大型复杂结构铝筒焊接变形控制的研究

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1、瑚造技术研究2010年4月第2期!毫!!曼!鼍詈毫詈詈!詈詈曼皇詈皇詈詈皇詈鼍鲁!I一一I皇詈毫曼詈寡曼曼曼曼皇量喜皇皇詈鼍詈詈皇曼寡詈鼍詈曼鼍暑詈詈曼量曼皇!皇!!!!皇!皇曼皇!!詈皇鼍大型复杂结构铝筒焊接变形控制的研究常军刘重金牛小军(长治清华机械厂，长治046012)摘要：针对大型复杂结构铝筒的结构特点，主要从铝板延展量的控制、收缩余量的确定、校圆指标的控制、工装的设计等方面对焊接变形控制进行了深入的分析及详细的阐述。关键词：大型铝筒；焊接变形；控制ResearchonControllingWelding

2、DeformationofLargeAluminumBarrelwithComplexStructureChangJunLiuChongjinNiuXiaojun(ChangahiQinghuaMachineryFactory,Changzhi046012)Abstract：Accordingtothedesigningfeaturesoflargealuminumbarrelwithcomplexstructure，thispapergivesanin-depthanalysisanddetailedexpla

3、nationofweldingdeformationcontrolbycontrollingelongationofsheetaluminum，determinationofcontractionallowance，controllingtheindexofcirculardegree，designoftoolingandSOon．Keywords：aluminumbarrel；weldingdeformation：control1引言一般的铝合金筒体由上、下法兰及直筒段组成，或者在筒壁上加工一些小尺寸的方孔，焊

4、后筒体内外圆不加工。相对于一般的铝筒，本文研究的大型复杂结构铝筒不同之处是：只有一端有法兰、另一端无法兰，筒壁上方孔的尺寸大，方孔的数量多，各方孔处焊有槽形件；并且焊后加工筒体内圆后对筒体壁厚有要求。相对于一般铝筒的焊接，如此复杂铝筒的焊接变形非常难控制，主要原因为：焊缝众多、单面法兰导致简体上下端的刚度不一致，引起的焊接变形量大及焊接变形趋势复杂。本文从影响焊接变形的几个因素进行了细致深入的分析，采取了针对性很强的预防变形措施，为控制铝筒焊接变形拓展了一条新的思路。产品三维模型见图l。2产品介绍图1产品模型图2

5、．1结构组成产品主要由简体、法兰、四个方形槽、四条环筋组焊而成，筒体由a15mm的5A06一H112(GB／T3880---1997)铝板卷制而成，并加工出四个500mmx340mm方孔，在四个方孔处焊接方槽：焊后要求车削内圆，主要结构尺寸为520mmx咖1200mm作者简介；常军(1977一)。工程师，机械设计与制造专业；研究方向：机械制造工艺。收稿日期：2009-11--0232制照技术钎究航天制造技术(总高×内径)。2．2主要技术指标a．直筒段对接纵焊缝、筒体与法兰的环焊缝和四个槽的八条纵焊缝均为QJl76

6、A一1999《地面设备熔焊技术条件》中的I级焊缝，焊缝需100％地进行X射线探伤；b．筒体内圆车削后要求筒体壁厚为8--一llmm。3工艺难点分析及采取措施经过对产品结构及焊接过程的初步分析，工艺难点主要有以下几个方面：a．各主要焊缝形式均为双面70。的V形坡口焊，且全部为I级焊缝(QJl76A一1999)；I级焊缝往往不可能一次焊接成功，在第一次x射线探伤后，需将不合格的区域加工掉，继续第二次、甚至第三次的补焊，必然引起较大的变形；b．筒体直径大，筒体纵焊缝、环焊缝的焊接收缩量较大；c．单面法兰必然导致焊后简体

7、两端焊接变形不一致：d．四个方孔大，四个槽对应有16条焊缝，造成的焊接收缩量难以控制；e．为达到筒体壁厚在8～1lmm之间，需将焊接变形控制在一定范围内。综上所述，引起焊接变形的因素较多，且要求筒体壁厚在8"-'llmm之间，对于整个筒体焊接变形的控制提出了很高的要求。所以，控制焊接变形是突出的加工难点。针对工艺难点，初步拟定以下几项工艺措施：钆操作人员必须是技师以上资质，焊前进行工艺试验，初步摸索出主要焊接参数；b．预留一定的焊接收缩量，设计涨圈类反变形工装，撑紧筒体内圆；在没有法兰的一端焊接工艺法兰，焊后车掉

8、工艺法兰，以平衡简体上下端的刚度，方槽的每条纵焊缝均需预留一定的焊接收缩量，焊接方槽外纵焊缝需撑住内侧槽底，需设计顶杆类工装；c．做好简体焊后的校圆工作。4工艺方案的确定4．1焊接坡口清理的方案焊接坡口的清理一般有机械打磨和化学清洗等方法，由于此产品均由铝合金材料构成，且焊缝众多；综合考虑，化学清洗方法技术成熟且效率最高。可参考成熟的铝合金焊接前化学清洗规范，化学清洗溶液