船用柴油机焊接式气缸体的制作方法

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船用柴油机焊接式气缸体的制作方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种柴油机部件的加工，具体涉及一种船用柴油机焊接式气缸体的制作方法，属柴油机技术领域。\n背景技术\n[0002] 船用柴油机气缸体的结构通常是气缸体和扫气集管的结合体，目前气缸体一般是采用铸造工艺生产的，因为铸造过程中气缸体铸件容易产生冷裂纹等缺陷，又不易焊补，即便是焊补也非常困难，焊补区域常常存在色差，所以气缸体铸造坯件有一定的报废率，因而造成生产成本的增加，此外，铸件还存在机加工粉尘较大等缺陷。\n[0003] 近日出现了焊接式气缸体，其最大的特点是，与铸造气缸体相比可减轻重量1/3，从而大幅降低了气缸体的制作成本。焊接式气缸体是由气缸体箱体1和扫气装置2构成的，请参阅图1。所述气缸体箱体1包括底板18、多块第一横腹板11、多块第二横腹板12、多块中隔板15、第一侧板13、第二侧板14、多块三角管板17和面板16；所述底板18水平地设置于底部，所述多块第一横腹板11、多块第二横腹板12和多块中隔板15垂直地焊固于该底板\n18之上且沿横向排列，所述第一侧板13沿纵向焊固于该底板18之上且焊固于该第一横腹板11与中隔板15之间，所述第二侧板14沿纵向焊固于该底板18之上且焊固于该第二横腹板12与中隔板15之间，所述面板16水平地焊固于该多块第一横腹板11、多块第二横腹板12、多块中隔板15、第一侧板和第二侧板的上缘，所述多块三角管板17分别焊固于各第一横腹板11与所述第一侧板13之间以及各第二横腹板12与所述第二侧板14之间。所述扫气装置2焊接于任两第一横腹板11之间。这样的焊接式气缸体结构大量减少了气缸体和扫气集管的机加工量以及中间二次装配的工作量，同时减少了装配误差。但是所述的焊接式气缸体结构变得复杂，对焊接要求也高，其制造的重点和难点在于：\n[0004] 1、焊接式气缸体的面板16的厚度为225mm，属超厚钢板，是影响整体结构均匀收缩变形的关键，并且与其连接的零件的焊缝质量要求较高，全部为EN601M Q3要求，且打磨要求圆弧R过渡，因而焊接工艺难度较大。\n[0005] 2、气缸体箱体1中的三角管板17的板厚为16mm，因采用单面焊双面成型，故要有较高的装配精度，装配间隙3±0.5mm，以保证焊缝焊接质量的可靠，因此提高了构件的制造和装配难度。\n[0006] 3、由于各构件板厚差异较大，加工后结构存在较大的焊接应力，对焊缝抗疲劳寿命有较大的影响。\n[0007] 4、扫气装置大多是板厚为10mm左右的筒体，焊接时易变形，因而对控制装配和焊接的收缩余量提出了严格的要求。\n发明内容\n[0008] 本发明针对焊接式气缸体的制造难点，提供一种船用柴油机焊接式气缸体的制作方法，能够克服焊接难度大、构件易变形、安装精度要求高等工艺难点，提高焊接式气缸体的焊接制作质量。\n[0009] 本发明解决其技术问题的技术方案如下：\n[0010] 一种船用柴油机焊接式气缸体的制作方法，所述焊接式气缸体包括气缸体箱体和扫气装置，所述气缸体箱体包括底板、多块第一横腹板、多块第二横腹板、多块中隔板、第一侧板、第二侧板、多块三角管板和面板，其中，底板水平地设置于底部，多块第一横腹板、多块第二横腹板和多块中隔板沿横向排列且垂直地焊固于底板之上，第一侧板和第二侧板沿纵向斜立地焊固于底板之上，第一侧板与多块第一横腹板和多块中隔板垂直且焊固于两者之间，第二侧板与多块第二横腹板和多块中隔板垂直且焊固于两者之间，面板水平地焊固于多块第一横腹板、多块第二横腹板、多块中隔板、第一侧板和第二侧板的上缘所形成的缺口中，多块三角管板分别焊固于各第一横腹板与第一侧板间的夹角中以及各第二横腹板与第二侧板间的夹角中，所述扫气装置焊接于任两第一横腹板之间；其特征在于，所述制作方法的具体步骤如下：\n[0011] 步骤一，平台划线，\n[0012] 1.1、检验平台的水平度，保证该平台在宽度6米、长度12米的范围内水平度误差≤2mm；\n[0013] 1.2在所述平台上按照所述焊接式气缸体的结构，进行下列划线：纵向中心线、横向中心线、中隔板位置线、第一横腹板位置线、第二横腹板位置线、第一侧板位置线、第二侧板位置线和底板位置线，并达到划线要求；\n[0014] 步骤二，装配气缸体箱体，\n[0015] 2.1、安装底板：按照平台上的底板位置线，将底板置于并固定在所述平台上，然后将该平台上的全部划线转驳在底板上；\n[0016] 2.2、安装中隔板：按照平台上的中隔板位置线，将各中隔板垂直固定在底板上，偏差≤1mm，安装时中隔板紧贴底板，局部间隙不大于2mm；\n[0017] 2.3、安装第一侧板和第二侧板：按照平台上的第一侧板位置线和第二侧板位置线，将第一侧板和第二侧板斜立地固定在底板上，并控制第一侧板和第二侧板的倾斜角度和尺寸，安装时第一侧板和第二侧板紧贴底板，局部间隙不大于2mm；\n[0018] 2.4、安装第一横腹板和第二横腹板：按照平台上的第一横腹板位置线和第二横腹板位置线，将各第一横腹板和第二横腹板垂直固定在底板上，偏差≤1mm，安装时第一横腹板和第二横腹板紧贴底板，局部间隙不大于2mm；\n[0019] 2.5、安装面板：将面板置于平台上，将第一侧板和第二侧板的上缘位置划线到面板上；修去第一侧板、第二侧板以及各中隔板、第一横腹板和第二横腹板的过高余量；修去第一横腹板和第二横腹板上的余量，使面板能顺利地嵌入该第一横腹板、第二横腹板、中隔板、第一侧板和第二侧板的上缘所形成的缺口中；吊装面板嵌入所述缺口中；面板位置在高度方向加放2mm的收缩余量；\n[0020] 2.6、焊接装成的气缸体箱体：采用电加热方法将面板预热至150℃，焊接顺序由底板到面板方向，焊接采用大坡口焊接，反面小坡口碳刨，过程中经常翻身；\n[0021] 2.7、划线验收并火工校正，划线验收必须采用与之前步骤中的同一装配平台；\n[0022] 步骤三，装配三角管板，\n[0023] 在各第一横腹板与所述第一侧板间的夹角处以及在各第二横腹板与所述第二侧板间的夹角处划出相应的各三角管板的位置线，然后安装并焊接各三角管板，焊接为单面焊双面成型；\n[0024] 步骤四，装配扫气装置，\n[0025] 4.1、在同一平台上校正第一横腹板使之与平台垂直；\n[0026] 4.2、安装扫气装置：在两第一横腹板上划出扫气装置的位置线，吊装扫气装置嵌入该两第一横腹板，保证扫气装置的扫气管筒体与平台垂直；焊接采用双面对称退焊法。\n[0027] 步骤1.2中所述的划线要求是指，\n[0028] a、所有中心线的尺寸误差≤0.5mm，\n[0029] b、各位置线尺寸误差≤1mm，\n[0030] c、各缸缸距加放1mm的收缩余量。\n[0031] 步骤三中所述的单面焊双面成型是指，在坡口的正面用焊丝进行焊接，在坡口的正、背两个面都得到匀称、成形良好、符合质量要求的焊缝。\n[0032] 步骤4.2中，所述的扫气装置上每一扫气管筒体的同心度安装偏差≤±1mm。\n[0033] 所述的多块第一横腹板位于左边，多块第二横腹板位于右边，多块中隔板位于两者之间。\n[0034] 所述的三角管板一边连接所述第一侧板或第二侧板，另一边相应地连接第一横腹板或第二横腹板。\n[0035] 与现有铸造式气缸体技术相比，本发明的焊接式气缸体降低了生产加工成本，节省了机加工量及中间二次装配的工作量，和减少了装配误差，降低了因铸造过程中产生冷裂纹等缺陷导致的气缸体报废率。本发明所述船用柴油机焊接式气缸体的制作方法采取了控制划线和安装的误差、适当的收缩余量等工艺措施，达到了提高焊接式气缸体质量的有益效果。\n附图说明\n[0036] 图1为焊接式气缸体总成示意图。\n[0037] 图2为平台划线示意图。\n[0038] 图3为气缸体箱体正视图。\n[0039] 图4为气缸体箱体俯视图。\n具体实施方式\n[0040] 下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步阐述，但不能以此来限制本发明的保护范围。\n[0041] 本发明提供一种工艺制作方法，用以制造船用柴油机的焊接式气缸体，请参阅图\n1，所述焊接式气缸体包括气缸体箱体1和扫气装置2。所述气缸体箱体1包括底板18、多块第一横腹板11、多块第二横腹板12、多块中隔板15、第一侧板13、第二侧板14、多块三角管板17和面板16；所述底板18水平地设置于底部；请参阅图4，所述多块第一横腹板11、多块第二横腹板12和多块中隔板15沿横向排列且垂直地焊固于该底板18之上，该多块第一横腹板11位于左边，该多块第二横腹板12位于右边，该多块中隔板15位于两者之间；请参阅图3，所述第一侧板13沿纵向斜立地焊固于该底板18之上，该第一侧板13与所述多块第一横腹板11和多块中隔板15垂直且焊固于两者之间；与该第一侧板13对称，所述第二侧板14同样地沿纵向斜立地焊固于该底板18之上，该第二侧板14与所述多块第二横腹板12和多块中隔板15垂直且焊固于两者之间；所述面板16水平地焊固于该多块第一横腹板11、多块第二横腹板12、多块中隔板15、第一侧板13和第二侧板14的上缘所形成的缺口中；请参阅图4，所述多块三角管板17分别焊固于各第一横腹板11与所述第一侧板13间的夹角中以及各第二横腹板12与所述第二侧板14间的夹角中，并且一边连接该第一侧板\n13或第二侧板14，另一边相应地连接第一横腹板11或第二横腹板12；所述扫气装置2焊接于任两第一横腹板11之间。\n[0042] 以下通过一实施例详细说明本发明所述船用柴油机焊接式气缸体的制作方法，本实施例中，所述第一横腹板11、第二横腹板12和中隔板15的数量均为三块，所述制作方法的具体步骤如下：\n[0043] 步骤一，平台划线。\n[0044] 1.1、所述船用柴油机焊接式气缸体的全部装配制作工作在装配用平台上进行，而该平台的水平度将直接影响零件的垂直度和加工余量，因此划线前首先要检验平台的水平度，保证所述平台在宽度6米、长度12米的范围内水平度误差≤2mm。\n[0045] 1.2以所述气缸体箱体1的底板18确定为装配基准面，在平台上按照所述焊接式气缸体的结构，进行下列用于安装三第一横腹板11、三第二横腹板12、三中隔板15、第一侧板13和第二侧板14各构件的划线，见图2：纵向中心线Y、横向中心线X、中隔板位置线L15、第一横腹板位置线L11、第二横腹板位置线L12、第一侧板位置线L13、第二侧板位置线L14和底板位置线；划线应达到下列尺寸要求：\n[0046] a、所有中心线的尺寸误差≤0.5mm，\n[0047] b、各位置线尺寸误差≤1mm，\n[0048] c、根据柴油机机座、机架装配焊接的经验以及对气缸体图纸的研究，为确保焊后因焊接、火工校正等因素而造成的收缩变形，各缸缸距A加放1mm的收缩余量。\n[0049] 步骤二，装配气缸体箱体1，见图3。\n[0050] 2.1、安装底板18：按照平台上的底板位置线，将底板18置于并固定在所述平台上，然后将该平台上的全部划线转驳在底板18上，即在底板18上再划线，划线内容和位置与平台上的全部划线相一致，全部划线包括：纵向中心线Y、横向中心线X、中隔板位置线L15、第一横腹板位置线L11、第二横腹板位置线L12、第一侧板位置线L13、第二侧板位置线L14和底板位置线。\n[0051] 2.2、安装三中隔板15：按照平台上的中隔板位置线L15，将三中隔板15垂直固定在底板18上，偏差≤1mm；安装时中隔板15要紧贴底板18，局部间隙不大于2mm，因间隙过大会造成中隔板15的高度超标，导致焊接后底板18局部收缩变形过大。\n[0052] 2.3、安装第一侧板13和第二侧板14：按照平台上的第一侧板位置线L13和第二侧板位置线L14，将第一侧板13和第二侧板14斜立地固定在底板18上，并根据第一横腹板\n11和第二横腹板12的尺寸，控制第一侧板13和第二侧板14的倾斜角度和尺寸，以免影响后续安装，安装时第一侧板13和第二侧板14要紧贴底板18，局部间隙不大于2mm。\n[0053] 2.4、安装三第一横腹板11和三第二横腹板12：按照平台上的第一横腹板位置线L11和第二横腹板位置线L12，将三第一横腹板11和三第二横腹板12垂直固定在底板18上，偏差≤1mm；安装时第一横腹板11和第二横腹板12要紧贴底板18，局部间隙不大于\n2mm。\n[0054] 2.5、安装面板16：将超厚的面板16置于平台上，将第一侧板13和第二侧板14的上缘位置划线到面板16上。\n[0055] 检验第一侧板13、第二侧板14以及各中隔板15、第一横腹板11和第二横腹板12的高度尺寸，如果过高，应在该相应构件上修去余量。\n[0056] 检验各第一横腹板11和第二横腹板12与面板16的侧面连接处距离纵向中心线Y的尺寸，如果该尺寸小于面板16宽度的一半，则要在该相应第一横腹板11或第二横腹板12上修去余量，使面板16能顺利地嵌入该三第一横腹板11、三第二横腹板12、三中隔板15、第一侧板13和第二侧板14的上缘所形成的缺口中，并保证相关尺寸。\n[0057] 吊装面板16嵌入三第一横腹板11、三第二横腹板12、三中隔板15、第一侧板13和第二侧板14的上缘所形成的缺口中；因第一横腹板11、第二横腹板12和三中隔板15与面板16的连接焊缝均要求为Q3级，且要求碳刨清根，焊接量也比较大，收缩变形也就大，根据柴油机机座、机架中有过的经验，所以面板16的位置在高度方向加放2mm的收缩余量，以保证焊后整体高度尺寸符合图纸要求。\n[0058] 2.6、焊接各构件装成的气缸体箱体1：焊接顺序由底板18到面板16方向，采用电加热方法将面板16预热至150℃；根据第一侧板13、第二侧板14和中隔板15的焊缝坡口形式，要求大坡口焊接，反面小坡口碳刨，焊接过程中经常的翻身减小了焊接变形。\n[0059] 2.7、焊接结束后划线验收，并火工校正，即对结构局部加热升温并施力进行整形，划线验收必须采用与之前步骤中的同一装配平台。\n[0060] 步骤三，装配三角管板17，见图4，本实施例中，所述三角管板17的数量为8件。\n[0061] 在各第一横腹板11与所述第一侧板13间的夹角处划出相应的各三角管板17的位置线，然后安装并焊接左边的4件三角管板17，该三角管板17一边连接第一侧板13，另一边连接第一横腹板11。\n[0062] 再在各第二横腹板12与所述第二侧板14间的夹角处划出相应的各三角管板17的位置线，然后安装并焊接右边的4件三角管板17，该三角管板17一边连接第二侧板14，另一边连接第二横腹板12。\n[0063] 焊接为单面焊双面成型，即在坡口的正面用焊丝进行焊接，在坡口的正、背两个面都得到匀称、成形良好、符合质量要求的焊缝。\n[0064] 步骤四，装配扫气装置2。\n[0065] 4.1、因为所述扫气装置2是安装于任两第一横腹板11之间，因此必须在同一平台上校正第一横腹板11使之与平台垂直，至最佳尺寸，因扫气装置2与第一横腹板11的焊接处要求碳刨清根，焊接收缩变形大，因此缸距A加放1mm的收缩余量。\n[0066] 4.2、安装扫气装置2：本实施例中，所述扫气装置2是安装于前面的第一横腹板11与中间的第一横腹板11之间；在第一横腹板11上划出扫气装置2的位置线，扫气装置2上每一扫气管筒体的同心度安装偏差≤±1mm；为了使扫气装置2能顺利的嵌入两第一横腹板11之间，吊装扫气装置2时应尽量保证扫气装置2的扫气管筒体与平台垂直；焊接采用双面对称退焊法，以减少焊接收缩变形。