趙忠剛 高強

【摘 要】本文闡述了液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接變形的原因及危害，并從下料尺寸控制、鉚拼間隙和放量的大小、撐筋和拉筋的強度與布置方式、防變形控制措施、焊接參數(shù)、焊接順序及方式等六個方面進(jìn)行了控制液壓支架結(jié)構(gòu)件變形量的綜合論述，概括比較全面，對液壓支架結(jié)構(gòu)件的制做起到了較好的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】液壓支架；結(jié)構(gòu)件；焊接變形量；

0.引言

在對液壓支架結(jié)構(gòu)件的鉚拼、焊接過程中，最常見的問題就是焊后變形量的控制不理想。筆者通過多年對該類產(chǎn)品的鉚焊工序進(jìn)行探索和鉆研，總結(jié)了一套控制該類產(chǎn)品焊接變形較為系統(tǒng)的工藝方法?，F(xiàn)從以下幾個方面為大家進(jìn)行綜合論述。

1.主要件的下料尺寸

首先，主筋板是影響液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接變形的最關(guān)鍵件。由于該類件都較長，很容易在下料切割后發(fā)生較大的變形。由于在同一張板上利用同一尺寸繪制編寫的程序，從最初切割到過程中切割以及到收尾切割的過程中，板材溫度發(fā)生了從環(huán)境溫度到中等溫度以及到較高溫度的幾百攝氏度的變化，這就導(dǎo)致了所切割主筋板的收縮量出現(xiàn)了參差不一的問題。一般在同一塊鋼板上初始下料階段切割的主筋板的收縮比例為0.5/1 000、在中間下料階段切割的主筋板的收縮比例為1/1 000、在最后下料階段切割的主筋板的收縮比例為1.5/1 000左右。因此，需要采取“一主筋仨程序”進(jìn)行編程下料。使主筋板的長度誤差基本控制在了2毫米以內(nèi)，減小了成型間隙，有效控制了因主筋板長度誤差較大引起的焊接變形隱患。

其次，對于內(nèi)襠橫板（橫筋板）的尺寸控制方面，最好其與底板或頂板接觸處的長度比設(shè)計尺寸小1～2.5毫米、其與蓋板接觸側(cè)的長度并圖紙尺寸小0.5毫米，減小了橫板與主筋的間隙，有效減小了框架的焊接收縮量。

再次，對于蓋板的寬度尺寸，按照兩端及中間有30mm長度比框架內(nèi)襠尺寸小1～2mm、其它寬度尺寸比框架內(nèi)襠尺寸小2～3mm的方式下料，這既能快速蓋面成型，又能較好地控制結(jié)構(gòu)件的焊接變形量，寬處起著撐筋的作用。

2.結(jié)構(gòu)件的鉚拼

在鉚拼結(jié)構(gòu)件時，通常采用利用一塊結(jié)構(gòu)件底板制做鉚拼框架的成型工裝，然后將鉚拼好的框架組裝在底板上。當(dāng)結(jié)構(gòu)件的數(shù)量較少時，也可采取直接在底板上劃線鉚拼的方式。不論采取哪種方式，結(jié)構(gòu)件的鉚拼間隙通常為2毫米以下。如果間隙偏大，必須對板件進(jìn)行補焊、修磨后再鉚拼。

鉚拼過程中必須將底板或頂板與各筋板及附件點焊牢固，一般點焊定位焊縫的高度為6～8毫米、長度為30～50毫米。點焊的焊接電壓U = 19-23伏、電流I = 180-230安、氣體流量V = 12-15 [升/分鐘]。點焊的方式通常從中間向兩端進(jìn)行。點焊間距如下：工件長度小于200毫米的，須有兩處點焊，在筋板兩側(cè)錯開交替焊接；200～600長度的，單側(cè)定位焊不少于兩處，筋板兩側(cè)錯開交替焊接；長度大于600毫米的主筋板，定位焊間隔300～500毫米；長度大于600毫米的蓋板，定位焊間隔200～300毫米。所有與其他部件相接的部位都需要進(jìn)行定位焊，確保工件在后續(xù)轉(zhuǎn)運及操作過程中點焊部位牢固。

3.撐筋與拉筋的強度及布置方式

成型時對薄弱部位要用加強筋，即撐筋或拉筋?？蚣軆?nèi)襠的撐筋須確?？蚣芎负蟛挥绊懓惭b柱帽或柱窩及蓋板。撐筋的間距通常為主筋板寬度尺寸的1～1.5倍。在頂梁、底座的兩側(cè)內(nèi)襠設(shè)制撐筋時，要先在鉚拼柱帽、柱窩處安置撐筋；再以安置其它撐筋。撐筋的位置須在筋板易于變形的最關(guān)鍵部位，拉筋的位置須在筋板邊緣處的最有效位置。各撐筋和拉筋均應(yīng)讓出后續(xù)焊件的鉚拼空間。撐筋和拉筋不得混用。撐筋和拉筋的尺寸通常如下：長度在300～500毫米時，截面一般不小于30×40平方毫米；長度在100～300毫米時，截面一般不小于25×30平方毫米；長度在100毫米以下時，截面一般不小于20×25平方毫米。

4.防變形控制措施

焊接頂梁、掩護(hù)梁及伸縮梁、護(hù)幫板時，通常采取“背對背”組合的方式及在結(jié)構(gòu)件底板或頂板上加固背筋的方式。側(cè)護(hù)板卻采取反變形的焊接方式。

“背對背”點焊對結(jié)構(gòu)件進(jìn)行防變形控制時，須先將底板或頂板反面的焊縫進(jìn)行施焊，然后再將兩件同樣的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行“背對背”組合，并用拉板點固。

應(yīng)用加固“背筋”的方式時，通常背筋的長度與對應(yīng)結(jié)構(gòu)件的寬度一致，背筋的寬度為結(jié)構(gòu)件主筋板寬度的1.5倍，其厚度一般不低于其寬度的1/10。另外，背筋的布置必須在結(jié)構(gòu)件底板或頂板的兩端進(jìn)行設(shè)置，再就是在其變形隱患較大的部位。注意：將結(jié)構(gòu)件焊后分開或割除背筋時，必須在結(jié)構(gòu)件徹底冷卻后。

5.焊接參數(shù)

在對液壓支架結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時，其焊接參數(shù)不但影響結(jié)構(gòu)件的焊接變形，而且影響焊縫的強度。

根據(jù)電流的大小，其對應(yīng)電壓與電流的關(guān)系式為：200安以下時，U=0.04I+16±1.5伏；200安以上時，U=0.04I+20±2伏。另外，根據(jù)電纜長度還需增加電壓的修正值

過大的焊接電流導(dǎo)致焊接熱量輸入偏高，使焊接變形量較大。為減小焊后變形量，角高10毫米及其以上焊道必須采取多層多道的焊接方式，并做好層間溫度控制。

6.焊接順序及方式

液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接順序?qū)τ诤附幼冃蔚挠绊懼陵P(guān)重要。對其內(nèi)襠焊接時，首先，必須按照先對立縫、再橫縫、后縱縫的順序進(jìn)行整體打底焊。然后，再按照上述順序?qū)?nèi)襠進(jìn)行多層多道焊接。

對液壓支架結(jié)構(gòu)件蓋面焊接時，先補焊間隙較大部位，再進(jìn)行打底焊接和填充、蓋面焊。

打底焊接既使框架達(dá)到了整體合一，防止點焊開裂；又有利于均衡熱量的輸入，較好地控制著焊接變形量；同時，還使母材得到預(yù)熱，燥化了焊縫的水分及雜質(zhì)。

對采取“背對背”防變形方式的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時，須由兩名焊接人員分別對兩個結(jié)構(gòu)件進(jìn)行對稱焊接。對采取“背筋”防變形方式的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時，須對其進(jìn)行對稱施焊，盡量均衡結(jié)構(gòu)件的熱量輸入。

焊接過程中要做好層間清理，有條件的話最好用風(fēng)鏟及時錘擊焊道，既清理了焊道的層間雜質(zhì)，又對焊道進(jìn)行了延展，減小了焊道的收縮量，有效控制了結(jié)構(gòu)件的焊接變形。為減小焊接應(yīng)力集中，在筋板的拐角處不得引弧和收弧，盡量離開拐角50毫米以上進(jìn)行始焊和終焊，多層多道焊接時須進(jìn)行30～50毫米以上的錯位搭接。

為提高焊縫的美觀度，蓋面焊接須先焊橫縫、再焊縱縫，周圈焊縫盡量一氣焊成。在焊接帶有貼板的主筋板時，須先將主筋板的貼板與主筋板焊接完成后再進(jìn)行框架鉚拼，以控制結(jié)構(gòu)件的整體焊接溫度，減小其焊后變形量。

7.結(jié)尾語

焊好液壓支架結(jié)構(gòu)件是一件復(fù)雜的課題，在實際焊接過程中還需繼續(xù)探索減小其焊后變形量的更好方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉云龍 主編.CO2氣體保護(hù)焊技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 張立英、丁 農(nóng)、王國法、王 建、傅京昱、李炳濤、劉國柱、李雪榮 主編.MT/T587-2011 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 發(fā)布 2011.

作者簡介：

趙忠剛（1969年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學(xué)：機電一體化，?？?。在省級和國家級刊物發(fā)表科技論文100余篇，國家鏜工技師，技術(shù)員，山東良辰重工機械有限公司常務(wù)副總經(jīng)理，主要協(xié)助總經(jīng)理進(jìn)行項目開發(fā)及編制體系文件和解決生產(chǎn)過程中遇到的各類問題等。

（作者單位：1山東良辰重工機械有限公司；

2山東能源重裝集團(tuán)恒圖科技有限公司）