液压支架结构件制造工艺探析

摘要：液压支架对于井下工作设备和井下操作人员的安全有着决定性的影响，作为主要承载部件的液压支架结构件直接决定液压支架能否正常工作。文章首先对液压支架结构件进行了介绍，然后对液压支架结构件的制造工艺流程进行了探讨，并对液压支架结构件制造工艺中的新技术应用做了阐述。

关键词：液压支架结构件；制造工艺；原材料选用；成型工序；焊接工艺 文献标识码：A

中图分类号：TD353 文章编号：1009-2374（2015）10-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0889

液压支架是煤矿开采的重要机械设备之一。随着我国煤矿开采技术的飞速发展和采矿业对开采设备需求的不断增长，我国的液压支架制造行业得到了快速发展。液压支架结构件作为液压支架的重要组成部分，对于液压支架的工作性能有着决定性的影响。液压支架结构件的制造工艺直接影响着结构件的各项性能，对于液压支架结构件的发展起着关键性的作用。

1 液压支架结构件制造工艺概述

液压支架利用液压产生的支撑力实现支架移动的自动化和对矿井顶板的支撑与防护，是煤矿开采机械化操作的配套设备，有着移动速度快、稳定性好、适应性强等特点。液压支架结构件主要包括挑梁、顶梁、尾梁和掩护梁等部件，上述结构都是通过焊接将钢板连接而成的。作为液压支架承受载荷的主要部件，支架结构件对强度有着更高的标准要求，制造工艺也更为严格。

液压支架结构件制造工艺包括从原材料的选用到焊后结构件处理的整个过程。其中钢板选用部分对材料提出了高强度和低自重的要求，为了合理进行选材，需要对钢板的机械性能进行一定的检查工作。焊接材料的选用要充分考虑焊接工艺的技术要求，对选用的焊接材料进行评定实验。选材的下一工序是成型，其作为焊接的重要准备工作有着一系列的技术要求。焊接是结构件制造中最为重要的步骤，直接关系到结构件制造工艺的科学与否。

2 液压支架结构件制造工艺流程

2.1 原材料选用

液压支架结构件的制造是从原材料的选用开始的，原材料的选用对于结构件的各项工作性能参数有着决定性影响。为满足结构件高强度的要求，大多选择高强度钢板作为原材料，使用前要对选用钢板的各项机械性能做一定的测试工作，尤其是要充分考虑后续成型工序和焊接对于材料的影响。选用后的材料要经过抛丸处理、气割下料、处理氧化层、再抛丸处理等工序，这样有利于防腐和延长材料使用寿命。

2.2 成型工序技术要求

成型是液压支架结构件制造工艺的重要工序。成型方式一般有两种：一是依照工件底板上的划线进行拼装，适用于单件或批量小的工件；二是使用专用的成型拼装模具，适用于大批量的零件。要保证成型工序中的各个零件符合标准并进行合理的分组，作为焊接流程前的准备工作，在成型时要充分考虑焊接过程对工件结构性能的影响以保证焊接工作的顺利实施。

焊缝底部的间隙不能大于2mm。如果超过2mm必须对工件进行矫平操作，不可以使用强力变形的方法来修正，否则会对后续的焊接工作造成不良的影响。有的焊缝容易发生焊角变形的情况，焊接时应保证工件处于自由状态，工件温度降低后测量其焊接变形量，以此作为变形处理的根据。进行焊接操作时需要在每个内档位置设置固撑筋，对焊接产生的变形做一个预处理工作，对于固撑筋的强度有较高的要求，固撑筋通常与主筋板呈90°放置，这样可以有效消除焊接主筋板后产生的弹性收缩量。对于伸缩梁、插板等断面尺寸比较小的结构件，在焊接时应使用“背对背”的形式，增大结构件的刚性，缩小焊接变形量。

2.3 焊接工艺的注意事项

液压支架结构件主要通过钢板焊接制成，液压支架结构件焊接存在结构类型多、工作量大、焊接尺寸较难控制等问题。焊接工作的好坏直接决定结构件的质量，所以我们要确定科学的焊接流程，使用合理的方法来保障质量，尽可能减小焊接变形量。对于焊接材料的选择、焊接方式的运用、保护空气的选用、焊接应力的消除、焊前的准备工作等都要有清晰的认识。首先是焊接材料和保护气的选择，应根据不同钢板之间的焊接情况选用不同的焊接材料，依照低强匹配的原则进行。为了避免焊接变形和焊接应力的产生，在焊接过程中应减少热量的输入。考虑到结构件的工作环境，需要承受较大的压力，必须提高焊道的韧性和塑性，可通过使用较细的焊丝、采用小电流的焊接方式、降低焊接材料在焊道中的溶解量这一方法来实现。焊接保护气体选用二氧化碳与氩气的混合气体，这样可以极大地降低焊接时的飞溅量，在高温状态下有效地封隔焊接环境，防止氧化层的形成，保证焊道美观。

焊接方式根据结构件的材质进行选择。由于结构件通常选用较高强度的钢板，其碳当量比较高，在焊接过程中会有明显的淬硬现象，使焊道的韧性和塑性不能满足要求。所以在焊接时应参考“多层多道焊接示意图”选择合适的方法。在焊接顺序方面，应遵照从里到外的原则，这样可以有效地减小焊接变形量。对于横纵焊缝应优先选择纵焊缝，处理完变形量较大的焊缝后再处理其他焊缝。采用多层多道焊接可以保证热值输入小，对焊缝组织起到细化作用。

焊接应力的消除和焊接前的准备工作同样重要。在焊接前必须要对焊道进行清理，对影响焊接的各种杂质比如氧化层、铁锈、油污等进行认真处理。清理工作完成后需要对钢板进行加热，加热一定要均匀，针对不同的材料选用不同的预热温度和方法，这对于保证焊接质量和降低生产成本都有好处，有利于保持钢板的机械性能。在焊接完成后不可避免地会出现焊接应力，消除焊接应力多采用回火和振动的方式进行。

3 液压支架结构件制造工艺的发展

液压支架结构件制造工艺的重要工序是焊接，焊接在增大支架结构件工作性能的同时，也伴随着出现了各种问题。由于焊接钢板的高强度要求，在焊接后结构件容易出现冷裂纹，会严重影响结构件的后续正常使用，通过对液压支架结构件进行去应力时效处理可以有效解决这一问题。低温时效处理工艺能耗小，对钢板造成的变形量较小，同时可以提高焊缝的冲击韧性，有较好的焊缝硬度处理能力，目前已经得到了广泛应用。在焊接过程中由于冷却速度不一、焊接温度不均匀会产生一定的应力，采用低温时效处理方法，通过控制加热温度的高低、恒温状态的时间长短可以有效地消除热应力和组织应力，使应力得以分布扩散。低温时效处理对于支架结构件的性能影响很大，是对焊接工序的补充和完善。由于操作简单、易于控制，可以极大地提高企业的经济效益。

4 结语

液压支架结构件对液压支架的性能有着重要影响，文章对液压支架结构件组成及制造工艺进行了分析，探讨了保证液压支架结构件制造质量的方法，对于焊接中采用的低温时效处理工艺进行了详尽的阐述。希望本文的分析能为相关从业人员提供一些有益的参考，不断提高我国液压支架结构件的制造水平。

参考文献

[1] 潘旭全.浅谈液压支架结构件生产的过程控制[J].工艺技术，2009，（29）.

[2] 赵忠刚.高端液压支架构件制造工艺的先进性分析

[J].科技资讯，2012，（4）.

[3] 王国法.液压支架控制技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[4] 宋刚，丁付强.低温时效工艺在液压支架结构件上的应用[J].煤矿机械，2011，（1）.

作者简介：王瑞彦，女，山西阳泉人，阳泉华越机械有限公司工程师，研究方向：镗削加工镗孔同轴度保证。

（责任编辑：黄银芳）