鋁合金系留軌道裝焊工藝應(yīng)用

梁斌+陳紅亮

摘 要：鋁合金系留軌道材質(zhì)和結(jié)構(gòu)都比較特殊， 自身結(jié)構(gòu)為封閉箱形梁。系留軌道安裝在主甲板上，截面結(jié)構(gòu)板厚度變化大，焊接質(zhì)量要求高。本文結(jié)合材質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)施工狀況，制定相應(yīng)施工工藝，并對(duì)焊縫進(jìn)行性能分析，以控制現(xiàn)場(chǎng)裝焊質(zhì)量，完成系留軌道裝焊。

關(guān)鍵詞：系留軌道；工藝孔；反變形

中圖分類號(hào)：671.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The material and structure of aluminum tethered track is unique and the structure is of a closed box beam. The tethered track is installed in main deck， there is a large variation of section structure and board thickness and the high quality of welding is required. In this paper， considering material and the condition of site construction， suitable welding technology is adopted and the performance of weld bead is analyzed to control the quality of site welding and to complete the fabrication of tethered track.

Key words： Tethered track； Technological hole； Anti-deformation

1 系留軌道結(jié)構(gòu)

系留軌道為封閉箱形結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），上端面是受力結(jié)構(gòu)面，中間開有系留穴孔安裝系留裝置，上端面承受裝載車輛繩索拉力，截面板厚有較大變化，伸出兩側(cè)板，與甲板結(jié)構(gòu)焊接固定；箱體側(cè)板、底板與船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接，承受總體受力。

系留軌道材質(zhì)采用6082（Al-Mg-Si）鋁合金，屬于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，具有適度的中等強(qiáng)度和良好的焊接性及耐腐蝕性。在焊接過(guò)程中，如果工藝控制不嚴(yán)格，接頭會(huì)出現(xiàn)氣孔、裂紋、夾渣等焊接缺陷，影響使用性能。

2 系留軌道裝配工藝

2.1 安裝要求

系留軌道材料訂購(gòu)為單件供貨，單件長(zhǎng)6 m，上下端面經(jīng)過(guò)粗加工以保證平面度。材料到施工單位后要按照分段長(zhǎng)度進(jìn)行拼裝，拼焊后不允許有折彎和扭曲變形，整件軌道中心線偏差小于1 mm。

2.2 施工場(chǎng)地和胎架設(shè)置

按照系留軌道拼裝要求，在專用施工場(chǎng)地進(jìn)行施工，制作專用系留軌道拼裝胎架或平臺(tái)，固定系留軌道，對(duì)準(zhǔn)軌道中心線調(diào)整水平度。軌道正面焊接工作完成后，還需要輔助翻身完成反面焊縫焊接工作。

2.3 工藝孔設(shè)置

系留軌道為封閉箱型結(jié)構(gòu)，要保證內(nèi)部焊縫的質(zhì)量，必須預(yù)先設(shè)置工藝孔。系留軌道頂板為工作面，不宜有過(guò)多的開孔，因此應(yīng)在底板設(shè)置工藝孔，結(jié)合箱體尺寸制定工藝孔大小，以使箱體內(nèi)所有焊縫都能方便處理和焊接到位。系留軌道工藝孔形式見(jiàn)圖2。

2.4 反變形

船體分段劃分原則為單個(gè)分段長(zhǎng)度在10～15 m，系留軌道要2～3件焊至所需長(zhǎng)度。鋁合金焊接變形大，系留軌道構(gòu)件焊縫為不對(duì)稱中性軸分布，焊接后在接頭處產(chǎn)生中間上拱的折角變形，因此通過(guò)預(yù)放反變形來(lái)控制最終的平直度。系留軌道反變形形式見(jiàn)圖3，預(yù)放反變形值見(jiàn)表1。

3 系留軌道焊接

3.1 焊接方式

頂板焊縫采用手工TIG焊深熔焊打底、MIG焊填充蓋面的焊接方式；中間腹板采用MIG手工陶瓷襯墊焊單面焊雙面成型的工藝方式；底板焊縫采用手工TIG焊深熔焊打底，MIG焊填充蓋面的焊接方式。系留軌道焊接方式見(jiàn)圖4。

3.2 坡口形式和參數(shù)

（1）深熔焊焊接坡口形式見(jiàn)圖5，焊接參數(shù)見(jiàn)表3。

（2）陶瓷襯墊焊坡口形式見(jiàn)圖6，焊接參數(shù)見(jiàn)表4。

3.3 焊接順序

系留軌道截面不對(duì)稱，首先焊接兩側(cè)板的立對(duì)接縫，兩側(cè)板焊縫基本對(duì)稱于截面中性軸，不產(chǎn)生拱曲變形，兩名焊工同時(shí)焊接，控制立面方向的繞度變形；焊接頂板焊縫，頂板板厚最大達(dá)18 mm，打底和填充工需多層多道焊，焊后產(chǎn)生嚴(yán)重的拱度變形，是變形控制的關(guān)鍵；最后封回工藝孔蓋板，焊接封板3焊縫，3為角接焊縫，變形量小于對(duì)接縫。系留軌道焊接順序見(jiàn)圖7。

3.4 焊接質(zhì)量及工藝性能測(cè)試

系留軌道焊接后，對(duì)頂板和側(cè)板焊縫進(jìn)行x光射線拍片檢驗(yàn)，平定等級(jí)為II級(jí)，滿足拍片平定要求?，F(xiàn)場(chǎng)焊接系留軌道見(jiàn)圖8、圖9。

6082鋁合金焊接選用相匹配的5183焊材，5183材料強(qiáng)度高于6082。在焊接現(xiàn)場(chǎng)制作兩組試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)評(píng)。表5、表6為現(xiàn)場(chǎng)試件焊接接頭拉伸和冷彎的力學(xué)性能， 6082鋁合金焊接接頭拉伸斷裂處在熱影響區(qū)，抗拉強(qiáng)度值為222 MPa、223 MPa，硬度測(cè)試值見(jiàn)圖10所示。接頭冷彎試驗(yàn)彎軸直徑為6 t、彎曲角180°，正彎和反彎合格，未出現(xiàn)裂紋。

斷裂發(fā)生在熱影響區(qū)，裂紋首先在塑性差的地方產(chǎn)生并擴(kuò)展，屬于塑性斷裂。焊縫完好，說(shuō)明焊縫強(qiáng)度滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

6082鋁合金接頭區(qū)域顯微硬度以焊縫中心為對(duì)稱軸呈近似對(duì)稱分布，焊縫中心硬度較低為85～95HV，遠(yuǎn)離焊縫中心硬度逐漸增加，但在距焊縫中心約10 mm的熱影響區(qū)硬度降至最低為72HV，再往兩端硬度逐步增加，恢復(fù)到母材的原始狀態(tài)值。硬度曲線說(shuō)明6082鋁合金焊存在一個(gè)軟化區(qū)域，與其焊接過(guò)程組織結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。板材設(shè)計(jì)厚度滿足了使用要求，6082鋁合金軟化區(qū)域不需要進(jìn)行其它強(qiáng)化措施。

4 結(jié)論

通過(guò)開工藝孔預(yù)防適當(dāng)?shù)姆醋冃?，制定合理的施工工藝，裝焊精度符合技術(shù)要求?，F(xiàn)場(chǎng)試樣機(jī)械性能良好，說(shuō)明系留軌道焊接性能良好，符合設(shè)計(jì)要求。