙絲埋弧焊焊接實(shí)況圖2 奧地利IGM 機(jī)器人在船舶焊接中的應(yīng)用a 部件裝焊b 曲面板列裝焊COVEr STOrY封面故事 快慢就決定了船臺(tái)周期?？焖俅钶d是先進(jìn)造船方法中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其中搭載階段各種形式接頭的焊接施工是搭載階段的主要工作之一。采用先進(jìn)焊接工藝、實(shí)施自動(dòng)化焊接施工是實(shí)現(xiàn)搭載快速化的重要途徑。搭載階段各種形式的焊接接頭主要包括船體結(jié)構(gòu)內(nèi)部和舷部外側(cè)各個(gè)部位的五種焊縫類型(垂直面的立向?qū)雍?、橫向?qū)雍?、垂直備在?guó)內(nèi)30多

16、家大中型船廠獲得應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)船體平直部建造的自動(dòng)化焊接率達(dá)到70%以上,有力地促進(jìn)了我國(guó)船臺(tái)(塢總段大合攏裝焊作業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)總體水平的提高。這些焊接工藝及裝備包括:(1垂直面的立向?qū)雍缸詣?dòng)化焊接工藝及設(shè)備垂直面的立向?qū)雍缸詣?dòng)化焊接采用CO 2氣保護(hù)單面焊雙面成型焊接工藝,正面采用水冷銅滑塊,背面貼陶瓷襯墊,一次焊接成形。垂直面的立向?qū)雍缸詣?dòng)化設(shè)備(垂直自動(dòng)焊機(jī)是一種可靠、自動(dòng)化程度高的專用焊接設(shè)備。該設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu),使用靈活方便。小車自動(dòng)行走進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)焊,從而避免了傳統(tǒng)工藝中的焊接斷點(diǎn),提高了焊縫的可靠性。垂直自動(dòng)焊機(jī)分為多種形式,單電極通用型適用于板厚9mm 32mm 的焊接

17、;單電極厚板型適用于板厚9mm 45mm 的焊接;雙電極適用于板厚30mm 70mm 的焊接;無(wú)論采用單電極還是雙電極焊接,均為一次焊接雙面成形,可大幅度提立角焊、水平面對(duì)接焊、水平角焊。自“九五”以來(lái),我國(guó)專業(yè)從事船舶焊接工藝研究的單位針對(duì)這五種類型焊縫開(kāi)展了相應(yīng)的機(jī)械自動(dòng)化焊接工藝和設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究,已可實(shí)現(xiàn)搭載階段五種類型焊縫焊接接頭的自動(dòng)、快速焊接,各種自動(dòng)化焊接工藝及裝備在搭載階段的應(yīng)用位置如圖5所示。至今,已有一千多臺(tái)套車型機(jī)械自動(dòng)化焊接設(shè)圖5 自動(dòng)化焊接工藝及裝備在搭載階段的應(yīng)用位置圖4 機(jī)器人管子-法蘭焊接生產(chǎn)線a 江南管業(yè)應(yīng)用的機(jī)器人管子-法蘭焊接生產(chǎn)線b 新時(shí)代船廠應(yīng)用

18、的機(jī)器人管子-法蘭焊接生產(chǎn)線 高焊接效率和質(zhì)量,圖6所示為滬東中華造船有限公司的垂直自動(dòng)焊接工藝。(2橫向?qū)雍缸詣?dòng)焊接工藝及裝備針對(duì)船體建造中舷側(cè)板橫向?qū)雍缚p的焊接而專門設(shè)計(jì)的焊槍擺動(dòng)機(jī) 構(gòu),解決了垂直位置橫向焊接工藝復(fù)雜以至難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的難題。焊速與焊槍擺動(dòng)參數(shù)可無(wú)級(jí)調(diào)整控制以滿足各種板厚的焊接要求。車體小型輕巧,良好的搬運(yùn)性適合船臺(tái)、船塢焊接作業(yè)。圖7所示為滬東中華造船有限公司LNG 船橫向?qū)幼詣?dòng)焊接工藝。(3垂直立角焊自動(dòng)焊工藝及裝備 垂直自動(dòng)角焊機(jī)是具有自動(dòng)行走功能、帶有焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的輕便型自動(dòng)焊接小車,如圖8所示。工作時(shí),該小車騎在專用磁性軌道上,由小車上的動(dòng)力齒輪與軌道

19、上的齒口嚙合而平穩(wěn)行走。針對(duì)船體建造中T 形接頭立角焊位置的焊接而專門設(shè)計(jì)的焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)特別適合船體垂直位置角焊縫的自動(dòng)化焊接,為垂直位置角焊縫的焊接施工提供了一種高效、高質(zhì)量的自動(dòng)化焊接手段和方法。(4水平面對(duì)接焊自動(dòng)焊接工藝及裝備雙絲單面MAG 焊機(jī)采用擺動(dòng)雙電極CO 2氣保護(hù)單面焊雙面成型焊接工藝,適用于船底外板、雙層底分段頂板、上甲板等大合攏分段的平對(duì)接焊。板厚22 mm 以下的焊縫可一次焊接完成,焊接一條12 m 長(zhǎng)、厚度為22 mm 的焊縫僅需要4854min 。采用CO 2氣保護(hù)雙絲單面MAG 焊工藝與傳統(tǒng)的半自動(dòng)CO 2氣保護(hù)焊打底+埋弧焊蓋面工藝方法相比,焊接效率提高了8倍以

20、上,焊絲的消耗量則圖7 滬東中華造船有限公司LNG船橫向?qū)幼詣?dòng)焊接實(shí)況圖8垂直立角自動(dòng)焊設(shè)備圖6滬東中華造船有限公司垂直自動(dòng)焊接實(shí)況 封面故事 COVEr STOrY 氣保護(hù)焊接的 方法轉(zhuǎn)變?yōu)槿?自動(dòng)焊接，提 高了焊接效率 和 焊 接 質(zhì) 量， 為縮短船舶建 造周期提供了 技術(shù)支持和設(shè) 備保障。 3 我國(guó)船舶高 效焊接工藝及 設(shè)備發(fā)展方向 圖9 滬東中華造船有限公司雙絲MAG焊焊接實(shí)況 焊接機(jī)械 化、 自 動(dòng) 化、 智能化是造船 行業(yè)技術(shù)發(fā)展 的方向。對(duì)照 國(guó)外先進(jìn)造船 國(guó)家焊接技術(shù) 從手工焊半 自動(dòng)焊機(jī)械 自動(dòng)化焊智 能化焊接的發(fā) 展軌跡看，我 圖11 水平角焊自動(dòng)焊接 圖10 滬東中華造

21、船有限公司單絲單面MAG焊焊接實(shí)況 減少了 35% 以上，焊后幾乎不變形。 監(jiān)視即可自動(dòng)穩(wěn)定地焊接，到達(dá)終點(diǎn) 圖 9 所示為滬東中華造船有限公司雙 絲 MAG 焊焊接工藝。 與雙絲單面 MAG 焊機(jī)相比，單 絲單面 MAG 焊機(jī)具有小型輕便、便 于攜帶的特點(diǎn)，適合作業(yè)空間較小、 需經(jīng)常搬移的施工環(huán)境如船體艙室內(nèi) 結(jié)構(gòu)、底板等的焊接。這類平對(duì)接焊 在造船的焊接工作中占有較大的比 重。圖 10 為滬東中華造船有限公司 單絲單面 MAG 焊焊接工藝。 （5） 水 平 角 焊 自 動(dòng) 焊 接 工 藝 及 裝備 時(shí)通過(guò)限位開(kāi)關(guān)自動(dòng)停止，一人可操 作多臺(tái)，且操作人員無(wú)需具備專門技 能。圖 11 所示為水平

22、角焊自動(dòng)焊接 設(shè)備。 雙電極平角焊機(jī)主要適用于 90 ° 國(guó)船舶建造的焊接技術(shù)水平正處于半 自動(dòng)化到機(jī)械自動(dòng)化焊接階段，達(dá)到 智能化焊接階段還有一定距離。同時(shí) 焊接技術(shù)水平在不同的建造階段發(fā)展 也不平衡。從內(nèi)場(chǎng)焊接生產(chǎn)看，平面 分段制造較多采用大型裝置化自動(dòng)生 產(chǎn)線，曲面分段的焊接生產(chǎn)基本還是 以人工焊接為主。自主研發(fā)的船舶管 系的法蘭直管自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線已完 化水平。外場(chǎng)船臺(tái)（塢）的搭載生產(chǎn)， 自主研發(fā)的臺(tái)車型機(jī)械自動(dòng)化焊接工 藝技術(shù)已在部分船廠船體平直部焊接 生產(chǎn)全面應(yīng)用，還需要進(jìn)一步開(kāi)展推 廣應(yīng)用。 我國(guó)造船噸位總量現(xiàn)已達(dá)到世界 120 °的傾斜橫角焊縫。在船體結(jié)構(gòu)

23、中主要用于 8 mm12 mm 大焊腳的 直角焊縫和槽型隔艙拼板接縫的角焊 根據(jù)不同的板厚和焊腳尺寸進(jìn)行多層 多道焊。 水平角焊自動(dòng)焊接工藝的推廣應(yīng) 縫。采用一次兩道焊接的焊接方法， 全能適應(yīng)生產(chǎn)需要，具有較高的智能 自動(dòng)平角焊機(jī)體積小、重量輕、 用對(duì)于提高我國(guó)造船業(yè)平角時(shí)縫的焊 搬移方便、無(wú)需軌道自動(dòng)雙向行走， 接工藝水平具有特別重要的意義，它 操作性能極佳，只需按下按鈕，不用 使平角焊縫的焊接由手工半自動(dòng) CO2 10 Defense Manufacturing Technology | 2010. 06 第3期 第三，按照國(guó)家制訂的發(fā)展規(guī)劃，正 要在 2020 年實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，船 體

24、高效焊接技術(shù)方面必須結(jié)合我國(guó)船 舶建造焊接生產(chǎn)的實(shí)際情況，對(duì)落后 的生產(chǎn)環(huán)節(jié)要大力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，整 體上要迅速提升我國(guó)船舶焊接工藝技 術(shù)和裝備技術(shù)。具體可以分以下幾個(gè) 方面 ： （1）重點(diǎn)開(kāi)展船體曲面分段的自 動(dòng)化焊接技術(shù)，首先解決曲面外板的 拼接和骨架裝焊技術(shù)，再實(shí)現(xiàn)曲面上 板架的裝焊。運(yùn)用數(shù)字化造船技術(shù)、 智能化機(jī)器人焊接技術(shù)和大型焊接裝 備化技術(shù)，破解曲面分段中空間三維 曲線焊縫軌跡的變位、跟蹤、焊接成 形和變形控制等復(fù)雜難題，研發(fā)曲面 分段自動(dòng)焊接生產(chǎn)線。有些船型船身 幾乎都是由曲形外板構(gòu)成，曲面分段 比例很大，實(shí)現(xiàn)曲面分段的自動(dòng)化焊 和水平。 （ 2）在船臺(tái)（塢）快速搭載已采 用先進(jìn)

25、焊接工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)展自 動(dòng)化和智能化研究，重點(diǎn)解決焊縫自 動(dòng)跟蹤、熔池檢測(cè)和圖像分析以及焊 接成形控制技術(shù)，發(fā)展各種智能化焊 接技術(shù)裝備，提高焊接效率和焊接質(zhì) 量，進(jìn)一步提升自動(dòng)化焊接水平。 （3）提高內(nèi)場(chǎng)裝置化焊接生產(chǎn)線 的技術(shù)水平。目前各船廠平面分段自 動(dòng)生產(chǎn)線，拼板工位和縱骨裝焊工位 的自動(dòng)化水平很高，而板架裝焊工位 因此有必要研發(fā)門架布置焊接機(jī)器人 陣列智能化焊接系統(tǒng)，對(duì)平面分段上 由肋板和縱桁構(gòu)架分割成的多個(gè)“井” 字型結(jié)構(gòu)的水平和垂直角焊縫由機(jī)器 人陣列同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)焊接。改變生產(chǎn) 線上這個(gè)瓶頸工位的面貌，從而大幅 度提升平面分段的焊接生產(chǎn)效率。 此外，還應(yīng)加大力度研究激光焊、

26、激光復(fù)合焊、攪拌摩擦焊等新型焊接 技術(shù)以滿足一些特種船舶和高附加值 船舶建造的需要。 隨 著 我 國(guó) 造 船 模 式 向“ 精 益 造 船”方向的發(fā)展，造船精度的提高 為焊接自動(dòng)化、智能化提供了發(fā)展 所必要的基礎(chǔ)，后者的實(shí)現(xiàn)也將為 精 益 造 船 做 出 最 好 保 障。 目 前， 在 全球經(jīng)濟(jì)低迷和船舶行業(yè)不景氣的 大 背 景 下， 我 們 只 有 練 好 內(nèi) 功， 蓄 藝及裝備技術(shù)的研究和應(yīng)用，快速 提 升 我 國(guó) 船 舶 焊 接 裝 備 技 術(shù) 水 平， 為世界船舶行業(yè)的下一個(gè)大發(fā)展做 好蓄勢(shì)待發(fā)的準(zhǔn)備。 在向世界第一造船大國(guó)的目標(biāo)奮進(jìn)。 接技術(shù)，將提高這類船型的建造能力 則大多還是依賴人工半自動(dòng)焊施工。 精養(yǎng)銳，深入開(kāi)展船舶高效焊接 工 鏈接 中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所（船舶工業(yè) 611 所）是我國(guó)船舶行業(yè)內(nèi)唯一的一家以船舶和海洋工程 建造工藝技術(shù)現(xiàn)代化為目標(biāo)的科研機(jī)構(gòu)，主要業(yè)務(wù)范圍有 ： 造船工藝 ； 鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝及裝備 ； 大型數(shù)控切割 和自動(dòng)化裝備 ； 涂裝材料及裝備 ； 非金屬材料及工藝 ； 各類軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā) ； 金屬材料無(wú)損檢測(cè)、非金屬材料技 術(shù)檢測(cè)和鋼結(jié)構(gòu)工程監(jiān)理等。多年來(lái)，該所以強(qiáng)大的技術(shù)支撐，承擔(dān)了行業(yè)內(nèi)技