液压支架侧护板焊接变形的控制

郑州四维机电设备制造有限公司 李彦成

郑州交通职业学院 蒋敏

液压支架侧护板焊接变形的控制

郑州四维机电设备制造有限公司 李彦成

郑州交通职业学院 蒋敏

液压支架侧护板的主要作用是调整支架间隙，起到架间密封，防止碎矸落入的作用。这就要求侧护板装配后动作灵活可靠，但往往侧护板由于焊接变形，直接影响装配尺寸，需要机械或火焰矫正，浪费了大量工时。随着液压支架向高强度发展，有些支架的侧护板材料为高强度钢，火焰矫正会导致材料的软化，而机械矫正又往往会导致焊缝开裂，影响侧护板焊缝强度。

一、侧护板变形的原因

结构件产生焊接残余应力与变形的主要原因是沿焊缝部位受热不均匀，其次是焊缝金属收缩、金相组织的变化及结构的刚度不同所致，另外，焊缝在焊接结构中的位置、焊接顺序、焊接方法、焊接工艺参数及焊接方向等对焊接残余应力与变形也有一定的影响。结构件焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。

侧护板结构主要由顶板和侧板搭接而成。这种结构相当于T形接头，T形接头变形的基本方式是角变形，T形接头角变形可以看成是由立板相当于水平板的回转与水平板本身的角变形两部分组成。T形接头不开坡口焊接时，其立板相对于水平板的回转相当于坡口角度。侧护板结构如图1所示。

图1 侧护板

在90°的对接接头，产生的角变形为β，如图2所示。因此，侧护板的焊接变形主要是由角变形引起的。

图2 角变形

角变形产生的根本原因是由于焊缝的横向收缩沿板厚分布不均匀。就堆焊或焊接而言，如果钢板很薄，可以认为在钢板厚度方向上的温度分布是均匀的，此时不会产生角变形。但在焊接较厚的钢板时，在钢板厚度方向上的温度分布是不均匀的。温度高的一面受热膨胀较大，另一面受热膨胀小甚至不膨胀。由于焊接面膨胀受阻，出现较大的压缩塑性变形，这时，冷却时在钢板厚度方向上产生收缩不均匀的现象，焊接钢板一方面收缩大，另一方面收缩小，故冷却后平板会产生角变形。

影响侧护板焊接变形焊缝有两条，外侧焊缝1和里侧焊缝2。如图3所示，对于侧护板的焊缝1和焊缝2而言，焊缝1在焊接过程中热膨胀受阻的力量小于焊缝2，出现的压缩塑性变形也小于焊缝2，造成焊缝2的焊后角变形量大于焊缝1，结果造成侧护板的顶板与侧板不垂直，出现β角变形。

二、侧护板焊接变形的控制

1.侧护板传统焊接变形控制。由于外侧焊缝1产生的角变形较里侧的焊缝2小，为了防止侧护板顶板与侧板之间由于焊缝角变形而引起的不垂直。侧护板的焊接缝如图3所示采取焊前组装时对顶板和侧板之间加刚性支撑如图4所示，焊后去掉支撑。加刚性支撑的目的就是防止顶板与侧板之间由于焊接变形引起的不垂直。这样焊缝在冷却过程中不能自由收缩，结果使焊缝中存在较大的焊接残余应力，去掉支撑后仍有一部分变形，需要进行机械或火焰矫正。

图3 侧护板的焊缝

图4 侧护板加支撑

2.利用合理拼装工艺和焊接工艺控制焊接变形。

（1）组装工艺。在对侧护板进行组装时，预先给顶板设置反变量，经过实验测量，顶板和板夹角预留1.5°反变形量较为合适。

（2）焊接工艺。为了保证侧护板低应力和低变形，制定合理的焊接，顺序焊前均要进行打底焊。首先，焊外侧的焊缝1，再翻转180°，焊接焊道2。焊接方向采用分中退焊法，即起焊位置均选在侧护板中间位置。在焊接焊缝2时，侧护板因焊接应力产生角变形，与拼装时预先设置了反变形刚好相抵消，这样就可以利用反变形控制焊接变形，又降低侧护板焊缝的残余应力。侧护板的焊接采用CO2保护焊，利用CO2保护焊具有热量集中、焊接速度较快、熔池小等优点，焊后侧护板的变形得到较好地控制。

通过预制反变形量，制定合理的焊接顺序和方向，选择合理的焊接规范，最终达到控制焊接变形的目的，使侧护板的角变形得到有效地控制，减少了矫正工序，降低了制造成本，保证了产品的质量，在生产中取得良好的效果。

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