电弧高效高质制备三明治板的方法及三明治板

摘要

一种电弧高效高质制备三明治板的方法及三明治板，本发明是针对激光焊接三明治板时，芯板与面板T型接头存在连接宽度不足，焊接接头应力集中，三明治板强度和韧性下降等问题，提出的一种低成本、高质量、高效率的电弧焊接成型制造三明治板的方法；通过在焊接三明治板前，先通过将陶瓷衬板与面板、芯板组装，在面板和芯板组成的焊接坡口处固定衬垫陶瓷衬板的方式实现了焊接电弧的工艺控制精度要求，在保证了坡口完美填充的条件下，也实现了面板和芯板交接处焊缝的良好成型，避免了电弧工艺是容易出现的芯板焊漏的问题。

权利要求

1.一种电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：该电弧高效高质制备三明治板的方法包括以下步骤，

（1）确定焊接坡口及尺寸：根据需要制备的三明治板面板厚度和芯板造型，设计对接焊接坡口形状和尺寸；

（2）陶瓷衬板制备：根据需要制备的三明治板面板厚度和芯板造型，制备合适的陶瓷衬板；

（3）组装：根据步骤（1）中确定的焊接坡口及尺寸，将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板与制备三明治板用的面板及芯板进行焊前组装，从而制备成焊前组装件；在对面板、芯板、陶瓷衬板进行组装时，先将底层的面板铺设在 地面上，并保持每块底层面板的端部之间留有间距，然后将芯板放置在底层面板上，使得底层面板和芯板交界处形成焊接坡口，然后将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板安装在底层面板上，保持陶瓷衬板处于相邻两个芯板之间，然后将顶层面板放置在芯板上，并保持每块顶层面板端部之间留有的间距与每块底层面板的端部之间留有间距相同，使得顶层面板和芯板交界处形成焊接坡口；

（4）焊接：根据合适的焊接工艺对步骤（3）中组装好的焊前组装件上的焊接坡口处进行熔化填丝焊接，从而制备成焊后组装件；

（5）将步骤（4）中制备完成的焊后组装件进行自然冷却，并将陶瓷衬板拆卸，从而制备成三明治板。

2.根据权利要求1所述的电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，焊接坡口采用I型。

3.根据权利要求1所述的电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：所述底层面板和芯板交界处形成的焊接坡口及顶层面板和芯板交界处形成的焊接坡口宽度为面板厚度的0.5～1.5倍。

4.根据权利要求1所述的电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在对面板、芯板、陶瓷衬板进行组装时，保证芯板、面板、陶瓷衬板组装时的对接精度。

5.根据权利要求1所述的电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在对面板、芯板、陶瓷衬板进行组装时，保持面板、芯板对接无错边量，并保证面板和芯板交接处紧密结合。

6.根据权利要求1所述的电弧高效高质制备三明治板的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在对面板、芯板、陶瓷衬板进行组装时，陶瓷衬板的端部要与面板、芯板紧密贴合。

7.一种三明治板，其特征在于：该三明治板是根据权利要求1～6任一所述的电弧高效高质制备三明治板的方法制备而成。

说明书

电弧高效高质制备三明治板的方法及三明治板

技术领域

[0001] 本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种电弧高效高质制备三明治板的方法及三明治板。

背景技术

[0002] 金属三明治板是一种两面板夹一芯板的新型轻量化空心夹层结构，其具有、强度大，比刚度高的特性，在市场上已经得到广泛使用。其在船舶、桥梁、汽车等多个领域有广泛
的应用，例如其常被应用于汽车的前围板、顶盖外板、车门外板、油箱底壳和外罩等部位。三
明治板的应用不仅保证了机械结构的刚度要求，还大大的降低了结构的重量，达到了轻量
化的目的。目前市场上主要采用激光焊接方法加工制造三明治板，但除了设备成本较高的
问题外，三明治板激光焊接中芯板与面板T型接头连接宽度不足，导致T型焊接接头应力集
中，三明治板强度和韧性下降等问题。

发明内容

[0003] 有鉴于此，有必要提供一种电弧高效高质制备三明治板的方法。

[0004] 还有必要提供一种三明治板。

[0005] 一种电弧高效高质制备三明治板的方法，该电弧高效高质制备三明治板的方法包括以下步骤，

[0006] （1）确定焊接坡口及尺寸：根据需要制备的三明治板面板厚度和芯板造型，设计对接焊接坡口形状和尺寸；

[0007] （2）陶瓷衬板制备：根据需要制备的三明治板面板厚度和芯板造型，制备合适的陶瓷衬板；

[0008] （3）组装：根据步骤（1）中确定的焊接坡口及尺寸，将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板与制备三明治板用的面板及芯板进行焊前组装，从而制备成焊前组装件；

[0009] （4）焊接：根据合适的焊接工艺对步骤（3）中组装好的焊前组装件上的焊接坡口处进行熔化填丝焊接，从而制备成焊后组装件；

[0010] （5）将步骤（4）中制备完成的焊后组装件进行自然冷却，并将陶瓷衬板拆卸，从而制备成三明治板。

[0011] 一种三明治板，该三明治板是通过上述方法制备而成。

[0012] 本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：本发明是针对激光焊接三明治板时，芯板与面板T型接头存在连接宽度不足，焊接接头应力集中，三明治板强度和韧性下降等问
题，提出的一种低成本、高质量、高效率的电弧焊接成型制造三明治板的方法；通过在焊接
三明治板前，先通过将陶瓷衬板与面板、芯板组装，在面板和芯板组成的焊接坡口处固定衬
垫陶瓷衬板的方式实现了焊接电弧的工艺控制精度要求，在保证了坡口完美填充的条件
下，也实现了面板和芯板交接处焊缝的良好成型，避免了电弧工艺是容易出现的芯板焊漏
的问题。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例1中面板、芯板、陶瓷衬板组装的结构示意图。

[0014] 图2为本发明实施例2中面板、芯板、陶瓷衬板组装的结构示意图。

[0015] 图3为本发明实施例3中面板、芯板、陶瓷衬板组装的结构示意图。

[0016] 图中：面板01、芯板02、陶瓷衬板03、焊接坡口04。

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 请参看图1，在该实施例中提供了一种电弧高效高质制备三明治板的方法，该电弧高效高质制备三明治板的方法包括以下步骤，

[0019] （1）确定焊接坡口及尺寸：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，设计对接焊接坡口04形状和尺寸；其中，焊接坡口04采用I型；

[0020] （2）陶瓷衬板制备：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，制备合适的陶瓷衬板03，在该实施例中，我们选用整体呈I形的陶瓷衬板03，并将四个陶瓷衬板03组
合安装呈一个呈方孔形的陶瓷衬板03组件；陶瓷衬板03的端面为正方形，而且表面平整，其
横截面正好与相应的焊接坡口04外侧面板01和芯板02所形成的夹角界面相吻合，且能紧密
贴合；

[0021] （3）组装：根据步骤（1）中确定的焊接坡口04及尺寸，将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03与制备三明治板用的面板01及芯板02进行焊前组装，从而制备成焊前组装件，其中，芯
板02采用呈长方形的芯板02；在对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组装时，先将底层的面
板01铺设地面上，并保持每块底层面板01的端部之间留有间距，然后将芯板02垂直放置在
底层面板01上，使得底层面板01和芯板02交界处形成焊接坡口04，焊接坡口04宽度为面板
01厚度的0.5～1.5倍，然后将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03安装在底层面板01上，使陶瓷
衬板03处于相邻两个芯板02之间，并保持芯板02两侧的陶瓷衬板03能够牢固的将芯板02夹
持在中间，通过借助陶瓷垫板的托底定型效果，既可以对面板01、芯板02起到支撑、固定、定
位的作用，保证了接头与芯板02实现等尺寸连接，确保焊接精度，消除了连接宽度不足，焊
接接头应力集中，强度和韧性下降等问题，还可以使陶瓷衬板03能够将面板01与芯板02之
间形成的缝隙封堵，以免在焊接的过程中，焊丝熔化后从该缝隙流出，从而影响焊缝焊接的
质量；然后将顶层面板01放置在芯板02上，并保持每块顶层面板01端部之间留有的间距与
每块底层面板01的端部之间留有间距正对，使得底层面板01和芯板02交界处形成焊接坡口
04，焊接坡口04宽度为面板01厚度的0.5～1.5倍；在对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组
装时，保证芯板02、面板01、陶瓷衬板03组装时的对接精度，即在焊接前对三明治板面板01
和芯板02对接装配组装时，应保证焊接坡口04间隙很小，并保证在坡口面板01和芯板02之
间没有错边量或者错边量很小；

[0022] （4）焊接：根据合适的焊接工艺对步骤（3）中组装好的焊前组装件上的焊接坡口04处进行熔化填丝焊接，从而制备成焊后组装件；在焊接的时候，我们采用传统的电弧焊接方
式，极大的降低了三明治板制造成本；

[0023] （5）将步骤（4）中制备完成的焊后组装件进行自然冷却，并将陶瓷衬板03拆卸，从而制备成三明治板。

[0024] 实施例2

[0025] 请参看图2，在该实施例中提供了一种电弧高效高质制备三明治板的方法，该电弧高效高质制备三明治板的方法包括以下步骤，

[0026] （1）确定焊接坡口及尺寸：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，设计对接焊接坡口04形状和尺寸；其中，焊接坡口04采用I型；

[0027] （2）陶瓷衬板制备：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，制备合适的陶瓷衬板03，在该实施例中，我们选用整体呈I形的陶瓷衬板03，并且两个端部呈三角形
状，而且表面平整，其横截面正好与相应的焊接坡口04外侧面板01和芯板02所形成的夹角
界面相吻合，且能紧密贴合；

[0028] （3）组装：根据步骤（1）中确定的焊接坡口04及尺寸，将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03与制备三明治板用的面板01及芯板02进行焊前组装，从而制备成焊前组装件，其中，芯
板02采用呈波浪形的芯板02；在对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组装时，先将底层的面
板01铺设地面上，并保持每块底层面板01的端部之间留有间距，然后将芯板02放置在底层
面板01上，使得底层面板01和芯板02交界处形成焊接坡口04，焊接坡口04宽度为面板01厚
度的0.5～1.5倍，然后将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03安装在底层面板01上，使陶瓷衬板
03处于相邻两个芯板02之间，即陶瓷衬板03位于芯板02相邻两个倾斜边之间，并保持陶瓷
衬板03位于芯板02及底层面板01中间，而陶瓷衬板03的两个端部正好在芯板02、底层面板
01形成的夹角界面内，并与芯板02、面板01紧密贴合，通过借助陶瓷垫板的托底定型效果，
既可以对面板01、芯板02起到支撑、固定、定位的作用，保证了接头与芯板02实现等尺寸连
接，确保焊接精度，消除了连接宽度不足，焊接接头应力集中，强度和韧性下降等问题，还可
以使陶瓷衬板03能够将面板01与芯板02之间形成的缝隙封堵，以免在焊接的过程中，焊丝
熔化后从该缝隙流出，从而影响焊缝焊接的质量；然后将顶层面板01放置在芯板02上，并保
持每块顶层面板01端部之间留有的间距与每块底层面板01的端部之间留有间距相同，并且
呈交错设置，使得底层面板01和芯板02交界处形成焊接坡口04，焊接坡口04宽度为面板01
厚度的0.5～1.5倍；在对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组装时，保证芯板02、面板01、陶
瓷衬板03组装时的对接精度，即在焊接前对三明治板面板01和芯板02对接装配组装时，应
保证焊接坡口04间隙很小，并保证在坡口面板01和芯板02之间没有错边量或者错边量很
小；

[0029] （4）焊接：根据合适的焊接工艺对步骤（3）中组装好的焊前组装件上的焊接坡口04处进行熔化填丝焊接，从而制备成焊后组装件；在焊接的时候，我们采用传统的电弧焊接方
式，极大的降低了三明治板制造成本；

[0030] （5）将步骤（4）中制备完成的焊后组装件进行自然冷却，并将陶瓷衬板03拆卸，从而制备成三明治板。

[0031] 实施例3

[0032] 请参看图3，在该实施例中提供了一种电弧高效高质制备三明治板的方法，该电弧高效高质制备三明治板的方法包括以下步骤，

[0033] （1）确定焊接坡口及尺寸：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，设计对接焊接坡口04形状和尺寸；其中，焊接坡口04采用I型；

[0034] （2）陶瓷衬板制备：根据需要制备的三明治板面板01厚度和芯板02造型，制备合适的陶瓷衬板03，在该实施例中，我们选用整体呈I形的陶瓷衬板03，并且两个端部呈三角形
状，但是端部其中一个与芯板02接触的面呈圆弧状，而与面板01接触的表面平整；

[0035] （3）组装：根据步骤（1）中确定的焊接坡口04及尺寸，将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03与制备三明治板用的面板01及芯板02进行焊前组装，从而制备成焊前组装件，其中，芯
板02采用呈圆筒形的芯板02；在对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组装时，先将底层的面
板01铺设地面上，并保持每块底层面板01的端部之间留有间距，然后将芯板02放置在底层
面板01上，使得底层面板01和芯板02交界处形成焊接坡口04，焊接坡口04宽度为面板01厚
度的0.5～1.5倍，然后将步骤（2）中制备好的陶瓷衬板03安装在底层面板01与芯板02之间，
并保持陶瓷衬板03位于芯板02及面板01中间，而陶瓷衬板03的两个端部正好在芯板02、面
板01形成的夹角界面，此时，陶瓷衬板03与芯板02接触的面将芯板02从两侧夹持住，而陶瓷
衬板03与面板01接触的面则与面板01紧密贴合，通过借助陶瓷垫板的托底定型效果，既可
以对面板01、芯板02起到支撑、固定、定位的作用，保证了接头与芯板02实现等尺寸连接，确
保焊接精度，消除了连接宽度不足，焊接接头应力集中，强度和韧性下降等问题，还可以使
陶瓷衬板03能够将面板01与芯板02之间形成的缝隙封堵，以免在焊接的过程中，焊丝熔化
后从该缝隙流出，从而影响焊缝焊接的质量；然后将顶层面板01放置在芯板02上，并保持每
块顶层面板01端部之间留有的间距与每块底层面板01的端部之间留有间距正对，使得底层
面板01和芯板02交界处形成焊接坡口04，焊接坡口04宽度为面板01厚度的0.5～1.5倍；在
对面板01、芯板02、陶瓷衬板03进行组装时，保证芯板02、面板01、陶瓷衬板03组装时的对接
精度，即在焊接前对三明治板面板01和芯板02对接装配组装时，应保证焊接坡口04间隙很
小，并保证在坡口面板01和芯板02之间没有错边量或者错边量很小；

[0036] （4）焊接：根据合适的焊接工艺对步骤（3）中组装好的焊前组装件上的焊接坡口04处进行熔化填丝焊接，从而制备成焊后组装件；在焊接的时候，我们采用传统的电弧焊接方
式，极大的降低了三明治板制造成本；

[0037] （5）将步骤（4）中制备完成的焊后组装件进行自然冷却，并将陶瓷衬板03拆卸，从而制备成三明治板。

[0038] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要
求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。