搅拌摩擦焊在船舶制造工业中的应用（2）

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    3 利用搅拌摩擦焊制造壁板构件 
    铝合金具有比重和弹性模量小、耐腐蚀、易加工、无磁性和低温性能好等特点，非常适合用作造船，但铝合金材料的传统连接方法为铆接和弧焊连接，铆接增加了制造时间、人力和物料的使用量；弧焊易造成铝合金焊后变形大、耗材昂贵，并且对焊接操作者的要求高，使得铝合金的应用大打折扣。
    搅拌摩擦焊在工业制造领域的成功应用为船舶制造中铝合金结构件的连接提供了最佳方案。
    3.1 型材拼接壁板结构件
    挪威的Marine公司和Maritime公司对搅拌摩擦焊船用平板和型材拼接成大型壁板的生产流水线制造技术进行了开发研究；在挪威研究委员会的帮助下，Hydro、Kvaerner、DNV、SINTEF、以及挪威科学与技术大学合作,使搅拌摩擦焊在型材拼接成壁板技术的应用上实现了工程化。
    铝合金挤压型材是市场上成熟的工业化产品，铝合金型材在船舶制造中的使用可以有效提高船舶制造的标准化、批量化和节省时间。 
    3.2 搅拌摩擦焊预成形结构件应用
    由于受到制造技术的限制，市场上的挤压型材的尺寸一般不会很大。结构件在船厂需要进一步的装配、固定以及适时拼接成形。对于船厂来说预制结构件的成形程度越高意味着船厂工作量的减少和装配时间的缩短。利用搅拌摩擦焊将小尺寸的铝合金型材连接成船舶制造所需要的大型预成形壁板构件，已成为轻合金船舶制造的主要手段。
    在国外已利用搅拌摩擦焊实现了船用大型集成化预成形铝合金构件制造的批量化和工业化，通过对型材结构和制造成本的优化，尺寸为12.5 m×2.8 m的铝合金预成形结构件已经实现了批量化生产。越来越多的生产厂家要求尽可能宽的预成形板材，以减少船舶制造过程中的装配工作量。目前用于双体快船侧板制造的搅拌摩擦焊预成形结构件的尺寸已经达到13 m×16 m。
    造船厂采用的标准尺寸铝合金预制型材，其连接都是通过搅拌摩擦焊。这些预制型材的应用使得造船厂不必再对一些周期要求严格的项目进行分包，也不会因为精度要求而影响最终装配。采用搅拌摩擦焊预制板材使船体装配过程更精确、更简单。造船厂的角色发生了转变，不再考虑全过程的铝合金连接问题，而仅仅是改造流水线来适应用标准的预制板材组装船体。
    挪威Marine公司生产的双体快艇和巡航轮，从设计开始就大量采用了搅拌摩擦焊预成形（A）FSW预制板材用于游轮上层建筑部分 (B) 采用FSW预制板材制造船体的双体船结构件和模块，所采用的铝合金搅拌摩擦焊预制板占船体总用铝量的25％，通过采用搅拌摩擦焊预制板，使整船的生产成本降低了5％。
    4 搅拌摩擦焊设备
    迄今，不同型号、不同用途的搅拌摩擦焊设备已经在航空、航天、高速列车、船舶以及汽车等工业领域得到广泛的应用。中国搅拌摩擦焊中心（CFSWC）已获得制造搅拌摩擦焊设备的专利许可，有能力设计并制造多种类型搅拌摩擦焊设备并提供相关技术支持。图7所示为中国搅拌摩擦焊中心为江苏镇江华东船舶工业学院制造的一台搅拌摩擦焊设备，这台设备具有4轴3坐标数控焊接功能，可以焊接长度为1 000 mm的平板结构件和直径为800 mm筒形件，于2003年4月已交付华东船舶工业学院使用。 
     结 论
    (1) 搅拌摩擦焊为现代船舶制造提供了新的连接方法，并且已经在船舶制造上得到成功应用。
    (2) 搅拌摩擦焊在船舶制造中可以提高质量、降低成本、缩短周期。
    (3) 随着对船舶结构的合理化和轻量化的重视，搅拌摩擦焊在现代船舶制造工业中的应用将进入更深更广的领域。