液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的工藝探析

楊 蓉

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司機(jī)電廠， 山西 太原 030053）

引言

液壓支架作為采礦必備的機(jī)械設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)過程中具有適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、移動迅速等特點(diǎn)，主要利用液壓所產(chǎn)生的支撐力來實(shí)現(xiàn)支架移動的自動化和對礦井頂板的支撐和保護(hù)等。由于液壓支架結(jié)構(gòu)件是整個液壓支架承受荷載的最主要部分，因此在實(shí)際生產(chǎn)中對于液壓支架結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和質(zhì)量提出了更高的要求，制定合理的液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝，直接關(guān)系到支架結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和可靠性[1]。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)件組成部分

液壓支架結(jié)構(gòu)件主要包括挑梁、前梁、頂梁、尾梁、掩護(hù)梁、伸縮梁、插板、前后連桿、推移桿、底座等。頂梁與頂板直接接觸，起到支撐維護(hù)頂板的作用，是一種能夠?qū)㈨敯鍓毫鬟f到支架立柱的箱形結(jié)構(gòu)件；掩護(hù)梁是一種四連桿結(jié)構(gòu)，前后兩端分別與頂梁和四連桿鉸接，通過四連桿和底座進(jìn)行連接，也是一種箱形結(jié)構(gòu)；伸縮梁主要和伸縮梁千斤頂進(jìn)行鉸接，依靠千斤頂?shù)倪\(yùn)動在固定的滑道里做往返的直線運(yùn)動，負(fù)責(zé)將開采機(jī)開采過后暴露出來的頂板進(jìn)行臨時的支撐保護(hù)；前后連桿適用于支撐式支架和掩護(hù)式支架，在承受支架水平分力的同時，可以提高支架控制頂板的可靠性；底座則直接與底板進(jìn)行接觸，承受來自頂板垂直壓力的同時也承受底板向上的作用力與四連桿傳遞的扭曲力和拉壓力[2]。

2 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝流程

2.1 材料的選擇和下料

材料選擇是液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的第一步，對于結(jié)構(gòu)件的各種參數(shù)性能有直接的影響。通常情況下，為了滿足結(jié)構(gòu)件高強(qiáng)度的要求，高強(qiáng)度鋼板是材料的首要選擇。在選材之前要對選用鋼板的各項(xiàng)機(jī)械性能參數(shù)進(jìn)行必要的測試和記錄，尤其是要注重分析后續(xù)成型工序和焊接工序?qū)τ诓牧系挠绊憽τ诖_定的材料要進(jìn)行拋丸、氣割下料、處理氧化層、再拋丸等工藝的處理加工[3]。工藝流程如圖1所示。

圖1 液壓支架結(jié)構(gòu)件工藝流程圖

2.2 成型工序

成型是液壓支架結(jié)構(gòu)件制造工藝十分重要的環(huán)節(jié)，主要有按照工件底板上的劃線進(jìn)行拼裝和使用專用的成型拼裝模具進(jìn)行拼裝兩種形式。前者適用于單件或者小批量零件，后者適用于大批量零件。在焊接之前，要檢測成型工序中各個零件的參數(shù)，使之能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，并需要對其按照檢測結(jié)果進(jìn)行合理的分組，成型時要充分考慮焊接過程對結(jié)構(gòu)件性能的影響因素，并采取措施有效保證焊接工作的順利開展。要求焊縫底部的間隙不得高于2 mm，一旦高于2 mm則需要對工件進(jìn)行矯平處理，不得采用強(qiáng)力變形的方法來修正，避免后續(xù)焊接所帶來的負(fù)面影響。為了減少焊縫出現(xiàn)焊角變形情況，工件需要在自由狀態(tài)下進(jìn)行焊接，等工件逐漸冷卻后再測量焊接變形量[4]。

3 液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝

3.1 焊接工藝相關(guān)參數(shù)的確定

在選材上，應(yīng)根據(jù)支架結(jié)構(gòu)件所實(shí)現(xiàn)的功能和受力情況的不同來選擇合適的板材型號，通常要遵循等強(qiáng)匹配和低強(qiáng)匹配相結(jié)合的原則，在保證強(qiáng)度的前提下適當(dāng)考慮焊材的塑韌性和延展性；在保護(hù)氣選擇上，通常使用二氧化碳和氫氣的混合氣體作為保護(hù)氣，既能有效減少焊接時的飛濺量，又能充分隔離焊接斷面，盡可能減少氧化層形成；在電流選擇上，按照相應(yīng)的公式來計(jì)算，焊條電弧焊的焊接電流I=（40～50）d，其中d為焊條直徑，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊接電流I=（200～250）d，d為焊絲直徑；焊速選擇上，需要充分考慮焊縫區(qū)的塑性、韌性、裂紋、氣孔等因素，當(dāng)用二氧化碳作為保護(hù)氣時，速度控制在15～30 m/h為宜。

3.2 結(jié)合焊接材質(zhì)來確定焊接方式

焊接方式的確定需要結(jié)合結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)來完成，比如從內(nèi)到外進(jìn)行焊接可以減少形變量，縱焊縫和形變量大的焊縫優(yōu)先可以減小工作難度和工作量，多層多道焊接可以減少熱值輸入，先焊接鋼材的主筋板再焊接其他筋板可以避免液壓支架結(jié)構(gòu)件的變形。

3.3 焊接前準(zhǔn)備工作

焊接前的準(zhǔn)備工作主要是對焊道進(jìn)行必要的處理，清理比如氧化層、銹蝕、油漬、塵土等雜質(zhì)，然后對鋼板進(jìn)行均勻加熱，掌握預(yù)熱溫度，盡量保證其機(jī)械性能不受影響。需要查看焊縫坡口和間隙是否滿足設(shè)計(jì)要求，如果不滿足要求，則需要采取措施來補(bǔ)救。

3.4 結(jié)構(gòu)件焊接

通常采用二氧化碳和氫氣的混合氣體來為焊接提供保護(hù)，既能有效減小焊渣的飛濺，還能提高焊縫的綜合力學(xué)性能，焊縫外形美觀，以一元化控制的方式來控制焊接參數(shù)，使熱輸入?yún)?shù)得到了有效的控制，要盡量合理地安排焊縫的位置，避免交叉，實(shí)現(xiàn)對稱布置。嚴(yán)格按照焊接順序進(jìn)行分層焊接，盡可能采用自動焊接和對稱拼焊的方式。結(jié)構(gòu)件采用自動化焊接工藝，在焊接過程中用遠(yuǎn)紅外測溫儀實(shí)時監(jiān)控焊接件的施焊溫度，保證焊接時工件溫度控制在工藝規(guī)定溫度；在一定空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多把焊槍有序協(xié)同、適時完成不同焊縫的瞬時銜接；焊槍能自適應(yīng)焊道變化，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確焊接[5]。

3.5 焊縫檢測和焊接應(yīng)力的消除

由于焊接材料、設(shè)備、工藝等條件因素的影響，在焊接過程中通常會形成注入氣孔、裂縫、不規(guī)則焊道、焊深不足、電弧穩(wěn)定性差等缺陷，因此需要在焊接完成后對焊縫進(jìn)行磁粉探傷和超聲波探傷檢測，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并采取措施解決，從而保證焊接質(zhì)量。焊接應(yīng)力通常不可避免，可以采取回火或振動的方式來進(jìn)行消除，從而保證焊接質(zhì)量。針對單層焊接，焊接完成后直接檢查焊縫即可，針對多層焊接，每一層焊接完成后都要進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時彌補(bǔ)，只有符合要求后，才能進(jìn)行下一步的焊接工作。

4 結(jié)語

鑒于液壓支架在采礦業(yè)中的重要地位，要實(shí)現(xiàn)采礦業(yè)的健康有序發(fā)展，需要逐步優(yōu)化液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造工藝，提高液壓支架結(jié)構(gòu)件的整體質(zhì)量。