感应加热实现板材弯曲成型的试验

针对船体板材弯曲成型中存在的精度控制和智能建造不足等问题,基于25 kW新型感应加热成套设备,对6～8 mm的船用钢板材进行感应加热弯曲成型试验。使用K型热电偶和高精度的温度无线实时测量系统对板材感应加热过程的温度热循环进行数据采集,分析感应加热线圈移动速度对板材加热温度的影响,基于理论分析并采用不同的加热路径,分别获得马鞍形和帆形等弯曲形状板材;应用高精度3坐标定位仪,测量得到沿着纵向和横向的面外弯曲变形,试验及测量结果表明,感应加热精准可控,自动化程度高,易于实现板材弯曲成型的智能建造。     

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。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。本文首先采用25KW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的实验,得到典型弯曲形式的船体外板（马鞍型和帆型）。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到实验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形;两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。首先采用25 kW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的试验,得到典型弯曲形式的船体外板(马鞍型和帆型)。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到试验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形,两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺

为开展大厚度船用复合材料螺旋桨桨叶设计与成型工艺的研究,结合复合材料成型工艺经验,以桨叶几何型值的确定作为设计和研究切入点,对船用复合材料螺旋桨桨叶进行原材料选择以及复合材料桨叶的结构与铺层设计等工作,得到了满足强度要求的桨叶设计方案。在此基础上,提出1种大厚度复合材料螺旋桨桨叶的制备方案,为大直径和大厚度船用复合材料螺旋桨的成型工艺提供了参考。     

船用柴油机关键零件激光表面强化技术发展现状及应用策略

简述国内外千瓦级连续激光为能量源的表面淬火、表面熔覆、表面熔凝和表面合金化等激光表面强化技术在强化机理、工艺参数、热力学规律、温度场分析仿真、强化缺陷成因及预防等方面的研究现状和局限性;介绍激光表面强化技术在典型船用柴油机关键零件制造领域的应用实例;分析激光表面强化技术在国内外制造业中的应用及分布特征;根据激光表面强化技术的研究现状和局限性,结合船用柴油机关键零件的特点,提出船用柴油机关键零件激光表面强化技术的研究建议及关键零件制造业激光表面强化技术的发展策略;以部分关键零件为对象,指出其工作部位激光表面强化技术的应用方法。以期为激光表面强化技术在船用柴油机关键零件制造领域的研究深化和应用推广提供指导。     

船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能试验研究

提出了一种船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能的评价研究方法,通过落锤冲击试验进行了不同工艺参数下T型焊接接头弯曲冲击试验,确定了不同厚度T型接头的临界弯曲冲击高度.通过对临界载荷下发生断裂的T型接头进行能量分析来研究对T型接头弯曲冲击影响较大的焊接参数,利用扫描电镜分析8 mm T型焊接接头弯曲冲击后的断口形貌和形成机理,通过数值仿真来验证断裂过程和机理.研究结果表明：板厚3、6、8 mm T型接头的临界弯曲冲击高度分别为5、415、550 mm,随着板厚增加,接头弯曲冲击性能提升;在工艺评定参数范围内制成的同一厚度T型接头50°坡口角度试件弯曲冲击性能优于60°坡口角度试件;T型接头从焊缝中间区域发生断裂,随着断裂的扩展,材料韧性逐渐降低.     

船用薄板激光-电弧复合焊表面气孔缺陷试验分析

针对船用薄板激光-电弧复合焊接出现的表面气孔缺陷问题,采用单一变量法设计工艺试验,改变激光功率、送丝速度以及焊接速度,进行表面气孔出现的基本规律试验分析,结果表明,使用激光-电弧复合焊接船用AH36级6 mm薄板,当送丝速度与焊接速度的比值在1.5左右时,表面成型效果好,无气孔产生.     

船体曲板热成型工艺方法研究综述

船体曲板加工成型是船舶建造过程中的一个重要的环节。热成型仍然是大型商用船舶船体曲板加工的主流工艺手段。对船体曲板热成型工艺相关文献进行了系统回顾。国内外学者在船体曲板热成型工艺的成型过程、热源方式、温度场变形场分析、火路布置决策和板材测量等方面作了详尽的研究。但在加热参数与温度场和变形场控制方面仍不够全面细致,在热成型装备自动化方面依然存在很多问题亟待解决。可为相关研究人员提供参考和借鉴。     

船用5083铝合金激光-MIG复合焊焊接工艺研究

激光-MIG复合焊接技术在船用铝合金的焊接中具有热输入量集中、焊接效率高和焊后工件变形小等优势,有重要的工程应用价值。针对5 mm的船用5083铝合金,采用激光-MIG复合焊方法进行了焊接试验,研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明激光功率、焊接速度和光丝间距对焊缝成形有重要的影响。     

基于线性逼近的感应加热弯曲成形工艺及其应用

采用高频感应加热装置进行热弯成形试验，得到典型的单曲率板。通过高效的热-弹-塑性有限元计算，再现板材热弯成形的温度场特征和力学响应。同时，研究感应加热过程中的工艺参数对板材弯曲变形的影响，提出线性逼近迭代二分法和迭代0.618法，确定板材实际加热中的加热线位置和感应加热速度，并对其进行有限元分析。研究结果表明：采用规划的工艺参数进行热-弹-塑性有限元分析，得到的面外弯曲变形和面内收缩均与目标曲率板相吻合；线性逼近迭代二分法和迭代0.618法应用在感应加热单曲率热弯成形中具有良好的可行性和准确性，可供曲板热弯工艺的规划参考。     

新型船用无机轻体板材——膨胀珍珠岩复合板

本文主要介绍新型船用无机轻体板材——膨胀珍珠岩复合板的特性,制造工艺、选材,以及制造过程中的化学反应机理。作者由试验结果,汇总了该产品的技术性能,并详细地叙述了制造工艺及各工艺参数的相互关系,与国内同类产品相比,膨胀珍珠岩板具有更好的经济效益和发展前景。     

基于显式求解的板材卷制成形力学行为分析

三辊卷制成形作为船体外板弯曲成形加工的主要方法,影响船体建造的精度和效率。本研究针对船体外板的三辊卷制成形过程,基于ANSYS和LS-DYNA的非线性显示求解,考虑了轴棍-板材的接触问题和卷制成形的力学行为,预测的板材弯曲形状与实际测量数据基本吻合。同时,研究了板材材质、上辊下压位移以及下辊间距等对板材卷制成形精度的影响,建立了各工艺参数与板材卷制曲率半径间的数学关系,并进行了验证。     

船用环氧树脂垫片的浇注成型及相关力学性能研究

对船用环氧树脂垫片的浇注成型特点及垫片的弹性模量、位移阻抗(动刚度)等进行试验和理论研究。在环氧垫片成型过程中,应严格按照环氧浇注工艺进行操作,避免产生气泡等缺陷。浇注成型后,应对样品试件进行相关的力学性能测试,以得到其准确的弹性模量等参数。3种环氧树脂垫片的位移阻抗值较接近,比钢制垫片的小,有利于提高减振性能。研究结果可为环氧树脂垫片的工程应用及减振分析提供参考。     

船用板材自由场声学测量试验方法

为了有效评估大样品船用板材水下声学性能,在室内消声水池中模拟开展了钢板试件验证性试验,给出了船用板材水下声学性能测量方法,通过与理论公式结果进行比较,确定了误差的范围,验证了方法的有效性,并结合不确定度分析对试验结果进行分析。将该方法应用到船用板材透声性能的测量中,具有一定工程意义。     

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。     

中厚度船用钢焊接技术发展现状

从电弧焊技术、埋弧焊技术、气体保护焊技术、搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）技术和激光焊技术等方面，对比中厚度船用钢各种焊接技术的特点和应用基础。研究发现，基于船用钢材料本身的裂纹敏感性和焊接厚度的增加，中厚度船用钢焊接技术应向激光-电弧复合焊发展，以解决现有焊接技术的焊接难点。     

大厚度高强度钢E550焊接性能研究

为了解决船用板材在焊接过程中容易出现裂纹和韧性较低问题,以80 mm厚的E550高强度钢为研究对象,采用斜Y裂纹敏感性试验、焊接热模拟试验、热影响区最高硬度试验以及焊接工艺优化试验,分析预热温度、从800℃冷却到500℃的时间(t8/5)、焊接热输入等工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:提高预热温度并控制焊接热输入和t8/5可以得到满足要求的接头。     

船体曲板成型在线检测技术与系统应用介绍

针对船舶制造过程中曲板成型工艺,分析了不同检测方法的优缺点,提出了基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测方法,建立了主动双目视觉测量的应用流程,研制了一套基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测原型系统,实现了水火弯板过程中船体曲面的在位检测、偏差计算与显示.     

感应加热板材成形的有限元分析及工艺规划

通过感应加热实现板材的热弯成形,具有精准控制、安全便捷等特点。本研究采用新型便携式感应加热设备,对8mm船板钢进行热弯成形试验;并基于热-弹-塑性及弹性有限元计算,预测感应加热面外弯曲变形,与测量数据基本吻合。同时,考虑试验成本高昂,通过大通量的有限性计算,建立感应加热参数与板材弯曲的数据库;并通过回归分析,拟合出感应线圈移动速度与板材弯曲角度间的数学关系。当板材弯曲曲率相同时,通过线加热位置的迭代二分法,可线性逼近板材的目标弯曲形状,进而快速规划加工工艺,并进行了验证。