[發明專利]一種艦船用鋼鋁復合接頭連接方法

在審

• 申請號: 202010541773.6
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111761168A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 湯剛;梅國輝;駱偉;朱明罡;閆小順
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: B23K9/02
• 分類號: B23K9/02;B23K9/235;B23K9/32;B23K33/00;B23K103/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;王杰

本發明涉及一種艦船用鋼鋁復合接頭連接方法，包括：S1、分別在鋼壁和鋁合金壁上與所述鋼鋁復合接頭連接處對應區域開設開口，保證所述開口端部距焊件端部的距離大于焊腳尺寸；S2、在鋼鋁復合接頭連接處設置一定間隙，然后將鋼鋁復合接頭的鋼層與鋼壁焊接，鋁合金層與鋁合金壁焊接，間隙處不焊接，焊接時坡口兩側分別設置引弧小塊及熄弧小塊；S3、在所述開口處進行包角焊；S4、在兩根鋼鋁復合接頭間隙處注入并填滿結構膠來保證焊縫密封性。本發明在艙壁開口端部處進行包角焊，在避免鋼鋁復合接頭因焊接而開裂的同時，能夠保證艙壁與鋼鋁復合接頭的有效連接，通過包角焊防止水汽等沿著開孔端部進入焊縫，同時能夠改善端部的受力情況，避免應力集中。

技術領域

本發明涉及船體結構設計技術領域，具體涉及一種艦船用鋼鋁復合接頭對接和角接連接方法。

背景技術

鋁合金由于具有低密度、高強度、高剛度和耐腐性等特點，在艦船輕、次艙壁上得到大量運用。而艦船甲板材料通常為鋼質，為使鋁合金艙壁與甲板連接，通常采用鋼鋁復合接頭。如圖1所示，鋼鋁復合接頭10由鋼層11、鋁層12、鋁合金層13三種材料通過爆炸焊接形成，具體連接時，鋼鋁復合接頭10的鋼層11與鋼壁20連接，鋁合金層13與鋁合金壁30連接。鋼層11、鋁層12、鋁合金層13的寬度和厚度根據鋼壁20和鋁合金壁30厚度、焊腳高度進行選擇。

由于采購的鋼鋁復合接頭為標準件，在其長度小于艙壁長度時，需要將兩根鋼鋁復合接頭對接焊在一起。此外，鋁制艙室上下圍檻通常為鋼質，而鋁制艙室又需通過鋼鋁復合接頭與鋼質艙壁對接，從而形成鋼鋁復合接頭角接接頭。

但是在鋼鋁復合接頭進行對接或角接連接時，直接采用常規焊接可能會導致接頭過盈連接或破壞接頭分界層，遇到外力作用時容易開裂。為解決復合接頭鋼鋁界面出現開裂的問題，中國專利CN104708238公開了一種預防鋼鋁復合材料結構分層的方法，采用分開距離填充法，即復合接頭直接填充結構膠進行連接。該方法在一定程度上能避免焊接熱量輸入因素引起復合接頭分層，但在控制熱量輸入時，未考慮引弧和熄弧時溫度的大幅度變化對控制熱量輸入的影響，也未考慮到艙壁與鋼鋁復合接頭連接時的應力集中問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足，提供一種艦船用鋼鋁復合接頭連接方法，它既能保證鋼質艙壁和鋁合金艙壁在鋼鋁接頭處的有效連接，又能解決因焊接方式不當而導致接頭處容易開裂的問題。

本發明為解決上述提出的技術問題所采用的技術方案為：

一種艦船用鋼鋁復合接頭連接方法，該連接方法適用于兩根鋼鋁復合接頭的對接和角接，包括以下步驟：

S1、分別在鋼壁和鋁合金壁上與所述鋼鋁復合接頭連接處對應區域開設開口，保證所述開口端部距焊件端部的距離大于焊腳尺寸；

S2、在鋼鋁復合接頭連接處設置一定間隙，然后將鋼鋁復合接頭的鋼層與鋼壁焊接，鋁合金層與鋁合金壁焊接，間隙處不焊接，焊接時坡口兩側分別設置引弧小塊及熄弧小塊；

S3、在所述開口處進行包角焊；

S4、在兩根鋼鋁復合接頭間隙處注入并填滿結構膠來保證焊縫密封性。

上述方法中，在鋼鋁復合接頭進行對接連接時，所述開口為半長圓形開孔，倒角半徑等于矩形寬度。

上述方法中，在鋼鋁復合接頭進行角接連接時，所述開口為扇形開孔，開口倒角后孔邊距切口邊距離不小于角接間隙值。

上述方法中，在鋼鋁復合接頭進行角接連接時，在S1之前，先將兩根鋼鋁復合接頭在角接端部分別進行45度角切斜。

上述方法中，兩根鋼鋁復合接頭之間的間隙設為4～8mm。

上述方法中，焊接工藝規范形成的溫度場不使鋼-鋁界面的溫度超過300℃。

本發明的有益效果在于：