掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝探究

劉玉榮（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

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掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝探究

劉玉榮
（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

摘 要：不斷提高并強(qiáng)化高強(qiáng)度鋼焊接工藝對(duì)提高掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際質(zhì)量，確保其安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。這不僅是因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，更是因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)的重要組成部分。所以，科學(xué)、合理地進(jìn)行高強(qiáng)度鋼焊接工藝的研究與應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。也正因如此，在掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接工藝的重視，全面掌握高強(qiáng)度鋼焊接工藝的內(nèi)容，控制好高強(qiáng)度鋼焊接工藝的重要參數(shù)，從而形成更有利于掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)、加工、制造的高強(qiáng)度鋼焊接工藝體系，為有效地提高掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能提供有益的鋪墊。本文筆者即結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝進(jìn)行粗淺的探索。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；高強(qiáng)度鋼；高強(qiáng)度鋼焊接；焊接工藝

在煤炭生產(chǎn)中掘進(jìn)機(jī)無(wú)疑是最為核心的機(jī)械設(shè)備，也正是有了掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用才能夠確保煤炭生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全。也正因如此，確保掘進(jìn)機(jī)的安全、穩(wěn)定、連續(xù)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)則尤為重要。而高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)作為掘進(jìn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與功能部分，其對(duì)掘進(jìn)機(jī)影響是十分巨大的。所以，做好掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝也就具備著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以下筆者即結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，從掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝特性、內(nèi)容、工藝流程以及主要的參數(shù)控制等方面入手，進(jìn)行粗淺的探討與分析，從而進(jìn)一步加深人們對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝的深度認(rèn)識(shí)，從而為做好掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝發(fā)展與應(yīng)用提供有益的參考。

1 對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝特性的分析

在掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)制造過(guò)程中，為了能夠更好地提高掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與功能穩(wěn)定性，往往在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中結(jié)合掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)，選擇高強(qiáng)度鋼作為掘進(jìn)機(jī)截割部分以及鏟板部分的主要結(jié)構(gòu)與材料。但是，由于高強(qiáng)度鋼具備受熱穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，所以在掘進(jìn)機(jī)應(yīng)力的集中部位也極易出現(xiàn)高敏感性，從而造成焊接部分出現(xiàn)開(kāi)焊、裂縫的現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重影響了掘進(jìn)機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，也進(jìn)一步影響了高強(qiáng)度鋼在掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用中機(jī)械性能、功能的最大化發(fā)揮。因此，結(jié)合高強(qiáng)度鋼這一特點(diǎn)，在掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝中應(yīng)該對(duì)此采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效控制，也就是說(shuō)從高強(qiáng)度鋼焊接的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，如：焊接材料、焊接方式、焊接溫度，這些可能給高強(qiáng)度鋼造成應(yīng)力、高敏感性的各種因素進(jìn)行控制，使高強(qiáng)度鋼能夠通過(guò)焊接工藝，形成高性能、高強(qiáng)度的合金體系，從而保證高強(qiáng)度鋼焊接工藝得以有效的實(shí)施，進(jìn)一步確保掘進(jìn)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量與運(yùn)行性能。

2 對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝內(nèi)容的分析

在整個(gè)高強(qiáng)度鋼焊接施工過(guò)程中，焊接材料、焊接步驟、焊接方法、焊接參數(shù)控制就是焊接工藝的關(guān)鍵內(nèi)容所在。所以，要想確保高強(qiáng)度鋼焊接工藝能夠在掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)制造之中有效的應(yīng)用，就必須在工藝操作中緊密?chē)@這些關(guān)鍵內(nèi)容并予以嚴(yán)格執(zhí)行。尤其是高強(qiáng)度鋼焊接工藝在掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能部分的應(yīng)用，主要是由高強(qiáng)度鋼焊接試驗(yàn)、基礎(chǔ)高強(qiáng)度鋼焊接試驗(yàn)、高強(qiáng)度鋼焊接操作、高強(qiáng)度鋼焊接檢驗(yàn)等部分組合而成的。而正是這些工藝環(huán)節(jié)對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接工藝質(zhì)量有著至關(guān)重要的聯(lián)系，并對(duì)掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生著巨大的影響。所以，要想不斷提高掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)安全質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量、功效發(fā)揮，就必須圍繞這些工藝內(nèi)容，進(jìn)一步強(qiáng)化掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度焊接工藝。

3 對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝流程的分析

首先，做好高強(qiáng)度鋼焊接工作前的準(zhǔn)備工作。第一，在進(jìn)行焊接操作前，應(yīng)該做好焊接接頭的清潔工作，尤其是要做好可能影響焊接焊縫質(zhì)量的毛刺、油污、水銹臟物、氧化皮等因素的清潔；第二，在焊接過(guò)程中需要注意的是一旦施工環(huán)境的溫度低于0℃或者是鋼材的碳含量大于0.41%，且結(jié)構(gòu)的剛性較大、物件較厚，那么就必須對(duì)此焊接材料進(jìn)行提前預(yù)熱，并且確保預(yù)熱溫度始終保持在80℃～100℃之間，而預(yù)熱的范圍則控制在不小于100mm與5倍板厚之間；第三，當(dāng)焊接工件的實(shí)際厚度大于6mm時(shí)，我們?cè)谑┕み^(guò)程中為了能夠進(jìn)一步保證焊接的強(qiáng)度，那么在施工中可以在板材的對(duì)接邊緣開(kāi)切V形或X形的坡口，針對(duì)較厚的邊緣應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行切斜處理，確保主要參數(shù)符合加工要求；第四，在進(jìn)行焊接施工前，我們應(yīng)該認(rèn)真檢查CO2焊機(jī)送氣、氣體流量是否順暢；第五，在焊接中，如若我們采取瓶裝氣體，那么應(yīng)該先對(duì)瓶裝氣體進(jìn)行排水提純，檢查其氣體壓力是否滿(mǎn)足實(shí)際需求，一旦發(fā)現(xiàn)氣體壓力過(guò)高或過(guò)低，要馬上停止使用；第六，通常情況下焊接規(guī)范可用：V=0.04I+16，此公式表示。因此，在焊接施工中，我們也應(yīng)該根據(jù)焊接規(guī)范要求公式調(diào)節(jié)好焊接工件、焊接位置。

其次，做好焊接材料的選擇工作。第一，要求CO2氣體的純度必須達(dá)到99.5%，含水量不得超過(guò)0.1%，而含碳量則不得超過(guò)0.1%；第二，確保在焊絲表面鍍銅時(shí)沒(méi)有銹點(diǎn)的存在；第三，在低碳鋼以及高強(qiáng)度低合金鋼的重要結(jié)構(gòu)焊接上，我們可選用H08Mn2SiA。而在低碳鋼以及一般結(jié)構(gòu)焊接上，我們則可以選用H08MnSi。

最后，注意做好焊接操作過(guò)程中的要點(diǎn)。第一，在焊接過(guò)程中針對(duì)垂直或傾斜位置開(kāi)坡口的接頭，必須是從下到上進(jìn)行焊接，而對(duì)于不開(kāi)坡口的薄板對(duì)接和立角焊，則應(yīng)該從上向下進(jìn)行焊接；第二，在焊接過(guò)程中必須結(jié)合焊工件的實(shí)際結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)選取科學(xué)、合理的焊接順序；第三，在焊接過(guò)程中，針對(duì)焊接的對(duì)接兩端，應(yīng)設(shè)置尺寸合適的引弧和熄弧板；第四，應(yīng)該定期對(duì)軟管內(nèi)的污物及噴嘴的飛濺進(jìn)行清潔；第五，在焊機(jī)過(guò)程中針對(duì)有坡口的板縫，尤其是厚板的多道焊縫，應(yīng)該讓焊絲在坡口兩側(cè)擺動(dòng)時(shí)稍作停留，以便焊縫能夠更好地熔合；第六，應(yīng)該根據(jù)焊絲的直徑選擇相應(yīng)的焊絲導(dǎo)電阻；第七，對(duì)送絲軟管，在進(jìn)行焊接時(shí)，必須先將其拉順再進(jìn)行焊接，送絲軟管的半徑不能低于150mm，且在實(shí)際施焊前應(yīng)該將送氣軟管內(nèi)所殘存的不純氣體排除干凈再進(jìn)行焊接。

4 對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接應(yīng)用中主要參數(shù)的控制分析

4.1 做好高強(qiáng)度鋼焊接預(yù)熱溫度的控制

要想在掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)制造過(guò)程中做好高強(qiáng)度鋼焊接工藝，就必須做好預(yù)熱溫度的控制。也就是說(shuō)，在需要進(jìn)行高強(qiáng)度鋼焊接的部位上進(jìn)行加熱，也就是行業(yè)內(nèi)稱(chēng)為的預(yù)熱。而實(shí)施預(yù)熱的根本目的則在于對(duì)焊接接頭部位以及其他區(qū)域所形成的溫度階梯進(jìn)行有效控制，進(jìn)而促使焊接范圍內(nèi)的溫度都能夠均勻分布，同時(shí)降低焊接部位的應(yīng)力大小，進(jìn)一步防止高強(qiáng)度鋼焊接裂縫的產(chǎn)生。尤其是利用預(yù)熱方法對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接接頭的冷卻速度進(jìn)行控制，不僅能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)奧氏體的冷卻時(shí)間，還能夠降低高強(qiáng)度鋼焊接部分可能出現(xiàn)硬脆結(jié)構(gòu)的可能性，有利于氫的擴(kuò)散，穩(wěn)定焊接部分的溫度，起到預(yù)防高強(qiáng)度鋼焊接冷裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 做好高強(qiáng)度鋼焊接線(xiàn)能量的控制

在高強(qiáng)度焊接工藝中，如果確保焊接材料與焊接方法始終保持不變，那么其焊接接頭組織與性能的情況就和焊接線(xiàn)能量有著至關(guān)重要的作用，也就是說(shuō)焊接線(xiàn)能量的大小直接影響接頭組織與性能。尤其是伴隨著焊接線(xiàn)能量的不斷加劇，焊接接頭的屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)有規(guī)律地下降。所以，對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接線(xiàn)能量進(jìn)行控制，并優(yōu)化在相變溫度中焊接熱循環(huán)的停留時(shí)間，就能夠起到對(duì)焊接區(qū)域晶粒大小有效控制的根本目的，進(jìn)而提高其組織性能，預(yù)防高強(qiáng)度鋼焊接裂縫的產(chǎn)生。

4.3 做好高強(qiáng)度鋼焊接金相的分析

在不同焊接的工藝參數(shù)條件之下，焊縫金屬的組織就是均勻細(xì)小針狀的鐵素體及貝氏體混合的組織，隨著鋼焊接熱量的提升，焊縫的金屬組織中，粒狀的貝氏體組織和過(guò)熱區(qū)所占有的比例將逐漸減少，最終導(dǎo)致焊縫金屬低溫的降低。如果焊道間的溫度由150℃升至200℃，高強(qiáng)鋼韌性的提升致使焊接過(guò)熱區(qū)中下貝氏體所占有的比例也提升了。綜合上述因素，考慮到焊接的接頭沖擊韌性，焊接的熱輸入量應(yīng)控制在1.04kJ/ mm左右，而焊道間的溫度也應(yīng)控制在150℃左右，從而得到較理想焊接的接頭組織，以達(dá)到提高高強(qiáng)度鋼焊接質(zhì)量的目的。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文從多個(gè)方面入手，對(duì)掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝進(jìn)行了粗淺的探討，也希望通過(guò)本文筆者的粗淺闡述，能夠讓掘進(jìn)機(jī)的生產(chǎn)、操作技術(shù)人員以及更多的人都能夠清楚地認(rèn)識(shí)到，要想確保煤礦生產(chǎn)效率與煤礦生產(chǎn)安全，就必須確保掘進(jìn)機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，確保掘進(jìn)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。而要想做到此點(diǎn)，就必須結(jié)合掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)、加工情況，科學(xué)、合理的做好掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝的深入研究與探討，加強(qiáng)在掘進(jìn)機(jī)制造過(guò)程中高強(qiáng)度鋼焊接工藝的重視程度，切實(shí)并全面地掌握掘進(jìn)機(jī)高強(qiáng)度鋼焊接工藝內(nèi)容以及主要參數(shù)，形成更有利于掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)制造的工藝體系，從而在提升了高強(qiáng)度鋼焊接質(zhì)量的同時(shí)，也提升了掘進(jìn)機(jī)的整體性能。

參考文獻(xiàn)

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［2］于燕，劉家斌，郎雪琴.超細(xì)高強(qiáng)度鋼制造重型車(chē)沖焊橋殼的可行性研究［J］. 熱處理技術(shù)與裝備，2007（3）：86-87.

中圖分類(lèi)號(hào)：TG75

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