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        鋁合金隔板體焊接變形控制

        2018-10-08 07:41:44邵家霖
        金屬加工(熱加工) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:立板隔板擋板

        ■ 邵家霖

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        1. 概述

        隔板體為我公司專項(xiàng)成套產(chǎn)品中的一個(gè)部件,為鋁合金薄板結(jié)構(gòu)件,焊接時(shí)極易產(chǎn)生變形,若焊接變形不能及時(shí)得到有效控制,會(huì)造成焊后校正困難,影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品外觀。針對(duì)工件結(jié)構(gòu)以及小批量生產(chǎn)的特點(diǎn),對(duì)工藝進(jìn)行了改進(jìn),運(yùn)用專用工裝輔具以及焊后熱處理消應(yīng)力等手段和方法,使焊接變形得到了很好地控制,生產(chǎn)效率得到提高。

        2. 隔板體組成結(jié)構(gòu)

        如圖1所示,構(gòu)件主要由立板、彎板、加強(qiáng)板以及擋板等組成。母材均為5083鋁合金,構(gòu)件整體長(zhǎng)×寬尺寸為2160mm×1530mm,其中作為主體結(jié)構(gòu)的立板厚度為2mm。立板7與彎板Ⅰ、Ⅲ(序號(hào)3、8)為雙面交錯(cuò)斷續(xù)角焊縫,與彎板Ⅱ(序號(hào)1)、加強(qiáng)板Ⅰ、Ⅱ(序號(hào)4、2)里側(cè)為斷續(xù)角焊縫,外側(cè)為連續(xù)的坡口角焊縫,其余為連續(xù)角焊縫。

        如2圖所示,工藝改進(jìn)前,未利用專用工裝輔具控制變形,讓工件在焊接過程中處于自由變形狀態(tài),工件總體收縮變形和局部波浪邊形均比較嚴(yán)重(約10mm),尤其是波浪變形,焊后矯正難度大、周期長(zhǎng)。

        3. 組焊工藝

        (1)專用工裝 如圖3所示,針對(duì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制作了專用工裝,對(duì)構(gòu)件進(jìn)行剛性固定和支撐來控制焊接變形。工裝母材均為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,工件與工裝四周均采用手動(dòng)螺旋夾具進(jìn)行夾緊固定。

        (2)裝焊次序及焊接參數(shù) 采用專用工裝將工件進(jìn)行剛性固定和支撐,完成除最底端兩件擋板9之外所有零件的裝配,在工裝上完成焊接。采用交流TIG焊接方法,純氬氣保護(hù)(純度≥99.97%),焊接參數(shù)如附表所示。

        焊接過程中需嚴(yán)格控制熱輸入量,避免熱量過于集中。對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)直焊縫需采用分段退焊的方法,對(duì)于其余斷續(xù)焊縫,需從中心向四周對(duì)稱焊接。為保證構(gòu)件整體剛度,最先焊接彎板Ⅰ、Ⅲ與本體立板之間的角焊縫,裝配固定時(shí)點(diǎn)焊次序需與最終焊接次序保持一致。焊接過程中需嚴(yán)格控制焊件溫度,當(dāng)工件整體溫度超過90℃時(shí),立即停止焊接,待降至室溫時(shí)再繼續(xù)施焊。

        (3)焊后處理 為了進(jìn)一步控制焊接變形,焊后工裝不從工件上釋放分離,一同進(jìn)行熱處理時(shí)效,以消除焊接殘余應(yīng)力,工藝參數(shù)如圖4所示。熱處理結(jié)束后,將工裝拆卸,完成其余兩件擋板的裝配焊接,焊后再進(jìn)行少量的局部矯正。

        (4)焊后檢測(cè) 如圖5所示,采取以上工藝措施后,對(duì)隔板體組件進(jìn)行檢測(cè),與工藝改進(jìn)前相比(見圖2),波浪邊形問題得到了很好的控制,基本上得到了消除。焊接收縮變形也得到了有效控制,長(zhǎng)度尺寸偏差≤4mm,寬度尺寸偏差≤3mm,減小了一倍。在此基礎(chǔ)上,下料時(shí)進(jìn)一步對(duì)相關(guān)單件尺寸放量,以此解決了隔板體焊接收縮變形和波浪邊形的問題。經(jīng)后續(xù)大量生產(chǎn)發(fā)現(xiàn),除個(gè)別構(gòu)件需要調(diào)修,絕大部分焊后都符合技術(shù)和使用要求,真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)隔板體組件焊接變形的控制。工藝改進(jìn)不僅保證產(chǎn)品的質(zhì)量,還使焊后矯正所需時(shí)間僅為原來的15%,大大縮短了生產(chǎn)周期。

        圖1 隔板體結(jié)構(gòu)示意1.彎板Ⅱ 2.加強(qiáng)板Ⅱ 3.彎板Ⅰ 4.加強(qiáng)板Ⅰ5.板Ⅰ 6.凸臺(tái) 7.立板 8.彎板Ⅲ 9.擋板

        圖2 工藝改進(jìn)前組件外觀

        圖3 焊接工裝

        焊接參數(shù)

        圖4 焊后消應(yīng)力熱處理工藝參數(shù)

        圖5 工藝改進(jìn)后組件外觀

        4. 結(jié)語

        根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)特點(diǎn),通過工藝試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié),優(yōu)化改進(jìn)了隔板體焊接工藝,有效控制了隔板體的焊接變形。不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量,而且還對(duì)其他類似的鋁合金構(gòu)件焊接變形的控制提供了借鑒和參考。

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