河南理工大學(xué) （焦作 454650） 張新民 史新恩

液壓支架是現(xiàn)代化煤礦采掘工作面的重要支護(hù)設(shè)備，隨著煤礦高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)以及煤礦開采的日益加深，液壓支架的工作環(huán)境更加惡劣，對(duì)支架的要求更高。目前液壓支架正朝著大工作阻力、超強(qiáng)穩(wěn)定性、電液控制智能化的方向發(fā)展，支架結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量直接影響著煤礦的安全生產(chǎn)，因此制定合理的焊接工藝尤為重要。

我公司為常村煤礦生產(chǎn)的ZF11000/18/36D電液控制液壓支架主要結(jié)構(gòu)件有護(hù)幫板、托梁、伸縮梁、前梁、頂梁、掩護(hù)梁、尾梁、插板、連桿、底座和推桿等部件，基本都用Q550高強(qiáng)鋼板焊接而成的組合箱體式結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接量大，容易產(chǎn)生焊接變形，因此制定合理的焊接工藝來(lái)有效控制焊接變形，確保焊接質(zhì)量尤為重要。

1.母材進(jìn)廠檢測(cè)

Q550高強(qiáng)板進(jìn)廠后，對(duì)鋼板進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)可知，各項(xiàng)指標(biāo)均合格，如表1所示。

表1 化學(xué)成分和力學(xué)性能

2.焊前準(zhǔn)備

（1）下料 對(duì)鋼板進(jìn)行噴砂處理，用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行下料。

（2）坡口的加工 采用熱切割方法，進(jìn)行垂直平行切割，再進(jìn)行正、反坡口加工。坡口的加工可以用機(jī)械方法和熱切割方法進(jìn)行，機(jī)械加工方法，即刨坡口角度，刨后要去油污；熱切割后要去熔渣，去氧化皮并打磨光順。CO2氣體保護(hù)焊的坡口角度的允差一般為±5°，鈍邊高±2mm。

（3）定位焊 結(jié)構(gòu)件在定位焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，溫度為150～200℃。由于結(jié)構(gòu)件較大，定位焊前可采用氧乙炔局部預(yù)熱，但預(yù)熱時(shí)不能影響母材的性能。定位焊縫高度6～8mm，長(zhǎng)40～60mm，間隔300mm左右。當(dāng)焊縫長(zhǎng)度＜300mm時(shí)，單側(cè)定位焊縫不得少于兩處。

為防止定位焊縫開裂，應(yīng)選用與焊接同類型的焊接材料。若定位焊縫出現(xiàn)裂紋時(shí)，必須清除，重新定位焊縫。

為防止工件變形，允許加支撐焊接，但焊后必須磨平。焊道及焊道邊緣必須清理干凈，不允許有油、銹水、渣等物。焊道兩側(cè)邊緣修磨露出金屬光澤，單側(cè)≥25mm。

3.焊接工藝過程及要求

（1）焊前預(yù)熱 焊前預(yù)熱可控制焊接冷卻速度，降低熱影響區(qū)的硬度，減少應(yīng)力。為保證受熱均勻，部件裝配、點(diǎn)組后，應(yīng)采取整體預(yù)熱的方式，預(yù)熱溫度150～200℃，預(yù)熱后及時(shí)進(jìn)行焊接，焊接時(shí)層間溫度控制在130～150℃。

（2）焊接參數(shù)的確定 由于對(duì)焊接接頭區(qū)強(qiáng)韌性要求較高，特別是對(duì)沖擊韌性的要求高，故應(yīng)采用較小焊接熱輸入的多層多道焊的方式，每層焊接完畢后要清除焊道上面的氧化皮。采用多層多道焊，前一條焊縫對(duì)后一條焊縫起到預(yù)熱作用，而后一條焊縫對(duì)前一條焊縫起到熱處理作用，可改善接頭的組織和性能。

為保證焊接質(zhì)量，各層焊縫必須遵守：“先焊橫向焊縫，再焊縱向焊縫，最后焊垂直角焊縫”的原則，并盡量采用對(duì)稱（兩個(gè)焊工同時(shí)焊接）中分式（即從中間到兩端分段焊接）。主筋板和蓋板之間的焊縫必須壓過蓋板坡口斜邊和主筋的垂直邊，最后一層焊縫應(yīng)先焊與母材相接的焊道，而后焊中間焊道。

焊接電流、電弧電壓、氣體流量及焊接速度對(duì)焊接質(zhì)量也有很大的影響，會(huì)產(chǎn)生氣孔、裂紋等焊接缺陷，因此焊接時(shí)要選擇合適的電流和電壓，并注意防風(fēng)，并及時(shí)用保溫阻燃的石棉布對(duì)工件進(jìn)行覆蓋保溫。每層焊完要清除焊道氧化物，層間溫度控制在100～250℃。使用CO2氣體保護(hù)焊時(shí)的焊接參數(shù)如表2所示。

（3）焊后熱處理 結(jié)構(gòu)件焊接結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火。結(jié)構(gòu)件放在有效加熱范圍內(nèi)，升溫速度控制在100～150℃/h，升溫至450～500℃進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間約2h，隨爐冷卻至300℃后出爐空冷。

表2 CO2氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)

4.結(jié)語(yǔ)

在我公司為常村煤礦制作的ZF11000/18/36D電液控制液壓支架結(jié)構(gòu)件過程中，Q550高強(qiáng)鋼板占的比重達(dá)到了95%。條用此焊接工藝，在制作完成后，成功通過了壓架試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)件各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取得了成功。 （20131012）