不同冷却方式对大尺寸钢板感应加热成形的影响

为有效解决船用中厚钢板复杂曲面加工问题,研究空气冷却(空冷)、正面水冷和反面水冷方式对大尺寸钢板弯曲成形的影响因素。首先采用COMSOL Multiphysics仿真平台模拟电磁感应加热和冷却变形多物理场同步耦合过程,然后分析各种因素对大尺寸钢板弯曲成形的影响,最后通过试验验证有限元模型的可靠性,并对感应加热弯曲成形效果进行评估。结果表明:相对于水冷,空气冷却对钢板Y向位移改变效果显著;相对于空气冷却,水冷对钢板角位移的改变影响明显;当频率为50 k Hz时,电流频率对表面温度和角位移影响显著;当钢板长宽比不小于1∶2时,Y向位移的增加比较显著;当长宽比约为1∶1时,角位移的改变比较明显。     

船用钢板感应加热生热特性研究

基于ANSYS有限元软件,以SC单回路感应器为热源,建立船用钢板感应加热的三维有限元数值模型,并对感应加热过程中钢板的涡流功率分布和升温过程进行分析.研究表明,在加热钢板过程中,感应器轴线方向上涡流生热区域的扩散和最高生热区域的转移导致主要加热区域略微偏离钢板成形的加热线;涡流生热区域向钢板厚度方向的扩散受电磁特性的影响,无法使整块钢板都直接生热;钢板上表面加热过程可分为3个阶段,虽然升温速度逐渐放缓,但在温度接近居里温度时会迅速上升.     

船体板高频感应加热的多场耦合数值分析

针对船体曲面板的感应加热成形过程,基于COMSOL Multiphysics软件建立钢板静止式高频感应加热的二维数值模型.通过数值分析,研究钢板加热和水冷过程中温度场的分布规律和变形情况.结果表明:钢板温度场和板面局部收缩量的模拟结果与实验测量值一致;加热开始后,钢板加热线上的温度很快达到居里点,然后保持稳定;在变化趋势上,上下板面的温差曲线和加热线上的垂向挠度变化曲线相似.     

船体钢板线加热成形原理及生产自动化

石川岛播磨重工（IHI）成功地将有限元方法应用于热成形（thermal forming）或线加热成形（line heating）原理分析,借助于计算机辅助控制的全自动线加热成形机,造船使用的船体钢板．能精确、高效地弯成任意曲面,弯板生产的自动化成为现实,已成功应用于实船建造。现有的水火弯板工艺是船厂常用的钢板成形方法,涉及的设备少,高度灵活和有效。但是,它高度依赖有经验的技术工人、加工精度不易控制,从而使中间产品的精度不高,影响后续船体分段装配工作。IHI研制的船体钢板自动线加热成形水火弯板工艺（IHI—ALPHA）成功地解决了这些问题。     

水火弯板梯形加热变形机理研究

水火弯板热成形方法通过对钢板的加热和冷却来实现板的变形,达到符合要求的曲面形状,是目前国内外主流船体外板加工方式。梯形加热是一种新型的加工方式,本质上属于收边加热,是收边加热工艺当中板边加热面积最大的一种成形方式,成形效果好。基于Ansys有限元仿真软件,在单加热线和"双重"加热线研究的基础上,对梯形加热的温度场和变形场进行研究,得出一系列温度场和变形场的计算结果,为预测梯形加热工艺的变形和将来实现水火弯板自动化加工奠定一定的研究基础。     

不同冷却方式对大尺寸钢板感应加热成形的影响

为有效解决船用中厚钢板复杂曲面加工问题,本文探究了空气冷却、正面水冷和反面水冷方式对大尺寸钢板弯曲成型的影响因素。首先采用COMSOL Multiphysics仿真平台模拟了电磁感应加热和冷却变形多物理场同步耦合过程,然后分析了各种因素对大尺寸钢板弯曲成型影响,最后通过实验验证了有限元模型的可靠性,并对感应加热弯曲成型效果进行评估。研究结果表明:(1)相对于水冷,空冷对钢板Y向位移改变效果显著。(2)相对于空冷,水冷对钢板角位移的改变影响明显。(3)当频率为50kHz时,电流频率对表面温度和角位移影响显著。(4)当钢板长宽比≥1:2时,Y向位移的增加比较显著；当长宽比≈1:1时,角位移的改变比较明显。     

钢板移动式感应加热过程工艺参数分析与局部变形预测

针对钢板移动式感应加热成形问题,采用正交试验分析得出影响钢板感应加热的主要因素是加热速度和空气间隙,并利用数值模拟分析这两个工艺参数与钢板变形之间的关系。结果表明,加热速度和空气间隙会影响加热深度,进而对横向收缩量、横向角变形和垂向位移有显著的影响。最后,在数值计算样本的基础上推导横向收缩量的回归数学模型,发现回归模型的计算值与试验值之间的相对误差在工程允许范围内,证明回归模型的计算结果可靠。     

电磁钢板矫平机

外刊报道,挪威研制成了一种称为“泰拉克”(Terac)的空冷电磁钢板矫平机,它能大大改善船厂矫正钢板变形和其他钢结构焊接的工作。该机器由高频变换机、感应加热头和与之相联的高频柔性电缆所组成。工作时电磁力将感应加热头紧吸在甲板或壁板上。感应加热头由压缩空气冷却。这种看起来像真空吸尘器的感应器在被吸的钢板内产生涡流,很快地将170×6mm的制板条形区域集中加热。感应加     

水火弯板成形因素对钢板表面温度和变形的影响

水火弯板工艺中,热源面输入是影响钢板温度场和变形场的重要因素。本文提出了综合考虑乙炔流量、加热速度、热源半径、热源效率和加热长度的两个表征热源面输入新变量,并利用数值模拟方法揭示了新变量对钢板表面温度、加热深度和残余变形的影响,大量仿真结果证明这两个新变量可以更好的反映这些参数所发挥的综合作用。     

基于水火弯板工艺的钢板感应加热方式对比性研究

为了研究船体曲面钢板感应加热过程的加热方式,利用实验和数值模拟的方法,分析了各自加热过程中钢板的温度及变形量的变化规律.针对非持续式感应加热方法,初步给出最佳加热时间参数.利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,实验结果和数值模拟结果相吻合,验证了数值模拟计算的准确性.结果表明:合理的分配感应加热的时间参数,选择非持续式感应加热可以达到预期的成型效果,在提高加热效率的同时有效的节约了加热能源.     

钢板感应加热机理及电磁-热耦合场的数值模拟

在船体外板水火成形工艺的实际加工和机械自动化加工试验中,研究发现使用氧-乙炔火焰热源存在很多难以解决的问题和局限,为此本文提出了采用电磁感应加热取代氧-乙炔火焰加热,阐述了感应加热的原理和过程,并利用ANSYS有限元软件对感应加热中的电磁-热耦合场进行了数值模拟,对计算结果进行了相应分析.     

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论：钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形 Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。     

水下均匀材料层的反射特性和对比试验

采用传递矩阵方法,推导给出水下单层非弹性均匀材料层和弹性均匀材料层的声反射、透射系数公式。设计并进行不同厚度钢板和玻璃钢板的声反射特性的对比实验。理论计算结果和实验结果符合,在水中钢板表现出绝对刚性的声学特性,而玻璃钢板由于特性阻抗小于钢板并且较厚,反射特性具有明显的振荡特性。     

基于Jmatpro的高频感应弯板成型研究

针对有限元分析中缺少材料的高温物理性能数据问题,文中结合实例阐述了基于Jmatpro的高频感应弯板成型在数值模拟仿真中的应用。首先,介绍了一种新的钢板热成型工艺以及如何应用Jmatpro对45号钢的热物理性能进行分析并加以修正;然后根据高频感应弯板成型的仿真结果与实验数据进行了对比分析验证;为以后的焊接等各种热处理工艺和仿真提供了相关热物理参数和相应指导,具有一定的理论和实际意义。     

单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划

以18.000 mm厚的船用AH36钢板为研究对象，开展电磁感应加热弯曲成型试验并测量板材的瞬态温度，采用手持式三维扫描仪获取板材点云数据，利用后处理软件得到板材面外弯曲变形云图。基于热-弹-塑性有限元分析，模拟板材电磁感应加热弯曲成型过程，温度和面外弯曲变形计算结果与测量数据较吻合，验证建立的数值模型的准确性。基于高通量的有限元分析，建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系。针对单曲率板材，提出内接折线法和外切折线法拟合板材弯曲形状，给出相应的板材加热线位置和热源移动速度等工艺参数，进行热-弹-塑性有限元分析。计算结果表明，由提出的两种方法得到的面外弯曲变形均与目标曲率板的弯曲形状相吻合，证明内接折线法和外切折线法应用于实际工程的可行性。     

卷板类钢材装卸工艺的研发

港口传统的卷钢板装卸工艺已不适应港口的生产,研发了新的装卸工艺。介绍了普通卷钢板的装卸工艺。阐述了立式卷钢板装卸车工艺及大型卷钢板的装卸工艺。具体介绍了3种吊装大型卷钢板的方案,供不同的现场选用。     

船用厚板高强度钢焊接性及其焊接裂纹的形成和预防

随着各类大型化、超大型化船舶的诞生，使得厚板高强度钢的使用日益广泛，但随之而来的是此类高强度钢易产生焊接裂纹的问题。文章列举了国内外船用厚板高强度钢焊接的工艺特点，分析了焊接裂纹的起因，并就预防措施进行了初步探讨。对从事船体结构的研究人员有一定的帮助。     

阴极保护30年码头钢板桩腐蚀状况

钢板桩入海35年,阴极保护运行30年。未发现板桩有腐蚀穿孔、腐蚀破损等现象,平均腐蚀减薄0.84 mm,平均蚀余厚度是原始厚度的95%;腐蚀减薄从大到小依次为水位变动区、浅水区、水中区和泥面区,泊位中段一根凸桩浅水区位置的减薄最大,为2.60 mm;凸桩和凹桩的平均蚀余厚度相差不大,凸桩不均匀腐蚀大于凹桩。阴极保护有效地抑制了海水对钢板桩的腐蚀。     

浅谈钢板筒仓的使用与管理

立筒仓以其占地小、储量大、机械化程序高等优点,越来越广泛地应用于港口散货码头。介绍了日照港裕廓码头有限公司现有钢板筒仓的概况和钢板筒仓的组成。着重阐述了筒仓使用5个阶段的操作要求和注意事项。并介绍了搞好钢板筒仓管理的一些行之有效的做法。     

基于安全库存管理的钢板采购订单优化

为合理安排钢板采购，有效降低库存占用，开展基于安全库存管理的钢板采购订单（Purchase Order，PO）优化研究。基于钢板采购流程和采购目标，分析钢板安全库存影响因素。根据钢板管理业务流程，阐述钢板安全库存管理流程，对钢板PO进行优化，帮助船厂更好地实现钢板管理。