一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，包括以下步驟：a通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的手段獲得不同接頭形式的各類(lèi)實(shí)際焊接冗余平均數(shù)值；b計(jì)算出每道焊縫的焊接材料實(shí)際用量，計(jì)算公式如下：焊接材料實(shí)際用量＝焊縫的截面積×焊縫長(zhǎng)度×金屬的密度÷焊接材料的熔敷效率，其中，焊縫的截面積通過(guò)接頭設(shè)計(jì)與步驟a實(shí)測(cè)焊接冗余平均數(shù)值綜合考慮計(jì)算獲得，焊接材料的熔敷效率通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定；c明確單道焊縫或多道焊縫，甚至整個(gè)構(gòu)件或單元的所有焊縫合并同類(lèi)項(xiàng)歸集整理成焊接材料明細(xì)，做到焊接材料明細(xì)與施工單位的一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行使用前的預(yù)算定額和使用后的檢驗(yàn)考核。本發(fā)明可以顯著的減少焊接材料用量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，可以廣泛的應(yīng)用于船舶與海洋工程、鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐、壓力容器等行業(yè)，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料使用量大的船舶與海洋工程建造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近代造船技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，從50年代起，船體建造采用焊接取代了鉚接，建造方式由零星散裝發(fā)展為分段模塊建造，焊接方法也擴(kuò)展為埋弧焊、氣體保護(hù)焊、手工電弧焊、氬弧焊等，其中，焊接材料是各個(gè)階段各種方法的必要支撐。目前，國(guó)內(nèi)各大船舶企業(yè)的焊接材料使用量也各不相同，約占船舶結(jié)構(gòu)重量的2.5%—10%，而日本船舶企業(yè)僅為2%左右，排除設(shè)計(jì)因素以外，更多的是生產(chǎn)過(guò)程中的浪費(fèi)和焊接冗余。以目前船舶市場(chǎng)上常見(jiàn)的18萬(wàn)噸散貨船為例，其船體結(jié)構(gòu)重量約為22000噸，按2.5%計(jì)算，則需550噸焊接材料，相同情況下，日本船舶企業(yè)只需要440噸焊接材料，單船建造成本至少可以節(jié)約100萬(wàn)元，同時(shí)，隱性節(jié)省的人工成本、生產(chǎn)耗能等費(fèi)用也更加可觀。
[0003]國(guó)內(nèi)外的船舶企業(yè)都在通過(guò)不同的方式控制焊接材料的用量，其一，主要通過(guò)行政管理手段，減少使用過(guò)程中的浪費(fèi)，但沒(méi)有解決焊接冗余，也就意味著只要焊接材料焊接到焊縫中而沒(méi)有丟棄就可以接受。其二，通過(guò)設(shè)計(jì)直接計(jì)算分段的理論用量，然后通過(guò)加放系數(shù)的方式來(lái)給定分段的實(shí)際用量。但是，該方式最大的問(wèn)題在于設(shè)計(jì)計(jì)算的理論用量通過(guò)任何方式或手段都不可能實(shí)現(xiàn)，而加放的系數(shù)又很難確定，給出實(shí)際用量的準(zhǔn)確性不高，失去了控制參考的價(jià)值，另外，分段在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中經(jīng)歷了多道工序、多個(gè)施工單位，很難區(qū)分和管理。結(jié)合上述兩種方式，生產(chǎn)過(guò)程中的浪費(fèi)容易解決，且占比較小;焊接過(guò)程中受焊工操作水平、裝配精度、焊縫余高等因素的影響而導(dǎo)致的焊接冗余占比較大，直接決定了焊接材料的使用數(shù)量。如何獲得不同制作階段的構(gòu)件或組立單元實(shí)際用量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及明細(xì)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的控制和管理才能降低焊接材料的使用量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]—種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，包括以下步驟:
[0007]a通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的手段獲得不同接頭形式的各類(lèi)實(shí)際焊接冗余平均數(shù)值；
[0008]b計(jì)算出每道焊縫的焊接材料實(shí)際用量，計(jì)算公式如下:
[0009]焊接材料實(shí)際用量=焊縫的截面積X焊縫長(zhǎng)度X金屬的密度+焊接材料的熔敷效率，其中，焊縫的截面積通過(guò)接頭設(shè)計(jì)與步驟a實(shí)測(cè)焊接冗余平均數(shù)值綜合考慮計(jì)算獲得，焊接材料的熔敷效率通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定；
[0010]c明確單道焊縫或多道焊縫，甚至整個(gè)構(gòu)件或單元的所有焊縫合并同類(lèi)項(xiàng)歸集整理成焊接材料明細(xì)，做到焊接材料明細(xì)與施工單位的一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行使用前的預(yù)算定額和使用后的檢驗(yàn)考核。
[0011]上述步驟中，所述焊接冗余為超出設(shè)計(jì)尺寸的部分，焊接冗余的內(nèi)容包括:焊角、余高、間隙、壓邊和碳刨。
[0012]上述步驟中，通過(guò)逐步減小焊接冗余數(shù)值至目標(biāo)數(shù)值，來(lái)逐步減少焊接材料的定額，強(qiáng)制施工單位提高操作技能、減少過(guò)程浪費(fèi)。
[0013]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0014]1、能夠直接而準(zhǔn)確的計(jì)算出每道焊縫、每個(gè)構(gòu)件或組立單元的焊接材料實(shí)際用量，獲得準(zhǔn)確的用量明細(xì)，為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0015]2、能夠獲得施工單位承接物量所對(duì)應(yīng)的焊接材料明細(xì)，實(shí)現(xiàn)定額管理，并能夠?qū)崿F(xiàn)工序間的監(jiān)督管理，反應(yīng)建造過(guò)程中存在的問(wèn)題。
[0016]3、可以顯著的減少焊接材料用量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)，可以降低隱形的人工成本、能源損耗等。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0018]圖1是角焊縫截面示意圖；
[0019]圖2是對(duì)接焊縫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提出了一種能夠直接計(jì)算焊縫實(shí)際焊接材料用量的方法，然后依據(jù)企業(yè)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)流向進(jìn)行焊縫或構(gòu)件單元使用的焊接材料歸集，獲得其對(duì)應(yīng)的焊接材料明細(xì)(包含材料名稱(chēng)、牌號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等信息)，并且以該明細(xì)作為管理的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的精細(xì)化管控，即做到物量一定，焊接材料就一定。既能保證數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，又可實(shí)現(xiàn)過(guò)程的管理與控制，來(lái)達(dá)到降低企業(yè)生產(chǎn)成本的目的。
[0021]—種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，包括以下步驟:
[0022]a通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的手段獲得不同接頭形式的各類(lèi)實(shí)際焊接冗余平均數(shù)值。
[0023]b計(jì)算出每道焊縫的焊接材料實(shí)際用量，計(jì)算公式如下:
[0024]焊接材料實(shí)際用量=焊縫的截面積X焊縫長(zhǎng)度X金屬的密度+焊接材料的熔敷效率，其中，焊縫的截面積通過(guò)接頭設(shè)計(jì)與步驟a實(shí)測(cè)焊接冗余平均數(shù)值綜合考慮計(jì)算獲得，焊接材料的熔敷效率通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。
[0025]c明確單道焊縫或多道焊縫，甚至整個(gè)構(gòu)件或單元的所有焊縫合并同類(lèi)項(xiàng)歸集整理成焊接材料明細(xì)，做到焊接材料明細(xì)與施工單位的一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行使用前的預(yù)算定額和使用后的檢驗(yàn)考核。
[0026]根據(jù)設(shè)計(jì)的接頭形式和焊縫長(zhǎng)度，測(cè)定合適的焊接冗余，計(jì)算出每道焊縫的實(shí)際焊接材料用量，明確該焊縫使用的焊接材料名稱(chēng)、牌號(hào)、規(guī)格等信息，然后根據(jù)生產(chǎn)安排，確保該道焊縫由指定的施工單位來(lái)施工，即施工單位承擔(dān)的物量一定，其對(duì)應(yīng)的焊接材料明細(xì)就一定，俗稱(chēng)定額。當(dāng)然，在實(shí)際操作過(guò)程中，可以給予施工單位多道焊縫或者某個(gè)構(gòu)件、某個(gè)單元、甚至某個(gè)工程包含的所有焊縫，以焊接材料的信息進(jìn)行各種用量的歸集，給出總的焊接材料用量明細(xì)，做到施工單位、施工單位承擔(dān)物量、焊接材料明細(xì)的一一對(duì)應(yīng)。以此為依據(jù)進(jìn)行管理，進(jìn)行使用前的預(yù)算定額和使用后的檢驗(yàn)考核，來(lái)迫使班組和承包商提高裝配的精度、提高焊接操作技能、降低焊接冗余，最終降低生產(chǎn)成本。
[0027]施工單位、施工單位承擔(dān)物量、焊接材料明細(xì)的一一對(duì)應(yīng)，即施工單位承擔(dān)的物量一定，其對(duì)應(yīng)的焊接材料也一定，包含材料的名稱(chēng)、牌號(hào)、規(guī)格、重量等信息。確定施工單位承擔(dān)的物量可以由單道焊縫放大至多道焊縫，甚至整個(gè)構(gòu)件或單元的所有焊縫，只是對(duì)每道焊縫的計(jì)算結(jié)果和焊接材料明細(xì)進(jìn)行同類(lèi)項(xiàng)合并歸集，獲得重量更大的焊接材料明細(xì)而已。
[0028]上述步驟中，所述焊接冗余為超出設(shè)計(jì)尺寸的部分，焊接冗余的內(nèi)容包括:焊角、余高、間隙、壓邊和碳刨等。
[0029]上述步驟中，焊接材料的熔敷效率可以通過(guò)焊接試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定;焊縫的截面積需要根據(jù)設(shè)計(jì)的接頭形式和操作的實(shí)際技能狀況進(jìn)行計(jì)算，主要的原因是任何人或機(jī)器焊接得到的結(jié)果都不可能與設(shè)計(jì)完全相同，都或大或小的存在差異，而差異的大小直接決定了焊接的冗余量，冗余越大，增加的成本越高，只有盡可能的降低焊接冗余，最大可能的接近設(shè)計(jì)尺寸才能減小用量，降低成本。但是，在實(shí)際用量的計(jì)算過(guò)程中，必須要考慮增加一定的焊接冗余才能符合現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)際情況，至于增加的具體冗余量則可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作水平測(cè)定，并根據(jù)后續(xù)管理的需要進(jìn)行合理的調(diào)整，增加了焊接冗余以后計(jì)算所得的數(shù)據(jù)會(huì)非常準(zhǔn)確，也就有了管理控制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中涉及的焊接冗余主要包含以下幾個(gè)方面:
[0030]第一是填角焊焊角的焊接冗余；
[0031]第二是對(duì)接焊縫根部間隙、余高、壓邊等產(chǎn)生的焊接冗余；
[0032]第三是全焊透的角焊縫的根部間隙、壓邊、焊角等產(chǎn)生的焊接冗余；
[0033]第四是深熔焊的角焊縫的裝配間隙、壓邊、焊角等產(chǎn)生的焊接冗余；
[0034]第五是碳弧氣刨刨掉的鋼板所需焊接材料的填充量；
[0035]第六是增加引弧板、熄弧板焊接和過(guò)渡所需焊接材料的填充量；
[0036]上述六個(gè)方面只是典型接頭形式的代表，設(shè)計(jì)的任何接頭形式，只要包含間隙、焊角、余高、壓邊、角度、鈍邊、碳刨等內(nèi)容都需要考慮一定的焊接冗余。
[0037]在實(shí)際的控制過(guò)程中，首先以各種接頭形式在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的實(shí)際焊接冗余為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)逐步減小焊接冗余而壓縮定額明細(xì)的方式(即通過(guò)逐步減小冗余數(shù)值至目標(biāo)數(shù)值，甚至無(wú)限接近于零，來(lái)逐步減少焊接材料的定額)，逼迫施工單位提高自身的操作技能、減少過(guò)程中的浪費(fèi)而達(dá)到減少用量的目的。同時(shí)，下游工序施工單位焊接前需要確認(rèn)上游工序流過(guò)來(lái)的構(gòu)件是否符合精度要求并上報(bào)，否則，本施工單位需自行承擔(dān)上游工序精度不達(dá)標(biāo)等狀況而造成的焊接材料額外用量，起到下游監(jiān)督上游的效果。
[0038]上述方案的方式，可以進(jìn)行延伸，只要做到區(qū)域、施工單位、焊接材料、焊接物量的一一對(duì)應(yīng)，無(wú)論區(qū)域的變化，又或焊接物量的大小，只要能歸集給定物量所對(duì)應(yīng)的焊接材料明細(xì)及用量都是在本方案的包含以?xún)?nèi)。
[0039]為詳細(xì)描述本發(fā)明的計(jì)算方法與控制方式，以下結(jié)合具體實(shí)施例予以說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0040]如圖1所示，鋼板I與鋼板2裝配成填角焊縫，設(shè)計(jì)焊角3假設(shè)為5mm，對(duì)應(yīng)的焊接面積31為12.5mm2，焊接冗余4為Imm或2mm或3mm等情況，分別對(duì)應(yīng)的焊接冗余面積41為5.5mm2，12mm2,19.5mm2,相比設(shè)計(jì)的焊接量分別增加44%，96%，156%.在焊接結(jié)束后，實(shí)際測(cè)量的焊角通常為7_，但是，技術(shù)水平較好、責(zé)任心較強(qiáng)的工人可以將實(shí)際焊角控制在5.5mm，比通常的7mm節(jié)省了38.3%，因此焊接冗余4就可以從2mm逐步降低為0.5mm，從而實(shí)現(xiàn)降低焊接材料用量的目的。在實(shí)際用量計(jì)算時(shí)，直接將設(shè)定好的焊接冗余4與設(shè)計(jì)焊接3合計(jì)后進(jìn)行計(jì)算，即可獲得準(zhǔn)確的使用數(shù)據(jù)。如:設(shè)計(jì)焊角3為5mm，焊接冗余4為1mm，焊縫長(zhǎng)度為1000mm，金屬的密度為7.85g/cm3，測(cè)定的焊接材料的熔敷效率為82%，那么該焊縫所需的焊接材料重量=(5+1) 2/2*1000/1000*7.85 = 141.3g
[0041]如圖2所示，鋼板5與鋼板6裝配對(duì)接后，可以明確的測(cè)量間隙11的實(shí)際數(shù)值，與其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)間隙進(jìn)行對(duì)比，獲得能夠反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況的間隙冗余，焊接結(jié)束后，可以測(cè)定正面余高7、背面余高8、正面壓邊9、背面壓邊10的實(shí)際數(shù)值，分別取上述數(shù)值多次測(cè)量的平均值就能反映施工現(xiàn)場(chǎng)的平均狀況，然后直接進(jìn)行實(shí)際用量的計(jì)算，計(jì)算與控制方式與圖1所示的填角焊縫類(lèi)同。
[0042]圖1、圖2只是接頭形式的代表，用以直觀的描述計(jì)算與控制的方式，其它任何形式的接頭形式，只需要按照實(shí)際的接頭情況，合理的考慮間隙、角度、壓邊、余高、焊角、碳刨等因素的冗余，就可以直接計(jì)算獲得焊縫的實(shí)際焊接材料用量，進(jìn)而獲得焊接材料用量明細(xì)，任何與上述內(nèi)容相類(lèi)似的計(jì)算變通都包含在本方案的計(jì)算范圍之內(nèi)。
[0043]在實(shí)際控制過(guò)程中，可以將圖1中填角焊縫的計(jì)算明細(xì)與其對(duì)應(yīng)的物量交由唯一指定的施工單位進(jìn)行施工，做到施工單位、施工單位承擔(dān)的物量、焊接材料實(shí)際用量明細(xì)的一一對(duì)應(yīng)，就可以實(shí)現(xiàn)焊接前的預(yù)算控制，焊接后的考核驗(yàn)收。
[0044]盡管本文較多地使用了填角焊縫、對(duì)接焊縫、接頭形式、間隙、角度、壓邊、余高、焊角、碳刨、焊接冗余等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì);把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，其特征在于包括以下步驟: a通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的手段獲得不同接頭形式的各類(lèi)實(shí)際焊接冗余平均數(shù)值； b計(jì)算出每道焊縫的焊接材料實(shí)際用量，計(jì)算公式如下: 焊接材料實(shí)際用量=焊縫的截面積X焊縫長(zhǎng)度X金屬的密度+焊接材料的熔敷效率，其中，焊縫的截面積通過(guò)接頭設(shè)計(jì)與步驟a實(shí)測(cè)焊接冗余平均數(shù)值綜合考慮計(jì)算獲得，焊接材料的熔敷效率通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定； c明確單道焊縫或多道焊縫，甚至整個(gè)構(gòu)件或單元的所有焊縫合并同類(lèi)項(xiàng)歸集整理成焊接材料明細(xì)，做到焊接材料明細(xì)與施工單位的一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行使用前的預(yù)算定額和使用后的檢驗(yàn)考核。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，其特征在于:所述焊接冗余為超出設(shè)計(jì)尺寸的部分，焊接冗余的內(nèi)容包括:焊角、余高、間隙、壓邊和碳刨。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接材料實(shí)際用量的計(jì)算與控制方法，其特征在于:通過(guò)逐步減小焊接冗余數(shù)值至目標(biāo)數(shù)值，來(lái)逐步減少焊接材料的定額，強(qiáng)制施工單位提高操作技能、減少過(guò)程浪費(fèi)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK106021849SQ201610290053
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】郭懷駿, 郭馨穎, 王青
【申請(qǐng)人】美邦焊接（大連）有限公司, 郭懷駿