摘要:铝合金由于重量轻,比强度高,耐腐蚀性能良好,无磁性,成型性好及低温性能良好等特点,被广泛应用于各种焊接结构产品中。因此提高铝合金焊接的生产效率和焊接质量,减少焊接缺陷,掌握铝合金焊接应力与变形已成为实际生产的迫切要求。本文综述了铝合金在焊接过程中焊接方法产生的焊接应力与变形,操作技巧与禁忌。
关键词:铝合金、调修方法的种类、温度控制及调修方法、单件部件的矫正及车体的调修
1矫正的种类
矫正的种类分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正三种方法。
(1)手工矫正及其特点:
手工矫正是指用锤击或简单器械来对物件进行矫正,手工矫正的特点是操作灵活、简单。但由于人力有限,只能对尺寸不大,变形不严重的工件进行矫正。
(2)机械矫正及其特点:
机械矫正,是采用冷矫正,是和火焰矫正相对应的另一种矫正方法,又称为机械矫正。机械矫正容易金属的冷作硬化,消耗材料塑性储备,只能用于塑性良好的材料,不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。在实际生产中,机械矫正会用到专用大型的油压机、水压机、顶床或者直接进行人工锤击敲打,进行矫正。
(3)局部加热矫正应注意哪些问题
(3.1).首先要正确地判断变形性质,并找到变形位置。
(3.2).针对变形的具体情况,确定正确的加热形状和位置。
(3.3).掌握好加热温度和速度,防止损伤金属组织结构。
(3.4).对易淬火,硬脆的材料,加热时不允许浇水急冷。
(3.5).需要重复进行局部加热时,应避免与第一次加热位置重复。
(4).火焰加热矫正的形状有几种方法
火焰矫正有三种方法:点状加热、线状加热、三角形加热。
(4.1)点状加热:用于对板材的矫正。
(4,2)线状加热:用于对焊接结构的矫正。
(4.3)三角形加热:用于对型材类的矫正。
(5).焊接残余变形的基本形式有哪些
焊接残余变形的基本形式有收缩变形、弯曲变形、角变形、扭曲变形、失稳变形(波浪变形)。
(5.1)收缩变形:收缩变形可细分为纵向收缩变形和横向收缩变形,主要是由于焊接收缩均匀引起的变形。
(5.2)弯曲变形:弯曲变形是当焊缝的位置偏离焊接件心轴时,由于焊缝的纵向收缩和横向收缩一起的变形。
(5.3)角变形:角变形是由于焊缝横截面形状不对称或施焊层次不合理,导致横向收缩量在焊缝厚度方向上分步不均匀所产生的变形,在堆焊、对接、搭接和T型接头上,往往会产生角变形。
(5.4)扭曲变形:扭曲变形亦称螺旋变形,是由装配不良、施焊不合理,致使焊接纵向受压缩和横向收缩,没有一定规律而引起的变形,它是角度变形在梁柱结构上综合作用的一种变形形式。
(5.5)失稳变形:也叫波浪变形,是由于焊接的收缩,使刚性较小的结构局部失稳而引起的变形,在薄板焊接时,焊缝收缩量大于是丧失稳定的临界压缩量时,将出现这种变形,这类变形常为波浪变形。
2 温度控制及矫正方法
2.1温度的控制
铝合金的最高熔点580℃—650℃.
(1)焊接预热温度一般在80℃—120℃之间。
(2)加热调修温度应控制在180℃—200℃之间。
2.2对铝合金板材、型材单件矫正方法。
2.2.1对铝合金板材的矫正:
如图所示:
(1)板材一般采用点状加热,厚度应在4mm之间的鼓包的地方进行加热,加热点应在10—15mm之间,各点间距应在50—100mm之间,加热点应形成三角形。
(2)加热温度一般选择低温矫正,在150℃—200℃之间。
2.2.2对铝合金角钢的矫正
如图所示:
(1)铝合金角钢矫正可采用三角形加热进行矫正,旁弯加热点应选择弯曲最大的位置作为首点加热,在根据弯曲旁弯的大小,左右对应增加加热点。
(2)加热温度根据型材大小、薄厚选择适当的加热温度,一般选择中温加热矫正。在600℃—700℃之间。
2.2.3对铝合金槽钢的矫正
如图所示:
(1)铝合金槽钢有两种弯曲形状,一种是旁弯,一种是上功。
(2)对铝合金槽钢旁弯的矫正方法,采用立面线状加热平面三角形加热法矫正。
(3)对铝合金槽钢上功的矫正采用平面线状横向加热,两侧三角形加热法矫正。
(4)加热温度根据型材大小,薄厚选择适当的加热温度,一般选择中温加热矫正,温度在150℃—180℃之间。
2.2.4对金属方钢的矫正
如图所示:
(1)对铝合金方钢旁弯的矫正,采用平面线状横向加热两侧三角形加热法进行矫正。
(2)加热位置应选择,旁弯最大的点作为首点加热位置,根据旁弯大小,左右对应增加加热点。
(3)加热矫正温度根据铝合金方钢的大小、厚度选择温度,一般采用中温矫正,150℃—180℃之间。
2.2.5对金属工字钢的矫正
如图所示:
(1)铝合金工字钢有两种弯曲变形。一种是旁弯,一种是上功。
(2)对铝合金工字钢上功的矫正采用平面线横向加热中间三角形加热法矫正。
(3)铝合金对工字钢旁弯的矫正,采用上下平面,外三角的加热法矫正。
(4)加热温度根据型材大小、薄厚选择适当的加热温度,一般选择中温加热矫正,140℃—160℃之间。
3单件部件的矫正及车体的调修
(1).单件的矫正:铝合金组焊后的单件,平度和直线度都会不同程度的发生变化,超出公差尺寸,需要矫正和调修。对单件的矫正主要可采取两种方法,一种是锤击,一种是火焰加热。锤击指能用于变形较小的单件。火焰加热用于组焊后有一定强度的单件,加热的方法根据变形的情况采用内三角形和外三角形加热法,达到工艺设计尺寸要求。
(2).组合部件的矫正:通常采用火焰加热矫正。首先要分析变形的原因,明确加热的方法、加热的形状和加热的位置,一般都采用中温矫正和高温矫正。
(3).车体的调修:铝合金车体的调修主要是对车体合成组焊后,内部尺寸发生变化。就是车体的内高、内宽超出设计工艺规定的尺寸,需要通过火焰加热的方法达到设计工艺规定的尺寸。空腔型材采用加热焊缝的方法,使型材内外收缩,达到设计工艺要求的理想尺寸。对板梁结构,采用点状加热或三角形加热的方法来保证平度和直线度。铝车体对角线超差和车体倾斜,空腔型材加热内外焊缝,板梁结构车体加热侧墙立柱,采用三角形加热法调修。
结论
制造业的发展离不开高素质的技术队伍,由于焊接变形的多样性和复杂性,这就使得掌握焊接变形技术具备较强的广泛性和综合性。同时还具有一定的理论水准和操作技巧,因此从事本项工作的操作人员不但应具备较广泛的基础理论知识和一定的实际操作经验,还要求在焊接方案的选择中具有对相关理论知识的近一步理解和灵活应用能力。
采用高强度铝合金挤压型材组焊铝合金车体,在生产中出现许多技术难题,其中最严重的难题是铝合金焊接变形。以前我们对铝合金焊后的火焰调修技术只能用冷调技术,容易产生调修裂纹,并且有局限性。我们通过多次材料强度试验,多次火焰调修工艺试验,找到了铝合金变形焊接后的火焰调修技术工艺参数。在生产中应用效果显著,为铝合金车体焊接成功提供了技术保障。