液壓支架頂梁焊接工藝的研究

楊曉林

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司 中央機(jī)廠，山西 大同 037001）

0 引言

頂梁是液壓支架三大箱型結(jié)構(gòu)件之一，其具有體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。其在液壓支架的使用過程中是重要的承重結(jié)構(gòu)件，對頂板的支護(hù)起著重要的作用。因此對其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量都提出了很高要求，在對頂梁進(jìn)行組點(diǎn)焊接時(shí)必須嚴(yán)格控制其生產(chǎn)工藝，以保證其焊接質(zhì)量。

1 F419.07頂梁組點(diǎn)焊接工序

1）開工前檢查。對上道工序轉(zhuǎn)來的所有零件按照圖紙認(rèn)真核對,不合格的零件一律不予采用。所有蓋板以下筋板高度公差均為-1～-3mm，筋板寬度方向公差為0～-2mm，蓋板寬度方向公差為-2～-4mm，高出蓋板主筋和筋板高度方向均為0～+2mm。

2）開坡口。將零件按圖紙要求進(jìn)行焊前開坡口。

3）組裝點(diǎn)焊（I）。將件1～件8按圖紙需求進(jìn)行組裝點(diǎn)焊，點(diǎn)焊長度20～30mm，間隔250～300mm。組點(diǎn)工藝執(zhí)行通用工藝守則。

4）焊接（I）。將工序3組裝點(diǎn)焊完成的構(gòu)件進(jìn)行施焊,施焊前將構(gòu)件置于加熱爐內(nèi)預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)150～200℃，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到II級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

5）焊后整形（I），將工序4焊后的構(gòu)件整形，整形后轉(zhuǎn)機(jī)加工預(yù)鏜孔。

6）組裝點(diǎn)焊（II）。將件7平放在組裝平臺上,以縱向中心線為基準(zhǔn),將件1～件4分別與頂板組裝定位點(diǎn)焊，前后尺寸一致，用φ161孔定位基準(zhǔn)，用4根φ168圓管定位4-φ170孔，然后再組裝點(diǎn)焊，其中筋板按照圖紙組點(diǎn)件 18、件 13、件 14、件 19、件 10、件 12、件 21、件 27、件28、件 32、件 33、件 34、件 35、件 37、件 41、件 42、件 46、件 51、件 55、件 67、件 60、件 66、件 74，件 1 與件 2 兩主筋后部保證尺寸，前部保證尺寸，件 3與件 4兩主筋后部保證尺寸，前部保證尺寸，且保證φ91孔兩兩同軸。

7）焊接（II）。焊前準(zhǔn)備：整體施焊前應(yīng)對構(gòu)件進(jìn)行整體焊前預(yù)熱，加熱工藝及溫度要求同焊接（I），達(dá)到施焊溫度時(shí)開始施焊，頂板與主筋、頂板與筋板的焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到II級焊縫標(biāo)準(zhǔn)，筋板與主筋的焊縫應(yīng)達(dá)到III級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

焊接規(guī)則：a.按照先焊短焊縫后焊長焊縫，先焊立焊縫后焊橫焊縫的原則；b.每道焊縫均應(yīng)采取分層分道焊接方法；c.第一層打底焊，采用平焊方法先將頂板與主筋焊縫平焊一層4～5mm打底焊，使整個(gè)構(gòu)件形成整體，以免局部焊縫開裂尺寸變化；d.然后焊接筋板與主筋的焊縫（一層4～5mm），對稱交替焊接；e.最后焊接筋板、側(cè)護(hù)板與頂板的焊縫一層，分中退焊法；f.焊接時(shí)工件溫度不低100℃，以防止焊接變形，焊后開裂；g.第一層打底焊后，須經(jīng)專職檢驗(yàn)人員檢驗(yàn)之后方可進(jìn)行填立焊；h.填立焊，按3～4mm一層進(jìn)行分層施焊，每層道數(shù)等于層數(shù)，焊至離焊角高度要求差2～3mm時(shí)停止施焊，且每層焊接完畢應(yīng)用小鍾敲擊焊縫消除焊接應(yīng)力；i.蓋面焊（最后一層），應(yīng)保證蓋面焊波紋平整，層次清楚。

圖1 頂梁圖

8）焊后熱處理（I）。將工序7焊接后的構(gòu)件進(jìn)行退火熱處理，退火溫度為550～600℃。

9）焊后整形（II）。焊后以頂板一面置于工作臺上，對頂板不平度進(jìn)行矯正，使之達(dá)到2‰之內(nèi)。

10）組裝點(diǎn)焊（III）。將件24后柱帽與件29前柱帽按圖紙尺寸定位，與頂板間隙≤1mm。保證后柱帽與頂梁后部φ161孔中心距750±0.5，前后柱帽中心距為1625±0.5，與主筋保持垂直，間隙≤2mm。將件25、件44與主筋組裝定位點(diǎn)焊，保證與件5頂板尺寸190±0.5，兩套筒之間中心距 280±0.5、320±0.5，然后再組裝點(diǎn)焊，件 68、69及邊蓋板、前后彎板組點(diǎn)工藝同前。

11）焊接（III）。對工序10組裝點(diǎn)焊后的構(gòu)件進(jìn)行施焊，施焊前對構(gòu)件進(jìn)行的整體預(yù)熱工藝同前，圓筒與主筋的焊縫達(dá)到III級焊縫標(biāo)準(zhǔn)，焊縫質(zhì)量要求達(dá)到II級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

12）焊后熱處理（II）。將工序11焊后的工件進(jìn)行焊后熱處理，工藝要求同前。

13）組裝點(diǎn)焊（Ⅵ）。將工序12熱處理后的構(gòu)件繼續(xù)組裝點(diǎn)焊頭層蓋板，保證兩耳板的中心距75mm，與φ91孔中心距（750±0.5mm），件45耳板與φ161孔中心距（750±0.5mm），（1625±0.5mm），組點(diǎn)工藝，用工序 3蓋板與主筋的組點(diǎn)間隙≤2mm。

14）焊接（Ⅵ）。將工序13組裝定位后的構(gòu)件進(jìn)行焊接,整體施焊前構(gòu)件預(yù)熱工藝同前。焊縫質(zhì)量要求達(dá)到II級焊縫標(biāo)準(zhǔn)，焊縫采取打底焊，填立焊及蓋面焊方式、焊接方法及焊接工藝參數(shù)同工序7。

15）焊后熱處理（III）。將工序14焊后的構(gòu)件進(jìn)行焊后熱處理工藝要求同前。

16）轉(zhuǎn)機(jī)加工鏜孔。把焊后熱處理后的構(gòu)件轉(zhuǎn)機(jī)加工鏜4-φ91孔和4-φ161孔。

17）組裝點(diǎn)焊（Ⅴ）。按照圖紙要求組裝點(diǎn)焊所有零附件，保證件73耳子中心距（230±0.5mm）。

18）焊接（Ⅴ）。把工序17組裝定位后的零件進(jìn)行焊接，焊縫質(zhì)量要求達(dá)到III級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

19）焊接標(biāo)識編號。

20）交付驗(yàn)收。

2 F419.07頂梁焊接工藝說明

F419.07頂梁一次焊接時(shí)的坡口形式、焊接方法如表1所示。其中：第一種典型焊縫（板厚30mm，焊角高度20mm）焊接工藝如圖2和表2所示。第二種典型焊縫（板厚25/30mm，焊角高度20mm）焊接工藝如圖3和表3所示。第三種典型焊縫（板厚20/30mm，焊角高度20mm）焊接工藝如圖4和表4所示。

表1 F419.07頂梁一次焊接時(shí)的坡口形式、焊接方法

圖2 第一種典型焊縫焊接工藝

表2 第一種典型焊縫焊接工藝

圖3 第2種典型焊縫焊接工藝

F419.07頂梁二次焊接典型焊縫（板厚30mm，焊角高度20mm）焊接坡口形式、焊接方法如表1所示。焊接工藝如圖5和表5所示。

3 結(jié)論

在生產(chǎn)實(shí)踐中通過對以上工藝的研究可以得出以下結(jié)論：1）可有效釋放焊接應(yīng)力，減小工件焊接變形；2）焊前預(yù)熱、焊后熱處理工藝有效改善了焊縫組織，提高其綜合力學(xué)性能；3）采用富氬氣體保護(hù)焊對焊件的熔池區(qū)進(jìn)行了有效保護(hù)，降低了焊縫中氫、氮等有害氣體的含量，避免了焊縫中氣孔和裂紋的產(chǎn)生；4）該工藝的應(yīng)用可以嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，完全保證產(chǎn)品的互換性。因此，在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接中得到廣泛的應(yīng)用。

表3 第2種典型焊縫焊接工藝

圖4 第3種典型焊縫焊接工藝

表4 第3種典型焊縫焊接工藝

圖5 F419.07頂梁二次焊接典型焊縫焊接工藝

表5 F419.07頂梁二次焊接典型焊縫焊接工藝

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［2］ 蔡自興.機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］ 李曉輝，汪蘇，劉小輝，等.焊接機(jī)器人智能化的發(fā)展［J］.電焊機(jī)，2005（6）：39-41.

［4］ 索羅門采夫.工業(yè)機(jī)器人圖冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.