淺談低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷提升，液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用范圍也得到了擴(kuò)展。液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接工藝會(huì)增強(qiáng)液壓支架的作用，但同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)焊縫問題，例如拉伸性能不強(qiáng)、殘余應(yīng)力不足、耐沖擊性不強(qiáng)等。對(duì)焊縫的處理工藝較多，文章主要針對(duì)熱時(shí)效中的低溫時(shí)效進(jìn)行分析，討論其應(yīng)用價(jià)值與影響作用。

關(guān)鍵詞：低溫時(shí)效；液壓支架結(jié)構(gòu)件；振動(dòng)時(shí)效；焊接工藝；焊縫問題；熱時(shí)效

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0074-02

低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件十分有幫助，相比高溫時(shí)效工藝，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊縫的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面均有很好的影響效果。文章從低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用中入手，對(duì)比了三種不同工藝的影響結(jié)果，總結(jié)出低溫時(shí)效工藝的優(yōu)勢(shì)及對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響，期望能夠?qū)θ蘸笱芯刻峁┬┰S

幫助。

1 低溫時(shí)效工藝在液壓支架結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用

液壓支架構(gòu)件的材料是高強(qiáng)度鋼板焊接而成，在焊接過(guò)后容易出現(xiàn)冷裂紋，這是液壓支架結(jié)構(gòu)件的不足之處，冷裂紋將影響液壓支架的工作性能。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)液壓支架中產(chǎn)生的冷裂紋受到了生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)的關(guān)注，進(jìn)而形成液壓支架焊接結(jié)構(gòu)焊后去應(yīng)力時(shí)效處理，這是避免生成冷裂紋的一種最佳手段，焊后時(shí)效處理工藝包括熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、自然時(shí)效，其中的熱時(shí)效又包含了高溫時(shí)效和低溫時(shí)效。

文中列舉試驗(yàn)案例進(jìn)行探討低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，進(jìn)而得出低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響。

首先，試驗(yàn)材料的選擇是液壓支架中常用的Q550板材焊接而成的組建，焊絲為GHS-60，直徑Φ1.2mm，試驗(yàn)中做出三件試樣樣坯：樣坯一，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后不做任何處理；樣坯二，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做高溫時(shí)效處理，溫度掌控在480℃左右，持續(xù)3小時(shí)；樣坯三，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做低溫時(shí)效處理，溫度在260℃左右，持續(xù)3小時(shí)。

當(dāng)三種支架結(jié)構(gòu)的樣坯工藝處理完成后，對(duì)樣坯進(jìn)行拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面的試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果顯示，低溫時(shí)效工藝對(duì)焊縫的拉伸性能與高溫時(shí)效工藝處理后相差無(wú)幾，但與焊后無(wú)處理的焊縫拉伸性能相比，低溫時(shí)效與高溫時(shí)效均高出很多。從沖擊韌性中來(lái)看，焊縫的沖擊韌性經(jīng)過(guò)低溫時(shí)效的處理后，沖擊韌性可達(dá)到160/J·cm-2，而焊后無(wú)處理和高溫時(shí)效處理后的沖擊韌性均在144～145/J·cm-2之間，無(wú)明顯變化。從強(qiáng)度測(cè)試上看，對(duì)三種樣坯的焊縫、熱影響區(qū)和母材等部位的硬度測(cè)試過(guò)后，三者均有不同，圖1為取3點(diǎn)平均值比較后的結(jié)果。

不難看出，三種工藝處理后的硬度檢測(cè)中，對(duì)母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)的對(duì)比有所不同，低溫時(shí)效處理后焊縫及熱影響區(qū)的硬度較高，高于高溫時(shí)效處理，而三種樣坯的母材區(qū)域硬度基本相同。對(duì)焊縫殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件中的3點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，分別在焊縫兩側(cè)的根部，結(jié)果顯示，與其他兩種工藝處理相比，低溫時(shí)效工藝處理焊縫的殘余應(yīng)力消除率在32%左右，高溫時(shí)效工藝消除率在40%以上。三種樣坯在各種試驗(yàn)后的作用大小有了答案，最后觀察液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的表面與焊縫的變化，高溫與低溫時(shí)效工藝處理后的樣坯放置48小時(shí)，高溫時(shí)效樣坯中2%～3%面積的表面有氧化皮出現(xiàn)，低溫時(shí)效樣坯無(wú)氧化皮出現(xiàn)。

2 低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響

從上述試驗(yàn)應(yīng)用中可以看出，低溫時(shí)效工藝處理焊縫沖擊韌性要高于其他兩種工藝，熱影響區(qū)和焊縫硬度的處理也高于其他兩種工藝。低溫時(shí)效工藝只有殘余應(yīng)力消除率較低，為31%左右，其他性能還包括耗能低、工件變形小、無(wú)氧化皮等方面均高于或等于其他兩種工藝處理的效果。而根據(jù)MT/T587《液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件》中明確說(shuō)明的“振動(dòng)時(shí)效處理是結(jié)構(gòu)件焊后處理的可行辦法，但振動(dòng)時(shí)效的應(yīng)力消除率需要在25%～35%之間”，所以低溫時(shí)效應(yīng)力消除率在31%也在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，低溫時(shí)效對(duì)氫的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，能夠減輕氫擴(kuò)大冷裂紋的能力，也是消除冷裂紋隱患的一種工藝，效果優(yōu)良。

在液壓支架結(jié)構(gòu)件中，焊接是必不可少的一種工藝，焊接出現(xiàn)的冷裂縫和應(yīng)力也無(wú)可避免，冷裂縫的出現(xiàn)十分影響液壓支架結(jié)構(gòu)件的性能應(yīng)用，應(yīng)力將會(huì)減小，應(yīng)力主要由熱應(yīng)力和組織應(yīng)力組成，這是由于焊接過(guò)程中對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生的溫度會(huì)不均勻，從而產(chǎn)生溫度梯度，冷卻過(guò)程中的冷卻速度的不均勻便產(chǎn)生了熱應(yīng)力和應(yīng)力集中。另外，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊縫，在形成時(shí)熔池中不同組織凝固結(jié)晶的時(shí)間不同、自由收縮量的不同、焊縫不同元素的不同，將會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，但如果是焊縫局部區(qū)域的晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，所以可以忽略不計(jì)。

本文分析的低溫時(shí)效工藝也是對(duì)整體結(jié)構(gòu)件的一次重新加熱，低溫時(shí)效工藝的溫度應(yīng)該控制在260℃左右，待溫度達(dá)到260℃時(shí)，保持恒溫狀態(tài)3小時(shí)，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的幫助作用很強(qiáng)。這種低溫時(shí)效工藝不僅僅對(duì)焊縫局部進(jìn)行熱循環(huán)，也是對(duì)結(jié)構(gòu)件整體的一種熱循環(huán)，加熱到固定溫度時(shí)可以在一定程度上消除焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。焊縫中會(huì)產(chǎn)生組織應(yīng)力，低溫時(shí)效工藝需要對(duì)組織應(yīng)力進(jìn)行減少或消除，在高溫恒溫中保證相應(yīng)應(yīng)力的轉(zhuǎn)變，使應(yīng)力分布擴(kuò)散，降低焊縫中的組織應(yīng)力。在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后時(shí)效工藝中，溫度高能夠降低殘余應(yīng)力，但是過(guò)高的溫度會(huì)使焊縫區(qū)域中的晶粒變粗，從而降低硬度，還會(huì)生成氧化皮，這也是高溫時(shí)效工藝的不足之處。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的作用很大，在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后處理工作中有多種工藝可以對(duì)焊后工作進(jìn)行補(bǔ)充和改善，低溫時(shí)效工藝與高溫時(shí)效工藝是液壓支架結(jié)構(gòu)件中常用的一種工藝，對(duì)結(jié)構(gòu)件的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等均有很好的影響作用，并且低溫時(shí)效工藝由于溫度控制穩(wěn)定，在260℃左右不會(huì)產(chǎn)生氧化皮。低溫時(shí)效是一種操作簡(jiǎn)單、作用強(qiáng)大的工藝，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均有很好的提升作用，適合大范圍的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣雖合，毛衛(wèi)民，楊平，等.再結(jié)晶及低溫時(shí)效對(duì)Fe-6.5wt%Si薄板磁性能的影響[J].功能材料，2013，5（17）.

[2] 尹文鋒.316L/Q235異種鋼焊接接頭性能研究及焊接過(guò)程數(shù)值模擬[D].西南石油大學(xué)，2013.

[3] 劉東風(fēng)，衛(wèi)英慧，范光偉.拉伸應(yīng)變對(duì)9Ni鋼低溫韌性的影響[J].物理測(cè)試，2013，7（6）.

作者簡(jiǎn)介：唐鋼（1964-），男，山西朔州人，供職于大同煤礦機(jī)電裝備制造有限公司中央機(jī)廠質(zhì)量檢測(cè)中心，中級(jí)

職稱。

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷提升，液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用范圍也得到了擴(kuò)展。液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接工藝會(huì)增強(qiáng)液壓支架的作用，但同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)焊縫問題，例如拉伸性能不強(qiáng)、殘余應(yīng)力不足、耐沖擊性不強(qiáng)等。對(duì)焊縫的處理工藝較多，文章主要針對(duì)熱時(shí)效中的低溫時(shí)效進(jìn)行分析，討論其應(yīng)用價(jià)值與影響作用。

關(guān)鍵詞：低溫時(shí)效；液壓支架結(jié)構(gòu)件；振動(dòng)時(shí)效；焊接工藝；焊縫問題；熱時(shí)效

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0074-02

低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件十分有幫助，相比高溫時(shí)效工藝，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊縫的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面均有很好的影響效果。文章從低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用中入手，對(duì)比了三種不同工藝的影響結(jié)果，總結(jié)出低溫時(shí)效工藝的優(yōu)勢(shì)及對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響，期望能夠?qū)θ蘸笱芯刻峁┬┰S

幫助。

1 低溫時(shí)效工藝在液壓支架結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用

液壓支架構(gòu)件的材料是高強(qiáng)度鋼板焊接而成，在焊接過(guò)后容易出現(xiàn)冷裂紋，這是液壓支架結(jié)構(gòu)件的不足之處，冷裂紋將影響液壓支架的工作性能。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)液壓支架中產(chǎn)生的冷裂紋受到了生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)的關(guān)注，進(jìn)而形成液壓支架焊接結(jié)構(gòu)焊后去應(yīng)力時(shí)效處理，這是避免生成冷裂紋的一種最佳手段，焊后時(shí)效處理工藝包括熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、自然時(shí)效，其中的熱時(shí)效又包含了高溫時(shí)效和低溫時(shí)效。

文中列舉試驗(yàn)案例進(jìn)行探討低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，進(jìn)而得出低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響。

首先，試驗(yàn)材料的選擇是液壓支架中常用的Q550板材焊接而成的組建，焊絲為GHS-60，直徑Φ1.2mm，試驗(yàn)中做出三件試樣樣坯：樣坯一，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后不做任何處理；樣坯二，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做高溫時(shí)效處理，溫度掌控在480℃左右，持續(xù)3小時(shí)；樣坯三，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做低溫時(shí)效處理，溫度在260℃左右，持續(xù)3小時(shí)。

當(dāng)三種支架結(jié)構(gòu)的樣坯工藝處理完成后，對(duì)樣坯進(jìn)行拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面的試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果顯示，低溫時(shí)效工藝對(duì)焊縫的拉伸性能與高溫時(shí)效工藝處理后相差無(wú)幾，但與焊后無(wú)處理的焊縫拉伸性能相比，低溫時(shí)效與高溫時(shí)效均高出很多。從沖擊韌性中來(lái)看，焊縫的沖擊韌性經(jīng)過(guò)低溫時(shí)效的處理后，沖擊韌性可達(dá)到160/J·cm-2，而焊后無(wú)處理和高溫時(shí)效處理后的沖擊韌性均在144～145/J·cm-2之間，無(wú)明顯變化。從強(qiáng)度測(cè)試上看，對(duì)三種樣坯的焊縫、熱影響區(qū)和母材等部位的硬度測(cè)試過(guò)后，三者均有不同，圖1為取3點(diǎn)平均值比較后的結(jié)果。

不難看出，三種工藝處理后的硬度檢測(cè)中，對(duì)母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)的對(duì)比有所不同，低溫時(shí)效處理后焊縫及熱影響區(qū)的硬度較高，高于高溫時(shí)效處理，而三種樣坯的母材區(qū)域硬度基本相同。對(duì)焊縫殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件中的3點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，分別在焊縫兩側(cè)的根部，結(jié)果顯示，與其他兩種工藝處理相比，低溫時(shí)效工藝處理焊縫的殘余應(yīng)力消除率在32%左右，高溫時(shí)效工藝消除率在40%以上。三種樣坯在各種試驗(yàn)后的作用大小有了答案，最后觀察液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的表面與焊縫的變化，高溫與低溫時(shí)效工藝處理后的樣坯放置48小時(shí)，高溫時(shí)效樣坯中2%～3%面積的表面有氧化皮出現(xiàn)，低溫時(shí)效樣坯無(wú)氧化皮出現(xiàn)。

2 低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響

從上述試驗(yàn)應(yīng)用中可以看出，低溫時(shí)效工藝處理焊縫沖擊韌性要高于其他兩種工藝，熱影響區(qū)和焊縫硬度的處理也高于其他兩種工藝。低溫時(shí)效工藝只有殘余應(yīng)力消除率較低，為31%左右，其他性能還包括耗能低、工件變形小、無(wú)氧化皮等方面均高于或等于其他兩種工藝處理的效果。而根據(jù)MT/T587《液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件》中明確說(shuō)明的“振動(dòng)時(shí)效處理是結(jié)構(gòu)件焊后處理的可行辦法，但振動(dòng)時(shí)效的應(yīng)力消除率需要在25%～35%之間”，所以低溫時(shí)效應(yīng)力消除率在31%也在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，低溫時(shí)效對(duì)氫的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，能夠減輕氫擴(kuò)大冷裂紋的能力，也是消除冷裂紋隱患的一種工藝，效果優(yōu)良。

在液壓支架結(jié)構(gòu)件中，焊接是必不可少的一種工藝，焊接出現(xiàn)的冷裂縫和應(yīng)力也無(wú)可避免，冷裂縫的出現(xiàn)十分影響液壓支架結(jié)構(gòu)件的性能應(yīng)用，應(yīng)力將會(huì)減小，應(yīng)力主要由熱應(yīng)力和組織應(yīng)力組成，這是由于焊接過(guò)程中對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生的溫度會(huì)不均勻，從而產(chǎn)生溫度梯度，冷卻過(guò)程中的冷卻速度的不均勻便產(chǎn)生了熱應(yīng)力和應(yīng)力集中。另外，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊縫，在形成時(shí)熔池中不同組織凝固結(jié)晶的時(shí)間不同、自由收縮量的不同、焊縫不同元素的不同，將會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，但如果是焊縫局部區(qū)域的晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，所以可以忽略不計(jì)。

本文分析的低溫時(shí)效工藝也是對(duì)整體結(jié)構(gòu)件的一次重新加熱，低溫時(shí)效工藝的溫度應(yīng)該控制在260℃左右，待溫度達(dá)到260℃時(shí)，保持恒溫狀態(tài)3小時(shí)，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的幫助作用很強(qiáng)。這種低溫時(shí)效工藝不僅僅對(duì)焊縫局部進(jìn)行熱循環(huán)，也是對(duì)結(jié)構(gòu)件整體的一種熱循環(huán)，加熱到固定溫度時(shí)可以在一定程度上消除焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。焊縫中會(huì)產(chǎn)生組織應(yīng)力，低溫時(shí)效工藝需要對(duì)組織應(yīng)力進(jìn)行減少或消除，在高溫恒溫中保證相應(yīng)應(yīng)力的轉(zhuǎn)變，使應(yīng)力分布擴(kuò)散，降低焊縫中的組織應(yīng)力。在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后時(shí)效工藝中，溫度高能夠降低殘余應(yīng)力，但是過(guò)高的溫度會(huì)使焊縫區(qū)域中的晶粒變粗，從而降低硬度，還會(huì)生成氧化皮，這也是高溫時(shí)效工藝的不足之處。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的作用很大，在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后處理工作中有多種工藝可以對(duì)焊后工作進(jìn)行補(bǔ)充和改善，低溫時(shí)效工藝與高溫時(shí)效工藝是液壓支架結(jié)構(gòu)件中常用的一種工藝，對(duì)結(jié)構(gòu)件的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等均有很好的影響作用，并且低溫時(shí)效工藝由于溫度控制穩(wěn)定，在260℃左右不會(huì)產(chǎn)生氧化皮。低溫時(shí)效是一種操作簡(jiǎn)單、作用強(qiáng)大的工藝，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均有很好的提升作用，適合大范圍的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣雖合，毛衛(wèi)民，楊平，等.再結(jié)晶及低溫時(shí)效對(duì)Fe-6.5wt%Si薄板磁性能的影響[J].功能材料，2013，5（17）.

[2] 尹文鋒.316L/Q235異種鋼焊接接頭性能研究及焊接過(guò)程數(shù)值模擬[D].西南石油大學(xué)，2013.

[3] 劉東風(fēng)，衛(wèi)英慧，范光偉.拉伸應(yīng)變對(duì)9Ni鋼低溫韌性的影響[J].物理測(cè)試，2013，7（6）.

作者簡(jiǎn)介：唐鋼（1964-），男，山西朔州人，供職于大同煤礦機(jī)電裝備制造有限公司中央機(jī)廠質(zhì)量檢測(cè)中心，中級(jí)

職稱。

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷提升，液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用范圍也得到了擴(kuò)展。液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接工藝會(huì)增強(qiáng)液壓支架的作用，但同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)焊縫問題，例如拉伸性能不強(qiáng)、殘余應(yīng)力不足、耐沖擊性不強(qiáng)等。對(duì)焊縫的處理工藝較多，文章主要針對(duì)熱時(shí)效中的低溫時(shí)效進(jìn)行分析，討論其應(yīng)用價(jià)值與影響作用。

關(guān)鍵詞：低溫時(shí)效；液壓支架結(jié)構(gòu)件；振動(dòng)時(shí)效；焊接工藝；焊縫問題；熱時(shí)效

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0074-02

低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件十分有幫助，相比高溫時(shí)效工藝，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊縫的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面均有很好的影響效果。文章從低溫時(shí)效工藝的應(yīng)用中入手，對(duì)比了三種不同工藝的影響結(jié)果，總結(jié)出低溫時(shí)效工藝的優(yōu)勢(shì)及對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響，期望能夠?qū)θ蘸笱芯刻峁┬┰S

幫助。

1 低溫時(shí)效工藝在液壓支架結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用

液壓支架構(gòu)件的材料是高強(qiáng)度鋼板焊接而成，在焊接過(guò)后容易出現(xiàn)冷裂紋，這是液壓支架結(jié)構(gòu)件的不足之處，冷裂紋將影響液壓支架的工作性能。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)液壓支架中產(chǎn)生的冷裂紋受到了生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)的關(guān)注，進(jìn)而形成液壓支架焊接結(jié)構(gòu)焊后去應(yīng)力時(shí)效處理，這是避免生成冷裂紋的一種最佳手段，焊后時(shí)效處理工藝包括熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、自然時(shí)效，其中的熱時(shí)效又包含了高溫時(shí)效和低溫時(shí)效。

文中列舉試驗(yàn)案例進(jìn)行探討低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，進(jìn)而得出低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響。

首先，試驗(yàn)材料的選擇是液壓支架中常用的Q550板材焊接而成的組建，焊絲為GHS-60，直徑Φ1.2mm，試驗(yàn)中做出三件試樣樣坯：樣坯一，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后不做任何處理；樣坯二，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做高溫時(shí)效處理，溫度掌控在480℃左右，持續(xù)3小時(shí)；樣坯三，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件做低溫時(shí)效處理，溫度在260℃左右，持續(xù)3小時(shí)。

當(dāng)三種支架結(jié)構(gòu)的樣坯工藝處理完成后，對(duì)樣坯進(jìn)行拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等方面的試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果顯示，低溫時(shí)效工藝對(duì)焊縫的拉伸性能與高溫時(shí)效工藝處理后相差無(wú)幾，但與焊后無(wú)處理的焊縫拉伸性能相比，低溫時(shí)效與高溫時(shí)效均高出很多。從沖擊韌性中來(lái)看，焊縫的沖擊韌性經(jīng)過(guò)低溫時(shí)效的處理后，沖擊韌性可達(dá)到160/J·cm-2，而焊后無(wú)處理和高溫時(shí)效處理后的沖擊韌性均在144～145/J·cm-2之間，無(wú)明顯變化。從強(qiáng)度測(cè)試上看，對(duì)三種樣坯的焊縫、熱影響區(qū)和母材等部位的硬度測(cè)試過(guò)后，三者均有不同，圖1為取3點(diǎn)平均值比較后的結(jié)果。

不難看出，三種工藝處理后的硬度檢測(cè)中，對(duì)母材區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)的對(duì)比有所不同，低溫時(shí)效處理后焊縫及熱影響區(qū)的硬度較高，高于高溫時(shí)效處理，而三種樣坯的母材區(qū)域硬度基本相同。對(duì)焊縫殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件中的3點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，分別在焊縫兩側(cè)的根部，結(jié)果顯示，與其他兩種工藝處理相比，低溫時(shí)效工藝處理焊縫的殘余應(yīng)力消除率在32%左右，高溫時(shí)效工藝消除率在40%以上。三種樣坯在各種試驗(yàn)后的作用大小有了答案，最后觀察液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的表面與焊縫的變化，高溫與低溫時(shí)效工藝處理后的樣坯放置48小時(shí)，高溫時(shí)效樣坯中2%～3%面積的表面有氧化皮出現(xiàn)，低溫時(shí)效樣坯無(wú)氧化皮出現(xiàn)。

2 低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的影響

從上述試驗(yàn)應(yīng)用中可以看出，低溫時(shí)效工藝處理焊縫沖擊韌性要高于其他兩種工藝，熱影響區(qū)和焊縫硬度的處理也高于其他兩種工藝。低溫時(shí)效工藝只有殘余應(yīng)力消除率較低，為31%左右，其他性能還包括耗能低、工件變形小、無(wú)氧化皮等方面均高于或等于其他兩種工藝處理的效果。而根據(jù)MT/T587《液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件》中明確說(shuō)明的“振動(dòng)時(shí)效處理是結(jié)構(gòu)件焊后處理的可行辦法，但振動(dòng)時(shí)效的應(yīng)力消除率需要在25%～35%之間”，所以低溫時(shí)效應(yīng)力消除率在31%也在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，低溫時(shí)效對(duì)氫的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，能夠減輕氫擴(kuò)大冷裂紋的能力，也是消除冷裂紋隱患的一種工藝，效果優(yōu)良。

在液壓支架結(jié)構(gòu)件中，焊接是必不可少的一種工藝，焊接出現(xiàn)的冷裂縫和應(yīng)力也無(wú)可避免，冷裂縫的出現(xiàn)十分影響液壓支架結(jié)構(gòu)件的性能應(yīng)用，應(yīng)力將會(huì)減小，應(yīng)力主要由熱應(yīng)力和組織應(yīng)力組成，這是由于焊接過(guò)程中對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生的溫度會(huì)不均勻，從而產(chǎn)生溫度梯度，冷卻過(guò)程中的冷卻速度的不均勻便產(chǎn)生了熱應(yīng)力和應(yīng)力集中。另外，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊縫，在形成時(shí)熔池中不同組織凝固結(jié)晶的時(shí)間不同、自由收縮量的不同、焊縫不同元素的不同，將會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，但如果是焊縫局部區(qū)域的晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，所以可以忽略不計(jì)。

本文分析的低溫時(shí)效工藝也是對(duì)整體結(jié)構(gòu)件的一次重新加熱，低溫時(shí)效工藝的溫度應(yīng)該控制在260℃左右，待溫度達(dá)到260℃時(shí)，保持恒溫狀態(tài)3小時(shí)，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件焊后的幫助作用很強(qiáng)。這種低溫時(shí)效工藝不僅僅對(duì)焊縫局部進(jìn)行熱循環(huán)，也是對(duì)結(jié)構(gòu)件整體的一種熱循環(huán)，加熱到固定溫度時(shí)可以在一定程度上消除焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。焊縫中會(huì)產(chǎn)生組織應(yīng)力，低溫時(shí)效工藝需要對(duì)組織應(yīng)力進(jìn)行減少或消除，在高溫恒溫中保證相應(yīng)應(yīng)力的轉(zhuǎn)變，使應(yīng)力分布擴(kuò)散，降低焊縫中的組織應(yīng)力。在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后時(shí)效工藝中，溫度高能夠降低殘余應(yīng)力，但是過(guò)高的溫度會(huì)使焊縫區(qū)域中的晶粒變粗，從而降低硬度，還會(huì)生成氧化皮，這也是高溫時(shí)效工藝的不足之處。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低溫時(shí)效工藝對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的作用很大，在液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊后處理工作中有多種工藝可以對(duì)焊后工作進(jìn)行補(bǔ)充和改善，低溫時(shí)效工藝與高溫時(shí)效工藝是液壓支架結(jié)構(gòu)件中常用的一種工藝，對(duì)結(jié)構(gòu)件的拉伸、沖擊、硬度、殘余應(yīng)力等均有很好的影響作用，并且低溫時(shí)效工藝由于溫度控制穩(wěn)定，在260℃左右不會(huì)產(chǎn)生氧化皮。低溫時(shí)效是一種操作簡(jiǎn)單、作用強(qiáng)大的工藝，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均有很好的提升作用，適合大范圍的推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：唐鋼（1964-），男，山西朔州人，供職于大同煤礦機(jī)電裝備制造有限公司中央機(jī)廠質(zhì)量檢測(cè)中心，中級(jí)

職稱。