摘要：在造船的分段制造中，大張的鋼板首先需要完成拼板的焊接。拼板焊接的質(zhì)量和效率直接影響到整個(gè)分段的制造周期。應(yīng)用TANDEM雙絲焊工藝進(jìn)行平面分段拼板焊接時(shí)，對(duì)組對(duì)精度要求低，母材種類(lèi)的適用性強(qiáng)，焊縫機(jī)械性能良好，熱輸入低，變形小，減少焊前焊后處理成本，大大提高了焊接效率。在中厚板焊接時(shí)熔敷率可達(dá)到20kg/h,是代替埋弧焊的佳工藝。

關(guān)鍵詞：TANDEM　雙絲焊 拼板　MAG　平面分段流水線　中厚板焊接

0 前言

　　在2006年由國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布的《船舶工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》明確的指出了我國(guó)造船業(yè)的發(fā)展目標(biāo)：到2010年由我國(guó)自主研發(fā)、制造的主力船舶達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，年造船能力達(dá)到2300萬(wàn)載重噸。到2015年形成開(kāi)發(fā)建造高附加值，高技術(shù)船舶的能力，年造船能力達(dá)到2800萬(wàn)載重噸，使我國(guó)成為造船強(qiáng)國(guó)。

　　我國(guó)目前已經(jīng)成為上的焊接大國(guó)和第三造船大國(guó)，造船的產(chǎn)量在大幅度的增長(zhǎng)，隨著船舶大型化和高附加值的船舶的增加及造船工藝的不斷改進(jìn)，對(duì)船板的要求也越來(lái)越高。根據(jù)許多船廠的普遍反映，船板越長(zhǎng)越寬越好。主要是由于造船工藝的要求，大板幅的板材有利于適應(yīng)大分段造船的工藝要求，提高造船效率。除鋼板尺寸外，現(xiàn)代造船業(yè)對(duì)造船鋼板品種的要求也越來(lái)越高，如制造液化氣運(yùn)輸船需要耐超低溫鋼板，石油運(yùn)輸船和深海鉆井平臺(tái)上用的低合金高強(qiáng)鋼板等。這些大幅板材和低合金高強(qiáng)鋼板材的焊接，也是各個(gè)船廠焊接部門(mén)必需面臨的課題。

　　船舶的焊接技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代造船模式中的關(guān)鍵技術(shù)之一，先進(jìn)的造船焊接技術(shù)，在提高造船效率，降低船舶建造成本和提高船舶建造質(zhì)量上起著不容忽視的作用。在大型的分段制造中，近幾年來(lái)我國(guó)的造船企業(yè)相繼引進(jìn)了多條平面分段流水線，在船廠的生產(chǎn)中發(fā)揮了較大的作用。但是也由于種種原因，從目前的國(guó)內(nèi)的幾大船廠引進(jìn)的平面流水線來(lái)看，或多或少都存在著一些弊端。首先，不僅是購(gòu)買(mǎi)成本相當(dāng)?shù)陌嘿F，使用成本也極為昂貴。焊接材料依靠進(jìn)口，由于一般引進(jìn)的設(shè)備都是大型裝備，因此采用的都是大線能量高速焊接等技術(shù)工藝。國(guó)內(nèi)雖然有部分焊材可以代替進(jìn)口用于引進(jìn)設(shè)備使用，但對(duì)韌性指標(biāo)要求高或是特殊場(chǎng)合的焊材仍以進(jìn)口為主；其次，由于一般引進(jìn)的設(shè)備都是大線能量技術(shù)工藝，這就對(duì)高強(qiáng)鋼的焊接不太適應(yīng)，熱輸入大，產(chǎn)生變形和組織性能等問(wèn)題；國(guó)內(nèi)許多船廠引進(jìn)的平面分段流水線中FCB單面焊雙面成型拼板焊接工位，由于國(guó)內(nèi)的裝配水平精度和國(guó)外有的差距，達(dá)不到理想化的狀態(tài)。由于坡口留根，間隙一致性差等問(wèn)題導(dǎo)致焊縫反面成型不均勻，有時(shí)甚至不成型，增加返修工作量。對(duì)厚度≥35mm的鋼板焊接接頭的某些性能不能較好的滿(mǎn)足要求。導(dǎo)致在一些情況下流水線流不起來(lái)，或流的不暢。

1　TANDEM雙絲焊接系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　為了提高我國(guó)工業(yè)企業(yè)的焊接生產(chǎn)效率和焊接技術(shù)水平，珠海市金寶熱融焊接技術(shù)有限公司從的德國(guó)克魯斯（CLOOS）公司引進(jìn)了TANDEM雙絲高速焊接技術(shù)。成功的解決了一些需要高速焊接的用戶(hù)的需求，在過(guò)去的十年中已經(jīng)有超過(guò)250套的TANDEM焊接系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)交付使用，受到了廣大用戶(hù)的一致好評(píng)。

　　TANDEM系統(tǒng)是由兩臺(tái)德國(guó)克魯斯（CLOOS）全數(shù)字化焊機(jī)，兩臺(tái)送絲機(jī)及一把焊槍組成。該技術(shù)將兩根焊絲按的角度放在一個(gè)特別設(shè)計(jì)的焊槍里，兩根焊絲分別由各自的電源供電，所有的參數(shù)都可以彼此獨(dú)立，這樣可以佳地控制電弧。TANDEM系統(tǒng)不僅可以提高熔敷速度，大大提高焊接效率，而且改善了焊縫質(zhì)量，減少了飛濺物。

（1）TANDEM 焊接系統(tǒng)原理：
德國(guó)CLOOS公司TANDEM焊接系統(tǒng)原理見(jiàn)圖1。

圖1 TANDEM焊接系統(tǒng)原理

（2）TANDEM 雙絲焊的工藝特點(diǎn)：
a)　焊機(jī)， 100% 暫載率時(shí)的焊接電流 1000A ，脈沖電流 1500A ；
b)　數(shù)字化脈沖電源， 6 英寸 LCD 顯示，可編程，連接 PC 機(jī)、打印機(jī)；
c)　每根焊絲的規(guī)范參數(shù)可單獨(dú)設(shè)定，質(zhì)材、直徑可不同，相位差可連續(xù)調(diào)整；
d)　每根焊絲的送絲速度可達(dá) 35m /min ；
e)　大大提高熔敷效率和焊接速度；
f)　在熔敷效率增加時(shí)，保持較低的熱輸入；
g)　電弧穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡受控；
h)　焊接變形?。?br />i)　飛濺??；
j)　焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理，錯(cuò)誤代碼顯示；
k)　使用標(biāo)準(zhǔn)氣體，耗氣量少；
l)　可焊接鋼、高強(qiáng)鋼、不銹鋼、鋁合金等；

（3）TANDEM焊接的脈沖波形
兩臺(tái)數(shù)字化焊機(jī)通過(guò)特殊的裝置經(jīng)行通訊，保證兩個(gè)電弧間互不干擾，兩根焊絲可使用不同的頻率組合的脈沖電弧進(jìn)行焊接，見(jiàn)圖2

A)同頻率同相位的
B)同頻率相位差180度
C)不同頻率的任意相位


圖2　TANDEM焊接的脈沖波形的不同組合

2　船廠分段拼板技術(shù)要求

船廠分段拼板技術(shù)要求如下：
（1） 能焊透20-40mm厚的鋼板，單面焊雙面成型，反面成型美觀，焊縫能滿(mǎn)足船檢的要求；
（2） 焊接速度：厚20mm的700mm/min以上，厚16mm的800-1000mm/min之間；
（3） 能同樣適用低合金高強(qiáng)鋼的高速焊接；
（4） 焊接變形控制要求焊后不需要校正，厚板焊接完成后變形量不允許超過(guò)5mm；
（5） 能用銅襯墊或陶瓷襯墊；
（6） 組對(duì)時(shí)間隙精度允許有2-3mm的誤差；
（7） 能適應(yīng)小車(chē)式或門(mén)架式拼板焊接。

3 TANDEM雙絲焊拼板系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1　門(mén)架式拼板焊接系統(tǒng)構(gòu)成
（1）機(jī)臺(tái)總成：含主門(mén)架、爬梯、橫向滑移小車(chē)等。主門(mén)架采用固定形式，長(zhǎng)21m,適用21m及以下不同規(guī)格的板材，焊接小車(chē)在門(mén)架橫梁上運(yùn)行，焊接距離長(zhǎng)。
（2）焊接總成：含焊接小車(chē)、電動(dòng)十字滑架，手動(dòng)十字滑架焊槍夾持機(jī)構(gòu)等
（3）焊接系統(tǒng)：含兩套TANDEM雙絲焊機(jī)（四臺(tái)）、四臺(tái)送絲機(jī)、兩把TANDEM雙絲焊槍及焊槍電纜、聯(lián)接電纜等。
（4）控制總成：含控制箱、操作箱、電纜線等?？刂葡到y(tǒng)采用集中控制，可儲(chǔ)存焊接工藝參數(shù)，根據(jù)不同工藝參數(shù)可隨時(shí)調(diào)用，數(shù)字顯示。


圖3　 門(mén)架式拼板焊接系統(tǒng)

3.2　小車(chē)式拼板焊接系統(tǒng)構(gòu)成
（1）焊接小車(chē)：含單邊伺服驅(qū)動(dòng)小車(chē)、軌道。小車(chē)行走速度范圍是300-3000mm/min，軌道
　　 采用快接式安裝，可延長(zhǎng)。
（2）焊接系統(tǒng)：含1套TANDEM雙絲焊機(jī)（2臺(tái)）、2臺(tái)送絲機(jī)、1把TANDEM雙絲焊槍及焊槍電纜、聯(lián)接電纜等。
（3）電弧擺動(dòng)器： 含直式電弧擺動(dòng)裝置,焊縫擺動(dòng)寬度40mm范圍內(nèi)可調(diào)，左右駐留時(shí)間0-9秒可調(diào)，可保證在焊接寬焊縫時(shí)成型美觀。
（4）控制總成：含控制箱、遙控器等?？刂葡到y(tǒng)采用集中控制，可儲(chǔ)存焊接工藝參數(shù)，根據(jù)不同工藝參數(shù)可隨時(shí)調(diào)用，數(shù)字顯示。


圖4　 小車(chē)式拼板焊接系統(tǒng)

4 TANDEM雙絲焊拼板焊接工藝制定

4.1　20mm左右厚度鋼板焊接工藝制定
　a)坡口形式：開(kāi)Y型坡口，單面15°，留根2-4mm；
　b)預(yù)留間隙：預(yù)留3-6mm間隙；
　c)焊點(diǎn)要求：每個(gè)焊點(diǎn)的厚度不得大于4mm，長(zhǎng)度不大于15mm；
　d)焊接速度：分3層進(jìn)行焊接，焊接速度不低于700mm/min；
　e)反面成型： 采用陶瓷襯墊反面強(qiáng)制成型；

4.2　35mm左右厚度鋼板焊接工藝制定
　a)坡口形式：開(kāi)Y型坡口，單面20-25°，留根2-4mm；
　b)預(yù)留間隙：預(yù)留3-6mm間隙；
　c)焊點(diǎn)要求：每個(gè)焊點(diǎn)的厚度不得大于4mm，長(zhǎng)度不大于15mm；
　d)焊接速度：分多層多道進(jìn)行焊接，焊接速度不低于500mm/min；
　e)變形控制：預(yù)留3°的反變形；
　f)反面成型： 采用陶瓷襯墊反面強(qiáng)制成型