预防铝单板焊接变形的装置设计

曾新利

摘 要：作为现代建筑外围护结构形式墙体，铝单板幕墙具有外装饰丰富多变、表现力强等特点，在建筑业得到广泛的应用，对铝单板的正确合理应用能够保障施工质量，做到物尽其用。铝单板焊接容易出现变形，影响铝单板质量，甚至使整个铝单板报废，因此预防铝单板焊接变形尤为重要。研究分析了铝单板的特点，总结铝单板焊接变形的原因，设置了一种预防铝单板焊接变形的装置，以期为铝单板焊接变形问题解决提供参考。

关键词：铝单板;焊接变形;预防装置;设计;固定螺杆;电控盒

中图分类号：TG44                                 文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2022）01-0058-03

铝单板是常用的建筑装饰材料，其是通过铬化、氟碳喷涂技术处理后而成的材料，氟碳涂料包括底漆、面漆与清漆三种，多采用二涂、三途、四涂的方式。氟碳涂层抗腐蚀性能好，在酸雨、盐雾等恶劣环境下也能够发挥较好的性能，且对强烈紫外线照射具有抵御作用，不容易发生褪色、粉化[1]。铝单板在焊接过程中会受到温度的影响，当温度过高时铝单板焊接位置会软化，极易发生变形，主要表现为中间部位向下有明显的凹陷，呈现弧形结构，影响了铝单板的正常使用，带来一定的经济损失[2]。基于这一问题，研究设计了一种新型预防铝单板焊接变形的装置，以保障铝单板的高效、合理应用。

1铝单板的特点

铝单板幕墙具有加工性能好、外观丰富多样、不容易玷污等优点，为清洁及后期保养提供了极大的便利，目前多用来室外装饰及室内墙面、隔墙等装饰，单层铝单板幕墙主要包括面板、加强筋与挂耳三个部件，由上到下分别为保护膜层、氟碳树脂PVDF系统预处理层、铝板层、预处理层、背覆涂层。为加强铝单板幕墙的隔热、保温及隔音效果，可以在背面加入矿棉及岩棉等。其主要优势如下：（1）整体质量轻，具有较好的刚性与强度，具有合理的结构，经实践测试其具备良好的抗风及抗压性能，避免了雨水渗漏，且在抗震设计方面能够满足结构需求;（2）具有较好的加工性能，无论是弧面、球面还是平面还是其他复杂的形状均能够进行加工，满足了用户多样化设计需求;（3）拥有丰富的色彩，为用户提供了多样化选择，可达到良好的装饰效果，符合设计师对色彩的多方面需求;（4）表面涂层具有较强的耐候性，经过长时间风吹日晒也不容易出现变色;（5）能够起到防火的效果，具有较好的耐腐蚀性;（6）不容易污染，为维护及清洁工作带来了一定的便利;（7）能够回收再利用，具有一定的环保效益[3]。

2铝单板焊接变形及原因分析

铝单板是一种特殊金属，对焊接操作有着较高的要求，只有掌握焊接技巧及工艺特点才能够顺利实现铝单板的焊接。铝单板加工的制作过程中，在折弯过后，边角之间需要进行焊接，然后再打磨抛光。通过焊接能够保证边角之间的衔接，经过打磨边角的圆润可以在铝单板安装时更为容易。但是，铝单板的焊接过程通常采用氩弧焊机进行相关的操作，焊接时通常会需要锡条。铝单板铝方通安装方法焊接是铝单板加工过程中的一道重要工序，若缺少该环节，铝单板很容易在运输过程中出现变形，它变相起到了一定的固定作用。除此之外，部分特殊板型是离不了焊接这一环节。

在铝单板种类中，造型铝单板根铝方通外墙灯光效果图依据客户提供的图纸进行相关加工。很多造型并不是常规造型，这就需要焊接后才能进行处理，达到相应的造型效果。

作为一项技术性工程，铝单板焊接对技术人员操作水平有着较高的要求，其中变形时铝单板焊接最为常见的问题。以往研究发现铝单板焊接过程是热量输入的过程，其会影响到金属内部组织结构及应力，表现为焊接残存应力及焊接变形等。焊接构件经过焊接会产生焊接应力，焊件在这一过程中产生的内应力及焊接热过程均会使得焊件形状及尺寸发生一定的变化。若在铝单板焊接过程中温度场不均匀，或产生局部塑性变形，那么会导致焊接应力改变及变形。若不受外力作用的影响，焊件内的焊接应力处于平衡状态，当在一定的条件下焊接应力会出现变化，引起变形，进而对焊件功能及外观产生一定的影响，这是目前铝单板焊接亟待解决的问题。

3预防铝单板焊接变形的装置设计

通常，未受荷载前，钢构件受到施焊电弧高温的影响会发生变形，即焊接变形，常见类型有缩短、角度改变、弯曲变形等。焊接变形直接影响着安装的精度，若变形严重将会导致承载能力下降。目前，在应对铝单板焊接变形时主要从以下几个方面应对：（1）理清焊接顺序;（2）采用工字形截面等对称的焊缝[4]。本研究设计了一种预防铝单板焊接变形的装置，具体见图1，利用调节杆将第一安装板与第二安装板固定连接，且两个安装板前侧顶端及底端位置安装固定螺杆，拧动固定螺杆其顶端顶板在焊接位置能够发挥支撑作用，对铝单板焊接位置温度过高引起的变形具有一定的预防作用。完成铝单板焊接后，在电动推杆作用下，通过带动作用使得振动板顶处于铝单板焊接位置产生作用，能够与铝单板焊接后内部残留应力相抵消，从而防止铝单板出现变形。

3.1 固定螺杆装置设计

该装置下固定螺杆如图2所示，将焊枪本体侧表面活动套与第一连接块套接，在第一连接块表面开设通槽，并将其与焊枪本体连接，通槽内部均设计滑槽，与螺杆及滑块活动连接，将滑块正面连接焊枪本体测表面，背面则采用螺杆固定连接，连接方法为：在螺杆上安装固定侧，插入固定侧，将螺帽拧紧，对螺栓采用垫块及内六角予以固定，采用止动环对支撑侧轴承进行固定，使其妥善固定在螺杆轴，最后在支撑侧的座上安装。需要注意的是避免拆解支撐单元，在支撑单元插入螺杆时，避免翻倒油密封垫片。在通槽内壁开穿滑槽，需远离固定螺杆，保持穿滑槽延伸至第一连接块背面。第一连接块背面可见轴承固定连接，与螺纹管内壁及表面螺纹连接。固定螺杆表面分别可进行氮化，镀硬烙、喷焊硬质合金等工艺，具有高耐磨，抗腐蚀及使用寿命长等优点。

3.2 調节杆装置设计

调节杆装置结构其主要包括螺纹套管与调节螺杆两个部分。其中经第一轴承座能够将螺纹套管一端与第二安装板相连接并予以固定，并将手持套安装在每螺纹套管的表面，其内部配置了调节螺杆，经过螺栓将第一安装板与调节螺杆固定连接，在具体应用过程中可以结合铝单板的厚度，利用手持套对螺纹套管进行调节，通过对调节杆的长度进行调整，能够实现对第一安装板与第二安装板距离调整，达到目的[5]。在具体应用过程中，应结合铝单板厚度，利用调节杆对第一安装板与第二安装板之间的距离作出相应的调整，在铝单板两侧套上第一安装板与第二安装板，利用拧块对固定螺杆进行拧动，在顶板作用下，将固定螺杆固定在铝单板焊接位置，其能够防止该位置温度过高引起的变形。

3.3 华云震动机结构设计

华云震动机采用真彩液晶屏幕动态支持，能够对数据变化情况予以显示，可以通过液晶屏幕反映出时效过程及曲线走势情况。应用华云震动机能够帮助判断参数是否处于合理范围，并作出相应的修改与调整，与此同时还兼具人机对话的功能。采用全自动操作方式能够减少人为因素的影响，使得每次处理时效都达到较好的效果。华云震动机还具有动态跟踪功能，能够使得振动处理处于要求范围内，只需要启动一次，能够减少检测时间。在华云振动机作用下，可使设备具有消除应力、消除残余应力 稳定尺寸精度的效果，防止应力释放导致变形。其主要参数如表1所示。

首先，华云震动机四角均安装了电动推杆，采用导线及电控盒能够将电动推杆与电控盒相连接，在电动推杆作用下，华云振动机构会进行前后移动，其中一侧安装了振动电机，并采用螺栓固定，应用导线将振动电机与电控盒连接。其次，在华云震动机的另一侧均降焊接杆固定安装，分别位于顶部与底部，焊接杆安装了振动板，采用弹簧进行固定。当振动电机接通电源处于工作状态下，会对振动板产生带动作用，出现前后移动从而产生激振，将其直接对铝单板焊接位置进行作用，能够抵消铝单板焊接位置的残留应力，进而达到防止铝单板变形的目的。

3.4电控盒结构设计

在电控盒正面分别设置了控制开关与旋钮，控制开关的主要功能为控制振动电机的工作状态，电动推杆的伸缩调节则主要通过旋钮实现，电控盒均配备有匹配的插头，采用导线进行固定连接，使用时将插头插上电源即可。该电控盒能满足户外恶劣环境条件下的使用要求，开关盒外壳抗老化、耐高温、耐紫外线能力强，散热方式及合理的内腔容积，有效降低内部温度，满足电气安全要求，不仅如此，还具有良好的防水、防尘保护为用户提供安全的连接方案。

4结语

通过采用上述技术方案，设置固定螺杆、调节螺杆、华云震动机构等装置，在铝单板焊接位置采用固定螺杆顶端顶板固定支撑，促进了铝单板本体的固定稳定性的提高，经过电动推杆带动作用对铝单板焊接位置产生直接作用，利用震动力带动铝单板本体转动，使得需要焊接的位置转动到焊接工作区，不仅减少人工移动铝单板本体带来的焊接位置误差，提高焊接精度，节省人工，而且能够对铝单板焊接残留应力进行抵消，应用于铝单板变形预防切实可行。

参考文献

[1] 陆瑶，许莎，邢彦锋.6061铝合金/DP590钢冷金属过渡焊接工艺参数优化与变形预测[J].机械工程材料，2019，43（4）：25-29.

[2] 邓博，罗继振.高空无脚手架悬挑网架外包铝单板幕墙施工技术研究[J].建筑技术开发，2020，47（19）：33-34.

[3] 丁春颖.加长悬臂斜框铝单板遮阳幕墙的悬挑支架辅助安装技术[J].建筑施工，2018，40（11）：1 929-1 932.

[4] 顾仲，高锦张.1060铝板单道次渐进成形圆孔翻边高度与壁厚分布的研究[J].锻压技术，2019，44（4）：48-56.

[5] 李小龙，邢彦锋，许莎，等.铝钢薄板件CMT点焊变形与应力研究[J].热加工工艺，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