三明治式复合阻尼钢板的结构特点及焊接现状
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应用科技
三明治式复合阻尼钢板的结构特点及焊接现状
高中夫 1 2 刘秀忠 1 张春波 2
（1.山东大学材料科学与工程学院，山东济南 250061；2.潍柴重机股份公司，山东潍坊 261000）
［摘 要］ 随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起的振动、噪音和疲劳断裂问题亦越来越突出，振动和噪音限制机 械设备性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠行，并污染环境，危害人们的身心健康。因此减振降噪，改善人机工作环境是 一个亟待解决的问题。 ［关键词］ 复合阻尼；焊接；电阻焊
复合阻尼钢板的电阻焊工艺全过程包括局部破坏绝缘胶层和正常 焊接两个过程。根据破坏胶层所甩电流的导通方式不同。可分为导电环 导流焊和焊点导流焊。导电环导流焊 （图 2）。如前所述，破坏绝缘胶 层的电流是由导电环导通的。焊点导流焊时，破坏绝缘胶层的电流是通 过已有焊点而导通的。但是，焊件上的首焊点可以是导电环导流点焊 （图 3），也可以是利用电弧焊在两层阻尼板断面处焊接成焊点 （图 4）。 在具体施焊过程中，可以使用单导电环，也可以使用双导电环；可以是 焊点导流，也可以是几种导电方法的联合使用。
果如表 1：
表 １ 不同波长下吸光度比较
波长的选择对最终结果至关重要。由以上数据分析得，500nm 波 长 下 平 均 吸 光 度 为 0.127， 550nm 波 长 下 平 均 吸 光 度 为 0.094，500nm 波长下的光较灵敏。所以选择 500nm 为最大吸收波 长。
2.4 不同提取方法比较 2.4.1 传统提取方法 同一批样品平行取 3 次样，用传统方法检测样品中柠檬苦素类物 质含量，每次取样平行测定 3 次。检测结果见表 2：
1 前言 随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起 的振动、噪音和疲劳断裂问题亦越来越突出，振动和噪音限制机械设备 性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠行，并污染环境， 危害人们的身心健康。因此减振降噪，改善人机工作环境是一个亟待解 决的问题。 三明治式复合阻尼钢板 （以下简称复合阻尼钢板） 有效地把金属 材料和高分子材料的特性结合起来使用，使其既具有金属材料原有的机 械性能及加工成形特性，又具有高分子材料的阻尼特性，是震动、噪声 场合替代金属材料使用的理想环保产品。目前已经应用到航天、汽车、 家电等领域。如汽车油底壳的应用、洗衣机电机罩、摩托车发动机罩 等。随着复合阻尼板的应用范围不断扩大，其焊接日益引起人们的关 注。 2 复合阻尼板的结构特点及焊接特点 2.1 复合阻尼钢板的结构特点 复合阻尼钢板是一种约束型阻尼结构，它实质是用两层薄钢板， 两层钢板中间用特定配方的阻尼胶 （高分子材料），通过特殊工艺 （清 洗、抛光、高温、高压） 粘结成一体，形成复合钢板。复合阻尼钢板具 有金属材料的强度，又有良好的阻尼特性。对共振峰值的抑制、固体传 声的降低、振动表面声辐射的衰减，都有明显效果。它又有良好的隔声 性能，其特点是可抑制吻合效应。减振的理论根据是当阻尼钢板受振 后，由内部的高分子阻尼胶，在两层钢板中间产生位移现象与粘着现 象，从而产生剪切变形，把机械能、声能转化为热能消耗了。
作者简介：高中夫，男，1980 年 2 月生人，在读工程硕士，现就 职于潍柴重机股份公司，担任主管工程师。
[参考文献]
[1] 王以理.复合阻尼钢板的结构与性能特点.噪声与振动控制.1996. [2] 陈茂爱,陈俊华,高进强.复合材料的焊接[M].北京:化学工业出版社,2004. [3] 张殿英,韩世久.阻尼钢板的焊接工艺研究.焊接技术,1992.
目前常用的电弧焊方法有二氧化碳气体保护焊 （表 2）、手工电弧 焊、钨极氩弧焊。
表 ２ 二氧化碳气体保护焊焊接材料及参数
采用以上参数的二氧化碳气体保护焊进行焊接，可得到具有一定 熔深、熔宽、焊接性能和良好外观的焊缝。
4 结束语 复合阻尼钢板作为一种为降低噪声而研制生产出来的新型复合材 料，将有着广泛的应用前景。但其焊接工艺性较差，势必影响其应用范 围。虽然目前可以用多种焊接方法对其焊接成型，但其焊缝成型效果不 理想，焊缝组织存在夹渣等焊接缺陷。因此，还需要焊接工作者探索研 究新型焊接工艺，促进复合阻尼钢板的推广应用。
表 ２ 传统方法测试结果
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其中 1、2、3 为三次平行测试结果，三个结果取平均值，减去空 白，再代入标准曲线公式得柠檬苦素含量为 M2=0.138ug，最后计算 得出 2g 桔皮中的柠檬苦素含量为 0.034%。
2.5 快速法和传统法的结果比较分析 以上实验结果显示，快速法所测柠檬苦素类似物的含量为 0.034%，传统方法所测柠檬苦素类似物的含量为 0.021%。从此结果可 知，快速法比传统方法所测定的含量要高些。可说明在柠檬苦素提取过 程中，快速法要比传统方法提取更完全，损失相对较少，而且提取速度 快。 但对于检测桔皮中柠檬苦素类似物的含量来看，快速法相对比较 快捷和高效。所以，在检测柠檬苦素含量时可采用快速法，这样既方便 又不失准确。 3 结论 1） 选择石油醚、丙酮得到的提取物含量测定最明显，所以选取这 两种为最佳溶剂。 2） 与 550nm 相比较，在 500nm 下，测得的提取物含量较多， 所以选择 500nm 为较适合波长。 3） 微量快速法特点是快速、准确，可以方便较精确的测出所测的 柠檬苦素类似物含量，但由于可提取的量少，所以不适用于提取制作工 艺。
胶层的胶接焊。要把两块阻尼钢板焊接在一起，等于将四层钢板和两层 树脂胶结合在一起，两层树脂腔是已经固化了的带有弹性的绝缘层，用 通常的电阻焊工艺是无法焊接的。
因钢板中间夹有一层很薄的阻尼层。这是高分子化合物，成份复 杂，具有绝缘性，所以在焊接时若电流不能通过，不易焊接。一般采用 的方法就是利用紫铜导电环连接与上下电极接触的钢板，在此两块钢板 产生电流，电极和焊件接触处产生热量。一般阻尼高分子材料在 230℃ 以上时变开始分解炭化，变成脆性炭化层。当电阻热达到一定值时，脆 性的碳化层在电极压力作用下被压碎。同时，电极压力使阻尼钢板的上 下两层钢板发生局部接触，从而完成了局部破坏绝缘层的过程，使焊接 电流导通，继而完成整个焊接过程。
（上接第 151 页） 弧焊工艺与其它普通板的焊接工艺无太大差别。但是为了尽量减少胶层 的烧损面积，应该采用细直径焊丝、小规范焊接，尽量减少焊缝线能 量，提高焊接速度；采用短孤焊；尽量避免焊件过热，如采用分段退焊 和间断焊等工艺措施，手工电弧焊时采用低氢焊条，直流反接，防止薄 板焊穿。
在对零件有密封性之类的特殊要求的焊接来说，为了消除阻尼钢 板中间树脂胶在焊接过程中的不良影响，焊前必须设法消除树脂胶。可 以用电阻点焊的方法进行焊前除胶的。具体做法是：在将要进行电孤焊 的部位．进行密排点焊。这样不仅焊件焊接部位的胶层被烧掉，而且将 两层钢板点焊在一起，既避免了焊接过程中胶层不利的影响，又避免了 阻尼钢板在焊接中的分层破坏。
3.2 电弧焊 复合阻尼钢板在焊接热输入的影响下，绝缘层会发生烧损炭化， 使焊缝存在气孔、夹渣、分层等缺陷。因此对于接头形式为搭接的复合 阻尼钢板的焊接来说，在使用电弧焊之前，首先在需要焊接的部位进行 电阻点焊固定。对没有其他特殊要求的焊接来说，电 （下转第 157 页）
151 TECHNOLOGY TREND
图 １ 复合阻尼钢板结构示意图
2.2 复合阻尼钢板的焊接特点 由于复合阻尼钢板是由上层钢板 / 高分子阻尼材料 / 下层钢板三层 复合结构，上下层钢板一般为同种材料，目前市场上主要有 08AL 和 DC06 两种，中间层高分子阻尼材料为绝缘材料，因此其焊接要比均质 材料以及其它普通金属基复合板困难的多。主要问题如下： 1） 阻尼钢板中间的胶层，在焊接热源的高温作用下，产生并逸出 大量气体，直接破坏金属熔滴过渡。在焊接过程中，大规范容易焊缝成 形不良，造成焊穿、分层、脱节、气孔和夹渣等缺陷。 2） 上下两层钢板受热不同步、不均匀容易产生较大变形。． 3） 热量过于集中容易造成阻尼钢板分层。 4） 电弧热量，破坏了中间层阻尼材料的连续性，降低了接头性能 及降噪效果。 5） 阻尼钢板的胶层系绝缘物质，不导电。因此不能用普通电阻点 焊工艺进行焊接。 3 复合阻尼板焊接研究现状 3.1 电阻焊 电阻焊是指焊件组合以后，通过电极施加压力，利用电流通过接 头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，又称接触焊。阻 尼钢板的电阻焊，既不同于普通钢板的电阻焊，也不同于在焊件间预涂
表 ３ 快速法法测试结果
[参考文献]
[1] 孙崇德,陈昆松,陈青俊等.柑桔果实中天然柠檬苦素和诺米林的提取、 鉴别和检测[J].中国食品学报,2004. [2] 孙崇德,陈昆松,戚行江等.柠檬苦素类化合物的研究与应用[J].浙江农业 学报,2002. [3] 王钦德,杨坚.食品实验设计与统计分析[M].北京:中国农业大学出版社, 2003．
157 TECHNOLOGY TREND
目前使用的电阻焊包括电阻点焊、电阻凸焊、电阻缝焊，其电极 材料大部分采用铬镐铜材料，电极形状一般采用半圆型，可以最大限度 地把碳化的高分子材料挤出熔点外，导电环采用紫铜材料，焊件接头形 式多设计为搭接。这些方法的基本原理都是通过破坏绝缘层进行导电后 焊接。最常用的方式为焊点导流。
采用以上方式焊接复合阻尼钢板可得到焊点表面无针孔、无飞溅、 无烧伤，压痕呈圆形且深度不超过阻尼钢板实际厚度 20%的焊点，阻 尼钢板中间层烧伤直径可控制在 10～20m m 范围之内，抗剪强度可达 到合航空工业部பைடு நூலகம்HB5282- 84《结构钢和不锈钢电阻点焊和缝焊质量检 验》标准中的规定值。
其中 1、2、3 为三次平行测试结果，三个结果取平均值，减去空 白，再代入标准曲线公式得柠檬苦素含量为 M1=0.169ug，最后计算 得出 10g 桔皮中的柠檬苦素含量为 0.021%。
2.4.2 快速提取法 同一批样品平行取 3 次样，用微量快速法检测样品中柠檬苦素类 物质含量，每次取样平行测定 3 次。检测结果见表 3：
三明治式复合阻尼钢板的结构特点及焊接现状
高中夫 1 2 刘秀忠 1 张春波 2
（1.山东大学材料科学与工程学院，山东济南 250061；2.潍柴重机股份公司，山东潍坊 261000）
［摘 要］ 随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起的振动、噪音和疲劳断裂问题亦越来越突出，振动和噪音限制机 械设备性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠行，并污染环境，危害人们的身心健康。因此减振降噪，改善人机工作环境是 一个亟待解决的问题。 ［关键词］ 复合阻尼；焊接；电阻焊
复合阻尼钢板的电阻焊工艺全过程包括局部破坏绝缘胶层和正常 焊接两个过程。根据破坏胶层所甩电流的导通方式不同。可分为导电环 导流焊和焊点导流焊。导电环导流焊 （图 2）。如前所述，破坏绝缘胶 层的电流是由导电环导通的。焊点导流焊时，破坏绝缘胶层的电流是通 过已有焊点而导通的。但是，焊件上的首焊点可以是导电环导流点焊 （图 3），也可以是利用电弧焊在两层阻尼板断面处焊接成焊点 （图 4）。 在具体施焊过程中，可以使用单导电环，也可以使用双导电环；可以是 焊点导流，也可以是几种导电方法的联合使用。
果如表 1：
表 １ 不同波长下吸光度比较
波长的选择对最终结果至关重要。由以上数据分析得，500nm 波 长 下 平 均 吸 光 度 为 0.127， 550nm 波 长 下 平 均 吸 光 度 为 0.094，500nm 波长下的光较灵敏。所以选择 500nm 为最大吸收波 长。
2.4 不同提取方法比较 2.4.1 传统提取方法 同一批样品平行取 3 次样，用传统方法检测样品中柠檬苦素类物 质含量，每次取样平行测定 3 次。检测结果见表 2：
1 前言 随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起 的振动、噪音和疲劳断裂问题亦越来越突出，振动和噪音限制机械设备 性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠行，并污染环境， 危害人们的身心健康。因此减振降噪，改善人机工作环境是一个亟待解 决的问题。 三明治式复合阻尼钢板 （以下简称复合阻尼钢板） 有效地把金属 材料和高分子材料的特性结合起来使用，使其既具有金属材料原有的机 械性能及加工成形特性，又具有高分子材料的阻尼特性，是震动、噪声 场合替代金属材料使用的理想环保产品。目前已经应用到航天、汽车、 家电等领域。如汽车油底壳的应用、洗衣机电机罩、摩托车发动机罩 等。随着复合阻尼板的应用范围不断扩大，其焊接日益引起人们的关 注。 2 复合阻尼板的结构特点及焊接特点 2.1 复合阻尼钢板的结构特点 复合阻尼钢板是一种约束型阻尼结构，它实质是用两层薄钢板， 两层钢板中间用特定配方的阻尼胶 （高分子材料），通过特殊工艺 （清 洗、抛光、高温、高压） 粘结成一体，形成复合钢板。复合阻尼钢板具 有金属材料的强度，又有良好的阻尼特性。对共振峰值的抑制、固体传 声的降低、振动表面声辐射的衰减，都有明显效果。它又有良好的隔声 性能，其特点是可抑制吻合效应。减振的理论根据是当阻尼钢板受振 后，由内部的高分子阻尼胶，在两层钢板中间产生位移现象与粘着现 象，从而产生剪切变形，把机械能、声能转化为热能消耗了。
作者简介：高中夫，男，1980 年 2 月生人，在读工程硕士，现就 职于潍柴重机股份公司，担任主管工程师。
[参考文献]
[1] 王以理.复合阻尼钢板的结构与性能特点.噪声与振动控制.1996. [2] 陈茂爱,陈俊华,高进强.复合材料的焊接[M].北京:化学工业出版社,2004. [3] 张殿英,韩世久.阻尼钢板的焊接工艺研究.焊接技术,1992.
目前常用的电弧焊方法有二氧化碳气体保护焊 （表 2）、手工电弧 焊、钨极氩弧焊。
表 ２ 二氧化碳气体保护焊焊接材料及参数
采用以上参数的二氧化碳气体保护焊进行焊接，可得到具有一定 熔深、熔宽、焊接性能和良好外观的焊缝。
4 结束语 复合阻尼钢板作为一种为降低噪声而研制生产出来的新型复合材 料，将有着广泛的应用前景。但其焊接工艺性较差，势必影响其应用范 围。虽然目前可以用多种焊接方法对其焊接成型，但其焊缝成型效果不 理想，焊缝组织存在夹渣等焊接缺陷。因此，还需要焊接工作者探索研 究新型焊接工艺，促进复合阻尼钢板的推广应用。
表 ２ 传统方法测试结果
应用科技
其中 1、2、3 为三次平行测试结果，三个结果取平均值，减去空 白，再代入标准曲线公式得柠檬苦素含量为 M2=0.138ug，最后计算 得出 2g 桔皮中的柠檬苦素含量为 0.034%。
2.5 快速法和传统法的结果比较分析 以上实验结果显示，快速法所测柠檬苦素类似物的含量为 0.034%，传统方法所测柠檬苦素类似物的含量为 0.021%。从此结果可 知，快速法比传统方法所测定的含量要高些。可说明在柠檬苦素提取过 程中，快速法要比传统方法提取更完全，损失相对较少，而且提取速度 快。 但对于检测桔皮中柠檬苦素类似物的含量来看，快速法相对比较 快捷和高效。所以，在检测柠檬苦素含量时可采用快速法，这样既方便 又不失准确。 3 结论 1） 选择石油醚、丙酮得到的提取物含量测定最明显，所以选取这 两种为最佳溶剂。 2） 与 550nm 相比较，在 500nm 下，测得的提取物含量较多， 所以选择 500nm 为较适合波长。 3） 微量快速法特点是快速、准确，可以方便较精确的测出所测的 柠檬苦素类似物含量，但由于可提取的量少，所以不适用于提取制作工 艺。
胶层的胶接焊。要把两块阻尼钢板焊接在一起，等于将四层钢板和两层 树脂胶结合在一起，两层树脂腔是已经固化了的带有弹性的绝缘层，用 通常的电阻焊工艺是无法焊接的。
因钢板中间夹有一层很薄的阻尼层。这是高分子化合物，成份复 杂，具有绝缘性，所以在焊接时若电流不能通过，不易焊接。一般采用 的方法就是利用紫铜导电环连接与上下电极接触的钢板，在此两块钢板 产生电流，电极和焊件接触处产生热量。一般阻尼高分子材料在 230℃ 以上时变开始分解炭化，变成脆性炭化层。当电阻热达到一定值时，脆 性的碳化层在电极压力作用下被压碎。同时，电极压力使阻尼钢板的上 下两层钢板发生局部接触，从而完成了局部破坏绝缘层的过程，使焊接 电流导通，继而完成整个焊接过程。
（上接第 151 页） 弧焊工艺与其它普通板的焊接工艺无太大差别。但是为了尽量减少胶层 的烧损面积，应该采用细直径焊丝、小规范焊接，尽量减少焊缝线能 量，提高焊接速度；采用短孤焊；尽量避免焊件过热，如采用分段退焊 和间断焊等工艺措施，手工电弧焊时采用低氢焊条，直流反接，防止薄 板焊穿。
在对零件有密封性之类的特殊要求的焊接来说，为了消除阻尼钢 板中间树脂胶在焊接过程中的不良影响，焊前必须设法消除树脂胶。可 以用电阻点焊的方法进行焊前除胶的。具体做法是：在将要进行电孤焊 的部位．进行密排点焊。这样不仅焊件焊接部位的胶层被烧掉，而且将 两层钢板点焊在一起，既避免了焊接过程中胶层不利的影响，又避免了 阻尼钢板在焊接中的分层破坏。
3.2 电弧焊 复合阻尼钢板在焊接热输入的影响下，绝缘层会发生烧损炭化， 使焊缝存在气孔、夹渣、分层等缺陷。因此对于接头形式为搭接的复合 阻尼钢板的焊接来说，在使用电弧焊之前，首先在需要焊接的部位进行 电阻点焊固定。对没有其他特殊要求的焊接来说，电 （下转第 157 页）
151 TECHNOLOGY TREND
图 １ 复合阻尼钢板结构示意图
2.2 复合阻尼钢板的焊接特点 由于复合阻尼钢板是由上层钢板 / 高分子阻尼材料 / 下层钢板三层 复合结构，上下层钢板一般为同种材料，目前市场上主要有 08AL 和 DC06 两种，中间层高分子阻尼材料为绝缘材料，因此其焊接要比均质 材料以及其它普通金属基复合板困难的多。主要问题如下： 1） 阻尼钢板中间的胶层，在焊接热源的高温作用下，产生并逸出 大量气体，直接破坏金属熔滴过渡。在焊接过程中，大规范容易焊缝成 形不良，造成焊穿、分层、脱节、气孔和夹渣等缺陷。 2） 上下两层钢板受热不同步、不均匀容易产生较大变形。． 3） 热量过于集中容易造成阻尼钢板分层。 4） 电弧热量，破坏了中间层阻尼材料的连续性，降低了接头性能 及降噪效果。 5） 阻尼钢板的胶层系绝缘物质，不导电。因此不能用普通电阻点 焊工艺进行焊接。 3 复合阻尼板焊接研究现状 3.1 电阻焊 电阻焊是指焊件组合以后，通过电极施加压力，利用电流通过接 头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，又称接触焊。阻 尼钢板的电阻焊，既不同于普通钢板的电阻焊，也不同于在焊件间预涂
表 ３ 快速法法测试结果
[参考文献]
[1] 孙崇德,陈昆松,陈青俊等.柑桔果实中天然柠檬苦素和诺米林的提取、 鉴别和检测[J].中国食品学报,2004. [2] 孙崇德,陈昆松,戚行江等.柠檬苦素类化合物的研究与应用[J].浙江农业 学报,2002. [3] 王钦德,杨坚.食品实验设计与统计分析[M].北京:中国农业大学出版社, 2003．
157 TECHNOLOGY TREND
目前使用的电阻焊包括电阻点焊、电阻凸焊、电阻缝焊，其电极 材料大部分采用铬镐铜材料，电极形状一般采用半圆型，可以最大限度 地把碳化的高分子材料挤出熔点外，导电环采用紫铜材料，焊件接头形 式多设计为搭接。这些方法的基本原理都是通过破坏绝缘层进行导电后 焊接。最常用的方式为焊点导流。
采用以上方式焊接复合阻尼钢板可得到焊点表面无针孔、无飞溅、 无烧伤，压痕呈圆形且深度不超过阻尼钢板实际厚度 20%的焊点，阻 尼钢板中间层烧伤直径可控制在 10～20m m 范围之内，抗剪强度可达 到合航空工业部பைடு நூலகம்HB5282- 84《结构钢和不锈钢电阻点焊和缝焊质量检 验》标准中的规定值。
其中 1、2、3 为三次平行测试结果，三个结果取平均值，减去空 白，再代入标准曲线公式得柠檬苦素含量为 M1=0.169ug，最后计算 得出 10g 桔皮中的柠檬苦素含量为 0.021%。
2.4.2 快速提取法 同一批样品平行取 3 次样，用微量快速法检测样品中柠檬苦素类 物质含量，每次取样平行测定 3 次。检测结果见表 3：