【word】 铝合金材料在船体结构上的应用研究

【word】 铝合金材料在船体结构上的应用研究 铝合金材料在船体结构上的应用研究 铝合金材料在船体结构上的应用研究 设计一所船体室QC小组黄健王燥春黄燕周洪元 提要本文介绍Qc小组开展铝合金材料性能及加工工艺方面的研究情况,通过冷弯, 火工,水火,焊接工艺试验以及模拟分段设计建造,在实践中摸索出符合我司特点的作业流程 与 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .总结制定出铝合金产品制造的管理,工艺文件.从而填补我司铝合金材料设计应用方 面的空白.为公司承接新产品奠定技术基础.随着铝合金模拟分段工艺文件通过专家评审和全 方位的安全评估及实施, 标志 禁止坐卧标志下载饮用水保护区标志下载桥隧标志图下载上坡路安全标志下载地理标志专用标志下载 着我们的课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 研究获得了圆满的成功,取得了预期的成果. 关键词铝合金工艺研究设计应用 1小组概况(见表1) 2课题选择 2.1课题背景 由于我司缺少铝合金材料设计,建造方面的经 验.为了填补我司铝合金材料设计,建造方面的空 白,进一步加强我司的综合技术竞争力,我们决定 通过工艺试验等方式来积累铝合金产品加工建造的 实际经验. 2.2确定课题 为了全面了解铝合金材料的各项性能,我们 Qc小组在对铝合金材料工艺进行初步研究的基础 上.从2010年初开始,对铝合金材料的设计及加 工工艺进行了一系列攻关研究.并决定将”铝合金 材料在船体结构上的应用研究”确定为本次活动的 课题. 3目标设定 3.1目标确定 通过铝合金模拟分段建造,100%考核铝合金 及其配套焊接材料的各项应用性能和综合力学性 能;并通过工艺评定试验,100%掌握铝合金及其 配套焊接材料的加工和焊接工艺. 3.2目标可行性分析(见图1) 4提出 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 课题组成员根据设定的目标.同时借鉴其它船 厂及行业的经验,查阅了大量资料,从技术创新的 角度出发,针对”铝合金材料在船体结构上的应用 研究”这个主题,提出了以下三种方案(见图2). 5选择方案 方案选择的基本原则是能满足课题的预期效 果.即可以全面考察焊接收缩变形及应力变形情 况;不同焊接工况下的焊接成形;防腐防漏及密性 表1QC小组成员介绍 小组名称船体室Qc小组注册时间1983年9月 课题类型创新型活动时间2OlO年1月,2OlO年l2月活动次数12 成员姓名学历职称组内分工年龄Qc教育时’日J 黄健大学工程师方案设计,试验策划4040 王燥春大学助亡分段建模,工艺实施2525 黄燕大学助工焊接设计3835 奚健大学工程师方案制定3740 周洪元大学高工活动指导3940 秦龚大学工程师设计校对4035 尚朝阳大学助工记录整理2725 7 图1目标可行性分析 既定目标 借鉴lI查阕I}技术创新 同行经验ll技术资料I【. 铝合金项同 制造方案 方案1 销合金 工艺试验 方案2 模拟小分段设 建造工艺试验 方案3 上层建筑模拟分段 设计建造工艺试验 图2 要求对焊接工艺的要求;打磨涂装的要求等.以期 通过铝合金材料的设计制造,总结制定出一系列适 用于铝合金产品的施工工艺文件,培养出一批管 理,技术和施工人员,做好铝合金产品建造场地设 备准备和人才储备工作,为铝合金产品承接建造打 下基础. 5.1方案初步分析 三种方案确定以后,Qc小组成员就各个方案 的优缺点展开了一次充分的讨论,讨论结果见表 2. 5.2方案评估分析 为了从三种方案中选出最佳方案,课题组采用 头脑风暴法.确定了五个评价指标: 实用性——试验结果能否对今后类似项目产品 的加工建造提供理论依据; 5分:实用性很强; 3分:可以部分借鉴; 1分:仅供技术储备. 全面性——试验模型能否真实全面的反映铝合 金加工建造的实际状况; 5分:工况全面,结构形式多样; 3分:工况全面,结构形式简单; 1分:不能全面反映各种工况. 可操作性——试验模型的实际建造可行性: 5分:加工,建造简便,可操作性强; 3分:加工,建造可操作性一般; 1分:结构形式多样,加工建造较复杂. 经济性——实施方案所需的资金投入.以资金 表2方案对比表 \\方案 项目\\方案1方案2方案3 能够全面反映铝合金结构的特点.对结 构节点,焊接坡口和焊缝布置进行优化 分段较小,能够部分反映铝合金设计;考虑了电缆开孔,电气支架设置 成本较低,只需进行铝合金的结构特点:设置了平,立,横,和管附件舱 壁穿孔等各种形式.并兼顾 材料冷弯~n3-_,火工矫正和仰等所有焊接工况.可以部分考了防腐防漏以及密性等要求:设置了 优点水火弯板和焊接工艺试验,察焊接收缩变形.没有考虑电缆平,立,横,仰等所有焊接工况,以及 操作较简便.所需材料及工开孑L,电气支架设置和管附件舱水火弯板,火工矫正,冷弯加工等施: 时较少.壁穿孑L等各种形式:同时加工较工艺.可以全面考察焊接收缩变形,应 为简单.材料利用率也相对较高.力变形等.可以考察分段大环缝的切割 及焊接后的变形情况.为实际生产中的 精度控制提供依据.可以兼顾铝合金材 料的拉毛涂装,为实际生产积累经验. 不能模拟结构,模拟环境以 全面考核铝合金及其配套焊 接材料用于未来型号产品的材料及工时的耗费都有较大幅度 各项应用性能:不能反映不的增加.不能全面模拟结构以考铝合金模拟分段结构尺寸较大且比 缺点同的的铝合金结构节点,坡核铝合金及其配套焊接材料的各较复杂.需耗费的材料和工时相对 口及焊缝等结构形式对焊接项应用性能较多,建造成本较大,周期较 长. 收缩变形及应力变形的影响不能考察分段大接缝的焊接收缩 情况.对铝合金材料加工工及变形情况 艺的研究以及实际生产应用 没有实际意义. 8 投入少为优; 5分:第一方案预算5O万元人民币; 3分:第二方案预算75万元人民币; 1分:第三方案预算100万元人民币. 实现周期——方案实施所需周期.以周期短为 优. 5分:1个月,4个月; 3分:4个月一8个月; 1分:8个月以上. 课题组成员根据三个方案各自的优缺点,结合 上述标准对每个方案的项目进行评分.考虑到实用 性和全面性为方案最重要的因素,因此实用性和全 面性权重为3,其余为l,评分结果见表3. 5.3最佳方案确定 每个方案的综合满分是315分.我们把得分超 过189分(满分的60%)及以上的方案作为可采用 的方案.因此采用模拟分段的两个方案原则上都可 以人选.但是在综合考虑了各方面的因素和该课题 的现实意义,QC小组成员认为采用第3方案更符 合现阶段我们公司的实际情况,因此决定选择该方 案为最终实施方案. 6制定对策 第3方案铝合金上层建筑模拟分段设计制造, 工艺试验 6.1制定第3方案流程图(见图3) 表3方案评估表 为确保此次活动能高效,有序的开展,小组经 过开会讨论,绘制出铝合金上层建筑模拟分段设计 制造,工艺试验的设计开发流程图,并严格按照步 骤推进. 6.2对策(见表4) 7实施 实施一:铝合金上层建筑模拟分段设计 (1)实施情况(见图4) 由于铝合金热膨胀系数大,所以在焊接过程中 随着快速加热和快速冷却而带来的膨胀和收缩发生 时,必然出现不同形式的变形.由于铝合金加工时 冷作硬化敏感性大,成形时回弹量较大.热加工时 铝板表面颜色没有变化,加热温度难控制,且铝板 熔点低,这些都是有别于钢材的特性.而控制变形 与正确的结构设计,节点装配,焊接方法的选择和 正确的焊接次序有关.我们在模拟分段的局部焊 接,焊缝布置方面考虑了远离强冷作硬化区等优化 结构设计,同时选择合理的焊接工艺,以期减小分 段焊接变形. 根据模拟分段结构特点,结合工艺试验数据, 确定了适用于铝合金模拟分段的连接节点,焊缝布 置,焊接坡1:3和焊接参数,编制了应用于铝合金模 拟分段制造的技术文件. (21实施效果 评估 序号方案黄王周奚黄秦尚综合得分是否采用 评价项目燥洪朝健 春元健燕龚阳 实用性x31l11l11 全面性x31111l1l不 1可操作性5555535145采铝合金 工艺试验经济性5555555 用 实现周期5555555 铝合金模拟实用性x3353353l 小分段设计全面性x333l1333可 2可操作性3335355193以 制造工艺试经济性 3335353 采 验用实现周期 3333333 铝合金实用性x35555553 上层建筑全面性x35555535可 3模拟分段可操作性3333335Z46以 设计制造经济性3llI3l3采 用工艺试验实现周期33ll313 (前期准备) L (技术设计)< (工艺试验)否 :是否满足相关规范)[==L 铝合金模拟分段制 (工艺评审) (扩大性试验) (工程应用) 图3方案流程图 9 表4对策措施表 序号项目对策措施目标负责人完成日期 ?赴有铝合金船建造经验的单位进设绘出模 铝合金上层建?前期调研:行调研.收集资料;黄健 1筑模拟分段设?规范收集整理;?根据型号产品的结构特点,设计 拟分段详10年1月 ?进行铝合金结构设计.铝合金上建模拟分段;细施【图周洪元 计所选铝合金材料,配套焊接材料与型纸王燥春l6日 号产品相匹配. ?焊工 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 ;?MIG, TIG焊焊工培训;各项试验黄健 2铝合金工艺试验?工艺试验:?铝合金焊接工艺试验;满足相关周 洪元1O年3月 ?铝合金冷热JJl_32~艺试验.的规范要黄燕17日 ?工艺制度制定.求王燥春 3设计方案和?探伤,密性,涂装; ?对铝合金上建模拟分段进行探总结制定一 伤,密性,涂装工作;套铝合金产黄健lO年3月 工艺的完善?工艺完善.品的施工工周洪元19日 ?补充工艺试验.完善工艺制度.艺文件 ?设计一所,质量保证部,生产管总结出的J二 理部,分段制造部,军品部等公司各艺通过专家 铝合金模拟分召开铝合金模拟分段相关部门的专家等:评审:公司黄健1O年3月 4设计工艺评审会.?参加会议的单位还有舰船装备研具备型号产周洪元 20日段设计工艺评究院,海装上海局,有关代表室,设品铝合金结 市计院所,北京艾路浦科技发展有限公构的制造能 司等单位.评审会通过了评审结论.力. ?需在FR98+350处设置分段环缝;全面考核黄健lO年5月 5扩大性解剖试验进行综合解剖试验.?并在外侧壁和轻围壁上分别设置各项工 开口;周洪元22日 ?并选用部分进行水火弯板实验.艺. ?型号产品缩比模型?进行缩比模型施工设计:掌握钢铝黄健1O年l1 6]-程应用制造:?制定应用于模型E36钢,铝复合接头周洪元 ?缩比模型试验.合金各项工艺制度.焊接工艺.王燥春24日 图4技术设计系统图 通过我司船舶设计软件SPD建模后设绘出模 拟分段j维视图和设计图纸(见图5—1至5). 实施二:铝合金工艺试验 (11实施项目 为保汪模拟分段的顺利建造,考虑到模拟分段 的重要性,结合实际建造可能会遇到的问题,制定 了相关焊接工艺评定试验项目和冷热加工工艺试验 项目(见图6). 10 图5—1模拟分段 图5—2模拟分段 (2)实施过程 课题组在试验过程中采用PDPC法进行全程决 策管理(见图7). (3)实施效果 理论肋距500ram,划线肋距501.5mra 梁拱高度150mm 囤 田 图5—3甲板平面图 图5—4轻围壁圈 图6工艺试验系统图 图7工艺试验程序图 Z I麓嚣I—IIl性能分析l’I试验报告l ll 通过本试验的实施,我们取得了以下效果: a)了解掌握了不同牌号铝合金材料在不同焊 接工艺下的焊接成形及材料力学性能;在不同冷热 加工艺下的变形情况及力学性能; b)焊接试验合格率98%;经测试所有丁艺试 验的试板力学性能均能满足相关规范的标准,合格 率为100%.结合这些实验数据制定了各项铝合金 加工工艺指导文件; c)为公司培养了--~tl:铝合金设计建造的管理, 技术,施T人员;项目首批参加铝合金焊接施T培 训的人员为10名,经考核全部合格并取得了CCS 颁发的合格汪书,合格率为100%(见图8). 图8试验剪影 实施三:设计方案和工艺的完善 对水火弯板及火工矫正工艺的建议:观念上认 同其是不利于保证性能的.应避免采用;技术上由 于现实难以回避.故试验摸底很重要,同时在防变 形措施上要狠下功夫:管理上,对特殊丁艺纪律, 现场管理要求制定出相应制度,形成文件; 针对铝合金焊接易变形的特点,建议进一步加 强焊接变形控制.可以考虑采用搅拌摩擦焊,带筋 板和小直径焊丝等措施加以控制: 建议继续进行钢铝连接结构建造T艺试验,尤 其是钢铝复合接头角接和对接试验; 实施四:铝合金模拟分段设计工艺评审 2010年3月20臼.我司主持了对铝合金上层 建筑模拟分段的工艺评审.评审结论见图9. 评审专家组一致认为公司具备铝合金结构的制 造能力. 提供评审妁图纸.工艺文件 等资斟完整弃空. 模拟打段制造精度,焊接质量 模拟分段制造蹬证,能够K1.;等荇分GJB40OD6jB3I81 满足铝分堂打段日1制遣安求.il蛄l及相关标准的妻求 人员赞质,设备配置能够满足 铝分金分段的韦lj遣要求. 12 图9专家评审结论 实施五:模拟分段扩大性解剖试验 根据评审会专家意见.我司对铝合金模拟分段 进行扩大性解剖实验,按照要求,在FR98+350处 设置分段环缝,并在外侧壁和轻围壁上分别设置开 口,并进行水火弯板试验. (1)实施过程 根据要求,在分段甲板,外侧壁和轻围壁区域 进行开孔,以测量其变形量.设备采用往复锯,切 削锯,等离子切割机. 在FR98+350处设置环缝.分段切割前对环缝 四周进行加强.环缝切割采用切削锯,并且.打磨环 缝周边30ram,去除氧化膜,杂质,水等.采用坡 口切割机进行坡口加工,坡口朝向为构架面,并再 次将两只分段合拢,定位焊焊在光面,并标焊接 收缩测量点.设置方案如下: 分段在甲板光面,侧壁上选择j处标 200mm并敲样冲(见图10). / …. \—一/ ,/r////////…if///////////// ,/{lII{,{{{},ItIlI{{{{;{, 200几1m\ 捡牡蛙.世一 , 图10环缝焊接示意图 (2)实施效果 环缝焊接完毕后再次测量该200ram检验线的 实际距离,得出该环缝焊接后收缩值约为1m 施T人员采用仰焊完成甲板面对接焊缝焊接. 采用立焊完成两侧壁的焊接.单面焊接完毕后,反 面采用新型清根机进行清根后再完成后续焊接.焊 接处变形约在2ram左右. 实施六:工程应用 2010年4月,设计所上海分部和上海交通大 学委托我司进行某产品缩比模的制造工作.该缩 比模型共制造2套,分别采用完整长桥楼和具有弹 性接头桥楼的形式. 2010年12月初,在上海交通大学结构力学实 验室完成了各个相关的强度试验,取得的实验数据 完全满足相关的强度要求.没汁所上海分部和_L海 交通大学对我司制造的缩比模型质量予以了高度的 肯定(见图11). 图11缩比模型完3-图 8效果 8.1有形成果 通过”铝合金材料在船体结构上的应用研究” 项目的实施,我们达到了预定目标.同时通过铝合 金模拟分段制造和工艺试验项目的实施,通过相关 工艺的攻关及专家组的评审及成功实践,我们获得 了铝合金产品设汁建造的实际经验,取得的主要成 果如下: a)为设计部门在铝合金结构设计,材料选择 等方面进行了技术储备; b)为公司培养了一批铝合金设计建造的管理, 技术,施工人员:项目首批参加铝合金焊接施工培 训的人员为10名,经考核全部合格并取得了CCS 颁发的合格证书.合格率为100%. c)成功掌握了铝合金材料加lT应用的相关工 艺.其中铝合金焊接试验样板20块,焊接质量合 格率98%:火工实验样板22块,水火弯板实验样 板18块,冷弯加工实验样板36块,经测试所有工 艺试验的力学性能均能满足相关规范的标准,合格 率为100%.结合这些实验数据制定了《铝合金加 工工艺》,《铝合金制造工艺》,《铝合金焊接工 艺》等各项工艺指导文件; d)通过该项目的实施,我司成功建成了一条 成熟的铝合金产品建造生产线; 经过铝合金上层建筑模拟分段和缩比模型建造 所取得的成果,标志着我司具备了设计制造铝合金 产品的能力,填补了我司在铝合金材料设计,建造 方面的空白,为我司承接,建造新产品扫清了技术 障碍. 8.2无形成果 通过此次QC活动的开展,我们课题组成员的 综合素质得到了很好的锻炼,并取得了很大的进 步.我们对活动前后小组成员的技术水平,数据分 析能力,创新意识,质量意识,团队合作意识,参 与意识,Qc知识运用能力,应变能力等方面进行了 自我评价,详见评分表(表5)及雷达图(图12). 表5自我评价表 序号评价项目活动婀活动后 1技术水平9O分95分 2数据分析能力85分92分 3创新意识85分905J” 4质量意识80分85分 5团队合作意识80分90分 6参与意识705Y80分 7Qc知识运用能力7O分85分 8应变能力75分85分 敷掘 拉水水f 浙姥 \ / 图12雷达图 9改进措施及下一步计划 9.1改进措施 铝合金材料的应用研究虽然取得了成功,但是 在模拟分段的建造过程中还是暴露了一些问题.我 们Qc小组经过讨论后针对这些问题制定了相应的 对策,主要有以下几点: a)围壁装焊后变形较大.我们采取焊接前临 时结构加强约束;焊接时压块放置位置的选择;设 置焊接路线避免焊接时热输入集中等措施来控制围 壁焊接变形. b)焊角高度偏大.如何控制焊角高度除了设 备等硬件条件以外,主要还是取决于施焊人员的技 能素质,因此我们一方面配备小直径焊丝的焊机, 一 方面对铝合金焊工进行进一步的强化培训. 9.2下一步计划 通过铝合金上层建筑模拟分段和缩比模型设计 制造的实施,我们将总结经验,完善工艺,跟踪铝 合金最新技术和_丁艺,在诸如铝合金精度控制,小 直径焊丝,钢铝复合接头和搅拌摩擦焊等方面开展 研究工作,以确保我们公司建立高效,安全,可靠 的铝合金产品生产线. 在已掌握的铝合金各项工艺基础上编制适用于 实船建造的工艺文件:《铝合金冷热加工施工工 艺》,《铝合金焊接施工工艺》. 13