淺析現(xiàn)代液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接技術(shù)

郭威威?張茹?郭紫微

摘 要 液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量起著決定性作用。為了保證焊接質(zhì)量，保證焊接不發(fā)生變形，保證焊接尺寸的合格性，就必須執(zhí)行科學(xué)合理的焊接工藝。文章對(duì)煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 液壓支架；結(jié)構(gòu)件；焊接工藝

1 概述

液壓支架是現(xiàn)代采煤作業(yè)的必備的支護(hù)設(shè)備，其主要由護(hù)幫板、頂梁、掩護(hù)梁、前連桿、后連桿、底座、推移桿等部件構(gòu)成，液壓支架在濕度大、粉塵多的地下巷道中擔(dān)負(fù)著負(fù)重、支撐作用，隨著地下采煤機(jī)電一體化程度的加大，液壓支架在穩(wěn)定性、智能化、安全性方面的作用越來(lái)越大，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，支架整體為箱體式組合型構(gòu)造，其各個(gè)組件形狀各異，主要是通過(guò)大量的焊接將各個(gè)組件連接在一起；在機(jī)械承載方面，液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量起到了決定性的作用。因此，為了保證焊接質(zhì)量，就必須執(zhí)行科學(xué)合理的焊接工藝，以保證液壓支架的使用安全性與壽命[1]。

2 焊接性分析

在焊接高溫的作用下，主體金屬與焊條熔化物首先會(huì)發(fā)生偏析反應(yīng)，接下來(lái)在凝固結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，會(huì)改變主體金屬的局部成分含量，對(duì)結(jié)構(gòu)件的金相組織、力學(xué)性能都會(huì)造成影響。另外，隨著氧、氮、氫等氣體的析出，會(huì)產(chǎn)生焊縫氣孔；隨著溫度變化的不同，會(huì)因?yàn)榻Y(jié)晶方式的不同而產(chǎn)生熱裂紋。就Q690低合金結(jié)構(gòu)鋼而言，在焊接過(guò)程中更容易出現(xiàn)裂紋、淬硬等變化傾向，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)。如果對(duì)熱影響區(qū)的溫度處理不當(dāng)，就容易生成馬氏體組織，使結(jié)構(gòu)件局部變硬變脆，進(jìn)而降低金屬的韌性、塑性和耐腐蝕性；如果在焊接接觸面實(shí)施CO2氣體保護(hù)焊接的時(shí)候，沒(méi)有控制好各個(gè)技術(shù)參數(shù)，很容易因?yàn)檠?、氮、氫氣的?fù)面作用而加大裂紋的危害；如果焊接時(shí)沒(méi)有確保受熱均勻，就會(huì)因金屬不同部位的受熱不均而出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象。所以，一定要嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接作業(yè)[2]。

3 焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

按照《液壓支架通用技術(shù)條件（MT312-92）》《焊接與切割安全（GB9448-88）》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下五項(xiàng)：①焊接結(jié)構(gòu)件外形不得有尖角；②鉸接部位四孔的同軸度為D1～2mm；③焊接平面上的未標(biāo)注直線度公差為2‰，當(dāng)焊接直線大于4m，該公差不能超過(guò)3‰；④未標(biāo)注平面度公差在任何方向長(zhǎng)度1m內(nèi)≤2mm；⑤焊縫抗拉強(qiáng)度不得低于520MPa。所有焊縫必須等于或高于Ⅱ級(jí)焊縫質(zhì)量要求，絕不許有裂縫、氣孔、夾渣、咬邊、弧坑、焊接斷裂、未熔合等缺陷存在[3]。

4 液壓支架的焊接工藝與焊接操作

液壓支架的焊接工藝與焊接操作包括焊前準(zhǔn)備、焊接操作、焊后熱處理等主要階段，下面分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。

4.1 焊前準(zhǔn)備

（1）原料的復(fù)檢。對(duì)采購(gòu)進(jìn)來(lái)的鋼材，首先要使用超聲波探傷儀進(jìn)行探傷檢測(cè)；還必須通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)檢，以確保鋼材是合格的。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括成分分析、拉伸試驗(yàn)、冷彎試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等。

對(duì)庫(kù)存的焊料，要再次核對(duì)其型號(hào)、牌號(hào)，還要對(duì)其進(jìn)行熔敷金屬力學(xué)性能復(fù)驗(yàn)。對(duì)來(lái)路不明的焊料絕不使用。

（2）鋼材下料。本著安全、節(jié)約、方便的原則，在除去銹跡并做矯平處理之后，根據(jù)鋼材尺寸和需要的尺寸進(jìn)行計(jì)算，安排好各種材料的下料位置與順序，使用氣割、切割機(jī)、剪切機(jī)等工具下料，下料后，要注意再次進(jìn)行矯平整形，以消除下料時(shí)產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力。

4.2 焊接操作

（1）清理焊道。在焊接之前首先必做的工作就是清理焊道，要保證兩邊焊道各20mm范圍內(nèi)沒(méi)有切割熔渣、銹蝕、掛渣、油污、水跡等直接影響焊接質(zhì)量的雜物，還應(yīng)該檢查焊接工位及周圍的安全性，以避免發(fā)生不必要的安全事故。

（2）定位焊接結(jié)構(gòu)件。通過(guò)畫線標(biāo)注或使用專用工件，將主筋板、筋板、頂板等拼裝擺放到位，用工藝芯軸穿過(guò)鉸接孔，以保證各個(gè)孔位的同軸度，預(yù)留空間尺寸，以防止定位焊接后因內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)件變形。為防止焊縫開裂，應(yīng)選用與結(jié)構(gòu)件相匹配的焊料。若焊縫出現(xiàn)裂紋，須及時(shí)清除，重新進(jìn)行定位焊接。在焊接之后，應(yīng)該及時(shí)按照清理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊道清理，保持清潔，另外需要在焊道兩側(cè)各25mm的范圍內(nèi)做打磨處理，直至露出金屬光澤。

（3）預(yù)熱溫度的控制。在焊接時(shí)對(duì)焊件做預(yù)熱處理可以有效防止焊接應(yīng)力出現(xiàn)，避免發(fā)生較為嚴(yán)重的焊接變形。定位焊的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在150℃～200℃，正式焊接時(shí)的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在100℃～150℃，可以使用乙炔氣做預(yù)熱處理，要控制住溫度，使焊接部分均勻受熱，避免因局部溫度過(guò)高而影響到鋼材的金屬性能。在做預(yù)熱處理的時(shí)候，最好在室內(nèi)進(jìn)行，周圍環(huán)境溫度以5℃～40℃為好。

（4）合理安排焊接次序。安排好焊接次序，可以有效防止或控制焊接變形，一般情況下，是按照先焊接周圍主筋板，后焊接其他筋板；先里后外，對(duì)稱交錯(cuò)，先縱焊后橫焊的原則進(jìn)行焊接。科學(xué)合理的焊接順序是必須遵循的工藝要素。

（5）有效控制焊接過(guò)程。對(duì)于角焊縫，需采用多層多道焊接方法，打底層2～3mm，視焊腳大小的不同，分作1～4層進(jìn)行焊接，直至完成焊接。對(duì)于塞焊縫、單邊V形坡口焊接，一般可以采用船形焊接法，當(dāng)角焊縫尺寸小于10mm的時(shí)候，也可以采用船型焊接法。對(duì)于蓋面焊縫，多采用平焊，嚴(yán)禁出現(xiàn)下坡焊，在相鄰的夾角處，運(yùn)用包角焊接工藝進(jìn)行焊接，引弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)距夾角50mm開外，在應(yīng)力集中的地方不能做引弧、收弧，對(duì)之前預(yù)留的應(yīng)力釋放孔，可以不做焊接處理。

4.3 焊后熱處理

在焊接結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)件做退火處理，以消除應(yīng)力影響。將焊接后的結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)移至熱處理車間，按照每小時(shí)升溫100℃～150℃的速度加熱結(jié)構(gòu)件，待溫度升至450℃～500℃，保持2小時(shí)，之后隨爐冷卻至300℃，出爐空冷，完成熱處理操作。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，科學(xué)合理的焊接工藝可以保證煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造質(zhì)量，可以保證結(jié)構(gòu)件符合設(shè)計(jì)要求，以及液壓支架的使用安全和應(yīng)用功效。

參考文獻(xiàn)

[1] 張新民，史新恩.液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝[J].焊接與切割，2015，（24）：42-43.

[2] 王罡.淺析煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝[J].煤，2015，（1）：32-33.

[3] 胡春平.煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝研究[J].科技與企業(yè)，2015，（5）：153.