液壓支架結構件焊接工藝水平研究

＊常彥鵬

（山西汾西礦業集團礦山設備管理中心 山西 032000）

煤礦行業的飛速發展對生產質量也提出了更高要求，這也就是對生產中采用的各項設備質量和性能都提出了更高要求，而液壓支架結構件作為整個生產作業中采用的一種重要設備，其質量對生產作業的開展會造成直接影響，可見，確保其質量能夠滿足應用要求標準意義重大。由于液壓支架結構件構成較為復雜，這也就對焊接技術提出了較高要求，而且也增加了焊接作業難度。通過大量的研究結果可以發現，焊接品質會對液壓支架結構件質量造成直接影響，因此，需要從實際情況出發，加強對焊接工藝的分析。

1.液壓支架結構件的構成與焊接作業的要求

液壓支架結構件由多個結構共同構成，其中最為重要的構件有插板、掩護梁、頂梁等，每一項構件都會對最終制造的液壓支架結構件質量和應用造成直接影響，因此，必須要相應分析工作，只有這樣才能為后續相應焊接作業提供高強力的支持。

液壓支架結構件是煤礦荷載力承受和挖掘開采支護中需要應用到一項重要構件，其對生產作業的開展會造成直接影響。液壓支架在生產期間能夠承受較大荷載，這也是鋼板被作為支架結構件重要材料的主要原因[1]。采用鋼板構成不提供類型的支架結構件，然后通過整體法開展焊接作業，完成焊接后，構成液壓支架箱體結構。考慮到液壓支架結構件涉及到的焊接作業量較大，而且整個構件十分復雜，這也就導致焊接期間容易發生較為嚴重的變形問題[2]。焊接質量會對液壓支架結構件性能造成影響，為了提高焊接質量，具體焊接時，需要滿足下列要求：

（1）對于鉸鏈連接位置處存在的4個孔相同軸度都維持在2mm以內。

（2）焊接作業期間不得出現尖角。

（3）整個焊接作業開展期間，焊接人員要確保焊縫抗拉強度能始終都大于550Pa，為了提高焊接質量，要確保采用的焊接方法合理，必須要在遵循要求基礎上開展焊接作業。

（4）焊接作業要嚴格依據現實制定好的流程開展，不得私自更改焊接流程，以免由于焊接問題，導致焊接出現不合理現象。

（5）液壓支架焊接特性分析。在液壓支架的焊接過程中，需要根據基板的現場使用情況，設計焊接方案。根據液壓支架焊接的材料特點和應用環境，對液壓支架的可焊性進行充分的調查、論證和分析，確定滿足要求的焊接工藝，確保焊接后的液壓支架仍能具有良好的結構性能，并能在復雜工況下使用。液壓支架選用的板材為大厚度鑄鐵板，具有良好的拉伸性能。一般來說，如何在焊接過程中防止冷脆裂紋，就需要提高液壓支架的總溫度，以避免液壓支架局部溫度過高或過低。確保焊接溫度不會明顯下降。焊接蓋板時，溫度應控制在75℃以上，同時控制焊接溫度。焊接溫度必須連續監測。如果焊接溫度低于設定值，必須立即停止焊接，液壓支架必須再次預熱。

2.液壓支架結構件焊接常見的缺陷

（1）出現裂紋。結構件會出現大量裂紋，這些裂縫一般都是由于疲勞斷裂造成的。通常來說，材料出現裂紋之后，裂縫將會不斷朝著焊縫方向擴展，而且裂縫會呈波浪形。如果出現的焊結晶接近固相線時，將會使晶體內發生收縮變形，晶體表面會發生開裂問題，最終會使液壓支架結構件出現裂紋[3]。此外，結構件性能和焊縫材料性能相互不匹配，這將會導致在材料中存在大量雜質，同時，采用的焊接工藝不合理，也會導致液壓支架結構件出現裂紋，這將會對其性能以及應用造成不良影響，無法滿足應用需求。

（2）存在氣孔。Ar、CO2是液壓支架結構件進行焊接經常采用的保護氣體，在焊接時，如果因為焊接人員能力問題，沒有設置好保護氣流，這將會導致熔池中進入大量氣體，會出現焊接氣孔。除此之外，如果焊接人員沒有嚴格依據要求清理好焊縫和焊接材料，導致焊縫與材料存在不干凈情況，以及電弧太長都會引起焊接氣孔。液壓支架結構件焊接時，若氣孔因素影響將會導致焊縫緊密程度降低，這將會對后續焊接作業開展可靠性以及最終焊接質量造成不良影響[4]。

（3）發生未熔合現象。針對液壓支架結構件的焊接，出現的未熔合位置差異可以將焊接未融合現象分為焊縫道間和根部兩種不同形式。甚至參數不合理，以及施工操作不嚴謹，也都會引起根部出現未融合問題，例如，連桿焊縫出現未熔合現象，如圖1所示。

圖1 連桿焊縫未熔合

3.煤礦液壓支架結構件的焊接工藝

液壓支架結構件焊接時受各項因素影響，可能會出現裂紋、氣孔、未熔合等問題，這些問題的出現都會降低最終的焊接質量。為了提高焊接質量，必須要加強對焊接工藝的探討，確保焊接的合理性。

(1)焊接前需要做好準備工作

液壓支架結構件焊接是一項對技術要求很高的工作，為了確保焊接作業順利進行，需要提前做好一系列準備作業。焊接作業開展前，要全面了解焊接工藝類型，選擇符合要求的焊接工藝。在選擇焊接工藝時，需要嚴格依據液壓支架結構件特點，以及焊接縫銜接特點對采用的焊接工藝進行確定。在進行焊接作業準備時，需要提前準備好焊接需要應用的各項設備、材料，主要包括焊采用的焊道設備、融合材料的清理等。

正式開始焊接作業時，需要做好預處理作業，而且還要選擇合適方式進行預熱，確保預熱效果良好，為焊接作業開展提供支持。例如，若低合金結構鋼中預熱溫度偏高，勢必會融化焊縫，這將會使鋼材力學性能，以及穩定性遭受到不良影響。此外，在焊縫中也會出現大量裂縫，這將會降低最終焊接作業質量，導致其難以滿足應用需求[5]。針對液壓支架結構件焊接作業來說，焊接人員需要全面考慮焊接裂縫，選擇最佳溫度進行預熱處理。

(2)做好保溫處理

通過對液壓支架結構件焊接進行分析可以發現，焊接時采用板材都較厚，而且采用的低合金鋼材具有較為強大的抗拉強度，因此，在焊接時要依據具體情況，采取合理方式進行預處理，這一方面能夠實現對裂縫出現的有效預防，另一方面也能夠大幅度降低應力大小。在焊接作業開展時，為了確保結構件受熱均勻，要預熱處理整個焊接結構件，完成預熱處理之后，要立即開展焊接作業，針對一些無法及時開展焊接作業區域，應當通過覆蓋防火棉方式對結構件進行保護，避免溫度快速降低，影響最終焊接質量。在保溫處理過程中，需要相關工作人員特別注意的是，在進行液壓支架結構件焊接時，若未采取合理方式對熱影響區域進行處理，容易形成脆性馬氏體組織，這將會使整個合金材料的可塑性和韌性都發生顯著降低，從而加大整個冷裂縫不良問題出現的幾率。由此可見，在焊接作業開展時，應當采取較小熱輸操作方法，若熱輸入過高，會出現不良過熱問題，這將會降低整個焊接性能，以及最終焊接質量[6]。

(3)合理控制焊接工藝

焊接液壓支架結構件時，選擇的焊接工藝會對組中焊接的液壓支架結構件的質量和穩定性造成直接影響。因此，在做好準備作業后，需要相關工作人員對焊接采用的技術，依據焊接質量進行適當控制，最大程度確保整個焊接作業質量能夠達到要求標準，不斷提高液壓支架結構件的穩定性和安全性，確保其在應用時不會出現問題[7]。具體焊接作業開展時，可以從以下幾個方面入手探討：

①依據實際情況選擇與要求相符的焊接材料，原材料以液壓支架結構件作為基礎，考慮到采用的焊接材料會對最終制造的液壓支架結構件質量造成直接影響。因此，焊接作業開展前，作為焊接人員要對采用焊接材料進行適當選擇，嚴格審查焊接材料質量，查明液壓支架結構件質量合格證明書以及生產廠家信息，確保最終生產的液壓支架結構件質量可以達到要求標準，保證焊接作業能夠達到要求標準。

②焊接液壓支架結構件前，需要耽擱一段時間，如果保存不當，使其遭受到周圍環境破壞，有可能會出現鐵銹等各種不良現象。因此，在進行鋼板下料前，相關工作人員需要對其進行去氧化、校正、防腐等多項操作，同時，在下料和切割前，要嚴格依據液壓支架結構件中的各項技術參數，通過數控火焰切割等方式完成相應操作。

③做好結構部件組裝。焊接液壓支架結構件前要開展一系列焊接作業，而且需要改裝結構構件。總而言之，要立足液壓支架結構件的相應工藝要求，具體構成特點，對整個液壓支架結構進行適當改裝。

在進行上述工作落實時，需要工作人員特別注意的是，在開展焊接作業前，要有序落實焊接打底作業，在該基礎上再處理液壓焊接支架，同時，還要控制好焊接長度、焊接高度、焊接縫隙間隔等，通過對這一方法進行適當應用，最大程度降低焊接作業時焊接接縫中裂縫、氣孔等各種不良現象的出現，這也就會使整個結構件的安全性、穩定性都可以得到進一步提高，滿足應用需求。焊接期間，要將焊接作業開展時的具體溫度高低控制在一個相對合理范圍內。焊接作業開展時，環境溫度高低、溫度變化情況都會對液壓焊接支架結構件安全性、穩定性造成直接影響。由此可見，在落實液壓焊接支架結構件時，要注重焊接作業細節，要控制好每個焊接環節，同時要對焊接期間的溫度進行合理控制，確保溫度高低的合理性。一般來說，在落實焊接作業開展時，如果在室內開展焊接作業，為了提高焊接效果，要將室內溫度控制在5～30℃之間，在該溫度下開展焊接作業，能夠最大程度降低焊縫發生變形幾率，從而提高焊接質量。

4.液壓支架焊接技術應用要求

在實際焊接工作中，相關工作單位必須結合實際工作環境和焊接材料的具體性能，有針對性地選擇液壓支架焊接技術。柔性焊接技術適用于小批量生產的復雜焊接件。

(1)支架焊接溫度控制

煤礦液壓支架焊接前，焊工必須根據支架結構設計標準，對液壓支架的焊接性能進行有效的分析研究。同時也要充分保證液壓支架在焊接工作完成后能夠充分發揮其適當的性能，充分保證液壓支架的鋼材性能不受影響。

一般來說，煤礦液壓支架的材料強度好，抗拉能力好，整體鋼板材料的厚度比較大。為有效防止液壓支架在焊接工作中出現焊接裂紋，液壓支架焊接結構材料在正式開始焊接工作前需要進行預熱，預熱過程中溫度必須控制在110～150℃之間。在實際焊接過程中，環境溫度必須控制在30～45℃之間。煤礦支架預熱后，在后續焊接前必須保持環境溫度穩定。為了有效保證煤礦液壓支架焊接后的整體質量，必須結合壓力支架的材料拉伸能力和材料剛度，充分控制液壓支架的蓋板溫度。一般情況下，液壓上蓋板的溫度不應低于100℃。如果溫度低于標準溫度，液壓支架必須停止焊接，必須進行新一輪的預熱。焊接液壓支架時，應有效控制氫含量。焊接液壓接頭時，要防止液壓支架的損壞和冷裂，確保所有液壓氣動焊接工作的安全性和合理性。

(2)焊接材料的選擇

為了充分保證煤礦液壓支架的焊接質量與設備的使用標準相對應，在實際焊接工作中必須選用標準的焊接材料，焊接材料的質量和性能直接影響到整個煤礦液壓支架結構的穩定性和強度。煤礦液壓支架焊接后，板材的性能和強度必須與液壓支架的物理力學性能完全匹配。在焊接液壓支架時，確定焊接匹配的強度和標準，并選擇最佳的焊接材料，以確保整個液壓支架結構的焊接質量符合設備標準。

通過分析相關數據可以看出，在焊接液壓支架時，如果選擇相同強度的焊接材料，在實際焊接工作中，整體熔合的焊接強度無法達到良好的工作狀態。在焊接過程中選用低強度焊接材料時，根據低強度焊接模式，降低了發生冷裂紋的可能性。在煤礦液壓支架中，特別是強度和剛度特定的煤礦液壓支架，在實際焊接工作中經常會出現冷裂紋，無法有效的控制。因此，可以選擇低強度焊接材料，有效地提高煤礦液壓支架的整體穩定性和韌性。

(3)焊接技術的優化

液壓支架焊接需要分析具體應用標準和煤礦液壓支架的性能，并有效地優化煤礦液壓支架的焊接過程，以確保所有液壓支架的焊接質量。焊接時應充分考慮以下幾個方面：

首先，煤礦液壓支架預熱焊接完成后，必須在非焊接區域覆蓋相應的石棉毯，以最大限度地減少焊接熱的損失，有效地防止液壓作用下出現嚴重冷裂紋的問題。

其次，為了有效保證煤礦液壓支架焊接后的性能和質量，嚴格禁止焊接式液壓支架的下降。這種焊接方法可以充分保證整個焊縫的穩定性。同時，液壓支架在閉合角范圍內的焊接工作，角弧影響點和結束點之間的距離不得小于5cm，尤其是煤礦液壓支架在集中應力范圍內，使用滅弧和弧的終點是嚴格禁止的。

為了有效地保證所有煤礦井下液壓支架的焊接連續性，需要在焊接工作中充分重視煤礦井下液壓支架焊接時的裂紋問題。在焊接過程中，需要從液壓支架中間縫和垂直焊縫的對稱區域進行工作，以保證整個液壓支架的拉伸性能。相關焊工可對液壓支架結構進行反向焊接，并為液壓支架焊縫留出適當的工作空間，以減少收縮應力造成的負面影響。

5.結語

綜上所述，液壓支架結構件焊接作業會對最終生產的結構構件質量，以及應用造成直接影響。在焊接液壓支架結構件期間，相關工作人員需要充分考慮其應用環節，在結合其應用情況基礎上，對結構構件尺寸、性能等各項內容進行全面明確，對焊接過程進行適當優化，采取合理措施進行適當控制，最大程度減小焊接質量遭受到的其他因素影響，從而保證液壓支架結構件焊接效果能夠達到理想狀態，滿足應用需求。