預防鋁單板焊接變形的裝置設計

曾新利

摘 要：作為現(xiàn)代建筑外圍護結構形式墻體，鋁單板幕墻具有外裝飾豐富多變、表現(xiàn)力強等特點，在建筑業(yè)得到廣泛的應用，對鋁單板的正確合理應用能夠保障施工質(zhì)量，做到物盡其用。鋁單板焊接容易出現(xiàn)變形，影響鋁單板質(zhì)量，甚至使整個鋁單板報廢，因此預防鋁單板焊接變形尤為重要。研究分析了鋁單板的特點，總結鋁單板焊接變形的原因，設置了一種預防鋁單板焊接變形的裝置，以期為鋁單板焊接變形問題解決提供參考。

關鍵詞：鋁單板;焊接變形;預防裝置;設計;固定螺桿;電控盒

中圖分類號：TG44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）01-0058-03

鋁單板是常用的建筑裝飾材料，其是通過鉻化、氟碳噴涂技術處理后而成的材料，氟碳涂料包括底漆、面漆與清漆三種，多采用二涂、三途、四涂的方式。氟碳涂層抗腐蝕性能好，在酸雨、鹽霧等惡劣環(huán)境下也能夠發(fā)揮較好的性能，且對強烈紫外線照射具有抵御作用，不容易發(fā)生褪色、粉化[1]。鋁單板在焊接過程中會受到溫度的影響，當溫度過高時鋁單板焊接位置會軟化，極易發(fā)生變形，主要表現(xiàn)為中間部位向下有明顯的凹陷，呈現(xiàn)弧形結構，影響了鋁單板的正常使用，帶來一定的經(jīng)濟損失[2]?；谶@一問題，研究設計了一種新型預防鋁單板焊接變形的裝置，以保障鋁單板的高效、合理應用。

1鋁單板的特點

鋁單板幕墻具有加工性能好、外觀豐富多樣、不容易玷污等優(yōu)點，為清潔及后期保養(yǎng)提供了極大的便利，目前多用來室外裝飾及室內(nèi)墻面、隔墻等裝飾，單層鋁單板幕墻主要包括面板、加強筋與掛耳三個部件，由上到下分別為保護膜層、氟碳樹脂PVDF系統(tǒng)預處理層、鋁板層、預處理層、背覆涂層。為加強鋁單板幕墻的隔熱、保溫及隔音效果，可以在背面加入礦棉及巖棉等。其主要優(yōu)勢如下：（1）整體質(zhì)量輕，具有較好的剛性與強度，具有合理的結構，經(jīng)實踐測試其具備良好的抗風及抗壓性能，避免了雨水滲漏，且在抗震設計方面能夠滿足結構需求;（2）具有較好的加工性能，無論是弧面、球面還是平面還是其他復雜的形狀均能夠進行加工，滿足了用戶多樣化設計需求;（3）擁有豐富的色彩，為用戶提供了多樣化選擇，可達到良好的裝飾效果，符合設計師對色彩的多方面需求;（4）表面涂層具有較強的耐候性，經(jīng)過長時間風吹日曬也不容易出現(xiàn)變色;（5）能夠起到防火的效果，具有較好的耐腐蝕性;（6）不容易污染，為維護及清潔工作帶來了一定的便利;（7）能夠回收再利用，具有一定的環(huán)保效益[3]。

2鋁單板焊接變形及原因分析

鋁單板是一種特殊金屬，對焊接操作有著較高的要求，只有掌握焊接技巧及工藝特點才能夠順利實現(xiàn)鋁單板的焊接。鋁單板加工的制作過程中，在折彎過后，邊角之間需要進行焊接，然后再打磨拋光。通過焊接能夠保證邊角之間的銜接，經(jīng)過打磨邊角的圓潤可以在鋁單板安裝時更為容易。但是，鋁單板的焊接過程通常采用氬弧焊機進行相關的操作，焊接時通常會需要錫條。鋁單板鋁方通安裝方法焊接是鋁單板加工過程中的一道重要工序，若缺少該環(huán)節(jié)，鋁單板很容易在運輸過程中出現(xiàn)變形，它變相起到了一定的固定作用。除此之外，部分特殊板型是離不了焊接這一環(huán)節(jié)。

在鋁單板種類中，造型鋁單板根鋁方通外墻燈光效果圖依據(jù)客戶提供的圖紙進行相關加工。很多造型并不是常規(guī)造型，這就需要焊接后才能進行處理，達到相應的造型效果。

作為一項技術性工程，鋁單板焊接對技術人員操作水平有著較高的要求，其中變形時鋁單板焊接最為常見的問題。以往研究發(fā)現(xiàn)鋁單板焊接過程是熱量輸入的過程，其會影響到金屬內(nèi)部組織結構及應力，表現(xiàn)為焊接殘存應力及焊接變形等。焊接構件經(jīng)過焊接會產(chǎn)生焊接應力，焊件在這一過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力及焊接熱過程均會使得焊件形狀及尺寸發(fā)生一定的變化。若在鋁單板焊接過程中溫度場不均勻，或產(chǎn)生局部塑性變形，那么會導致焊接應力改變及變形。若不受外力作用的影響，焊件內(nèi)的焊接應力處于平衡狀態(tài)，當在一定的條件下焊接應力會出現(xiàn)變化，引起變形，進而對焊件功能及外觀產(chǎn)生一定的影響，這是目前鋁單板焊接亟待解決的問題。

3預防鋁單板焊接變形的裝置設計

通常，未受荷載前，鋼構件受到施焊電弧高溫的影響會發(fā)生變形，即焊接變形，常見類型有縮短、角度改變、彎曲變形等。焊接變形直接影響著安裝的精度，若變形嚴重將會導致承載能力下降。目前，在應對鋁單板焊接變形時主要從以下幾個方面應對：（1）理清焊接順序;（2）采用工字形截面等對稱的焊縫[4]。本研究設計了一種預防鋁單板焊接變形的裝置，具體見圖1，利用調(diào)節(jié)桿將第一安裝板與第二安裝板固定連接，且兩個安裝板前側頂端及底端位置安裝固定螺桿，擰動固定螺桿其頂端頂板在焊接位置能夠發(fā)揮支撐作用，對鋁單板焊接位置溫度過高引起的變形具有一定的預防作用。完成鋁單板焊接后，在電動推桿作用下，通過帶動作用使得振動板頂處于鋁單板焊接位置產(chǎn)生作用，能夠與鋁單板焊接后內(nèi)部殘留應力相抵消，從而防止鋁單板出現(xiàn)變形。

3.1 固定螺桿裝置設計

該裝置下固定螺桿如圖2所示，將焊槍本體側表面活動套與第一連接塊套接，在第一連接塊表面開設通槽，并將其與焊槍本體連接，通槽內(nèi)部均設計滑槽，與螺桿及滑塊活動連接，將滑塊正面連接焊槍本體測表面，背面則采用螺桿固定連接，連接方法為：在螺桿上安裝固定側，插入固定側，將螺帽擰緊，對螺栓采用墊塊及內(nèi)六角予以固定，采用止動環(huán)對支撐側軸承進行固定，使其妥善固定在螺桿軸，最后在支撐側的座上安裝。需要注意的是避免拆解支撐單元，在支撐單元插入螺桿時，避免翻倒油密封墊片。在通槽內(nèi)壁開穿滑槽，需遠離固定螺桿，保持穿滑槽延伸至第一連接塊背面。第一連接塊背面可見軸承固定連接，與螺紋管內(nèi)壁及表面螺紋連接。固定螺桿表面分別可進行氮化，鍍硬烙、噴焊硬質(zhì)合金等工藝，具有高耐磨，抗腐蝕及使用壽命長等優(yōu)點。

3.2 調(diào)節(jié)桿裝置設計

調(diào)節(jié)桿裝置結構其主要包括螺紋套管與調(diào)節(jié)螺桿兩個部分。其中經(jīng)第一軸承座能夠?qū)⒙菁y套管一端與第二安裝板相連接并予以固定，并將手持套安裝在每螺紋套管的表面，其內(nèi)部配置了調(diào)節(jié)螺桿，經(jīng)過螺栓將第一安裝板與調(diào)節(jié)螺桿固定連接，在具體應用過程中可以結合鋁單板的厚度，利用手持套對螺紋套管進行調(diào)節(jié)，通過對調(diào)節(jié)桿的長度進行調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)對第一安裝板與第二安裝板距離調(diào)整，達到目的[5]。在具體應用過程中，應結合鋁單板厚度，利用調(diào)節(jié)桿對第一安裝板與第二安裝板之間的距離作出相應的調(diào)整，在鋁單板兩側套上第一安裝板與第二安裝板，利用擰塊對固定螺桿進行擰動，在頂板作用下，將固定螺桿固定在鋁單板焊接位置，其能夠防止該位置溫度過高引起的變形。

3.3 華云震動機結構設計

華云震動機采用真彩液晶屏幕動態(tài)支持，能夠?qū)?shù)據(jù)變化情況予以顯示，可以通過液晶屏幕反映出時效過程及曲線走勢情況。應用華云震動機能夠幫助判斷參數(shù)是否處于合理范圍，并作出相應的修改與調(diào)整，與此同時還兼具人機對話的功能。采用全自動操作方式能夠減少人為因素的影響，使得每次處理時效都達到較好的效果。華云震動機還具有動態(tài)跟蹤功能，能夠使得振動處理處于要求范圍內(nèi)，只需要啟動一次，能夠減少檢測時間。在華云振動機作用下，可使設備具有消除應力、消除殘余應力 穩(wěn)定尺寸精度的效果，防止應力釋放導致變形。其主要參數(shù)如表1所示。

首先，華云震動機四角均安裝了電動推桿，采用導線及電控盒能夠?qū)㈦妱油茥U與電控盒相連接，在電動推桿作用下，華云振動機構會進行前后移動，其中一側安裝了振動電機，并采用螺栓固定，應用導線將振動電機與電控盒連接。其次，在華云震動機的另一側均降焊接桿固定安裝，分別位于頂部與底部，焊接桿安裝了振動板，采用彈簧進行固定。當振動電機接通電源處于工作狀態(tài)下，會對振動板產(chǎn)生帶動作用，出現(xiàn)前后移動從而產(chǎn)生激振，將其直接對鋁單板焊接位置進行作用，能夠抵消鋁單板焊接位置的殘留應力，進而達到防止鋁單板變形的目的。

3.4電控盒結構設計

在電控盒正面分別設置了控制開關與旋鈕，控制開關的主要功能為控制振動電機的工作狀態(tài)，電動推桿的伸縮調(diào)節(jié)則主要通過旋鈕實現(xiàn)，電控盒均配備有匹配的插頭，采用導線進行固定連接，使用時將插頭插上電源即可。該電控盒能滿足戶外惡劣環(huán)境條件下的使用要求，開關盒外殼抗老化、耐高溫、耐紫外線能力強，散熱方式及合理的內(nèi)腔容積，有效降低內(nèi)部溫度，滿足電氣安全要求，不僅如此，還具有良好的防水、防塵保護為用戶提供安全的連接方案。

4結語

通過采用上述技術方案，設置固定螺桿、調(diào)節(jié)螺桿、華云震動機構等裝置，在鋁單板焊接位置采用固定螺桿頂端頂板固定支撐，促進了鋁單板本體的固定穩(wěn)定性的提高，經(jīng)過電動推桿帶動作用對鋁單板焊接位置產(chǎn)生直接作用，利用震動力帶動鋁單板本體轉動，使得需要焊接的位置轉動到焊接工作區(qū)，不僅減少人工移動鋁單板本體帶來的焊接位置誤差，提高焊接精度，節(jié)省人工，而且能夠?qū)︿X單板焊接殘留應力進行抵消，應用于鋁單板變形預防切實可行。

參考文獻

[1] 陸瑤，許莎，邢彥鋒.6061鋁合金/DP590鋼冷金屬過渡焊接工藝參數(shù)優(yōu)化與變形預測[J].機械工程材料，2019，43（4）：25-29.

[2] 鄧博，羅繼振.高空無腳手架懸挑網(wǎng)架外包鋁單板幕墻施工技術研究[J].建筑技術開發(fā)，2020，47（19）：33-34.

[3] 丁春穎.加長懸臂斜框鋁單板遮陽幕墻的懸挑支架輔助安裝技術[J].建筑施工，2018，40（11）：1 929-1 932.

[4] 顧仲，高錦張.1060鋁板單道次漸進成形圓孔翻邊高度與壁厚分布的研究[J].鍛壓技術，2019，44（4）：48-56.

[5] 李小龍，邢彥鋒，許莎，等.鋁鋼薄板件CMT點焊變形與應力研究[J].熱加工工藝，2019，48（5）：194-198+202.

The Design of Device Preventing Welding Deformation of Aluminium Veneer

ZENG Xinli

（Fangda New Material （Jiangxi） Co.， Ltd.， Nanchang? Jiangxi? 330096）

Abstract： As the wall of modern building envelope structure， aluminum veneer curtain wall has the characteristics of rich and changeable exterior decoration and strong expression. It has been widely used in the construction industry. The correct and reasonable application of aluminum veneer can guarantee the construction Quality， make the best use of materials. Aluminum veneer welding is prone to deformation， which affects the quality of the aluminum veneer， and even makes the entire aluminum veneer scrapped. Therefore， it is particularly important to prevent the welding deformation of the aluminum veneer. The study analyzed the characteristics of aluminum veneer， summarized the causes of aluminum veneer welding deformation， and set up a device to prevent aluminum veneer welding deformation， in order to provide a reference for solving the problem of aluminum veneer welding deformation.

Keywords： aluminum veneer; welding deformation; preventive device; design; fixed screw; electric control box