Общие сведения о сварке судостроительных материалов

Понятие о технологии сварки. Технология сварки судостроительных материалов содержит: требования к подготовке кромок под сварку, сведения о применяемых сварочных материалах, о режимах и условиях сварки.
Требуемые сведения берутся из чертежей конструкции, из технических условий на материал и на конструкцию и из принципиальной технологии изготовления конструкции (например, способ постройки корпуса), которая в значительной мере определяет пространственное положение швов, сварных соединений и возможности использования того или иного вида сварки сварочного оборудования.
Сварочные материалы, применяемые для изготовления корпусных конструкций. Углеродистые и низколегированные стали. В качестве конструкционных сталей в судостроении используют углеродистую сталь спокойной плавки ВСтЗсп, поставляемую по химическому составу и механическим свойствам,и низколегированные низкоуглеродистые стали марок 09Г2, 10Г2СД, 10ХСНД и др. Благодаря ограниченному содержанию углерода (в углеродистых — до 0,22%, в низколегированных—до 0,12%) эти стали обладают хорошей свариваемостью при всех разновидностях дуговой и электрошлаковой сварки (подогрева при сварке и термической обработки после сварки не требуется).
Двухслойные металлы. В судостроении находит применение листовая горячекатанная сталь толщиной от 4 до 100 мм с плакирующим слоем из аустенитно-ферритной коррозионно-стойкой стали типа Х18Н10Т и трубы с плакирующим слоем из меди. Двухслойные стали используют для тех же конструкций, которые изготовляют из материала плакирующего слоя. В частности, в судостроении двухслойные металлы применяют при изготовлении цистерн пресной воды, топлива и смазочных масел, трубопроводов ряда систем и других конструкций.
Механические свойства двухслойного металла в основном определяются свойствами основного слоя. Применение двухслойного металла позволяет значительно уменьшить расход дефицитных металлов без ухудшения общей работоспособности конструкции.
Алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы поставляются в виде листового и профильного проката (полособульбового, углобульбового, уголкового, зетового), а также в виде прессованных панелей (прокатных плоских полотнищ с набором одного направления).
Основными марками деформируемых сплавов, применяющихся в судостроении для корпусных  сварных конструкций морских и речных судов (обшивки и набора судового корпуса, палубных надстроек), являются: АМг5, АМг61, АМгбШ. Сплав АМг5 используется также для изготовления резервуаров и трубопроводов пресной воды, масла и топлива, изделий морского приборостроения.

Рис. 45. Типы сварных соединений: а — стыковые; б — тавровые; в — крестовое; г — угловые; д — нахлесточное; е — нахлесточное с электрозаклепками.
1-е отбортовкой кромок; 2 — без скоса кромок; 3 — с односторонним скосом кромок (с У-образной разделкой); 4 — с двухсторонним скосом кромок (Х-образ-ная разделка); 5 — то же (К-образная разделка); 6 —с фланговыми угловыми швами; 7 — с торцевыми (лобовыми) угловыми швами;
Типы сварных соединений и виды швов. В судовых корпусах, а также в изделиях судового машиностроения наиболее распространенными типами соединений являются: стыковые (рис. 45, а), тавровые (рис. 45, б), крестовые (рис. 45, в) и угловые (рис. 45, г). Ограниченно, в неответственных узлах конструкций, применяют нахлесточные соединения (рис. 45, д, е).
Сварные швы, в зависимости от способа их выполнения, подразделяют на следующие разновидности:
стыковой с отбортовкой кромок (рис. 45, а—1).
стыковой односторонний однослойный (рис. 45, а—2);
стыковой односторонний многослойный (рис. 45, а—3);
стыковой двухсторонний однослойный (рис. 45, а—4); угловой двухсторонний однослойный) (рис. 45, б—2); угловой двухсторонний многослойный (рис. 45, б—5); угловой (рис. 45, в—г); электрозаклепочный (рис. 45, е).
Часть поперечного сечения шва, получающаяся за один проход, называется слоем (в сварном шве). Проходом называется однократное перемещение источника нагрева (дуги) вдоль оси шва в одном направлении. При выполнении прохода образуется валик переплавленного металла.
Конструктивные элементы кромок свариваемых деталей. При подготовке соединений под сварку кромкам сопрягаемых деталей придается необходимая форма (производится разделка кромок): их делают либо без скоса (перпендикулярно к поверхности листа), либо со скосом.
После сборки деталей под сварку между листами со скосом кромок образуется канавка, которая называется разделкой; она заполняется при сварке смесью наплавленного электродного и расплавленного основного металла.
Разделка кромок выполняется для того, чтобы обеспечить полное проплавление металла, а также обеспечить получение поверхности шва с минимальным усилением. Конструктивные элементы разделки кромок деталей для дуговой и электрошлаковой сварки регламентированы государственными стандартами. При соединении встык двух листов, значительно различающихся по толщине, у более толстого делают скос (ласку) на длине, равной пятикратной разности толщины листов.
Кроме отмеченных основных соединений стандартами предусматриваются соединения элементов под острым и тупым углами для ручной сварки и для автоматической под флюсом.

Рис. 46. Способы сварки в зависимости от положения швов (а) и электрода в пространстве (б).
/ — сварка углом вперед; // — сварка углом назад; / — сварка в нижнем положении; 2 — вертикальная сварка; 3— потолочная сварка

В зависимости от пространственного положения шва различают сварку в нижнем, вертикальном и потолочном положениях, а в зависимости от наклона электрода вдоль шва — сварку вертикальным электродом, сварку углом вперед и углом назад (рис. 46). Вертикальные швы почти всегда выполняются снизу вверх. Сварка встык тонкого металла (до 6 мм) или угловых швов с небольшим катетом (до 5 мм) производится сверху вниз вручную с помощью специальных электродов либо с помощью полуавтоматов тонкой проволокой в защитном газе.
Сварка в потолочном положении может выполняться вручную. Поскольку это трудоемкая и тяжелая для сварщика операция, для потолочных швов предусматривают наименьшую глубину разделки кромок (несимметричная Х-образная разделка).

Рис. 47. Способы заполнения разделки кромок:  а — однопроходной шов; б—многопроходной шов, выполненный с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки; в — шов, выполненный без раскладки слоев. 1—7 — слои в шве.

Заполнение разделки кромок может производиться за один проход — небольшая толщина металла, автоматическая сварка (рис. 47, а)—или за несколько проходов. Многослойные швы выполняют с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки (см. рис. 47, б) или без раскладки, когда слой от каждого прохода располагается на всю ширину разделки кромок (рис. 47, в), а ширина валика равна расстоянию или меньше расстояния между свариваемыми кромками в разделке.
Первый проход, выполненный в разделку, называется корневым. Валик, накладываемый с обратной стороны соединения с У-образной подготовкой кромок (либо с несимметричной Х-образной), называется подварочным швом (слой / на рис. 47). Перед подваркой соединения корень шва обычно подвергается разделке, выполняемой кислородной или воздушно-дуговой строжкой (иногда рубкой).

Рис. 48. Способы сварки угловых швов: а — сплошной угловой шов таврового соединения; б — односторонний шов прерывистый; в — угловые точечные швы; г — сварка вертикальным электродом при положении тавра «в лодочку»; д — сварка наклонным электродом.

Угловые швы тавровых и угловых соединений можно сваривать вертикальным (при расположении изделия «в лодочку») и наклонным электродами (рис. 48). Техника сварки соединения «в лодочку» ничем не отличается от техники сварки стыковых швов в разделку.

Рис. 49. Элементы правильно сформированных швов: а— стыкового; б, в, г — углового.

Внешние формы сварных угловых и стыковых швов характеризуются (рис. 49) катетом k, шириной шва Вт, усилением стыкового (углового) шва hm, ослаблением углового шва т и коэффициентом формы усиления стыкового шва г|)в = £ш//*ш>

Рис. 50. Способы формирования шва при сварке стыковых соединений: а — сварка двухсторонним швом с выполнением первого прохода на весу; б — сварка двухсторонним швом с выполнением первого прохода на флюсовой подушке; в — односторонний шов с формированием обратного валка на подкладке (медной, керамической).

Важным моментом является выбор способа формирования первого прохода с обратной стороны сварного соединения (рис.50).
Чтобы не допустить протекания металла во время сварки на весу, зазор между кромками не должен превышать 0,5— 1 мм. При большем зазоре необходимо применять специальные меры предотвращения протекания металла. С этой целью при автоматической сварке под флюсом применяют флюсовую подушку 1 (желоб, заполненный сварочным флюсом, на который укладывают свариваемые листы; см. рис. 50, б).
При изготовлении судовых конструкций исключительную важность имеют способы односторонней сварки листов встык с формированием шва с обратной стороны. Эти способы освобождают от необходимости кантовки изделия и значительно снижают трудоемкость работ. Для формирования шва с обратной стороны может быть применена   флюсовая подушка (см. рис. 50, б), но лучшие результаты обеспечивают флюсо-медная подкладка, медная подкладка с желобом 2 (см. рис. 50, в) и керамическая подкладка одноразового использования, например БФК-1.

Рис. 51. Приемы выполнения шва по длине: а — напроход; б — от середины к концам; в — обратноступенчатым методом; г — сварка блоками; д — сварка каскадом; е — сварка «горкой».
1—20 — слои в шве.

Стыковые и сплошные угловые швы при автоматической сварке, как правило, выполняют напроход (за один прием в одном направлении от начала до  конца  соединения — рис.
51, а), а в ряде случаев (повышенная жесткость конструкции) — от середины к краям (рис. 51, б).
При ручной сварке часто применяют обратноступенчатый способ выполнения шва (рис. 51, в) при сохранении общего направления движения сварщика напроход или от середины листа к его краям. В этом случае облегчается процесс сварки и уменьшаются поперечные деформации сварного соединения.
При ручной и полуавтоматической сварке толстого металла в целях уменьшения количества перемещений сварщика, а также поперечных деформаций применяется один из способов, показанных на рис. 51, г, д, е,: сварка блоками I—IV, сварка каскадом с перевязкой слоев 1—7 и сварка (преимущественно закаливающихся сталей) в качестве средства, предотвращающего образование в соединениях холодных трещин.
Сборку соединений под дуговую сварку чаще всего производят путем постановки прихваток — коротких швов. В особых случаях детали соединяют) с помощью гребенок.

Сварочное оборудование

Источники питания. В состав сварочной цепи входят источники питания сварочной дуги, два сварочных привода, электрод и металл свариваемой конструкции (рис. 39).

Рис. 39. Схема сварочных постов: а — постоянного тока; б — переменного тока.
1 — свариваемая конструкция; 2 — электрод; 3 — генератор постоянного тока; 4 — дроссель; 5 — трансформатор.

Источники питания сварочной дуги должны обеспечивать заданные режимы сварки и быстро их восстанавливать при отклонениях от заданного уровня. Поэтому источники питания должны иметь регулирующее устройство. Для питания дуги постоянным током используют сварочные преобразователи и сварочные выпрямители.
Сварочные преобразователи. Для сварки корпусных конструкций применяют сварочные преобразователи типа ПД-305У2 (для ручной дуговой сварки), ПД-502У2 (дляручной дуговой сварки и сварки под флюсом), а также ПСГ-500-1У2 (для автоматической и полуавтоматической сварки в защитном газе).
Сварочные преобразователи подразделяются на однопосто-вые и многопостовые. При питании постов ручной сварки от многопостового преобразователя регулирование режима сварки производят с помощью балластных реостатов, включенных последовательно в сварочную цепь.
Сварочные выпрямители. Сварочные выпрямители по сравнению со сварочными преобразователями имеют более высокий коэффициент полезного действия, бесшумны и надежны в работе, просты в изготовлении и обслуживании. К недостаткам сварочных выпрямителей следует отнести их более высокую чувствительность к изменению напряжения питающей сети.
Сварочный выпрямитель состоит из трех основных частей: силового понижающего трансформатора; выпрямительного блока с вентилятором; пускорегулирующей и защитной аппаратуры. Для сварки корпусных конструкций применяют сварочные выпрямители марок ВДМ-1001УЗ и ВДМ-160УЗ (для многопостовой ручной дуговой сварки и сварки под флюсом) и др.
В качестве источников питания дуги переменным током используют сварочные трансформаторы. Сварочные трансформаторы подразделяют на две основные группы:
1) с нормальным магнитным расстоянием и дополнительной реактивной катушкой — дросселем. Трансформаторы с дросселем являются устаревшими и отечественной промышленностью не выпускаются;
2) с повышенным магнитным рассеянием — режим сварки плавно регулируется за счет изменения положения обмоток или магнитного шунта. При изменении их положения изменяется сила сварочного тока.
В судостроении применяют сварочные трансформаторы типов ТД-102У2, ТД-300У2 и ТД-502У2 для ручной дуговой сварки, типов ТДФ-1001У4 и ТДФ-2002УЗ для автоматической дуговой сварки под флюсом и типа ТШС-1000-ЗУ4 для электрошлаковой сварки.
Балластные реостаты. В процессе ручной дуговой сварки при питании сварочных дуг регулирование режимов сварки осуществляется с помощью балластных реостатов.
Балластный реостат состоит из ряда ступеней сопротивления, которые при помощи рубильников могут автономно включаться в цепь сварочной дуги. Реостат соединяется последовательно с дугой и в зависимости от порядка включения этих сопротивлений изменяет активное сопротивление сварочной цепи и ступенчато — силу сварочного тока.
Отечественной промышленностью выпускаются балластные реостаты типов РБ и РБС.
Оборудование для механизированной дуговой сварки под флюсом. Автоматы. В судостроении преимущественно используются переносные самоходные автоматы тракторного типа: они перемещаются непосредственно по изделию.
Автоматы тракторного типа с регулируемой по напряжению скоростью подачи электрода однодуговые выпускаются в двух сериях: АДС (автомат дуговой сварочный) и АДФ (автомат дуговой для сварки под флюсом).

Рис. 40. Сварочный автомат тракторного типа.
1 — каретка; 2 — поперечный корректор; 3 — стойка; 4 — рукоятка муфты; 5 — маховик фиксатора; 6 — пульт управления; 7 — кассета; 8 — рукоятка; 9 — коромысло; 10 — бункер для полюса; //— рукоятка; 12 — вертикальный корректор.

Основными элементами сварочного автомата тракторного типа (рис. 40) являются каретка, в которой установлен двигатель для перемещения трактора; пульт управления, на котором размещены приборы для измерения напряжения сварочного типа и скорости сварки; кассета со сварочной проволокой; бункер с флюсом; сварочная головка с двигателем, механизмом подачи д. токопроводом к сварочной проволоке.
Тракторы обеих серий наиболее пригодны для сварки прямолинейных стыковых швов на плоских конструкциях и кольцевых швов обечаек диаметром более 3 м.
Автоматы тракторного типа с постоянной скоростью подачи проволоки: однодуговые—ТС-17-МУ (трактор сварочный универсальный), ТС-17-Р, ТС-44; двухдуговые — ДТС-38М, ДТС-45.
Тракторы ТС пригодны для сварки стыковых швов плоских конструкций и кольцевых швов обечаек диаметром более 1,5 м; трактор ТС-17-Р, кроме того, рассчитан на сварку угловых швов наклонным электродом. Трактор ТС-44 снабжен ползуном для формирования обратного валика при сварке со сквозным проваром стыковых соединений. Аналогичное устройство имеет трактор «Бриг».
Специально для судостроения предназначен трактор конструкции АСУ-5А — автомат сварочный для угловых швов. Трактор пригоден для сварки швов набора наклонным электродом при высоте стенки более 40 мм. Трактор снабжен двумя двигателями (для подачи проволоки и для перемещения).
Полуавтоматы. Полуавтоматы для сварки под флюсом рассчитаны на проволоку диаметром до 2 мм (рис. 41).

Рис. 41. Схема установки для полуавтоматической сварки под флюсом.
1 — источник питания; 2 — шкаф управления; 3 — подающий механизм; 4 — гибкий шланг; 5 — держатель.

В судостроении применяют полуавтоматы типов ПС-5-1 и ПШ-54.
Оборудование для механизированной сварки в защитных газах. Сварку в защитных газах производят проволокой малого диаметра 0,8—2,5 мм на больших плотностях тока, и поэтому все оборудование строится по системе постоянной подачи проволоки. На рис. 42 приведена схема установки для сварки в защитных газах.

Рис. 42. Схема установки для сварки в защитных газах; а — пистолет для полуавтоматической сварки плавящимся электродом; б — горелка для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом; в — общая компоновка установки для автоматической сварки.
1 — источник постоянного тока с жесткой характеристикой; 2 — сварочные провода; 3 — сварочный автомат тракторного типа; 4 — сварочная горелка; 5 — кабель связи управления; 6 — газоподводящий шланг; 7 — шкаф управления; 8 — редуктор, снабженный расходомером газа; 9 — осушитель газа; 10 — подогреватель газа; 11 — баллон с газом.

Автоматы тракторного типа. Автомат АДГ-502 предназначен для сварки плавящимся стальным (или из сплавов цветных металлов) электродом в среде защитных газов — двуокиси углерода, аргона, азота — стыковых и угловых швов в нижнем положении.
Автомат АСУ-6 имеет аналогичную с автоматом АСУ-5А конструкцию, но снабжен газовой горелкой; он предназначен для сварки угловых швов набора в углекислом газе.
Полуавтоматы для сварки в защитных газах. Как и для сварки под флюсом, эти полуавтоматы снабжены гибким шлангом, который заканчивается сварочным «пистолетом» (горелкой). Полуавтоматы, предназначенные для сварки в углекислом газе, могут применяться и для сварки в других газах.
Полуавтоматы обычно используются для сварки угловых швов во всех пространственных положениях.
Для сварки в углекислом газе предназначены полуавтоматы типа ПДГ-305, ПДГ-502. Полуавтомат А-547У удобен для сварки вертикальных и потолочных швов. Для выполнения прерывистых угловых швов и швов в виде отдельных точек используется полуавтомат ПДГ-307. Он рассчитан на проволоку диаметром 0,8—1,4 мм и имеет программное управление, которым задается режим сварки прерывистых и точечных швов.
Оборудование для ручной дуговой сварки. Ручная сварка выполняется постоянным или переменным током. В состав сварочной цепи в обоих случаях входят: источник питания сварочной дуги, два сварочных провода, электрод и основной металл свариваемых изделий. Сварочная дуга возникает при замыкании сварочной цепи. Схема сварочного поста для ручной сварки постоянным и переменным током показана на рис. 39.
В качестве источника питания сварочной дуги постоянного тока применяют сварочные преобразователи или сварочные выпрямительные установки. Пост для ручной сварки неплавящимся электродом (вольфрамовым) содержит те же элементы оборудования, что и установка для сварки в защитных газах, но вместо электрододержателя он оборудован специальной горелкой. Пост для ручной сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов и алюминиевых бронз имеет источник переменного тока. Установка для сварки алю-минийсодержащих сплавов комплектуется источниками переменного тока.
Для ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом применяют установки типов УДГ-301 и УДГ-501 (на ток 300 и 500 А соответственно). В состав установки входят: источник тока — сварочный трансформатор, дроссель для регулирования сварочного тока, осциллятор для возбуждения дуги без касания электродом изделия, стабилизатор для поддержания дуги, газоэлектрическая горелка с вольфрамовым электродом, система газоснабжения (баллон с аргоном, редуктор с расходомером, шланги).
Установки для механизированной сварки покрытыми электродами. Для механизированной сварки покрытыми электродами предназначены сварочные установки типа «Огонек». С помощью этих установок может выполняться сварка угловых и стыковых швов. В сварочную цепь последовательно с установками типа «Огонек» должен включаться автомат АСН-4 для снятия напряжения при обрыве дуги.

Рис. 43. Принципиальная схема установки «Ого-нек-3»
1 — электрод; 2 — каретка.

Серийно выпускаемая установка «Огонек-3» (рис. 43) предназначена для механизированной сварки наклонным электродом угловых швов, а «Огонек-1»—для сварки угловых и стыковых швов. При питании установок от источников постоянного тока последовательно в сварочную цепь необходимо включать балластные реостаты.
Во время сварки на установке «Огонек-3» по мере плавления электрода каретка с установленным на ней электрододер-жателем скользит вниз по наклонной направляющей, обеспечивая подачу электрода в зону сварки. При длине огарка 50— 60 мм под действием пружинного механизма электрододержа-тель поворачивается и отрывает электрод от изделия: процесс сварки прекращается.
Установка «Огонек-3» снабжена специальным устройством для фиксации электрододержателя под различным углом к направляющей штанге, за счет чего изменяются катет и длина выполненного шва при сгорании одного электрода.
Электрододержатели для ручной сварки покрытыми электродами. Электрододержатели предназначены для закрепления электрода и подвода к нему сварочного тока. В зависимости от принципа действия бывают пассатижные, стержнезащепоч-ные, пластинчатые, вилочные и другие электрододержатели (рис. 44).

Рис. 44. Электрододержатели.

Электрододержатели снабжаются гибким изолированным проводом, сплетенным из большого количества медных отожженных проволочек. Сечение провода зависит от допустимой силы сварочного тока.
Отечественной промышленностью выпускаются следующие электрододержатели:
пассатижного типа марок ЭД-125-4, ЭД-315-4, ЭД-500-4;
стержнезащепочного типа марок ЭДЧ-125М-1, ЭДС-315-М-1;
пластинчатого типа марки ЭУ-300 «Луч».

Виды сварки, применяемые при изготовлении корпусных конструкций

Переход к постройке сварных судов и широкое внедрение сварки в производство судового оборудования, механизмов и котлов обусловлены получаемым высоким технико-экономическим эффектом. Уменьшение массы сварных конструкций в сравнении с клепаными составляет 15—20 % и более. Сварные соединения характеризуются высокой работоспособностью и надежностью.
Простота конструкций сварных соединений (по сравнению с клепаными), широкие возможности для механизации и автоматизации обработки заготовок, сборки и сварки обеспечили снижение трудоемкости изготовления корпусов судов.
Создание и развитие сварочной техники оказало решающее влияние на прогресс судостроения и судового машиностроения. Дальнейшее совершенствование технологии судостроения во многом зависит от улучшения технологии сварки.
Принимая во внимание, что общий курс сварки изложен в других учебниках, в настоящей главе приведены лишь сведения, касающиеся оборудования и технологии сварки, используемых при сборке корпусных конструкций.
При изготовлении корпусных конструкций применяют в основном дуговую сварку. В судостроении получили распространение дуга прямого действия и плавящиеся электроды. Сварку можно выполнять вручную, с помощью автоматов и полуавтоматов. Дуговая сварка может выполняться на переменном и на постоянном токе в различной газовой среде и под водой. Разновидностями дуговой сварки являются:
сварка покрытыми электродами:
сварка под флюсом;
сварка в среде защитных газов.
Сварка покрытыми плавящимися электродами производится металлическим стержнем с нанесенным на него покрытием (покрытым электродом). Ручная дуговая сварка покрытыми электродами применяется при выполнении сварных швов в любом пространственном положении (нижнем, вертикальном, потолочном). Недостатком ручной сварки является малая производительность, значительные потери электродного металла, плохие санитарно-гигиенические условия работы сварщика.
Сварка под флюсом выполняется механизированно, с помощью автоматов и полуавтоматов. Внедрение автоматической сварки под флюсом уменьшило трудоемкость изготовления сварных соединений в 5—10 раз, снизило затраты сварочной проволоки и электроэнергии по сравнению с ручной дуговой сваркой.
Дуговой сваркой под флюсом можно соединить стали всех классов, медные и титановые сплавы в нижнем положении или при углах наклона к горизонту вдоль шва до 15° и поперек шва до 20°. В судостроительной промышленности сварка под флюсом используется преимущественно при производстве стальных конструкций.
Сварка в среде защитных газов. Сварку неплавящимся вольфрамовым электродом выполняют в аргоне, гелии обычно вручную, реже автоматически. Сварку плавящимся электродом осуществляют с помощью полуавтоматов и автоматов. Защита аргоном (реже гелием) применяется при сварке алюминиевых, титановых сплавов и высоколегированных сталей, защита углекислым газом — при сварке углеродистых, низколегированных и некоторых хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей.
В судостроении сварка в углекислом газе применяется для выполнения угловых швов в нижнем, вертикальном и потолочном положениях.

Особенности изготовления деталей из алюминиевых сплавов

Механические повреждения поверхности деталей и конструкций из алюминиевых сплавов недопустимы. Поэтому их изготовление должно выполняться в особых условиях. Эти условия должны создаваться с начала обработки деталей до окончания постройки судна.
Полуфабрикаты алюминиевых сплавов складируют и хранят в закрытых помещениях на специальных стеллажах или деревянных прокладках таким образом, чтобы исключить всякую возможность провисания и деформации листов и профилей. Не допускается хранение деталей и конструкций в незащищенном виде в" сырых и грязных помещениях или на открытых площадках. Нельзя, например, укладывать полуфабрикаты, детали и конструкции на пол цеха без прокладок или складировать их рядом со стальными.
Особые меры предосторожности следует принимать также при выполнении подъемно-транспортных операций. Стальные такелажные приспособления (тросы, струбцины, захваты и т. п.) в этих случаях должны применяться с прокладками из алюминиевых сплавов, резины,, древесины и т. п.
Полуфабрикаты алюминиевых сплавов поставляются на судостроительные заводы в законсервированном состоянии. Их поверхность покрыта консервирующей смазкой и обернута бумагой.
Расконсервация листов и профилей состоит в том, что их очищают от бумаги и смазки. Бумагу удаляют деревянными скребками, а консервирующую смазку — ветошью, пропитанной органическими растворителями (уайт-спиритом, водными растворами ОП-5, ОП-7, ОП-10 и др.)- При больших объемах производства расконсервацию листов и профилей выполняют горячей водой (70—80°) в ваннах. Применяют также механизированные установки.
Правка листов и деталей из алюминиевых сплавов осуществляется в холодном состоянии на правильных вальцах с Числом валков 7—13. Рабочая поверхность валков перед правкой должна быть очищена и протерта ветошью, смоченной в органических растворителях.
Ручную правку тонких листов выполняют на деревянных стеллажах или ровных и чисто обработанных чугунных плитах, применяя деревянные или резиновые молотки.
Профильный прокат и детали из алюминиевых сплавов правят на горизонтальных прессах типа «Бульдозер» или на гидравлических вертикальных прессах, используя прокладки из алюминиевых сплавов.
Разметку листовых и профильных деталей из алюминиевых сплавов выполняют общепринятыми методами. Однако разметка линий на металле должна производиться мягким карандашом.
Стальными чертилками можно пользоваться только для нанесения контрольных линий, а керном—для кернения центров отверстий или кромок вырезов.
Маркировку размеченных деталей выполняют масляными красками или лаком марки АЛГ-5. Допускается также маркировка с использованием наборных металлических шрифтов.
Газоэлектрическую резку применяют для криволинейных деталей и отверстий диаметром более 40 мм, разделки кромок толщиной более 12 мм, а также при изготовлении тех деталей, которые не могут быть получены механической резкой. Ручная газоэлектрическая резка выполняется на установках ЭДР-60 и РДМ-1-60,  механизированная — на установках ЭДР-60 или на стационарных машинах, оборудованных для этого необходимыми устройствами. При газоэлектрической резке пользуются электродами из вольфрама марки ВЛ (вольфрам с присадкой лантана), чистым газообразным аргоном любой марки и техническим водородом.
Механическую вырезку прямолинейных листовых деталей из алюминиевых сплавов выполняют на. гильотинных ножницах, пресс-ножницах, дисковых и ленточных пилах. Криволинейные листовые детали вырезают на копировально-фрезерных станках, роликовых и вибрационных ножницах, а также на пресс-ножницах.
Механическая резка алюминиевых сплавов выполняется на специально выделенном для этой цели оборудовании. Должны быть приняты все меры, предупреждающие совместное складирование стальных и других деталей с деталями из алюминиевых сплавов.
Вырезая листовые детали толщиной до 20 мм, по их кромкам оставляют припуск, равный Д их толщины (но не более 3 мм) для разделки кромок под сварку фрезерованием или строжкой. На листах толщиной 22—50 мм припуск должен быть не менее 5 мм.
Профильные детали из алюминиевых сплавов вырезают на дисковых и ленточных пилах, пресс-ножницах, фрезерных и ножовочных станках.
Гибку деталей из алюминиевых сплавов цилиндрической, конической или других более сложных форм производят в холодном состоянии на листогибочных вальцах, в горячем состоянии— на гидравлических прессах. Детали цилиндрической и конической форм гнут в холодном состоянии на вальцах. Валки вальцов должны быть чистыми, без местных забоин и выработок. Перед гибкой валки тщательно осматривают и протирают ветошью. Гибку деталей из алюминиевых сплавов желательно выполнять на специально выделенных для этой цели вальцах.
Листовые детали седловидной или парусовидной форм гнут на гидравлических прессах в гибочных штампах, на листогибочных станках (ЛГС) или вручную выколоточными молотками. Заготовки таких деталей должны иметь припуски по 50—80 мм по всем кромкам. Припуски удаляют после того, как деталь в результате гибки принимает требуемую форму. При доводке изгибаемых деталей толщиной до 4 мм используют деревянные молотки (киянки). Доводку деталей выполняют на деревянных стеллажах.
Профильные детали из алюминиевых сплавов гнут в холодном состоянии на кольцегибочных станках модели «Геркулес», на прессах модели «Бульдозер», на бимсогибочных станках, на гидравлических прессах в штампах. При изготовлении колец из профильного проката по концам заготовок оставляют припуски размером 200—250 мм и удаляют их после окончания гибки.
Горячий способ гибки применяют для листовых и профильных деталей сложной формы и только в тех случаях, когда их невозможно получить холодной гибкой. Заготовки нагревают в электрических печах с контролируемой температурой. Детали из сплавов марок АМг-5, АМг-6 и АМг-61 после горячей гибки подвергают отжигу в течение 30—45 мин.
Сверление, зенкование, строжка, фрезерование, развертка, опиливание, пробивка отверстий и другие операции по изготовлению деталей из алюминиевых сплавов должны выполняться также на специально выделенном оборудовании. Если этого нельзя достичь, то должны быть приняты все меры, обеспечивающие сохранение чистоты поверхности деталей и заготовок из алюминиевых сплавов.
Защита алюминиевых сплавов от коррозии выполняется путем электрохимического оксидирования. Его сущность состоит в анодной обработке деталей в ваннах с соответствующим электролитом. Электрический ток, проходя через электролит, выделяет кислород, который, взаимодействуя с алюминием, образует окисную пленку. Эта пленка увеличивает способность к поглощению и сцеплению (адгезию) красок с поверхностью сплава, повышая тем самым коррозионную стойкость деталей. В судостроении наиболее часто применяют сернокислотный способ электрохимического оксидирования.

Гибка деталей

Гибка листовых деталей. Все гнутые листовые детали корпуса в зависимости от формы кривизны и сложности гибки разделяют на 10 типовых групп (рис. 30, а—к).

Рис. 30. Формы погиби листовых деталей: а — цилиндрическая; б — коническая; в — угловая; г — коробчатая; д — сферическая; е — парусовидная; ж — седлообразная; з — веерообразная; и — волнообразная; к — комбинированная.

В процессе гибки волокна металла на внутренних поверхностях изгибаемых заготовок подвергаются сжатию, а на наружных поверхностях — растяжению. При гибке металл заготовки получает наклеп, который в случае необходимости устраняют отжигом.
Детали корпуса из листовой и профильной стали гнут в большинстве случаев в холодном состоянии. Горячую гибку применяют только для деталей особо сложной кривизны, которые невозможно получить холодным способом.
Детали из листовой стали гнут в листогибочных машинах (вальцах). Заготовку размещают между валками. Силы трения, возникающие между вращающими валками и изгибаемой заготовкой, двигают ее в направлении, перпендикулярном валкам. Прокатанная между валками заготовка имеет равномерную плавную кривизну цилиндрической или конической формы (рис. 31).

Рис. 31. Гибка листовых деталей цилиндрической формы в листогибочных вальцах.

Применяя специальную оснастку, на вальцах можно получить также детали сферической, седловидной и угловой формы.
Гибка листов. Заготовки, предназначенные для гибки, должны быть обрезаны по контуру, очищены от окалины, ржавчины, грата и грязи. По кромкам заготовок деталей в зависимости от сложности форм предусматриваются припуски от 50 до 100 мм.
На всех заготовках перед гибкой наносят меловой ниткой установочные и контрольные линии. Они необходимы для установки и проверки положения заготовки в процессе гибки. В качестве контрольных служат обычно линии диаметральной плоскости и практических шпангоутов.
Заготовку, предназначенную для гибки, укладывают с помощью крана на нижние валки вальцев. Зазор между верхним и нижним валками не должен превышать трех толщин изгибаемой заготовки. Включив привод вальцев, заготовку продвигают между валками примерно до середины и устанавливают ее, не допуская перекосов установочных линий относительно валков. После этого опускают верхний валок до соприкосновения с заготовкой, включают привод и прокатывают ее, поджимая верхний валок. Положение заготовки проверяют по установочным линиям при выключенном  приводе  после каждого прохода. При необходимости верхний валок поднимают и заготовку устанавливают в нужное положение. Прокатывая заготовку несколько раз, получают детали требуемой цилиндрической формы.
Гибка деталей на прессах. Корпусные детали из листовой стали сферической, парусо-, седло-, вееро- и волнообразной и комбинированной форм гнут на гидравлических прессах консольного типа. Отгибку фланцев, изготовление деталей угловой и коробчатой форм, подгибку кромок и гофрирование тонких листов выполняют на кромкогибочных прессах гильотинного типа,
Гидравлический пресс является универсальным видом гибочного оборудования. На нем можно согнуть корпусную деталь любой формы.

 Рис. 32. Гидравлический пресс консольного типа. 1 — фундамент; 2 —стол пресса; 3 — плунжер; 4 — хобот пресса; 5 — трубопровод для подачи масла под давлением.

Открытый гидравлический пресс (рис. 32) имеет С-образную литую станину, в верхней части которой смонтированы три цилиндра. Средний цилиндр является рабочим, два крайних — вспомогательными. Плунжеры всех трех цилиндров соединены с хоботом пресса. К плите крепят штампы и приспособления.
Усилия, необходимые для выполнения гибки, создаются гидравлическим давлением масла, подаваемым в цилиндр насосами.

Рис. 33. Универсальный штамп для холодной гибки листов под прессом.
1 — пуансонодержатель; 2 — сменный пуансон; 3 — матрицедержатель; 4 — сменные матрицы.

Гибку листовых деталей на гидравлическом прессе выполняют в холодном состоянии методом свободного изгиба. Оснасткой при этом служит универсальный штамп (рис. 33) с набором сменных комплектов матриц и пуансонов. Наличие сменных комплектов позволяет изготовлять на одном штампе детали различных форм и размеров.
Гибку листовых деталей на гидравлическом прессе выполняют следующим образом. Устанавливают универсальный штамп на стол пресса таким образом, чтобы его ось совпадала с осью рабочего плунжера. Пуансонодержатель закрепляют к траверсе пресса так, чтобы их оси совпадали с осью плунжера рабочего цилиндра, и закрепляют болтами. Затем ставят матрицедержа-тель в требуемое положение, закладывают сменные матрицы и пуансоны, закрепляют их штырями. Размеченную заготовку свободно укладывают на две опоры матрицы и нажатием пуансона изгибают первый участок заготовки. Продолжая гибку, заготовку передвигают в продольном направлении  и последовательно производят нажимы пуансоном. В первую очередь гнут кромки и участки малой кривизны, в последнюю — середину заготовки. Качество гнутых деталей проверяют шаблоном.

Тепловая резка

Резка листов. Листовые детали корпуса получают кислородной и плазменной резкой. В настоящее время в судостроении начато внедрение газолазерной резки.
Кислородная резка обеспечивает высокие качество и производительность только при условии стабильности кислорода по чистоте и по давлению. Выполнить эти требования в большинстве случаев не представляется возможным. Кроме того, на кромках вырезанных деталей образуется грат в виде сплавленных с основным металлом капель несгоревших окислов железа. Наличие грата на деталях недопустимо. Однако удаление грата до сих пор выполняется вручную посредством зубил, скребков и т. п.
Плазменная резка лишейа перечисленных выше недостатков. Она более производительна, может быть применена для резки любых металлов, оставляет после себя минимальные тепловые деформации. Одним из недостатков плазменной резки является некоторое усложнение условий труда (яркость пла-зовой дуги).
Тепловую резку листов осуществляют с помощью стационарных и переносных машин.
В стационарных машинах движение резки осуществляется автоматически. Ведущее устройство машины вместе с газовым резаком перемещается  по траектории  заданной программой, записанной на ленте, копир-чертежом или стальным копиром.
Стационарная машина для тепловой резки с программным управлением типа «Кристалл» представляет собой портал, перемещающийся вдоль  разрезаемого  листа  по направляющим. На портале расположены каретка, несущая резак, и пульт управления (рис. 23).

Рис. 23. Машина «Кристалл» с программным управлением.

Переносная машина для тепловой резки обычно выполняется в виде самоходной тележки, несущей на себе штангу с одним или двумя резаками (рис. 24).

Рис. 24. Переносная машина 2РА-М для тепловой резки листов.

Движение машины осуществляется с помощью  встроенного электродвигателя по направляющим, уложенным на разрезаемый лист. С помощью переносных машин вырезают листовые детали с прямыми или криволинейными кромками, выполняют разделку кромок под сварку. Для этого резак устанавливают под заданным углом к поверхности плата.
На ряде заводов отрасли внедрена газолазерная резка листовых деталей толщиной до 4 мм. Физическая сущность процесса состоит в том, что металл разрезается совместным действием сфокусированного лазерного луча и кислородной струи, прошедшими через оптический резак (рис. 25).

Рис. 25. Оптический резак. 1 — защитная пластине; 2 — фокусирующая система; в — отклоняющее зеркало; 4 — корпус; 5 — штуцер для ввода сопутствующего газа; 6 — сбпло; 7 — обрабатываемый лист.
Газолазерной резкой можно разрезать с большой скоростью практически любые материалы при минимальных тепловых деформациях.

Разметка листов и профилей

Разметка состоит в нанесении контуров деталей, осей их симметрии и центров отверстий согласно чертежу с учетом размера и расположения припусков и технологии обработки различных деталей. Контуры деталей фиксируют кернением.
Общие правила разметки. Приступая к ,разметке деталей корпуса следует внимательно ознакомиться с эскизами, рабочими чертежами и с технологическим процессом их обработки. Нужно учесть наличие и расположение припусков, необходимость применения шаблонов или других плазовых данных. Листы и профили укладывают на разметочные столы маркой вверх. Это позволяет проверить толщину листов или размер профилей. К разметке не допускаются листы или профили, имеющие поверхностные дефекты, такие как расслоения, раковины и др.
Инструменты для разметки. При выполнении разметки деталей корпуса пользуются измерительными и разметочными инструментами.
К измерительным инструментам относятся: рулетки 5-, 10- и 20-метровой длины; металлические линейки с миллиметровыми делениями длиной до одного метра;
складной стальной метр с миллиметровыми делениями;
кронциркуль, штангенциркуль и микрометр для измерения и проверки толщины материала (рис. 21).

Рис. 21. Измерительный инструмент: а — кронциркуль; б — штангенциркуль; в — микрометр.

Разметочными инструментами (рис. 22) выполняют построение контуров деталей, контрольных и вспомогательных линий, маркировку, крепление и др. К таким инструментам принадлежат: чертилки, нитки (№ 0 или № 10) на катушке, циркуль, штангенциркуль, рейсмусы (для прочерчивания линий параллельных какой-либо из кромок), металлические угольники, молоток, кернеры различных конструкций, транспортир.

Рис. 22. Разметочный инструмент: а — циркуль; б — штангенциркуль; в — угольники; г — кернер разметочный; д — кернер контрольный; е — нитка, ж — рейсмус.

Качество разметки зависит от исправности инструментов, которые должны храниться отдельно в инструментальных ящиках и периодически проверяться на точность.
При разметке наносят и прокернивают следующие линии: контуров деталей и вырезов, теоретические, контрольные, припусков, слома и отгиба фланцев, скосов, центров закруглений, прямоугольных вырезов и отверстий под болты и заклепки. Эти линии необходимы для изготовления деталей и обеспечения их контроля, а также для последующей сборки корпусных конструкций. Ошибочно поставленные керны должны быть тщательно забиты. В процессе разметки не наносят и не кернят те из вышеперечисленных линий, положение которых уточняется в процессе изготовления деталей или сборки корпусных конструкций, а также линии центров отверстий под заклепки и болты на накладных и съемных листах.
На каждой детали на расстоянии 50—100 мм от ее контура наносят и прокернивают контрольные линии, по которым проверяют точность резки или строжки. При разметке заготовок деталей, подвергаемых гибке, их кернение необходимо выполнять с вогнутой стороны. Исключение составляют детали двойной кривизны из двухслойных сталей, обрабатываемые тепловой резкой и др.
Номинальные размеры размечаемых деталей должны соответствовать плазовым данным или рабочим чертежам.
При разметке деталей на листах необходимо располагать их таким образом, чтобы отходы были минимальными. Отходы в дальнейшем используют для изготовления выводных планок, обухов и т. п.
Разметка листов. Разметку листовых деталей выполняют фотопроекционным эскизным или шаблонным методами и механизированно на разметочно-маркировочных машинах с программным управлением. Общие правила разметки состоят в следующем.
Разметку листов углеродистых и низколегированных сталей выполняют со стороны набора. Листы из двухслойных сталей размечают со стороны плакирующего слоя, если на него будет устанавливаться набор или если они будут обрабатываться на механическом оборудовании.
При разметке деталей по эскизам и шаблонам руководствуются технолого-нормировочными картами (ТНК). ТНК разрабатываются на плазе. В них содержатся эскизы деталей и альбом карт раскроя.
Шаблоны применяют для разметки больших партий одинаковых деталей, а также деталей сложных конфигураций. Шаблон при разметке накладывают на металл и обводят чертилкой. Шаблоны изготовляют из досок, фанеры или из легких сплавов. Размечая детали по шаблону, необходимо иметь в виду, что на нем не указаны припуски.
В целях достижения максимальной экономии металла при разметке подготавливают карты раскроя листовой стали. Карты раскроя представляют собой вычерченные на листе бумаги в определенном масштабе детали, которые должны быть изготовлены из листового металла при наименьшем размере отходов.
Карта раскроя дает рабочему наглядное представление о том, каким образом необходимо расположить размечаемые детали на листе, чтобы технология их вырезки была наиболее удобной при минимальных отходах металла. Необходимо совмещать резы прямолинейных кромок смежных деталей, учитывать ширину реза между ними, а также размер припусков.
Разметку профильного проката выполняют на специальна оборудованном стеллаже, на который одновременно укладывают несколько полос профиля одинаковых размеров и марок. При этом рабочий размечает длину детали, скосы, шпигаты, вырезы, отверстия, линии приварки смежных деталей, линии сломов и т. п.
Некоторые профильные детали сложной кривизны размечают дважды. Первый раз их размечают до гибки с припусками 100—200 мм по длине, не производя полной маркировки (настолько, чтобы можно было определить, по какому шаблону была согнута деталь). Вторичную разметку таких деталей выполняют после гибки. При этом проверяют шаблоном качество гибки, прикладывая его по плоскости детали. Рабочие кромки шаблона совмещают с кромками детали, примыкающими в составе конструкций к другим деталям.
Маркировка. Все размеченные детали независимо от способа их изготовления маркируют. Маркировка выполняется вручную керном, красками, несмываемыми чернилами и механизированно на маркировочных машинах, электрографическим и другими способами. По назначению маркировка разделяется на основную, дополнительную и вспомогательную.
Основная маркировка, или, как ее называют, марка, содержит заводской номер судна, марку стали, номер чертежа, секции, блока и детали. Накерненная марка обводится краской в виде прямоугольника.
Дополнительная и вспомогательная маркировка включают надписи («Нос», «Корма», «Верх», «Низ», «Правый борт», «Левый борт», «Диаметральная плоскость», номера шпангоутов и др.), технические указания о форме разделки скосов, выполнении гибки, размере припусков, последовательности выполнения операций обработки и общие указания (например, «Гнуть на себя», «Вырез сделать при сборке» и т. п.).
Основную марку наносят обычно в правом нижнем углу детали, дополнительную и вспомогательную — между кромками деталей и контрольными линиями.
Нанесение линий при разметке, их кернение и обозначение на металле выполняют по правилам, принятым в судостроении.

Предварительная обработка листов и профилей

Листовой и профильный прокат судостроительной стали, поставляемый судостроительным заводам, имеют кривизну поверхности, которая является следствием тепловых и механических воздействий при прокатке стали и ее транспортировке. Допускаемые размеры искривлений судостроительной стали в состоянии поставки не должны превышать допускаемых значений, приведенных в ГОСТе.
Листовой прокат может иметь искривления в форме волнистости по длине и местных выпуклостей (рис. 15).

Рис. 15. Искривления стальных листов; а — местные выпуклости; б — волнистость по длине.

Профили также деформируются при прокатке, получая искривления по длине и скручивание. Кроме того, мелкий профиль может быть искривлен при транспортировке. Искривление профилей показано на рис. 16.

Рис. 16. Искривление профилей: а — малка; б — скручивание; в — ребровая кривизна; г — плоскостное искривление.

Поверхность проката судостроительной стали, поступающей на завод, имеет на поверхности различные загрязнения: металлургическую окалину, ржавчину, масляные пятна и др.
Искривления листов и профилей влияют на точность и качество разметки, затрудняют сборку корпусных конструкций. Металлургическая окалина и другие загрязнения поверхности снижают коррозионную стойкость стали. Поэтому вся судостроительная сталь, поступающая на судостроительные заводы, подвергается предварительной обработке. Ее целью является устранение искривлений путем правки, очистка от окалины, ржавчины и других загрязнений, а также защита очищенной стали от действия коррозии специальными покрытиями (пассивирование).
Правка листов. Сущность правки состоит в устранении неровностей листов. При этом искривленные участки многократно изгибаются и перегибаются в обратную сторону. Вследствие этого длина волокон металла выравнивается, а сами искривления уменьшаются.
Правку стальных листов выполняют на многовалковых листоправильных   машинах,   называемых  вальцами. Вальцы имеют нечетное число (от 5 до 21) рабочих валков, расположенных в шахматном порядке. Нижний ряд валков — ведущие, верхний — нажимные. Рабочие валки опираются на нижние и верхние опорные ролики. На рис. 17 показаны семивалковые листоправильные вальцы.

Рис. 17. Схема правки листа в семи-валковой листоправильной машине.
1 — верхние опорные ролики; 2 — нажимные валки; 3 — ведущие валки; 4 — нижние опорные ролики.
Расстояние (зазор) между валками нижнего и верхнего ряда устанавливается немногим меньше толщины листа, подлежащего правке. Вследствие этого обрабатываемый лист захватывается вращающимися валками   и, прокатываясь между ними, многократно изгибается. Количество проходов (однократных перемещений листа между валками) не должно превышать четырех-пяти.
Для того чтобы лучше выровнять бухтины и прилегающие к ним участки, при выполнении правки применяют стальные прокладки. Посредством прокладок создают сосредоточенный нажим валков на лист. Концы прокладок должны быть расплющены, а кромки закруглены с радиусом не менее 3 мм. Ширина прокладок — 200—250 мм, длина— 1500—3000 мм.
Прокладки последовательно располагают во всех случаях на границах бухтин и ровных участков листа. При этом зазор между валками должен быть увеличен на толщину прокладки.
Чем больше валков, тем качественнее и производительнее правка. Тонкие листы обладают повышенной упругостью. Для их правки необходимо применять вальцы с числом валков 9—11.
Наиболее производителен способ правки на правильно-растяжных машинах. Лист закрепляется короткими сторонами в зажимных устройствах, которые при движении растягивают его в продольном направлении. Под действием этих усилий сжатые волокна металла получают удлинения и лист выравнивается.
Правка профилей. Первичную правку профилей выполняют на горизонтальных прессах, роликовых правильных машинах, растяжных машинах и гидравлических прессах (рис. 18).

Рис. 18. Правильно-растяжная машина ПРМ-700 для правки профиля.

На горизонтальных прессах типа «Бульдозер» правку профилей осуществляют методом свободного изгиба (рис.19).

Рис. 19. Правка профилей на горизонтальном прессе «Бульдозер»:
1 — опоры; 2 — пуансон; 3 — траверса; 4 — профиль

При этом искривленный участок профиля опирается на опоры, закрепленные на траверсе и перегибается пуансоном в сторону, обратную изгибу. Правку производят отдельными короткими участками, передвигая полосу профиля вдоль пресса. До начала правки опоры пресса должны быть раздвинуты на расстояние, не меньшее чем четырехкратная высота профиля. На горизонтальных прессах типа «Бульдозер» можно не только править профиль, но и гнуть заготовки из профильного проката.
На роликовых правильных машинах правку профилей производят путем многократного изгиба, пропуская выровненный профиль между двумя рядами роликов, расположенных в шахматном порядке.
При правке профилей на вертикальных прессах используют специальные правильные штампы. Технология правки аналогична правке на горизонтальных прессах.
Очистка. В современном судостроении очистку судостроительной стали ведут дробеметным и химическим способами.
Дробеметный способ — очистка поверхности стали чугунной дробью. Процесс очистки происходит в закрытых установках, называемых дробеметными камерами. Здесь струя дроби под действием центробежной силы, создаваемой специальными устройствами, выбрасывается на поверхность передвигаемого листа или полосы профиля. Ударяясь о металл, дробь удаляет имеющиеся на нем загрязнения, ржавчину и окалину. Дробеметный способ является наиболее производительным и распространенным в судостроении. Лист очищается одновременно с двух сторон (рис. 20)

Рис. 20. Схема дробеметной камеры для очистки листов.
1 — поступление очищенной дроби; 2 — расходный бун: кер; 3 — дробеметный аппарат; 4 — очищаемый лист; 5 — приводной ролик; 6 — удаление отработанной дроби.

Химический способ предусматривает распад окалины и ржавчины под действием соляной или серной кислот. Процесс химической очистки осуществляется в специальных открытых резервуарах (ваннах), куда опускаются листы или профильный прокат. Продолжительность выдержки металла в ваннах от 1 до 3 ч. Продукты распада окалины и ржавчины, а также остатки кислоты удаляются с нейтрализующими растворами и водой. Химический способ менее производителен, чем дробеметный. Кроме того, он ухудшает санитарно-гигиенические условия для рабочих, занятых этим трудом. Применение химического способа очистки металла в судостроении непрерывно сокращается.
Пассивирование — метод защиты очищенных листов и профилей от действия коррозии путем нанесения на их поверхность специальных покрытий.
В качестве пассивирующих покрытий применяют 10%-ный водный раствор препарата «Мажеф» или 15—20%-ный раствор ортофосфорной кислоты. Полученную защитную пленку закрепляют 20%-ным раствором натуральной олифы в уайт-спирите или грунтом.
Пассивирование защищает сталь от коррозии при нахождении ее на открытом воздухе свыше 8—10 мес.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА

Детали корпуса судна характеризуются многообразием форм и размеров. Их количество в составе корпуса исчисляется десятками тысяч.
С учетом конфигурации и технологии обработки все детали корпуса разделяют на пять классов: I — листовые крупно-габаритные детали прямолинейных конфигураций; II — то же, с криволинейными очертаниями; III — мелкие листовые детали (наибольший размер не более 500 мм) с прямыми конфигурациями; IV — то же, с криволинейными очертаниями; V — детали из профильного проката.
Каждый класс деталей содержит 8 групп, которые характеризуются формой (плоские или гнутые), наличием вырезов (внутри или по контуру), разделкой кромок под сварку. Таким образом, детали корпуса объединены в 40 групп. Каждая группа в процессе обработки проходит определенный технологический маршрут.

Аналитические методы выполнения плазовых работ

Масштабная плазовая разбивка, как и натурная, основана на выполнении многих плазовых работ вручную путем геометрических построений. Графические способы осуществления этих построений весьма трудоемки, а качество работ в значительной степени зависит от исполнителей.
В последние годы технология плазовых работ была усовершенствована в результате применения математических методов, выполняемых с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Все математические методы плазовых работ основаны на математическом задании обводов корпуса и расчетных методах получения необходимой для постройки корпуса судна плазовой информации. Применение этих методов привело к тому, что геометрические построения, которые играли основную роль в плазовых работах, были заменены вычислениями.
Аналитические методы плазовых работ с использованием ЭВМ и машин с программным управлением позволяют автоматизированно выполнять следующий комплекс плазовых работ (рис. 14).

Рис. 14. Схема механизации плазовых работ.

1. Аналитическое согласование обводов корпуса судна. В отечественном судостроении разработаны и применяются методы согласования. В частности, аналитический метод согласования моделирует процесс графического согласования обводов судна в трех проекциях. Исходными данными для него являются таблицы ординат, составленные по теоретическому чертежу, эскизы построения мидель-шпангоута, штевней, линий седловатости и погиби палубы, а также дополнительные данные о границах расположения цилиндрической части корпуса и характере ватерлиний в оконечностях.
Аналитический метод согласования обеспечивает получение математически плавных обводов  корпуса  путем расчетов на ЭВМ по программам. Ординаты окончательно согласованных обводов записываются на магнитную ленту. Работы по аналитическому согласованию ведут квалифицированные специалисты в конструкторском бюро или в плазово-вычислительном центре.
2. Создание математической модели корпуса судна. В результате расчетов на ЭВМ полученные ординаты теоретических шпангоутов выдаются на печать и записываются на магнитную ленту для создания математической модели корпуса судна.
Завод получает от конструкторского бюро готовую таблицу ординат. Пользуясь этой таблицей на заводе вычерчивают проекцию «Корпус» вручную или с помощью чертежных машин с программным управлением.
3. Развертывание листов наружной обшивки и аналитическое определение контуров и размеров деталей корпуса. После согласования обводов корпуса определяют положение конструктивных линий с целью получения координат точек этих линий на практических шпангоутах. Путем расчетов на ЭВМ определяют положение на поверхности корпуса линий основных конструкций — палуб, платформ, переборок, стрингеров и затем пазов и стыков наружной обшивки.
Аналитическое развертывание листов, выполняемое после определения пазов и наружной обшивки, осуществляется по поясьям наружной обшивки с учетом технологических припусков. Полученные развертки сопоставляются с размерами заказных листов и при необходимости положения пазов корректируются. В результате расчета по каждому листу ЭВМ выдает на печать координаты точек контура развертки в прямоугольной системе координат.
4. Разработка карт раскроя. Выполнению этих расчетов предшествует определение компонентов деталей в партии по запускам металла в обработку.
Запуском называют комплект деталей, относящихся к группе узлов и секций корпуса, одновременно запускаемых в обработку и изготовляемых к определенному сроку. Размер запуска, номенклатура входящих в него деталей и сроки изготовления определяются очередностью и сроками сборки секций, а также их установки на построечном месте.
Детали каждого запуска распределяются по картам раскроя в соответствии с маркой металла, толщиной листов и способом вырезки деталей. В пределах запущенной партии детали группируются по номерам деталей и толщинам листов. Задача состоит в математическом формировании карты раскроя заготовок на детали с учетом максимального использования металла. Следует иметь в виду, что раскрой листов на детали со. сложными криволинейными формами осуществляют математическим моделированием на ЭВМ ручного (графического) раскроя. Оптимальным считается вариант, обеспечивающий наиболее полное использование металла.
5. Программирование операций обработки деталей корпуса. Современное оборудование корпусообрабатывающего цеха включает большое количество машин и станков с программным управлением. К ним относятся машина для тепловой резки листов, разметочно-маркировочные машины, станки для обработки профиля и др. Для обеспечения их работы разработаны и успешно применяется большое количество управляющих программ. Каждая из них составляется на основе имеющейся в памяти ЭВМ математической модели корпуса судна и содержит в закодированном виде сведения о требуемом перемещении инструмента и необходимые технологические команды.
6. Механизированное вычерчивание масштабных разбивок и копир-чертежей. Эти работы в настоящее время выполняют на чертежных машинах с программным управлением «Старт-2» и «Вега-2».
7. Расчет плазовой информации, необходимой для изготовления сборочных постелей, сборки секций и выполнения проверочных работ при сборке секций корпуса судна. Такая информация составляется расчетным путем и хранится в памяти ЭВМ. По ней выдаются таблицы для настройки стоек сборочных постелей, для разметки положения набора на обшивке, для разметки секций, проверки их формы и установки на построечном месте.
Аналитические методы выполнения плазовых работ обеспечивают высокий уровень их автоматизации и получают все большее распространение на судостроительных заводах.

Плазовое обеспечение предстапельной сборки корпуса судна

К плазовым данным, необходимым для предварительной сборки корпуса, относят шаблоны, каркасы, макеты, разметочные эскизы, малки и др.
Шаблоны применяют для разметки и вырезки деталей по контуру и проверки их формы после гибки. Шаблоны используют также для проверки при сборке конструкций корпуса (рис. 11).

Рис. 11. Шаблоны различного назначения: а — из досок для гибки шпангоута; б — из фанерных планок для контуровки листа наружной обшивки после гибки; в — фанерный (или дюралюминиевый) для разметки книц; г — из досок для проверки поперечной погиби листа наружной обшивки при гибке.

Все шаблоны по своему назначению делятся на три группы: 1) разметочные (для разметки деталей на металле) и копир-шаблоны (для вырезки деталей на стационарных тепловых машинах); 2) гибочные — для проверки формы деталей после их гибки; 3) проверочные — для проверки обводов корпуса при сборке конструкций корпуса, секций блоков.
Шаблоны изготавливают с плазовой разбивки: для конструкций поперечного набора — с проекции «Корпус»; для конструкций продольного набора — с проекции «Бок». При этом выполняют построение необходимых сечений, растяжек и разверток.
Изготовление шаблонов в условиях масштабной плазовой разбивки затруднено тем, что их необходимо воспроизвести в натуральную величину. Это можно выполнить графическим или фотопроекционным способами. В последнем случае масштабную плазовую разбивку при помощи специальной аппаратуры фотографируют и полученные негативы увеличивают с масштаба в натуральную; величину.
Разметочные и гибочные шаблоны готовят из сухих сосновых досок толщиной 12—18 мм, из фанеры, а при больших партиях одинаковых деталей — из дюралюминия. Рабочие кромки гибочных шаблонов отрабатывают по внутренней теоретической поверхности листов.
Каркасы применяют при гибке и разметке контура листов особо сложной кривизны, таких как листы наружной обшивки в районе кормового подзора, выкружек гребного вала и т. п. (рис. 12).

Рис. 12. Каркас листа выкружки гребного вала.
1 — поперечный шаблон; 2 — расшивины; 3 — раскосные планки.

Каркас представляет собой деревянную пространственную конструкцию, составленную из ряда поперечных шаблонов, расставленных по теоретическим линиям шпангоутов и скрепленных один с другим продольными рейками. Рабочая поверхность каркаса должна воспроизводить внутреннюю поверхность изгибаемого листа.
Макеты сооружают в натуральную величину или в масштабе (1:5 или 1 : 10) для отдельных частей корпуса с целью проверки работоспособности и взаимного расположения оборудования. Например, на деревянном макете носовой оконечности проверяют работоспособность якорного устройства.
Разметочный эскиз составляют для криволинейных и плоскостных секций. В нем указывают расположение деталей (листов) этой секции, размеры контура всей секции и его построение от контрольных взаимно перпендикулярных линий. На этом же эскизе проставляют размеры для разметки вырезов, мест приварки продольного и поперечного набора. Разметочный эскиз для разметки мест приварки фундаментов и подкреплений, расположенных на обратной стороне секции (по отношению к набору), составляется дополнительно.
На плазе необходимы также малки. Малкой в судостроении принято называть угол, отличающийся от прямого. Малка может быть сводной (острый угол) и разводкой (тупой угол).
Все шпангоуты, не входящие в среднюю (миделевую) часть, располагаются под малкой по отношению к наружной обшивке корпуса судна. Она может быть различной не только на каждом шпангоуте, но и на его протяженности. Размер малки пропорционально зависит от значения прогресса на плазовом корпусе. Графическое определение малки показано на рис. 13.

Рис. 13. Снятие малок: а — графическое изображение малки; б — определение малки по прогрессу на проекции «Корпус» плаза; в — подсчет малки.
1 — прогресс на проекции «Корпус» плаза; 2 — линия борта продольной проекции; 3 — разводная малка; 4 — сводная малка.
На основе плазовой масштабной разбивки составляют эскизы для сборки крупных конструкций, таких как фор- и ахтерштевни.

Основные сведения о плазовой разбивке

Теоретический чертеж определяет лишь немногие размеры корпуса судна, такие как главные размерения, размер шпации, расстояние между ватерлиниями. Для установления размеров деталей корпуса или его конструкций теоретического чертежа недостаточно. Размеры деталей обусловлены обводами, т. е. задаются графически. Теоретический чертеж, как и рабочие чертежи, выполняют в малом масштабе (от 1 :25 до 1:100), что может вызвать появление многочисленных погрешностей. Поэтому для уточнения теоретической поверхности корпуса судна, определения формы и размеров деталей и конструкций корпуса осуществляют так называемую плазовую разбивку. Вычерчивают теоретический чертеж корпуса судна в натуральную величину или в крупном масштабе (1:10 или 1:5). В первом случае плазовую разбивку называют натурной, во втором — масштабной.

Рис. 9. Согласование обводов носовой оконечности судна:
1 — проекция «Блок»; 2 — проекция «Полуширота» .

Рис. 10. Проекция «Корпус» масштабной плазовой разбивки.

Натурную плазовую разбивку корпуса судна выполняют на полу закрытого производственного помещения, называемого плазом. Пол плаза набирают из сухих брусьев, строгают, выверяют по линейке и окрашивают масляной краской.
Помещение плаза должно иметь хорошее освещение, постоянную температуру и влажность воздуха. Натурная плазовая разбивка— процесс малопроизводительный. Для его выполнения требуются большие производственные площади, поэтому в настоящее время в судостроении натурная плазовая разбивка применяется редко.

Масштабная плазовая разбивка выгодно отличается от натурной. Она позволяет снизить трудоемкость плазовых работ. Масштабную плазовую разбивку выполняют с применением высокоточных инструментов на специальным образом подготовленных, чаще всего металлических (дюралюминиевых или стальных) плаз-щитах толщиной 4—10 мм. Плаз-щиты размещают на удобных для работы столах или стеллажах.
Исходными данными для плазовой разбивки являются следующие технические документы, выпускаемые конструкторским бюро:
теоретический чертеж корпуса и таблица плазовых ординат; чертеж — практический корпус; чертеж растяжки наружной обшивки;
чертежи корпусных конструкций, таких как мидель-шпангоут, фор- и ахтерштевни.
Плазовую разбивку выполняют на трех проекциях: «Корпус», «Бок» и «Полуширота».
Масштабную плазовую разбивку, как и натурную, осуществляют в такой последовательности:
пробивают основную линию и строят сетку теоретического чертежа;
на проекции «Бок» вычерчивают линии штевней, палуб и киля;
на проекции «Корпус» откладывают плазовые ординаты и вычерчивают теоретические шпангоуты;
на проекцию «Полуширота» переносят те же ординаты и получают ватерлинии;
на проекции «Бок» вычерчивают батоксы.
В процессе разбивки построение всех линий тщательно согласовывают, добиваясь того, чтобы все теоретические кривые были плавными, а одноименные ординаты на всех проекциях— равными (рис. 9).
Следующим этапом плазовых работ является графическое построение всех конструктивных элементов корпуса, таких как практические шпангоуты, продольный и поперечный набор, пазы и стыки наружной обшивки, настилы второго дна, палуб, платформ, полотнищ переборок и др. Их вычерчивают, пользуясь теоретическими линиями плазовой разбивки и рабочими чертежами. Кроме того, наносят оси валопроводов, линии притыкания к наружной обшивке деталей набора.
После построения всех конструктивных элементов плазовую разбивку маркируют, нумеруют шпангоуты, надписывают на проекции «Корпус» наименование связей, обозначают пазы и стыки. На проекциях теоретического чертежа обозначают: батоксы— римскими цифрами; ватерлинии и шпангоуты — арабскими цифрами.
Проекция «Корпус» масштабной разбивки показана на рис. 10.

Условные обозначения и изображения на судостроительных чертежах

Условные обозначения. Для упрощения корпусных чертежей используют условные обозначения. Их можно разделить на буквенные обозначения; условные знаки; условно-упрощенные графические изображения. Условные буквенные обозначения для сокращения наименований в документации приведены в табл. 1.

Таблица 1. Сокращенное обозначение наименований в документации

Условные графические обозначения (знаки и линии) элементов корпусных конструкций (стыков и пазов листов, профилей, секций; основного набора, различных связей, переборок, настилов и т. п.) показаны на рис. 5 и 6.

Рис. 5. Условные графические обозначения на чертежах корпусных конструкций:
а — стыки и пазы листов, изображаемых в профиль (7 — знак-стрелка; 2 — пример); б — монтажные стыки и пазы секций (3 — короткие штрихи по линии соединения смежных секций; 4 — знак с номером секции; 5 —пример); в — стыки' простых и составных профилей (6 — знак; 7 — стыки видимые; #— стыки невидимые; при наличии обозначений сварки стыков набора или номера позиции стыкуемого набора допускается знак не проставлять); г — накладные листы (9 — штриховка кромок накладных листов; УС —пример); д — обозначение пиллерсов на плане (11 — под палубой окружностью или квадратом, 12 — на палубе зачерненным кружком или квадратом, 13 — на палубе и под палубой окружностью с концентрическим кружком или квадратом с внутренним зачерненным квадратом).

Рис. 6. Линии на чертежах корпусных конструкций; а — штрихпунктирная тонкая линия и б — штриховая тонкая линия (основной набор— шпангоуты, бимсы, стойки, ребра, жесткости); в — штрихпунктирная утолщенная линия с двумя точками и г — штрихпунктирная утолщенная линия (рамные поддерживающие связи — карлингсы, бимсы, шпангоуты, стойки, шельфы, бортовые стрингеры, днищевой набор при отсутствии второго дна); д — сплошная основная линия и е — штриховая утолщенная (прочные и легкие переборки, палубы, платформы, настил и набор второго дна); ж—штрихпунктирная тонкая линия вдоль оси гофров по всей их длине и с нанесением сечения гофра (для вертикальных гофров показывается вид сверху, для горизонтальных — вид слева) из — аналогично ж с дополнительным указанием расстояний от кромок листа до конца гофров; и, к — концы профилей набора (указывают стрелками по линии условного обозначения набора).

Положение теоретических линий для стальных судов. Применение масштабного плана и соответственно исполнение чертежей в небольшом масштабе связано с некоторыми затруднениями при простановке размеров. Для единообразия и учета толщин элементов профилей деталей корпусных конструкций, а также их взаимного положения введены теоретические линии.
Под теоретической линией понимают условную линию, относительно  которой  определяют  положение конструктивных элементов изделия и его составных частей в принятой системе координатных плоскостей (ДП — диаметральная плоскость, плоскость мидель-шпангоута, ОП — основная плоскость). Положение конструктивных элементов судов относительно теоретических линий определено ГОСТ 2.419—68.
Необходимо помнить, что у металлических судов теоретическая линия наружной обшивки находится с внутренней стороны корпуса, а значения толщины листов — снаружи. Толщину листов днищевой части располагают внизу, а бортовой — на борту.
Продольный набор в ДП судна (вертикальный киль, продольные переборки, выгородки и др.) имеет теоретическую линию посередине толщины листа. У остального продольного вертикального и наклонного набора (днищевые и скуловой стрингеры, продольные переборки, карлингсы и др.) теоретические линии располагаются к ДП, а значения толщины листов — к борту.
Второе дно, бортовые стрингеры, платформы и палубы имеют теоретическую линию внизу, а значения толщин их листов проставляется вверху. Теоретическая линия всего поперечного набора (шпангоуты, флоры, поперечные переборки, бимсы и др.) располагается к мидель-шпангоуту, а толщины листов — к оконечностям в нос и в корму от него. Толщина листа мидель-шпангоута проставляется в носу.
Примеры положения элементов корпусных конструкций показаны на рис. 7.

Рис. 7. Положение элементов конструкций судна относительно теоретических линий: а — вертикальный киль, расположенный в диаметральной плоскости, наружная обшивка и настил второго дна; б — продольные ребра жесткости по горизонтальным связям и карлингсы; в — днищевые стрингеры, кильсоны и боковые кили; г — бимсы, шпангоуты, рамные бимсы и рамные шпангоуты; д — флоры; е — стойки переборок; ж— продольные ребра жесткости по вертикальным связям и бортовые стрингеры; з — переборки, стенки выгородок и рубок; и — переборки, стенки выгородок и рубок, расположенные в диаметральной плоскости; к — палубы и платформы, палубные стрингеры; л — фундаментные балки; м — комингсы люков, шахты и барабаны; н — практический шпангоут при совпадении его с миделем; о — гофрированные переборки.

Общие сведения об элементах корпусных конструкций. Корпус судна состоит из наружной обшивки корпуса, настила верхней палубы, продольных и поперечных переборок и балок набора.
Элементы системы набора корпусной конструкции показаны на рис. 8.

Рис. 8. Элементы системы набора корпуса судна.
1 — ширстрек; 2 — обшивка борта; 3 — палубный стрингер; 4 — настил палубы; 5 — бортовой стрингер; 6 — шпангоут; 7 — скуловой стрингер; 3 — скуловой лист; 9 — скуловая кница; 10 — ребро жесткости днищевой обшивки; 11 — ребро жесткости днищевого стрингера; 12 — днищевой стрингер; 13 — обшивка днища; 14 — ребро жесткости вертикального киля; 15— горизонтальный киль; 16 — вертикальный киль; 17 — ребро жесткости флора; 18 — ребро жесткости настила внутреннего дна; 19 — кница пиллерса; 20 — шпангоутная кница; 21 — флор; 22 — настил внутреннего дна; 23 — пиллерс; 24 — карлингс; 25 — промежуточный шпангоут; 26 — ребро жесткости палубы; 28 — рамный бимс; 29 — комингс люка; 30 — бимс; 31^ фальшборт; 32 — планширь; 33 — стрингерный угольник.

Наружную обшивку корпуса выполняют из стальных листов, соединенных между собой при помощи сварки. Листы наружной обшивки обычно располагают длинной стороной вдоль судна. Продольный ряд листов, сваренных между собой по коротким сторонам, образует пояс наружной обшивки. Линии взаимного примыкания поперечных кромок листов называют стыками, а линии примыкания продольных кромок листов или поясов друг к другу — пазами.
Средний пояс днищевой обшивки именуется горизонтальным килем. Пояса, примыкающие к горизонтальному килю, называются шпунтовыми, а пояс, соединяющий днищевую обшивку с бортовой, — скуловым. Пояс в районе конструктивной (грузовой) ватерлинии носит название ледового, верхний пояс бортовой обшивки, соединяющийся с палубой, — ширстрека. Лист палубного настила, соединяющийся с ширстреком, именуется палубным стрингером.
Поперечные балки, подкрепляющие днищевую обшивку, называются флорами, продольные — днищевыми стрингерами, а при отсутствии второго дна — кильсонами. Стрингер, пролегающий по ДП, носит название вертикального киля, а в конструкциях без двойного дна — среднего кильсона. Ближайший к борту лицевой стрингер называется скуловым стрингером или крайним междудонным листом.
Конструкция днища, состоящая из днищевой обшивки и настила второго дна, соединенных между собой стрингерами и флорами, называется двойным дном.
Шпангоуты представляют собой вертикально расположенные балки, подкрепляющие бортовую обшивку. В продольном направлении бортовую обшивку подкрепляют одним или несколькими бортовыми стрингерами, настил палубы — карлингсами или подпалубными балками. Балки поперечного подпалубного набора называются бимсами.
В зависимости от распределения балок набора по длине и ширине судна различают продольную, поперечную и комбинированную системы набора.