在造船中,加工的材料多是3~12mm厚的板材,這些板材焊接件由于焊接過程中較大熱輸入而發(fā)生翹曲和變形是傳統(tǒng)造船方法中所面臨的主要問題。在建造船體時(shí),約有25%的工作量是對(duì)船板整形和錘平,以達(dá)到要求的平整度和曲率,使船板能固定在一起。
激光焊接機(jī)用于造船的主要優(yōu)勢(shì)就是低畸變。目前,激光焊接結(jié)構(gòu)用夾層板、角型材、T型材、十字型材和對(duì)接焊接船板等已經(jīng)為世界造船界所接受。
激光焊接運(yùn)用在軍用船舶制造中
美國(guó)早起采用大規(guī)模焊接型材的是CG-47級(jí)驅(qū)逐艦。為了降低這一級(jí)別艦艇的重量,采用了長(zhǎng)度超過7km的HSLA-80焊接型材,取代主殼體上用的熱軋型材。
美國(guó)在水面艦船上至少已經(jīng)使用了兩種激光焊接T型材,它們都是在加工車間生產(chǎn)的:造船使用HSLA-80鋼生產(chǎn)的激光焊接T型材,作為反潛輕型巡洋艦的加強(qiáng)肋板;將幾種不同截面的型材,如角型材、T型材和十字型材等用于驅(qū)逐艦防空導(dǎo)彈支架。
早在2003年,金屬加工中心就成功地制造了78×240英寸大型耐蝕鋼激光焊接波紋夾芯金屬板,并對(duì)激光焊接波紋夾心金屬板用于艦船的性能進(jìn)行了全面研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用這種夾層板可大幅度降低結(jié)構(gòu)重量、提高甲板或艙室隔板的耐火、絕緣性能和平整度,易于施涂油漆和涂層;且能減少壽命期保養(yǎng)成本,增加船艙可用空間。
激光焊接優(yōu)勢(shì)明顯
激光焊接船板能大大縮短生產(chǎn)時(shí)間。在傳統(tǒng)造船方法中,形狀和位置的公差必須用手工方式進(jìn)行消除,采用激光焊接船板,船體構(gòu)件配合好,能夠迅速形成型材,12m船板的長(zhǎng)度公差在0.5mm以內(nèi),幾乎不需要重復(fù)加工,節(jié)省了大量人工。
美國(guó)對(duì)潛艇耐壓殼體用HY-130合金鋼的激光焊接試驗(yàn)表明,接頭的力學(xué)性能,如斷裂強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等,比其他常規(guī)方法所焊接頭的性能優(yōu)越。沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明,激光焊接接頭的動(dòng)態(tài)撕裂能接近母材,沖擊韌性優(yōu)于母材。
建造者可將復(fù)雜的三維構(gòu)件依其外形變?yōu)檩^為簡(jiǎn)單的二維構(gòu)件,用高功率激光更快更精確地焊接為一體,從而降低建造費(fèi)用,減少精整工作量,并減輕型才重量。
對(duì)使用者而言,采用焊接型材能大幅度地降低操作費(fèi)用;構(gòu)件疲勞壽命因加工精度提高,焊接縫減少而得到延長(zhǎng),艦船內(nèi)部空間易于依據(jù)武器裝備的需要重新調(diào)配,燃料消耗降低等。
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