液压支架结构件焊接工艺

河南理工大学 （焦作 454650） 张新民 史新恩

液压支架是现代化煤矿采掘工作面的重要支护设备，随着煤矿高产高效矿井的建设以及煤矿开采的日益加深，液压支架的工作环境更加恶劣，对支架的要求更高。目前液压支架正朝着大工作阻力、超强稳定性、电液控制智能化的方向发展，支架结构件的焊接质量直接影响着煤矿的安全生产，因此制定合理的焊接工艺尤为重要。

我公司为常村煤矿生产的ZF11000/18/36D电液控制液压支架主要结构件有护帮板、托梁、伸缩梁、前梁、顶梁、掩护梁、尾梁、插板、连杆、底座和推杆等部件，基本都用Q550高强钢板焊接而成的组合箱体式结构。由于结构复杂，焊接量大，容易产生焊接变形，因此制定合理的焊接工艺来有效控制焊接变形，确保焊接质量尤为重要。

1.母材进厂检测

Q550高强板进厂后，对钢板进行检测。经检测可知，各项指标均合格，如表1所示。

表1 化学成分和力学性能

2.焊前准备

（1）下料 对钢板进行喷砂处理，用数控机床进行下料。

（2）坡口的加工 采用热切割方法，进行垂直平行切割，再进行正、反坡口加工。坡口的加工可以用机械方法和热切割方法进行，机械加工方法，即刨坡口角度，刨后要去油污；热切割后要去熔渣，去氧化皮并打磨光顺。CO2气体保护焊的坡口角度的允差一般为±5°，钝边高±2mm。

（3）定位焊 结构件在定位焊前应进行预热，温度为150～200℃。由于结构件较大，定位焊前可采用氧乙炔局部预热，但预热时不能影响母材的性能。定位焊缝高度6～8mm，长40～60mm，间隔300mm左右。当焊缝长度＜300mm时，单侧定位焊缝不得少于两处。

为防止定位焊缝开裂，应选用与焊接同类型的焊接材料。若定位焊缝出现裂纹时，必须清除，重新定位焊缝。

为防止工件变形，允许加支撑焊接，但焊后必须磨平。焊道及焊道边缘必须清理干净，不允许有油、锈水、渣等物。焊道两侧边缘修磨露出金属光泽，单侧≥25mm。

3.焊接工艺过程及要求

（1）焊前预热 焊前预热可控制焊接冷却速度，降低热影响区的硬度，减少应力。为保证受热均匀，部件装配、点组后，应采取整体预热的方式，预热温度150～200℃，预热后及时进行焊接，焊接时层间温度控制在130～150℃。

（2）焊接参数的确定 由于对焊接接头区强韧性要求较高，特别是对冲击韧性的要求高，故应采用较小焊接热输入的多层多道焊的方式，每层焊接完毕后要清除焊道上面的氧化皮。采用多层多道焊，前一条焊缝对后一条焊缝起到预热作用，而后一条焊缝对前一条焊缝起到热处理作用，可改善接头的组织和性能。

为保证焊接质量，各层焊缝必须遵守：“先焊横向焊缝，再焊纵向焊缝，最后焊垂直角焊缝”的原则，并尽量采用对称（两个焊工同时焊接）中分式（即从中间到两端分段焊接）。主筋板和盖板之间的焊缝必须压过盖板坡口斜边和主筋的垂直边，最后一层焊缝应先焊与母材相接的焊道，而后焊中间焊道。

焊接电流、电弧电压、气体流量及焊接速度对焊接质量也有很大的影响，会产生气孔、裂纹等焊接缺陷，因此焊接时要选择合适的电流和电压，并注意防风，并及时用保温阻燃的石棉布对工件进行覆盖保温。每层焊完要清除焊道氧化物，层间温度控制在100～250℃。使用CO2气体保护焊时的焊接参数如表2所示。

（3）焊后热处理 结构件焊接结束后，应进行消除应力退火。结构件放在有效加热范围内，升温速度控制在100～150℃/h，升温至450～500℃进行保温，保温时间约2h，随炉冷却至300℃后出炉空冷。

表2 CO2气体保护焊焊接参数

4.结语

在我公司为常村煤矿制作的ZF11000/18/36D电液控制液压支架结构件过程中，Q550高强钢板占的比重达到了95%。条用此焊接工艺，在制作完成后，成功通过了压架试验，结构件各项指标均符合国家标准，取得了成功。 （20131012）