磁力工具應(yīng)用及船體球扁鋼無碼裝配工藝探討

方學(xué)華，彭茂清

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

1 前言

在船體分段建造過程中有大量的球扁鋼等型材需要進(jìn)行裝配，傳統(tǒng)工藝方法采用油泵、鐵鍥、門字碼等工具輔助裝配，在裝配過程中會(huì)產(chǎn)生大量的裝配碼腳，要清除這些碼腳需要化費(fèi)大量的工時(shí)和能源，不僅影響船體的美觀性，而且影響生產(chǎn)施工周期、施工質(zhì)量。如何改進(jìn)球扁鋼裝配技術(shù)，并消除這些累贅的碼腳，是各大船廠共同面對(duì)的課題，應(yīng)用新型磁力工具實(shí)施球扁鋼無碼裝配技術(shù)，有效解決了這一難題。

2 球扁鋼傳統(tǒng)裝配工藝方法

2.1 傳統(tǒng)裝配工具及人員素質(zhì)要求

在傳統(tǒng)船體分段建造過程中，球扁鋼裝配主要采用油泵、鐵鍥、門字碼等工具輔助裝配，一般由2名裝配工協(xié)同作業(yè)，一人負(fù)責(zé)整個(gè)裝配過程，俗稱上手師傅，他需要熟練掌握球扁鋼裝配技巧；另一人一般為裝配學(xué)徒工，協(xié)助上手師傅，負(fù)責(zé)點(diǎn)焊等輔助工作。另外，碼腳補(bǔ)焊需要焊工具有1年以上工作經(jīng)驗(yàn)。

2.2 球扁鋼裝配步驟

球扁鋼裝配按四個(gè)步驟：（1）球扁鋼豎立定位；（2）直線度對(duì)線處理；（3）間隙處理；（4）角度控制。傳統(tǒng)裝配工藝方法每個(gè)裝配步驟都可能產(chǎn)生碼腳。

一些較大的球扁鋼在豎立的過程中，裝配工往往會(huì)在球扁鋼上焊接一根扁鋼再把球扁鋼豎立起來，既不方便，又不安全；球扁鋼彎曲不對(duì)裝配結(jié)構(gòu)線，一般需要采用鐵鍥或油泵焊接碼板裝配對(duì)線；球扁鋼與板材的間隙采用門字碼、油泵或鐵鍥裝配調(diào)節(jié)，球扁鋼彎曲或板材平整度不好將產(chǎn)生大量的裝配碼腳。

2.3 球扁鋼傳統(tǒng)裝配效率及碼腳處理

JNS39000系列船采用傳統(tǒng)裝配方法，一般2名裝配工平均每天裝配11根9 m長球扁鋼，合計(jì)約100 m，遺留碼腳約172個(gè)。平均每人每天打磨50個(gè)碼腳，需要3.5個(gè)打磨工，另外需要2個(gè)碼腳補(bǔ)焊工。由于碼腳補(bǔ)焊方面要求合金鋼不允許采用酸性焊條補(bǔ)焊、補(bǔ)焊長度大于30 mm等工藝要求，增加了碼腳處理施工難度，使施工和能耗成本明顯增加，施工周期明顯延長。

圖1 球扁鋼間隙傳統(tǒng)裝配方法

2.4 球扁鋼傳統(tǒng)裝配效果

傳統(tǒng)工藝方法主要缺點(diǎn)：

（1）碼腳累計(jì)數(shù)量多；

（2）碼腳打磨疤痕多，影響外觀美觀性；

（3）碼腳處理涉及工種多，如碳刨、打磨、補(bǔ)焊等工序，耗費(fèi)人工多；

（4）碼腳處理不當(dāng)會(huì)傷及母材；

（5）裝配工藝方法工作效率低，施工周期長，成本高，耗能多。

3 磁力工具及船體球扁鋼無碼裝配工藝

3.1 磁力工具優(yōu)點(diǎn)

磁力工具在現(xiàn)代造船中廣泛應(yīng)用，如吊運(yùn)工具磁鐵吊、切割工具半自動(dòng)切割軌道、焊接工具CO2角焊機(jī)、垂直氣墊焊都充分運(yùn)用了磁鐵等。這些工具都是根據(jù)鋼材本身具有磁性的原理，研發(fā)各種船用磁力工具以提高造船技術(shù)。如磁鐵吊改變了傳統(tǒng)的用鋼絲繩的吊運(yùn)方法，顯著改進(jìn)了鋼材的吊運(yùn)起重技術(shù)；CO2角焊機(jī)、垂直氣墊焊的軌道采用磁鐵緊密的吸住，改進(jìn)了焊接工藝并顯著提高了焊接質(zhì)量和效率。

磁力工具采用永磁材料，永磁材料可以提供穩(wěn)定持久的磁通量，是節(jié)約能源的重要手段之一，不需要電能或其他能源。磁力工具本身簡單，維修保養(yǎng)成本低，使用過程清潔無污染，既節(jié)能又環(huán)保。磁力工具的潛力很大，廣泛開發(fā)磁力工具應(yīng)用于船舶工業(yè)，有助于促進(jìn)造船技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

3.2 新型球扁鋼裝配磁力工具

磁力壓碼是該系列磁力工具的核心工具（如圖2所示），主要用于球扁鋼與板材之間的間隙調(diào)節(jié)。球扁鋼間隙調(diào)節(jié)所需要的裝配力度最大，根據(jù)球扁鋼規(guī)格及對(duì)應(yīng)的板材厚度設(shè)計(jì)了2種規(guī)格磁力壓碼：

一種適用于HP200以上球扁鋼裝配，板厚14～30 mm，最大裝配間隙10～30 mm，最大頂出力達(dá)5 000 kgf，最大拉托力2 400 kgf。

另一種小型磁力壓碼用于HP200以下規(guī)格球扁鋼及5～12mm薄板。

圖2 球扁鋼裝配磁力工具

磁力直角定位器，用于球扁鋼豎立角度控制、裝配過程角度控制；磁力線形定位調(diào)節(jié)器，用于球扁鋼裝配過程對(duì)裝配結(jié)構(gòu)線。該系列磁力工具的磁力滿足球扁鋼裝配要求，操作靈活方便。

3.3 球扁鋼無碼裝配技術(shù)

運(yùn)用新型磁力工具對(duì)球扁鋼進(jìn)行無碼裝—配，其主要優(yōu)點(diǎn)：可改變傳統(tǒng)2人操作方法，實(shí)現(xiàn)單人進(jìn)行裝配作業(yè)；杜絕傳統(tǒng)方法錘印傷及母材；杜絕碼板點(diǎn)焊及碼板材料的浪費(fèi)；磁力工具本身不需要能源；不產(chǎn)生裝配碼腳，裝配速度快，工作效率高，降低施工和動(dòng)能成本。

南洋船舶JNS39000系列散貨船采用磁力工具實(shí)行無碼裝配后（如圖3所示），裝配工平均每人每天（8小時(shí)）裝配11根9 m長球扁鋼，合計(jì)長約100 m，裝配效率提高100%，深得裝配工的喜愛。初步統(tǒng)計(jì)，JNS39000系列船可使用磁力工具裝配的平直球扁鋼和角鋼、扁鋼等型材，總長度約18 546 m。如果我們?cè)谄街狈侄稳嫱茝V無碼裝配技術(shù)，以年造6～8艘同類型船舶，平均每米節(jié)約1個(gè)碼腳（不計(jì)算斜撐碼腳計(jì)算），則年減少碼腳數(shù)量近10萬個(gè)，對(duì)降低成本，提高施工效率十分明顯。

應(yīng)用磁力工具無碼裝配，不留下傳統(tǒng)碼腳，可省去大量收尾工作，不僅提高工人施工過程的安全性，還顯著提高了船體制造質(zhì)量，有效的縮短了施工周期，減少了施工及能耗成本，大大促進(jìn)并增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。

圖3 球扁鋼裝配后無碼腳

3.4 推廣應(yīng)用無碼裝配技術(shù)

如何推廣無碼裝配技術(shù)：

（1）提高工藝要求和管理水平；

（2）有效執(zhí)行工藝要求施工；

（3）應(yīng)用磁力工具，改變作業(yè)方法；

（4）提高作業(yè)者的技能；

（5）改變作業(yè)者的習(xí)慣；

（6）加強(qiáng)人員培訓(xùn)和現(xiàn)場檢查；

（7）加強(qiáng)班組長和骨干成員管理；

（8）按照PDCA循環(huán)，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)作用。

球扁鋼裝配應(yīng)用磁力工具和無碼裝配是先進(jìn)的裝配技術(shù)，我們要充分利用好磁力工具，促進(jìn)南洋和其他船廠無碼裝配技術(shù)應(yīng)用推廣，抓住機(jī)遇跨越式發(fā)展，進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低施工成本，推廣綠色環(huán)保造船。

遵循鄧小平同志《科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力》的指示，解放和發(fā)展生產(chǎn)力是每個(gè)工程技術(shù)人員義不容辭的責(zé)任，我們要充分利用磁力工具的先進(jìn)性，加快無碼裝配技術(shù)創(chuàng)新研究，大力推廣應(yīng)用球扁鋼無碼裝配技術(shù)，引進(jìn)新工藝新技術(shù)大力推進(jìn)我國造船技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，不斷縮小我國造船技術(shù)與韓日造船技術(shù)差距，有利于鞏固我國的造船大國地位。

［1］魏莉潔主編.船舶建造工藝學(xué)[M].哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.

［2］王云梯.船體裝配工藝[M].哈爾濱:哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1994.

［3］施克非.船體裝配工[M].北京:國防工業(yè)出版社，2008.