大板式方舱铝合金蒙皮拼焊工艺研究
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科 技工 作者 对此 类 问题 进 行 了大 量 的研 究 工 作 ， 取 得 了不 少 的理论 成果 和 试验 研 究成 果 。但仍 有 不少
问题有 待解 决 ， 需要 进 行 进 一 步 的应 用性 研 究 和技
题， 至今 还没有 可 行 的 方 法 能在 使 用 前 预 先 对 其 测 定及 消 除 。同时 ， 使 用 中 大 量较 大尺 寸 的余 料 不 在
求、 交货 迅 速及需 要量 日益增 大 的需 要 。
１ 焊 接 方 法 优 化
对 于 大 尺寸 薄 板 的焊接 过 程 ， 接 变 形 是 首 当 焊 其 冲需 要解 决 的关 键 问 题 ， 以 要 正 确选 择 焊 接 方 所 法， 严格 控 制焊 接线 能量 ， 即在 完成 焊缝 焊 接 的前提 下 ， 量 减少 焊 缝 的热 输 入 ， 而 减 小 焊 接 热 影 响 尽 从 区 ， 小 焊接变 形 及 其 对 接 头性 能 的恶 劣 影 响 。同 减 时 ， 种 焊接方 法 对焊 缝 及 热 影 响 区 的金 相组 织及 各 力学 性能 影响 程 度 不 同 。 因此 ， 会 不 同程 度 地 影 也
响产 品 的使 用性 能 。能较 好 控制 线 能量 的焊 接 方法 主要 有 电子柬 焊 、 光焊 、 离子 弧焊 、 拌摩 擦 焊 、 激 等 搅
ＴＩ 焊等 ］ Ｇ 。最近 的研 究 表 明 ， 光 焊 、 体 钨 极 激 气
电弧焊 （ ＧＡＴ ） Ｗ 和非 真 空 电子 束焊 （ ＮＶＥ ） 适 于 Ｂ最
２ ２ 焊 接 过 程 中 采 取 强 力 固 定 法 ．
究 满足 薄板 拼焊 的新工 艺 、 新技 术 、 新设 备 。选择 合
宜 的焊 接方法 和 控制 焊接 变形 的有 效手 段 。解决 薄
板 焊接 的难题 ， 以达 到提 高方舱 产 品质 量和 生产 率 、 降低生 产成本 的 目的 ， 足 对 大 板 式方 舱 高质 量 要 满
摘
要： 通过 对 大板 式方舱 合金 蒙皮 的焊接 工 艺研 究 ， 为钨 极 氩 弧 焊是 比较 适 于铝 合 金 薄板 拼 焊 认
的 一 种 方 法 ， 随 焊 锤 击 碾 压 法 是 比 较 实 用 的 一 种 焊 接 过 程 应 力 应 变 的 控 制 方 式 ， 综 合 运 用 了这 两 种 而 把
铝合 金 拼焊 板 的焊接 ］ 。 考 虑 生产 工 艺 的经 济 性 和适 用性 ， 于薄 板 拼 对
焊 工艺 来说 ， 钨极 氩 弧 焊成 本 低 廉 、 于 维 护 ， 一 易 是 种 易 于推广 应用 的焊 接 方法 。
２ 焊 接 应 力 应 变 控 制
大 尺 寸薄板 的焊 接 应力 变 形 问题 是 焊 接技 术领
可 自卸等 优点 ， 年来 ， 国 内外 已逐步 取代 普通 厢 近 在
式工 程车 ， 到 广 泛应用 。 得 方舱 的结 构 由 ６块 复 合 材 料 夹 芯 板 通 过 角 形 件、 角件进 行铆 接 、 螺接 组装 而成 。方舱 夹芯 板 的蒙 皮材 料现 行采用 １ ～２ｍｍ×２５ ０ｍｍ×６０ ０ｍｍ ０ ０ 的整 张 超 宽 铝 合 金 薄 板 （ 一 Ａ１ Ｍｎ或 Ａ１ 一 Ｍｇ系 等 ） 。 这种 铝合 金薄 板 目前 在 国 内价 格 昂贵 ， 由于 尺 寸 且
关键 词 ： 合金 蒙皮 ； 铝 薄板 焊接 ； 焊工 艺 ； 力应 变； 拼 应 变形控 制
中 图分类 号 ：Ｔ ４ Ｇ４ １ 文 献标 识码 ： Ａ
大板 式方舱 是 一种 新 型 的对 人 员和设 备仪 器 提 供适 宜环 境和安 全 保 证 的集 装 箱 式 工作 间 ， 具 有 他 重量 轻 、 重 比大 、 荷 密封 性 好 、 热 性好 、 动性 好 、 隔 机
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大板 式方舱铝合 金 蒙皮拼焊工 艺研 究
赵 征 ｈ ， 京 龙 ， 碧 芳 ， 云 燕 李 李 张
（．西北 工 业 大 学 摩 擦 焊 接 陕 西 省 重 点 实验 室 ，陕 西 西 安 ７ ０ ７ ； １ １０ ２ ２ ．航 天 科 工 集 团二 院 ２ ０所 ， 西 西 安 ７ ０ ６ ） １ 陕 １ ０ ５
较 大 ， 应 的板 材存 在较 大 内应 力 ， 供 平面 度差 。 内应
力 的存在 是造 成方 舱 夹 芯 壁 板 脱 黏 、 包 等 质 量 缺 鼓 陷 的主要 原 因之 一 ， 成 了长 期 解 决 不 了 的工 艺 难 形
Байду номын сангаас
域 中长 期存 在 的技 术 难题 。长 期 以来 ， 内外 焊接 国
工艺技 术的 自动拼 焊机 用于 大板 式方 舱 铝合 金 蒙皮 的 焊接 ， 对焊 接 工 艺 参数 进 行 了研 究和 优 化 ， 出焊 提
接 线能 量是影 响 薄板 焊接核 心 的观 点及 其控 制 方法 。用 随焊锤 击碾 压 ＴＩ 焊接 工艺 ， Ｇ 可使 焊 缝接 头 强度
提 高 ３ ６ 减 少 了焊接 缺 陷， ５／ ９， 同时改善 了焊缝及 母材 的性 能 ， 为此 方法值 得推 广 。 认
能得 到充 分利 用 ， 造成很 大 的浪 费 ， 直接 导致 方舱 产 品生产 成本 的提 高 。 所以， 为了满 足 大板式 方舱 的生 产需 要 ， 须研 必
术 开发 性研 究 ， 将研 究成 果 应 用在 生产 实践 中 。
２ １ 预 制 反 变 形 ．
在 焊前 ， 预制适 宜 的 性 反变形 ， 以便 全部 或部 分 抵消 焊 接过 程 中产 生 的焊 接 变 形 ， 能增 大 焊 接 且 时焊缝 收缩 的 自由度 ， 到减 少 焊 接 应 力 变 形 的 目 达 的 。这 样 做必 定增 加 焊 前 工 序 ， 且很 难 准 确 地 预 而 制反 变形 的大 小 ， 因而 消除 变 形 的效果 不理 想 。
问题有 待解 决 ， 需要 进 行 进 一 步 的应 用性 研 究 和技
题， 至今 还没有 可 行 的 方 法 能在 使 用 前 预 先 对 其 测 定及 消 除 。同时 ， 使 用 中 大 量较 大尺 寸 的余 料 不 在
求、 交货 迅 速及需 要量 日益增 大 的需 要 。
１ 焊 接 方 法 优 化
对 于 大 尺寸 薄 板 的焊接 过 程 ， 接 变 形 是 首 当 焊 其 冲需 要解 决 的关 键 问 题 ， 以 要 正 确选 择 焊 接 方 所 法， 严格 控 制焊 接线 能量 ， 即在 完成 焊缝 焊 接 的前提 下 ， 量 减少 焊 缝 的热 输 入 ， 而 减 小 焊 接 热 影 响 尽 从 区 ， 小 焊接变 形 及 其 对 接 头性 能 的恶 劣 影 响 。同 减 时 ， 种 焊接方 法 对焊 缝 及 热 影 响 区 的金 相组 织及 各 力学 性能 影响 程 度 不 同 。 因此 ， 会 不 同程 度 地 影 也
响产 品 的使 用性 能 。能较 好 控制 线 能量 的焊 接 方法 主要 有 电子柬 焊 、 光焊 、 离子 弧焊 、 拌摩 擦 焊 、 激 等 搅
ＴＩ 焊等 ］ Ｇ 。最近 的研 究 表 明 ， 光 焊 、 体 钨 极 激 气
电弧焊 （ ＧＡＴ ） Ｗ 和非 真 空 电子 束焊 （ ＮＶＥ ） 适 于 Ｂ最
２ ２ 焊 接 过 程 中 采 取 强 力 固 定 法 ．
究 满足 薄板 拼焊 的新工 艺 、 新技 术 、 新设 备 。选择 合
宜 的焊 接方法 和 控制 焊接 变形 的有 效手 段 。解决 薄
板 焊接 的难题 ， 以达 到提 高方舱 产 品质 量和 生产 率 、 降低生 产成本 的 目的 ， 足 对 大 板 式方 舱 高质 量 要 满
摘
要： 通过 对 大板 式方舱 合金 蒙皮 的焊接 工 艺研 究 ， 为钨 极 氩 弧 焊是 比较 适 于铝 合 金 薄板 拼 焊 认
的 一 种 方 法 ， 随 焊 锤 击 碾 压 法 是 比 较 实 用 的 一 种 焊 接 过 程 应 力 应 变 的 控 制 方 式 ， 综 合 运 用 了这 两 种 而 把
铝合 金 拼焊 板 的焊接 ］ 。 考 虑 生产 工 艺 的经 济 性 和适 用性 ， 于薄 板 拼 对
焊 工艺 来说 ， 钨极 氩 弧 焊成 本 低 廉 、 于 维 护 ， 一 易 是 种 易 于推广 应用 的焊 接 方法 。
２ 焊 接 应 力 应 变 控 制
大 尺 寸薄板 的焊 接 应力 变 形 问题 是 焊 接技 术领
可 自卸等 优点 ， 年来 ， 国 内外 已逐步 取代 普通 厢 近 在
式工 程车 ， 到 广 泛应用 。 得 方舱 的结 构 由 ６块 复 合 材 料 夹 芯 板 通 过 角 形 件、 角件进 行铆 接 、 螺接 组装 而成 。方舱 夹芯 板 的蒙 皮材 料现 行采用 １ ～２ｍｍ×２５ ０ｍｍ×６０ ０ｍｍ ０ ０ 的整 张 超 宽 铝 合 金 薄 板 （ 一 Ａ１ Ｍｎ或 Ａ１ 一 Ｍｇ系 等 ） 。 这种 铝合 金薄 板 目前 在 国 内价 格 昂贵 ， 由于 尺 寸 且
关键 词 ： 合金 蒙皮 ； 铝 薄板 焊接 ； 焊工 艺 ； 力应 变； 拼 应 变形控 制
中 图分类 号 ：Ｔ ４ Ｇ４ １ 文 献标 识码 ： Ａ
大板 式方舱 是 一种 新 型 的对 人 员和设 备仪 器 提 供适 宜环 境和安 全 保 证 的集 装 箱 式 工作 间 ， 具 有 他 重量 轻 、 重 比大 、 荷 密封 性 好 、 热 性好 、 动性 好 、 隔 机
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大板 式方舱铝合 金 蒙皮拼焊工 艺研 究
赵 征 ｈ ， 京 龙 ， 碧 芳 ， 云 燕 李 李 张
（．西北 工 业 大 学 摩 擦 焊 接 陕 西 省 重 点 实验 室 ，陕 西 西 安 ７ ０ ７ ； １ １０ ２ ２ ．航 天 科 工 集 团二 院 ２ ０所 ， 西 西 安 ７ ０ ６ ） １ 陕 １ ０ ５
较 大 ， 应 的板 材存 在较 大 内应 力 ， 供 平面 度差 。 内应
力 的存在 是造 成方 舱 夹 芯 壁 板 脱 黏 、 包 等 质 量 缺 鼓 陷 的主要 原 因之 一 ， 成 了长 期 解 决 不 了 的工 艺 难 形
Байду номын сангаас
域 中长 期存 在 的技 术 难题 。长 期 以来 ， 内外 焊接 国
工艺技 术的 自动拼 焊机 用于 大板 式方 舱 铝合 金 蒙皮 的 焊接 ， 对焊 接 工 艺 参数 进 行 了研 究和 优 化 ， 出焊 提
接 线能 量是影 响 薄板 焊接核 心 的观 点及 其控 制 方法 。用 随焊锤 击碾 压 ＴＩ 焊接 工艺 ， Ｇ 可使 焊 缝接 头 强度
提 高 ３ ６ 减 少 了焊接 缺 陷， ５／ ９， 同时改善 了焊缝及 母材 的性 能 ， 为此 方法值 得推 广 。 认
能得 到充 分利 用 ， 造成很 大 的浪 费 ， 直接 导致 方舱 产 品生产 成本 的提 高 。 所以， 为了满 足 大板式 方舱 的生 产需 要 ， 须研 必
术 开发 性研 究 ， 将研 究成 果 应 用在 生产 实践 中 。
２ １ 预 制 反 变 形 ．
在 焊前 ， 预制适 宜 的 性 反变形 ， 以便 全部 或部 分 抵消 焊 接过 程 中产 生 的焊 接 变 形 ， 能增 大 焊 接 且 时焊缝 收缩 的 自由度 ， 到减 少 焊 接 应 力 变 形 的 目 达 的 。这 样 做必 定增 加 焊 前 工 序 ， 且很 难 准 确 地 预 而 制反 变形 的大 小 ， 因而 消除 变 形 的效果 不理 想 。
