淺析液壓支架結構件焊接技術

王毅

摘 要：液壓支架作為一種液壓動力裝置，其利用液體的壓力所產生的支撐力來進行工作，是現代各施工企業在施工過程中不可缺少的配套設備。由于液壓支架結構較為復雜，所以其焊接工作量較大，焊接工作質量的高低直接決定了液壓支架制造的質量，也會對工程安全產生較大的影響。文章從液壓支架結構的技術要求入手，對焊接工藝參數進行了分析，并進一步對焊接殘余變形的控制進行了具體的闡述。

關鍵詞：液壓支架；焊接工藝；變形控制

建筑工程的迅速發展，對機械設備的要求越來越高，高效的安裝工程是建筑施工的基本前提。目前液壓支架結構由于其具有較好的安全性、靈活性和方便性等特點，使之被建筑企業廣泛的應用。液壓支架結構的質量至關重要，而其質量控制的關鍵即是焊接品質的好壞。由于液壓結構較為復雜，其很多結構件都是由鋼板焊接而成的組合箱式結構，所以不僅存在著焊接量大，而且焊接尺寸也各不相同，在焊接工作中具有一定的難度，很容易發生變形。所以經過多年的實踐經驗，為了有效的保證液壓支架的質量，通常都會采取科學的焊接工藝有效的保證焊接的質量，從而使液壓支架滿足設計的要求，確保其發揮良好的效果。

1 液壓支架結構的技術要求

由于液壓支架結構需要有較大的支撐力，所以對其支架結構要求較為嚴格。不允許液壓支架結構件的外形上有任何的尖角出現，而且公差在任何方向1米處的范圍內的未注平面度都不允許大于2mm；焊接結構中鉸接處的4孔同軸度為D1～2mm，焊縫抗拉強度不能低于520Pa。在焊接過程中難免有焊縫的存在，在進行液壓支架結構焊接過程中，所以焊縫的地方都需要嚴格按照液壓支架通用的技術要求來進行焊接，同時還在確保焊接過程中不能有開裂、氣孔、斷裂及未融合等缺陷的發生。

2 焊接工藝參數

2.1 焊接材料

根據多年的制造經驗，我們在焊接材料的選取上采用了等強匹配和低強匹配相結合的原則，焊接材料在保證強度的前提下適當考慮焊材的延伸率和塑韌性。屈服強度δs>350MPa的母材焊接材料強度等級較母材強度低一個等級，也就是按照母材的屈服強度等同于焊材的抗拉強度的原則選取，Q420、Q460選用E50級焊材，Q550選用E60級焊材，Q690選用E70級焊材；對于屈服強度≤350MPa的Q345母材，則按照等強匹配的原則，保證焊材抗拉強度等同于母材抗拉強度，選用E50級焊材。

2.2 焊接電流

在液壓支架結構焊接過程中，其焊接電流的選取則直接關系到熔深、焊絲溶化速度及工作效率，其與這三者的關系都是呈正比，而且隨著焊接電流的增大，焊接熱能量也會相應的增加，這也會直接導致焊接應力和焊接殘余變形的增加。所以在液壓支架焊接過程中，選擇適宜的焊接電流是至關重要的，可以有效的起到控制焊接應應力和焊接殘余變形的作用。通常情況下對于焊接電流的選擇則通過公式：焊條電弧焊的焊接電流I=（40～50）d來進行選擇，式中的d為焊條直徑。由于焊接方式的不同，所以其所選擇的焊接電流也會有所不同。

2.3 焊接電壓

焊接電壓對焊接質量的影響相當大，對焊道外觀、熔深、電弧穩定性及焊縫力學性能都有很大影響。液壓支架由于焊接工作量較大，故國內絕大多數企業都選用了勞動生產效率較高的CO2氣體保護焊，其焊接電流與焊接電壓的匹配關系為：焊接電流I≤300A時，焊接電壓V=0.04×A+16±1.5V，式中A為焊接電流；焊接電流I>300A時，焊接電壓V=0.04×A+20±2V，式中A為焊接電流。一般來說，短路過渡時，電壓為16～24V，粗滴過渡時，電壓為25～40V。

2.4 干伸長度（焊絲伸出導電嘴長度）

在實際焊接工作中，對于焊絲伸出導電嘴的長度有固定的公式L=0.04I+（6～10）mm。在焊接工作中就按照這個公式來選擇適合的干伸長度。因為在焊接過程中，干伸長度距離過大或是過小都會影響到焊接的效果。當干伸長度過大時，則焊絲會發生熔化，不僅容易導致嚴重的飛濺發生，而且在焊縫處極易產生氣孔和弧坑等缺陷發生。反之而容易使飛濺物堵塞噴嘴，不僅使焊工的視線受到影響，而且保護效果也較差，無法保證焊接的質量要求，所以對于干伸長度的選擇在合理和科學。

2.5 焊接速度

在焊接工作中并不是速度越快越好，因為適宜的焊接速度對于保證焊區的塑性和韌性具有非常好的效果。在焊接過程中，其熱輸入量主要是三種要素構成，即焊接速度、焊接電流和電弧電壓，這其中的任何一個因素都會對焊接熔深及焊道產生較大的影響，關系到焊縫區的力學性能及裂紋及氣孔等缺陷的產生。特別是在進行高強度鋼焊接時，更要注意焊接的速度。通常情況下，利用CO2氣體保護焊時，則會將焊接速度控制在15～30m/h范圍內。

2.6 氣體流量

CO2氣體流量的選擇，應根據焊接電流、電弧電壓、焊接速度三因素來選擇，通常焊絲直徑d<0.8mm時，氣體流量為13～15L/min；焊絲直徑d>1.2mm時，氣體流量約為20～25L/min（1.2mm選最小值，1.6mm選最大值）。

3 焊接殘余變形的控制

3.1 反變形（以頂梁焊接為例）

液壓支架整體頂梁為了提高前端切頂力，一般設計為距離前端1000～1200mm處上翹3°～5°，針對這一現象，我們采取了下料時，將主筋上翹彎尺寸增大20～25mm，對頂板也相應增大上翹彎曲尺寸20～25mm的方法，保證了結構件尺寸要求。

3.2 控制對接間隙

為了防止結構件焊后橫向收縮引起彎曲變形，對結構件內置筋板下料時，采取了在相互配合部位，包容件上下偏差均為正公差，被包容件上下偏差均為負公差，以保證配合間隙的同時，確保下料筋板精度，避免二次氣割導致的對接間隙增大產生的收縮量增大，變形嚴重現象。

3.3 控制焊接順序

在焊接過程中，遵循先焊短焊縫，后焊長焊縫；先焊縱焊縫，再焊橫焊縫；對稱跳焊，多層多道焊的原則。即在組點完畢，先將結構件所有焊縫平焊4～5mm一層打底焊，使之形成一個框架結構，然后采用垂直角焊（船形焊）方法，先焊加強筋板與主筋板間縱向短焊縫，其次焊加強筋板與頂（底）板間橫向短焊縫，最后焊主筋板與頂（底）板間橫向長焊縫，且焊接從中間采取倒退焊法向兩端施焊，以確保應力向兩頭釋放，減小焊接變形。

4 結束語

目前我國液壓支架結構開始朝著高可靠性的方向發展，這就對焊接品質提出了更高的要求，需要保護焊接工藝的科學性和合理性及掌握的熟練程度，從而使液壓支架結構的品質得以保證。這就需要在液壓支架制作過程中，控制好焊接工藝的品質，采取科學合理的措施避免發生焊接變形的可能，同時還要嚴格按照相關標準來進行焊接，保證液壓支架的質量。

參考文獻

[1]丁農.液壓支架結構件焊接質量控制[J].煤礦機械，2010，（9）：26-28.

[2]毛衛農，李繼輝.提高焊接質量的環節與途徑[J].焊接技術，2007，36（3）：74-75.

[3]趙俊麗，尹永霞.900MPa高強鋼低匹配焊接研究及應用[J].焊接技術，2009（9）：21-24.