转盘式焊剂衬垫使用方法

从20世纪70年代末期开始，广大船舶焊接科技人员就一直致力于造船焊接工艺方法的多样化和高效化，目前已由最初的3～5种焊接方法发展到现在的40多种（表6-9），并获得各船级社的认可，在产品上获得广泛的应用。

这些高效焊接工艺在中国船舶工业高效焊接技术指导组的大力推广下，使我国造船焊接高效化率，从1990年的50．25%提高到现在的80．9%，为我国船舶工业的快速发展做出了巨大的贡献。

表6-9　我国造船高效焊接技术类别及工艺

（续表）

除了上述船厂正在推广应用的高效焊接工艺外，还有一些高效率的、符合绿色焊接和清洁生产要求的新工艺值得我们关注，如搅拌摩擦焊和激光焊接等。

这里具体介绍几种常见的高效船舶焊接技术。

（1）SG-2法焊接（气电垂直自动焊）

SG-2法是日本神钢开发的垂直气电焊（EGW）的简称，主要用于船舶建造分段合拢时的立向上对接焊，多用于船体合拢，比手工焊条焊提高效率6～8倍。其工艺示意图如图6-7所示。

图6-7　气电垂直自动焊示意图

该工艺使用的焊接材料为φ1．6mm的药芯焊丝，典型牌号为DWS-43G，配KL和JN型陶质衬垫。由于日本神钢的专利技术和良好的产品质量，在国内船厂应用普遍，而且由于合拢缝的重要性，对神钢以外的同类产品均采取格外谨慎的态度，不轻易替换。焊接过程中，用CO2气体作保护，并对焊接熔池采用强制一次成型的方法来完成的，焊缝的前后面分别用水冷铜滑块和带有梯形凹槽衬垫，以保持熔池稳定和成型良好。

（2）高速纵骨焊焊丝

平面流水线的平板FCB法对接焊之后进行纵骨的双面CO2自动角焊，在纵骨焊接工位采用双面双丝CO2高速焊工艺，每个纵骨的两侧各有两把焊枪、4把焊枪同时焊接，焊接速度最高为1 000mm／min，焊丝为MX-200和SQJ50MX，适用于A、B、D、AH32、AH36、DH32、DH36钢的焊接。目前这些焊材仍然是进口，开发该焊丝的难点主要是在高速焊接时如何能获得良好的焊缝成型和耐钢板底漆的性能。

（3）埋弧焊工艺

主要应用于平板平直焊缝，主要有单丝、多丝埋弧焊和窄间隙埋弧焊，其中应用于平面分段流水线的FCB法焊接，是铜板上分布厚度均匀的衬垫焊剂，并用压缩空气软管等顶升装置把上述填好焊剂的铜板压紧到焊缝背面，从正面进行焊接而形成背面焊道的一种单面埋弧焊接法，如图6-8、图6-9所示。单丝埋弧焊如图6-10所示。

图6-8　焊剂铜衬垫法（FCB法）焊接示意图

图6-9　焊剂铜衬垫法（FCB法）焊接实例

图6-10　单丝埋弧自动焊设备

流水线生产厂商有日本新日铁、神钢以及欧洲的厂商。焊丝为Nittetsu Y-A（φ6．4 mm和φ4．8mm），底层焊剂NSH-1R，主要是保证焊缝的背面成型；表面焊剂NSH-50，主要作用是保持电弧稳定燃烧。该工艺焊接速度快，最高可达1 500mm／min。因此，需要在高速和大热量输入的情况下保证焊缝具有良好的力学性能和背面成型。另一种应用较广的方法是焊剂石棉衬垫单面焊（FAB法），它是一种单面埋弧自动焊方法，利用柔性衬垫材料装在坡口背面，并用铝板和磁性压紧装置将其固定，其特点是简便、省力、材料成本低廉，它主要应用于曲面钢板的拼接以及船体建造中船台合拢阶段甲板大口的焊接。

（4）熔化极活性气体保护焊（MAG焊）

所谓的活性气体保护焊焊接技术就是采用CO2＋Ar混合气体的CO2半自动或自动焊接，普遍应用于不锈钢的焊接。上海船舶工艺研究所开发了适合船厂专用的双丝单面MAG焊接技术与装备，该项技术的主要特点是：可无间隙装配，坡口内定位焊，添加切断细焊丝，背面应用陶瓷衬垫，板厚在12～22mm范围内可一次成型，焊接速度快，焊接效率高，焊接质量好。MAG焊自20世纪50年代以来得到广泛应用，日本已占70%以上。MAG焊有自动和半自动两种方式，保护气可采用CO2或混合气体，焊材可以是实芯或药芯焊丝，其特点是高效、节能、质量好、成本低、易自动化。

（5）TIME焊

该工艺是在普通MAG焊工艺基础上开发的一种新的焊接工艺，在焊接质量明显改善的情况下提高了熔敷效率。TIME焊和MAG焊角焊缝焊接效率比较如图6-11所示。

图6-11　TIME焊和MAG焊角焊缝焊接效率比较

TIME焊的工艺特点可简单地概括为：大的焊丝干伸长，高电弧电压，高速的送丝速度，提高热能和熔敷效率，达到高速、高效的焊接效果。大的焊丝干伸长意味着提高电阻热，采用高的电弧电压、大的电流，结果都能提高其熔敷效率，并在大电流的MAG焊禁区开创了新的应用领域。

（6）自动角焊MAG焊

船舶焊接结构中，角焊缝比例特别高，提高角焊的自动化率极为重要。船厂应用的主要角焊设备有以下三种。

1）简易CO2自动角焊：适用于长直焊缝，如图6-12所示。

2）排制作自动角焊：无需装配焊接，焊接速度快、焊接变形小。

3）体纵骨自动角焊：双丝双电弧，平直分段纵骨焊接，同时焊接四纵骨八焊缝。

图6-12　CO2自动角焊设备

（7）焊剂石棉衬垫单面焊（FAB）

FAB（Flux Aided Backing）法利用柔性衬垫材料装在坡口背面一侧，并用铝板和磁性压紧装置将其固定，主要用于曲面钢板的拼接及船台合拢阶段甲板大口的焊接，如图6-13所示。

图6-13　FAB法示意图

（8）热固化焊剂衬垫单面焊（RF）

RF（Region Flux Backing）法是采用一种特制的含有热硬化性树脂的衬垫焊剂，它的下部是装有底层焊剂的焊剂袋，如图6-14所示。

（9）铜衬垫单面焊FCB法

FCB（Flux Copper Backing）法是采用焊剂铜衬垫及压缩空气加压。通常用双丝或多丝埋弧焊，第一丝常用直流，其他丝用交流电源，如图6-8所示。平面分段流水线FCB法三丝埋弧自动焊设备如图6-15所示。

图6-14　RF法示意图

图6-15　平面分段流水线FCB法三丝埋弧自动焊实例

表6-10列出了常用焊接方法的应用范围。

表6-10　常用焊接方法应用范围

（续表）