船舶焊接工艺的制作方法

本发明涉及焊接，尤其涉及一种船舶焊接工艺。

背景技术：

1、目前的激光复合焊相较于传统的电弧焊，除了电弧向焊接区输入能量外，激光也向焊缝金属输入热量，利用电弧和激光同时作用于焊接区，使挥发不仅发生在母材的表面同时也发生在填充焊丝上，使得激光复合焊具有热输入小、速度快以及焊缝质量高等优点。

2、在船舶拼板的实际焊接过程中，采用上述激光复合焊时有着诸多焊接参数需要调整，而各参数之间对焊缝质量的影响并不是独立的，而是相辅相成的，由于激光复合焊对各参数的适配性较差，若未找到最适宜的工艺参数，易导致10mm～12mm板厚的船舶拼板焊接后出现焊缝下陷、背面出现焊瘤等缺陷。

3、因此，亟待设计一种新的船舶焊接工艺来改善上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种船舶焊接工艺，用于10mm～12mm板厚的船舶拼板焊接，以解决焊接后出现焊缝下陷、背面出现焊瘤等缺陷的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、船舶焊接工艺，包括以下步骤：

4、s1：焊前准备，对接两块拼板，调整两块所述拼板的对接处设置预定距离的装配间隙，选择保护气，所述保护气采用ar-co2，并且所述保护气的ar与co2的配比为80:20；

5、s2：焊枪与激光光束的空间位置调整，调节所述激光光束与拼板垂直并位于所述装配间隙，沿两块所述拼板的焊接方向调节所述焊枪与竖直面之间的夹角呈35°，调节光丝间距b为2.8mm～3.2mm；

6、s3：定位焊接，采用激光焊接对两块所述拼板的一处或两处进行定位焊接；以及

7、s4：激光复合焊接，采用激光焊接和脉冲弧焊同步焊接；

8、当所述拼板的厚度为10mm时，激光功率为11.4kw～11.8kw，离焦量为-2.3mm～-2.7mm，送丝速度为12.5m/min～13m/min，焊接速度为2200mm/min，采用脉冲弧焊电源，脉冲频率为280hz，脉冲时间为1.6ms，脉冲电压为38v，基值电流为104a，预热功率为0kw；

9、当所述拼板的厚度为11mm时，激光功率为12.3kw～12.7kw，离焦量为-4.8mm～-5.2mm，送丝速度为12.5m/min～13m/min，焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，脉冲频率为280hz，脉冲时间为1.7ms，脉冲电压为38v，基值电流为110a，预热功率为30kw；

10、当所述拼板的厚度为12mm时，激光功率为13kw～13.5kw，离焦量为-5.3mm～-5.7mm，送丝速度为12.5m/min～13m/min，焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，脉冲频率为280hz，脉冲时间为1.7ms，脉冲电压为38v，基值电流为110a，预热功率为30kw。

11、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s1中，在进行两个所述拼板对接之前，清理所述拼板的板面，对所述拼板进行铣边。

12、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，两块所述拼板的所述装配间隙为0.1mm～0.3mm。

13、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s2中，调节焊枪采用电弧引导模式使其杆部伸长至预设长度a，所述预设长度a为16mm，所述焊枪高度h为8mm。

14、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s3中，

15、当所述拼板的厚度为10mm时，激光功率为1.4kw～1.6kw，离焦量为-3.3～-3.7mm，焊接速度为1560mm/min；

16、当所述拼板的厚度为11mm时，激光功率为1.8kw～2.2kw，离焦量为-2.3～-2.7mm，焊接速度为1560mm/min；

17、当所述拼板的厚度为12mm时，激光功率为1.8kw～2.2kw，离焦量为-3.8～-4.2mm，焊接速度为1560mm/min。

18、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s3中，所述定位焊接的焊接数量设置有多个。

19、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s4中，采用所述保护气，并且设置所述保护气的气体流量为40l/min～60l/min。

20、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s4中，当所述拼板的厚度为10mm时，所述激光功率为11.6kw，所述离焦量为-2.5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2200mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.6ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为104a，所述预热功率为0kw。

21、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s4中，当所述拼板的厚度为11mm时，所述激光功率为12.5kw，所述离焦量为-5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.7ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为110a，所述预热功率为30kw。

22、作为船舶焊接工艺的一种优选方案，在步骤s4中，当所述拼板的厚度为12mm时，所述激光功率为13.2kw，所述离焦量为-5.5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.7ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为110a，所述预热功率为30kw。

23、本发明的有益效果：

24、本发明提供的一种船舶焊接工艺，通过严格控制两块拼板之间的装配间隙，避免了装配间隙过大出现焊缝下陷的缺陷。采用ar-co2作为保护气，并且ar与co2的配比为80:20，相较于92:8的配比，co2的含量明显增多，更多的co2气体在激光以及电弧等离子体的高温作用下分解，可产生大量的氧原子加剧熔池表面金属的流动，可有效地减少焊瘤的出现，同时可以改变液体表面张力系数，对减少焊缝下陷有着非常大的作用。激光光束与拼板保持垂直，以保证焊接能够熔透。通过调节光丝间距并配合35°的焊枪夹角，可保证电弧与激光有效耦合，使得因激光作用而产生光致等离子体云被稀释，提高电弧能量利用率，从而不仅可以实现熔覆效率的提高，也可以有效地减少拼板背面规律性的连续焊瘤的出现。在两块拼板的装配间隙进行一处或二处定位焊接，能够降低因拼板的板长较长，导致焊接尾部因重力原因出现整体下陷的情况。经过大量试验研究发现，为避免焊瘤的出现需控制单位时间焊缝上的热输入，在保证焊缝熔透的同时减少熔池体积，此外，因选用了脉冲弧焊电源，还需控制脉冲电源的脉冲频率和脉冲时间，以此进一步地减少焊瘤的出现。综上所述，利用本发明提供的船舶焊接工艺，针对于10mm～12mm板厚的船舶拼板焊接，能够有效改善焊缝下陷和背面出现焊瘤的缺陷，保证成形焊缝的质量。此外，通过单焊道实现的两块拼板的焊接，相较于打底焊接和盖面焊接的焊接方式，焊接效率更高。

技术特征：

1.船舶焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s1中，在进行两个所述拼板(3)对接之前，清理所述拼板(3)的板面，对所述拼板(3)进行铣边。

3.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，两块所述拼板(3)的所述装配间隙为0.1mm～0.3mm。

4.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s2中，调节焊枪(1)采用电弧引导模式使其杆部伸长至预设长度a，所述预设长度a为16mm，所述焊枪(1)高度h为8mm。

5.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s3中，当所述拼板(3)的厚度为10mm时，激光功率为1.4kw～1.6kw，离焦量为-3.3～-3.7mm，焊接速度为1560mm/min；

6.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s3中，所述定位焊接的焊接数量设置有多处。

7.根据权利要求1所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s4中，采用所述保护气，并且设置所述保护气的气体流量为40l/min～60l/min。

8.根据权利要求1～7任一项所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s4中，当所述拼板(3)的厚度为10mm时，所述激光功率为11.6kw，所述离焦量为-2.5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2200mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.6ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为104a，所述预热功率为0kw。

9.根据权利要求1～7任一项所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s4中，当所述拼板(3)的厚度为11mm时，所述激光功率为12.5kw，所述离焦量为-5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.7ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为110a，所述预热功率为30kw。

10.根据权利要求1～7任一项所述的船舶焊接工艺，其特征在于，在步骤s4中，当所述拼板(3)的厚度为12mm时，所述激光功率为13.2kw，所述离焦量为-5.5mm，所述送丝速度为12.8m/min，所述焊接速度为2000mm/min，采用脉冲弧焊电源，所述脉冲频率为280hz，所述脉冲时间为1.7ms，所述脉冲电压为38v，所述基值电流为110a，所述预热功率为30kw。

技术总结
本发明涉及焊接技术领域，公开了一种船舶焊接工艺。其包括焊前准备、焊枪与激光光束的空间位置调整、定位焊接和激光复合焊接的步骤，采用配比为80:20的Ar‑CO2保护气，沿两块拼板的焊接方向调节焊枪与竖直面之间的夹角呈35°，调节光丝间距b为2.8mm～3.2mm，采用激光焊接对两块拼板的一处或两处进行定位焊接，采用激光焊接和脉冲弧焊同步焊接，当拼板的厚度为10mm时，激光功率为11.4kw～11.8kw，离焦量为‑2.3mm～‑2.7mm，送丝速度为12.5m/min～13m/min，焊接速度为2200mm/min。该船舶焊接工艺能够有效改善焊缝下陷和背面出现焊瘤的缺陷，保证成形焊缝的质量。

技术研发人员：李超,胡小才,陈智,喻军,罗高祥,殷铭,徐飞,赵佳文,王羽泽,赵立苏
受保护的技术使用者：上海外高桥造船有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15