液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝探析

摘要：液壓支架對于井下工作設(shè)備和井下操作人員的安全有著決定性的影響，作為主要承載部件的液壓支架結(jié)構(gòu)件直接決定液壓支架能否正常工作。文章首先對液壓支架結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了介紹，然后對液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造工藝流程進(jìn)行了探討，并對液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝中的新技術(shù)應(yīng)用做了闡述。

關(guān)鍵詞：液壓支架結(jié)構(gòu)件；制造工藝；原材料選用；成型工序；焊接工藝 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD353 文章編號：1009-2374（2015）10-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0889

液壓支架是煤礦開采的重要機(jī)械設(shè)備之一。隨著我國煤礦開采技術(shù)的飛速發(fā)展和采礦業(yè)對開采設(shè)備需求的不斷增長，我國的液壓支架制造行業(yè)得到了快速發(fā)展。液壓支架結(jié)構(gòu)件作為液壓支架的重要組成部分，對于液壓支架的工作性能有著決定性的影響。液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造工藝直接影響著結(jié)構(gòu)件的各項(xiàng)性能，對于液壓支架結(jié)構(gòu)件的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝概述

液壓支架利用液壓產(chǎn)生的支撐力實(shí)現(xiàn)支架移動的自動化和對礦井頂板的支撐與防護(hù)，是煤礦開采機(jī)械化操作的配套設(shè)備，有著移動速度快、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。液壓支架結(jié)構(gòu)件主要包括挑梁、頂梁、尾梁和掩護(hù)梁等部件，上述結(jié)構(gòu)都是通過焊接將鋼板連接而成的。作為液壓支架承受載荷的主要部件，支架結(jié)構(gòu)件對強(qiáng)度有著更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，制造工藝也更為嚴(yán)格。

液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝包括從原材料的選用到焊后結(jié)構(gòu)件處理的整個(gè)過程。其中鋼板選用部分對材料提出了高強(qiáng)度和低自重的要求，為了合理進(jìn)行選材，需要對鋼板的機(jī)械性能進(jìn)行一定的檢查工作。焊接材料的選用要充分考慮焊接工藝的技術(shù)要求，對選用的焊接材料進(jìn)行評定實(shí)驗(yàn)。選材的下一工序是成型，其作為焊接的重要準(zhǔn)備工作有著一系列的技術(shù)要求。焊接是結(jié)構(gòu)件制造中最為重要的步驟，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)件制造工藝的科學(xué)與否。

2 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝流程

2.1 原材料選用

液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造是從原材料的選用開始的，原材料的選用對于結(jié)構(gòu)件的各項(xiàng)工作性能參數(shù)有著決定性影響。為滿足結(jié)構(gòu)件高強(qiáng)度的要求，大多選擇高強(qiáng)度鋼板作為原材料，使用前要對選用鋼板的各項(xiàng)機(jī)械性能做一定的測試工作，尤其是要充分考慮后續(xù)成型工序和焊接對于材料的影響。選用后的材料要經(jīng)過拋丸處理、氣割下料、處理氧化層、再拋丸處理等工序，這樣有利于防腐和延長材料使用壽命。

2.2 成型工序技術(shù)要求

成型是液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝的重要工序。成型方式一般有兩種：一是依照工件底板上的劃線進(jìn)行拼裝，適用于單件或批量小的工件；二是使用專用的成型拼裝模具，適用于大批量的零件。要保證成型工序中的各個(gè)零件符合標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行合理的分組，作為焊接流程前的準(zhǔn)備工作，在成型時(shí)要充分考慮焊接過程對工件結(jié)構(gòu)性能的影響以保證焊接工作的順利實(shí)施。

焊縫底部的間隙不能大于2mm。如果超過2mm必須對工件進(jìn)行矯平操作，不可以使用強(qiáng)力變形的方法來修正，否則會對后續(xù)的焊接工作造成不良的影響。有的焊縫容易發(fā)生焊角變形的情況，焊接時(shí)應(yīng)保證工件處于自由狀態(tài)，工件溫度降低后測量其焊接變形量，以此作為變形處理的根據(jù)。進(jìn)行焊接操作時(shí)需要在每個(gè)內(nèi)檔位置設(shè)置固撐筋，對焊接產(chǎn)生的變形做一個(gè)預(yù)處理工作，對于固撐筋的強(qiáng)度有較高的要求，固撐筋通常與主筋板呈90°放置，這樣可以有效消除焊接主筋板后產(chǎn)生的彈性收縮量。對于伸縮梁、插板等斷面尺寸比較小的結(jié)構(gòu)件，在焊接時(shí)應(yīng)使用“背對背”的形式，增大結(jié)構(gòu)件的剛性，縮小焊接變形量。

2.3 焊接工藝的注意事項(xiàng)

液壓支架結(jié)構(gòu)件主要通過鋼板焊接制成，液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接存在結(jié)構(gòu)類型多、工作量大、焊接尺寸較難控制等問題。焊接工作的好壞直接決定結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，所以我們要確定科學(xué)的焊接流程，使用合理的方法來保障質(zhì)量，盡可能減小焊接變形量。對于焊接材料的選擇、焊接方式的運(yùn)用、保護(hù)空氣的選用、焊接應(yīng)力的消除、焊前的準(zhǔn)備工作等都要有清晰的認(rèn)識。首先是焊接材料和保護(hù)氣的選擇，應(yīng)根據(jù)不同鋼板之間的焊接情況選用不同的焊接材料，依照低強(qiáng)匹配的原則進(jìn)行。為了避免焊接變形和焊接應(yīng)力的產(chǎn)生，在焊接過程中應(yīng)減少熱量的輸入。考慮到結(jié)構(gòu)件的工作環(huán)境，需要承受較大的壓力，必須提高焊道的韌性和塑性，可通過使用較細(xì)的焊絲、采用小電流的焊接方式、降低焊接材料在焊道中的溶解量這一方法來實(shí)現(xiàn)。焊接保護(hù)氣體選用二氧化碳與氬氣的混合氣體，這樣可以極大地降低焊接時(shí)的飛濺量，在高溫狀態(tài)下有效地封隔焊接環(huán)境，防止氧化層的形成，保證焊道美觀。

焊接方式根據(jù)結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)進(jìn)行選擇。由于結(jié)構(gòu)件通常選用較高強(qiáng)度的鋼板，其碳當(dāng)量比較高，在焊接過程中會有明顯的淬硬現(xiàn)象，使焊道的韌性和塑性不能滿足要求。所以在焊接時(shí)應(yīng)參考“多層多道焊接示意圖”選擇合適的方法。在焊接順序方面，應(yīng)遵照從里到外的原則，這樣可以有效地減小焊接變形量。對于橫縱焊縫應(yīng)優(yōu)先選擇縱焊縫，處理完變形量較大的焊縫后再處理其他焊縫。采用多層多道焊接可以保證熱值輸入小，對焊縫組織起到細(xì)化作用。

焊接應(yīng)力的消除和焊接前的準(zhǔn)備工作同樣重要。在焊接前必須要對焊道進(jìn)行清理，對影響焊接的各種雜質(zhì)比如氧化層、鐵銹、油污等進(jìn)行認(rèn)真處理。清理工作完成后需要對鋼板進(jìn)行加熱，加熱一定要均勻，針對不同的材料選用不同的預(yù)熱溫度和方法，這對于保證焊接質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本都有好處，有利于保持鋼板的機(jī)械性能。在焊接完成后不可避免地會出現(xiàn)焊接應(yīng)力，消除焊接應(yīng)力多采用回火和振動的方式進(jìn)行。

3 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝的發(fā)展

液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝的重要工序是焊接，焊接在增大支架結(jié)構(gòu)件工作性能的同時(shí)，也伴隨著出現(xiàn)了各種問題。由于焊接鋼板的高強(qiáng)度要求，在焊接后結(jié)構(gòu)件容易出現(xiàn)冷裂紋，會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件的后續(xù)正常使用，通過對液壓支架結(jié)構(gòu)件進(jìn)行去應(yīng)力時(shí)效處理可以有效解決這一問題。低溫時(shí)效處理工藝能耗小，對鋼板造成的變形量較小，同時(shí)可以提高焊縫的沖擊韌性，有較好的焊縫硬度處理能力，目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在焊接過程中由于冷卻速度不一、焊接溫度不均勻會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，采用低溫時(shí)效處理方法，通過控制加熱溫度的高低、恒溫狀態(tài)的時(shí)間長短可以有效地消除熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，使應(yīng)力得以分布擴(kuò)散。低溫時(shí)效處理對于支架結(jié)構(gòu)件的性能影響很大，是對焊接工序的補(bǔ)充和完善。由于操作簡單、易于控制，可以極大地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

液壓支架結(jié)構(gòu)件對液壓支架的性能有著重要影響，文章對液壓支架結(jié)構(gòu)件組成及制造工藝進(jìn)行了分析，探討了保證液壓支架結(jié)構(gòu)件制造質(zhì)量的方法，對于焊接中采用的低溫時(shí)效處理工藝進(jìn)行了詳盡的闡述。希望本文的分析能為相關(guān)從業(yè)人員提供一些有益的參考，不斷提高我國液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘旭全.淺談液壓支架結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的過程控制[J].工藝技術(shù)，2009，（29）.

[2] 趙忠剛.高端液壓支架構(gòu)件制造工藝的先進(jìn)性分析

[J].科技資訊，2012，（4）.

[3] 王國法.液壓支架控制技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[4] 宋剛，丁付強(qiáng).低溫時(shí)效工藝在液壓支架結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2011，（1）.

作者簡介：王瑞彥，女，山西陽泉人，陽泉華越機(jī)械有限公司工程師，研究方向：鏜削加工鏜孔同軸度保證。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）