铝合金隔板体焊接变形控制

■ 邵家霖

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1. 概述

隔板体为我公司专项成套产品中的一个部件，为铝合金薄板结构件，焊接时极易产生变形，若焊接变形不能及时得到有效控制，会造成焊后校正困难，影响生产效率和产品外观。针对工件结构以及小批量生产的特点，对工艺进行了改进，运用专用工装辅具以及焊后热处理消应力等手段和方法，使焊接变形得到了很好地控制，生产效率得到提高。

2. 隔板体组成结构

如图1所示，构件主要由立板、弯板、加强板以及挡板等组成。母材均为5083铝合金，构件整体长×宽尺寸为2160mm×1530mm，其中作为主体结构的立板厚度为2mm。立板7与弯板Ⅰ、Ⅲ（序号3、8）为双面交错断续角焊缝，与弯板Ⅱ（序号1）、加强板Ⅰ、Ⅱ（序号4、2）里侧为断续角焊缝，外侧为连续的坡口角焊缝，其余为连续角焊缝。

如2图所示，工艺改进前，未利用专用工装辅具控制变形，让工件在焊接过程中处于自由变形状态，工件总体收缩变形和局部波浪边形均比较严重（约10mm），尤其是波浪变形，焊后矫正难度大、周期长。

3. 组焊工艺

（1）专用工装 如图3所示，针对构件结构特点，制作了专用工装，对构件进行刚性固定和支撑来控制焊接变形。工装母材均为Q235普通碳素结构钢，经济实用，工件与工装四周均采用手动螺旋夹具进行夹紧固定。

（2）装焊次序及焊接参数 采用专用工装将工件进行刚性固定和支撑，完成除最底端两件挡板9之外所有零件的装配，在工装上完成焊接。采用交流TIG焊接方法，纯氩气保护（纯度≥99.97%），焊接参数如附表所示。

焊接过程中需严格控制热输入量，避免热量过于集中。对于连续长直焊缝需采用分段退焊的方法，对于其余断续焊缝，需从中心向四周对称焊接。为保证构件整体刚度，最先焊接弯板Ⅰ、Ⅲ与本体立板之间的角焊缝，装配固定时点焊次序需与最终焊接次序保持一致。焊接过程中需严格控制焊件温度，当工件整体温度超过90℃时，立即停止焊接，待降至室温时再继续施焊。

（3）焊后处理 为了进一步控制焊接变形，焊后工装不从工件上释放分离，一同进行热处理时效，以消除焊接残余应力，工艺参数如图4所示。热处理结束后，将工装拆卸，完成其余两件挡板的装配焊接，焊后再进行少量的局部矫正。

（4）焊后检测 如图5所示，采取以上工艺措施后，对隔板体组件进行检测，与工艺改进前相比（见图2），波浪边形问题得到了很好的控制，基本上得到了消除。焊接收缩变形也得到了有效控制，长度尺寸偏差≤4mm，宽度尺寸偏差≤3mm，减小了一倍。在此基础上，下料时进一步对相关单件尺寸放量，以此解决了隔板体焊接收缩变形和波浪边形的问题。经后续大量生产发现，除个别构件需要调修，绝大部分焊后都符合技术和使用要求，真正实现了对隔板体组件焊接变形的控制。工艺改进不仅保证产品的质量，还使焊后矫正所需时间仅为原来的15%，大大缩短了生产周期。

图1 隔板体结构示意1.弯板Ⅱ 2.加强板Ⅱ 3.弯板Ⅰ 4.加强板Ⅰ5.板Ⅰ 6.凸台 7.立板 8.弯板Ⅲ 9.挡板

图2 工艺改进前组件外观

图3 焊接工装

焊接参数

图4 焊后消应力热处理工艺参数

图5 工艺改进后组件外观

4. 结语

根据产品结构和生产特点，通过工艺试验和生产实践的总结，优化改进了隔板体焊接工艺，有效控制了隔板体的焊接变形。不仅保证了产品质量，而且还对其他类似的铝合金构件焊接变形的控制提供了借鉴和参考。