液壓支架底座焊接工藝改進

冀中能源機械裝備集團有限公司邢臺機械廠 （河北 054000） 郭瑞燕

1. 概述

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的重要支護設備，其主要組成部分有底座、頂梁、掩護梁及液壓缸等，各部件裝配尺寸要求較高，總裝時要保證各部件安裝銷軸穿插靈活，保證支架使用性能和整體性能。其底座一般是由鋼板焊接成的箱體式結構，結構復雜，焊接量大，焊接尺寸不易保證，容易產生焊接變形。因此，焊接質量的保證和焊接變形的控制是質量控制的關鍵，也是支架制造的關鍵。經過認真分析制定了底座合理的焊接工藝，有效地控制了焊接變形，達到了設計要求。

以ZF45.00液壓支架的底座焊接為例，由于焊接變形，導致底座在焊接后出現內主肋內側的肋板鉸接孔中心在垂直方向向下收縮，使其與兩件內主肋三孔不同心，同軸度無法保證。

2. 焊接變形控制

針對上述問題，我們分析影響焊接結構變形的因素主要有焊接參數、裝配及焊接順序，焊縫在結構中的位置，以及結構的剛性等。

（1）控制變形 從焊接參數入手，采用混合氣體保護焊（80%Ar+20%CO2），并選用φ1.2mm焊絲。具體焊接參數選用：打底焊接電流280～320A，電弧電壓36～38V，成形焊接參數為焊接電流320～360A，電弧電壓36～38V，焊接速度500mm/min，氣體流量20L/min。選用小直徑的焊絲和偏低電流，減小了焊件的受熱范圍和焊接應力，從而減小了焊接變形。

（2）支架底座結構設計特點分析 外主肋沒有鉸接孔，前后連桿均為單連桿與底座內主肋通過鉸接軸裝配，且在內主肋內側還包含一種主肋板（ZF45.0806）。對接時，一般按常規工藝穿軸對接，即先將肋板（ZF45.08BT－7）對接到位后再對接肋板（ZF45.0806），所以導致肋板（ZF45.0806）的垂直公差分布受其下方肋板（ZF45.08BT－7）的影響，分布并不均勻；焊接時，由于高溫熔化焊接完成后冷卻，垂直方向向下的拉伸，且肋板本身長度較短，質量較小，以及對接時縫隙被填平，導致焊接完成后，肋板（ZF45.0806）在垂直方向向下產生焊接收縮，從而關鍵尺寸主肋（ZF45.0802）、主肋（ZF45.0803）、肋板（ZF45.0806）鉸接孔φ101mm同軸度不能滿足設計要求，如圖1～圖3所示。

圖 1

圖 2

圖 3

3. 改進措施

通過對以上產生焊接變形的原因分析，結合我廠生產能力對實際生產焊接工藝做出如下改進。

（1）焊接時嚴格掌握公差標準 在保證底座力學性能以及結構要求的前提下，適當加大肋板（ZF45.0806）中鉸接孔的公差，通過結合各方面分析后得出公差范圍由上偏差+0.54mm、下偏差+0.34mm，改為上偏差+0.74mm、下偏差+0.54mm。

（2）考慮垂直方向拉伸力 主要為垂直向下作用力，在對接過程中將鉸接孔公差預先全部預留在垂直向上方向，用以減少或者抵消焊接完成后變形量。此過程的實現為肋板（ZF45.0806）對接時，在其鉸接孔上方墊支撐物如圖4所示。

（3）調整工藝 常規工藝對接時，肋板（ZF45.08BT－7）對肋板（ZF45.0806）的影響較大，在此次制作中打破常規，先將肋板（ZF45.0806）位置確定后，再找正肋板（ZF45.08BT－7）的位置，以大幅度降低出現偏差的可能性。

在焊接過程中，先焊接肋板（ZF45.08－12）、肋板（ZF45.08BT－8）、肋板（ZF45.08BT－9）、肋板（ZF45.0806）垂直方向的焊縫，再焊接水平方向的焊縫，用以增加其垂直方向的受力性能，如圖4所示。

圖 4

4. 結語

通過合理的焊接工藝，有效地控制了底座的焊接變形，焊后結構尺寸達到圖樣技術要求，從而保證了整批液壓支架的制造質量。