液壓支架結構件焊接工藝

河南理工大學 （焦作 454650） 張新民 史新恩

液壓支架是現代化煤礦采掘工作面的重要支護設備，隨著煤礦高產高效礦井的建設以及煤礦開采的日益加深，液壓支架的工作環境更加惡劣，對支架的要求更高。目前液壓支架正朝著大工作阻力、超強穩定性、電液控制智能化的方向發展，支架結構件的焊接質量直接影響著煤礦的安全生產，因此制定合理的焊接工藝尤為重要。

我公司為常村煤礦生產的ZF11000/18/36D電液控制液壓支架主要結構件有護幫板、托梁、伸縮梁、前梁、頂梁、掩護梁、尾梁、插板、連桿、底座和推桿等部件，基本都用Q550高強鋼板焊接而成的組合箱體式結構。由于結構復雜，焊接量大，容易產生焊接變形，因此制定合理的焊接工藝來有效控制焊接變形，確保焊接質量尤為重要。

1.母材進廠檢測

Q550高強板進廠后，對鋼板進行檢測。經檢測可知，各項指標均合格，如表1所示。

表1 化學成分和力學性能

2.焊前準備

（1）下料 對鋼板進行噴砂處理，用數控機床進行下料。

（2）坡口的加工 采用熱切割方法，進行垂直平行切割，再進行正、反坡口加工。坡口的加工可以用機械方法和熱切割方法進行，機械加工方法，即刨坡口角度，刨后要去油污；熱切割后要去熔渣，去氧化皮并打磨光順。CO2氣體保護焊的坡口角度的允差一般為±5°，鈍邊高±2mm。

（3）定位焊 結構件在定位焊前應進行預熱，溫度為150～200℃。由于結構件較大，定位焊前可采用氧乙炔局部預熱，但預熱時不能影響母材的性能。定位焊縫高度6～8mm，長40～60mm，間隔300mm左右。當焊縫長度＜300mm時，單側定位焊縫不得少于兩處。

為防止定位焊縫開裂，應選用與焊接同類型的焊接材料。若定位焊縫出現裂紋時，必須清除，重新定位焊縫。

為防止工件變形，允許加支撐焊接，但焊后必須磨平。焊道及焊道邊緣必須清理干凈，不允許有油、銹水、渣等物。焊道兩側邊緣修磨露出金屬光澤，單側≥25mm。

3.焊接工藝過程及要求

（1）焊前預熱 焊前預熱可控制焊接冷卻速度，降低熱影響區的硬度，減少應力。為保證受熱均勻，部件裝配、點組后，應采取整體預熱的方式，預熱溫度150～200℃，預熱后及時進行焊接，焊接時層間溫度控制在130～150℃。

（2）焊接參數的確定 由于對焊接接頭區強韌性要求較高，特別是對沖擊韌性的要求高，故應采用較小焊接熱輸入的多層多道焊的方式，每層焊接完畢后要清除焊道上面的氧化皮。采用多層多道焊，前一條焊縫對后一條焊縫起到預熱作用，而后一條焊縫對前一條焊縫起到熱處理作用，可改善接頭的組織和性能。

為保證焊接質量，各層焊縫必須遵守：“先焊橫向焊縫，再焊縱向焊縫，最后焊垂直角焊縫”的原則，并盡量采用對稱（兩個焊工同時焊接）中分式（即從中間到兩端分段焊接）。主筋板和蓋板之間的焊縫必須壓過蓋板坡口斜邊和主筋的垂直邊，最后一層焊縫應先焊與母材相接的焊道，而后焊中間焊道。

焊接電流、電弧電壓、氣體流量及焊接速度對焊接質量也有很大的影響，會產生氣孔、裂紋等焊接缺陷，因此焊接時要選擇合適的電流和電壓，并注意防風，并及時用保溫阻燃的石棉布對工件進行覆蓋保溫。每層焊完要清除焊道氧化物，層間溫度控制在100～250℃。使用CO2氣體保護焊時的焊接參數如表2所示。

（3）焊后熱處理 結構件焊接結束后，應進行消除應力退火。結構件放在有效加熱范圍內，升溫速度控制在100～150℃/h，升溫至450～500℃進行保溫，保溫時間約2h，隨爐冷卻至300℃后出爐空冷。

表2 CO2氣體保護焊焊接參數

4.結語

在我公司為常村煤礦制作的ZF11000/18/36D電液控制液壓支架結構件過程中，Q550高強鋼板占的比重達到了95%。條用此焊接工藝，在制作完成后，成功通過了壓架試驗，結構件各項指標均符合國家標準，取得了成功。 （20131012）