淺議煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝

1、    淺議煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝    王翔摘要：在煤礦液壓支架的承載作用方面，液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量起著決定性作用。為了保證焊接質(zhì)量，保證焊接不發(fā)生變形，保證焊接尺寸的合格性，就必須執(zhí)行科學(xué)合理的焊接工藝。文章對(duì)煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采；液壓支架；結(jié)構(gòu)件；焊接工藝 ：a：td353 ：1009-2374（2015）15-0156-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.0811 概述液壓支架是現(xiàn)代采煤作業(yè)的必備的支護(hù)設(shè)備，其主要由護(hù)幫板、頂梁、掩護(hù)梁、前連桿、后連桿、底座、推移

2、桿等部件構(gòu)成，見(jiàn)圖1：1.護(hù)幫板；2.頂梁；3.掩護(hù)梁；4.前連桿；5.后連桿；6.底座；7.推移桿圖1 液壓支架的結(jié)構(gòu)件示意圖液壓支架在濕度大、粉塵多的地下巷道中擔(dān)負(fù)著負(fù)重、支撐作用，隨著地下采煤機(jī)電一體化程度的加大，液壓支架在穩(wěn)定性、智能化、安全性方面的作用越來(lái)越大，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，支架整體為箱體式組合型構(gòu)造，其各個(gè)組件形狀各異，主要是通過(guò)大量的焊接將各個(gè)組件連接在一起；在機(jī)械承載方面，液壓支架各個(gè)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量起到了決定性的作用。因此，為了保證焊接質(zhì)量，就必須執(zhí)行科學(xué)合理的焊接工藝，以保證液壓支架的使用安全性與壽命。2 液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接技術(shù)要素分析2.1 材料分析為了保證煤礦液壓支架

3、的高強(qiáng)度性能，一般采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼作為制造原材料。這里以q690結(jié)構(gòu)鋼為例進(jìn)行說(shuō)明。q690結(jié)構(gòu)鋼的主要成分如表1：表1 q690結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分與力學(xué)性能化學(xué)成分（質(zhì)量含量%） 屈服強(qiáng)度（mpa） 抗拉強(qiáng)度（mpa） 伸長(zhǎng)率（%）mn al ti si c p s1.67 0.043 0.019 0.41 0.07 0.013 0.003 550 700 172.2 焊接性分析在焊接高溫的作用下，主體金屬與焊條熔化物首先會(huì)發(fā)生偏析反應(yīng)，接下來(lái)在凝固結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，會(huì)改變主體金屬的局部成分含量，對(duì)結(jié)構(gòu)件的金相組織、力學(xué)性能都會(huì)造成影響。另外，隨著氧、氮、氫等氣體的析出，會(huì)產(chǎn)生焊縫氣

4、孔；隨著溫度變化的不同，會(huì)因?yàn)榻Y(jié)晶方式的不同而產(chǎn)生熱裂紋。就q690低合金結(jié)構(gòu)鋼而言，在焊接過(guò)程中更容易出現(xiàn)裂紋、淬硬等變化傾向，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)。如果對(duì)熱影響區(qū)的溫度處理不當(dāng)，就容易生成馬氏體組織，使結(jié)構(gòu)件局部變硬變脆，進(jìn)而降低金屬的韌性、塑性和耐腐蝕性；如果在焊接接觸面實(shí)施co2氣體保護(hù)焊接的時(shí)候，沒(méi)有控制好各個(gè)技術(shù)參數(shù)，很容易因?yàn)檠酢⒌?、氫氣的?fù)面作用而加大裂紋的危害；如果焊接時(shí)沒(méi)有確保受熱均勻，就會(huì)因金屬不同部位的受熱不均而出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象。所以，一定要嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接作業(yè)。表2 co2氣體保護(hù)焊技術(shù)參數(shù)焊道類別 焊接電流a 電弧電壓v 氣體流量l/min 熱輸入kj/cm 焊縫

5、厚度mm 焊道溫度打底焊道 240260 2527 1220 20 68 100填充焊道 280300 2931 1822 22 810 120蓋面焊道 300320 3133 2025 24 68 1202.3 焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照液壓支架通用技術(shù)條件（mt312-92）焊接與切割安全（gb9448-88）等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下五項(xiàng)：（1）焊接結(jié)構(gòu)件外形不得有尖角；（2）鉸接部位四孔的同軸度為d12mm；（3）焊接平面上的未標(biāo)注直線度公差為2，當(dāng)焊接直線大于4m，該公差不能超過(guò)3；（4）未標(biāo)注平面度公差在任何方向長(zhǎng)度1m內(nèi)2mm；（5）焊縫抗拉強(qiáng)度不得低于520mpa。所有焊縫必須等

6、于或高于級(jí)焊縫質(zhì)量要求，絕不許有裂縫、氣孔、夾渣、咬邊、弧坑、焊接斷裂、未熔合等缺陷存在。3 液壓支架的焊接工藝與焊接操作液壓支架的焊接工藝與焊接操作包括焊前準(zhǔn)備、焊接操作、焊后熱處理等主要階段，下面分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。3.1 焊前準(zhǔn)備3.1.1 原料的復(fù)檢。對(duì)采購(gòu)進(jìn)來(lái)的鋼材，首先要使用超聲波探傷儀進(jìn)行探傷檢測(cè)；還必須通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)檢，以確保鋼材是合格的。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括成分分析、拉伸試驗(yàn)、冷彎試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等。對(duì)庫(kù)存的焊料，要再次核對(duì)其型號(hào)、牌號(hào)，還要對(duì)其進(jìn)行熔敷金屬力學(xué)性能復(fù)驗(yàn)。對(duì)來(lái)路不明的焊料絕不使用。3.1.2 鋼材下料。本著安全、節(jié)約、方便的原則，在除去銹跡并做矯平處理之后，根據(jù)鋼材尺

7、寸和需要的尺寸進(jìn)行計(jì)算，安排好各種材料的下料位置與順序，使用氣割、切割機(jī)、剪切機(jī)等工具下料，下料后，要注意再次進(jìn)行矯平整形，以消除下料時(shí)產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力。加工坡口一般使用熱切割的方式，在垂直切下之后，可以使用機(jī)械加工的辦法切削、刨削出坡口，坡口角度公差在±5o，鈍邊公差為±2mm。需要注意的事項(xiàng)有：坡口處不能有油污，不能有切割熔渣，不能有銹跡，應(yīng)保持坡口端面的光亮平整。3.2 焊接操作3.2.1 清理焊道。在焊接之前首先必做的工作就是清理焊道，要保證兩邊焊道各20mm范圍內(nèi)沒(méi)有切割熔渣、銹蝕、掛渣、油污、水跡等直接影響焊接質(zhì)量的雜物，還應(yīng)該檢查焊接工位及周圍的安全性，以避

8、免發(fā)生不必要的安全事故。3.2.2 定位焊接結(jié)構(gòu)件。通過(guò)劃線標(biāo)注或使用專用工件，將主筋板、筋板、頂板等拼裝擺放到位，用工藝芯軸穿過(guò)鉸接孔，以保證各個(gè)孔位的同軸度，預(yù)留空間尺寸，以防止定位焊接后因內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)件變形。為防止焊縫開(kāi)裂，應(yīng)選用與結(jié)構(gòu)件相匹配的焊料。若焊縫出現(xiàn)裂紋，須及時(shí)清除，重新進(jìn)行定位焊接。在焊接之后，應(yīng)該及時(shí)按照清理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊道清理，保持清潔，另外需要在焊道兩側(cè)各25mm的范圍內(nèi)做打磨處理，直至露出金屬光澤。endprint定位焊的工藝尺寸要求是：定位間距為300mm，焊縫高68mm，長(zhǎng)4060mm，單側(cè)焊縫不得少于兩處，在容易發(fā)生變形的部位，可以增加焊接支撐件。3.2.3

9、預(yù)熱溫度的控制。在焊接時(shí)對(duì)焊件做預(yù)熱處理可以有效防止焊接應(yīng)力出現(xiàn)，避免發(fā)生較為嚴(yán)重的焊接變形。定位焊的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在150200，正式焊接時(shí)的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在100150，可以使用乙炔氣做預(yù)熱處理，要控制住溫度，使焊接部分均勻受熱，避免因局部溫度過(guò)高而影響到鋼材的金屬性能。在做預(yù)熱處理的時(shí)候，最好在室內(nèi)進(jìn)行，周圍環(huán)境溫度以540為好。3.2.4 合理安排焊接次序。安排好焊接次序，可以有效防止或控制焊接變形，一般情況下，是按照先焊接周圍主筋板，后焊接其他筋板；先里后外，對(duì)稱交錯(cuò)，先縱焊后橫焊的原則進(jìn)行焊接?？茖W(xué)合理的焊接順序是必須遵循的工藝要素。3.2.5 有效控制焊接過(guò)程。對(duì)于角焊縫，需采用

10、多層多道焊接方法，打底層23mm，視焊腳大小的不同，分作14層進(jìn)行焊接，直至完成焊接。對(duì)于塞焊縫、單邊v形坡口焊接，一般可以采用船形焊接法，當(dāng)角焊縫尺寸小于10mm的時(shí)候，也可以采用船型焊接法。對(duì)于蓋面焊縫，多采用平焊，嚴(yán)禁出現(xiàn)下坡焊，在相鄰的夾角處，運(yùn)用包角焊接工藝進(jìn)行焊接，引弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)距夾角50mm開(kāi)外，在應(yīng)力集中的地方不能做引弧、收弧，對(duì)之前預(yù)留的應(yīng)力釋放孔，可以不做焊接處理。3.3 焊后熱處理在焊接結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)件做退火處理，以消除應(yīng)力影響。將焊接后的結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)移至熱處理車間，按照每小時(shí)升溫100150的速度加熱結(jié)構(gòu)件，待溫度升至450500，保持2小時(shí)，之后隨爐冷卻至300，出爐空冷，完成熱處理操作。4 結(jié)語(yǔ)總之，科學(xué)合理的焊接工藝可以保證煤礦液壓支架結(jié)構(gòu)件的制造質(zhì)量，可以保證結(jié)構(gòu)件符合設(shè)計(jì)要求，以及液壓支架的使用安全和應(yīng)用功效。參考文獻(xiàn)1 張新民，史新恩.液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝j.焊接與切