井下液压支架焊接工艺分析论文

井下液压支架焊接工艺分析论文（共3篇）

井下液压支架焊接工艺分析论文 篇1

1液压支架结构件的组成和作用

煤矿采煤工作中需要能承受巨大压力的支撑设备来保护采煤工作面的安全和各种设备的正常运转，而液压支架就是为了保护采煤工作面的安全和其他设备的正常运转而制造的。液压支架的结构组成一般为顶梁、掩护梁、前梁、尾梁、底坐、上下连杆等组成。这些结构件质量的好坏直接影响液压支架的使用安全和寿命[2]。

2行业内关于支架构件的质量标准

支架构造件的制造执行《支架构造件制造技术的条件》、《液压支架结构件的通用技术条件》、GB5293—85《低合金焊条》、GB8110—87《二氧化碳气体保护以及焊用钢焊丝》和GB9448—88《焊接与切割安全》等相关国家标准。技术要求为以下几点。1）焊接构造件外形不能出现尖角。2）铰接部位四孔同轴度为12mm。3）构造中平面没有标注的直线度公差不能超过1000mm。4）在以l000mm长度为直径的范筹内未注平面度公差不能超过2mm。5）焊缝抗拉强度不得低于520MPa。所有焊缝应符合MT312—92《液压支架构造件通用技术的条件》中规定的关于焊缝的质量的一些要求，而且绝不能出现裂痕、气孔、夹渣、焊缝之间有间断，或者没有熔合好等现象。

3焊接要点

焊接时最好是用抗冷裂能力特别高的二氧化碳气体，这种气体能够更好地保护焊缝的焊接，保证焊接的质量，提高焊接焊缝的效率，而且还能做到没有熔渣，熔池的能见度也很好，由于热量集中，所以焊接中产生的变形比较小，同时还能做到在焊接的接头处含氢量也比较低。焊接设备的抗拉强度如果在520MPa以上，那么焊接材料就应该选择相应参数的焊丝，若是抗拉强度高于600MPa的，应该选择更高质量要求的焊丝，而且要用直流焊接[3]。

4液压支架构件的焊接工艺

4.1液压支架结构件的焊接性

焊接中经常会遇到各种难题，而且难度较大，这是由于低合金钢在焊接时常常会出现热裂纹、冷裂纹及淬硬倾向等各种现象特点。焊接过程中，如果对这些热影响处理不当，很可能就会出现硬而脆的马氏体组织，进而降低合金钢的塑性和韧性，而且还会使钢结构耐应力腐蚀性能恶化，从而加重了冷裂纹，所以说在焊接时必须要使用较小的热输入值。若是热输入值太高，那肯定会出现钢结构由于热量太高以及催化作用而使得结构有所变化，就会大大降低性能。焊接时，为防止因为氢含量造成有裂纹的请况出现，就要在焊接过程中严格控制氢含量，保证焊接工作在氢含量很低的环境中进行，同时，要按照焊材的相关标准选取焊接材料，并保证绝对的干燥环境。一般液压支架结构件都会采用板材较厚的构件，而且这种构件的抗拉强度比较大，因此必须要采用预热措施。在焊接时还要非常值得注意的是确保钢结构均匀受热，这就需要我们对各个部件进行整体预热，在这之后才能快速的进行焊接工作。当然还是要注意保证焊接质量，必须要根据合金钢的性能，要保证终焊温度高于80℃，因为只要温度低于这个数值那就必须要立即停止焊接，然后对钢结构重新预热，之后后才可以继续焊接。

4.2焊前材料准备

焊接必须要根据焊缝的结构特征、焊缝形式还有对焊缝强度的要求，根据各种相关硬性要求对焊接进行综合性选择。二氧化碳气体保护法是最常见的一种气体保护焊接法，二氧化碳气体抗冷冽能力强，保证焊接工作的顺利进行，有着熔渣少甚至没有、熔池的能见度好等各种优势。在开始焊接时还必须要准备好其他焊接所需要的材料，比如说对控制焊接材料、材料的复验、焊道清理等的选择，为了保证焊接工作的质量，就必须做好这些前期准备工作才行。

4.3焊接工作实施

4.3.1焊接气体的选择

我们以使用角焊缝及V形焊缝为例，而且各种接头焊接方式还比较多，接头种类有很多比如T型接头、角接接头、对接接头还有搭接接头等等，在焊接时必须要依据支架结构件的特征、对焊缝强度的要求以及焊缝形式等来选择用哪种方式进行焊接，为了降低焊接过程中出现到处飞溅的危险，一般会采用混合性气体做保护，有大量的氩气和少量的二氧化碳混合而成，同时，还能改善焊接结构件的成形，控制熔深等，大大提高了液压支架结构件的焊接质量[4]。

4.3.2焊接材料以及焊接设备的选择

焊接材料中的母材强度以及焊缝处要用到什么样的金属，都是焊材的选择工作中非常重要的一项，因为如果选择不想符合的材料的话，就会出现焊接的变形或者根本无法焊接，也有可能出现其他一些损害，因此对于材料的选择一定要慎之又慎。全面考量焊接工艺的各项条件和标准，一定要保证选材的质量，才能保证焊接工作的顺利进行。

4.3.3焊接时的一些规范性要求

1）焊接前必须要进行预热。只有预热合理才能够有效控制焊接的冷却速度，从而大大降低了应力作用，减小了由于热影响而造成的淬硬马氏体的出现的几率，这样才更有助于焊接中的氢气体能从接头逸出。2）规范性操作流程。一旦将工件完工出炉后就马上将其放置到非焊接区域中，并且还要使用石棉将刚出炉的工件盖住，而且在焊接时必须要连续进行不能有中断行为，还要注意焊接时的温度控制：如果温度没有达到150~180℃，万万不能开始焊接，温度条件不具备，而且在焊接过程中还要一直注意温度必须要控制在80~175℃之间；要保证温度处于100~175℃的范围内时才能开始焊接盖板，而且板材间的温度绝对不能高于200℃，温度控制不当会影响整个焊接工作的质量，适当的时候还要停止焊接。3）焊接工艺的一些电压电流参数设置。焊接过程中，电流不能超出280～350A的范围值，同时电压也不能超出34~38V的范围值，焊接的速度必须保持在180～480mm/min范围之间[5]。

4.4焊接后的热处理应力

焊接后要进行热处理，主要是为了消除在焊接过程中产生的内应力，以确保支架结构件的稳定性，增强支架构件的抗应力腐蚀程度，热处理还能改变支架构件接头力学以及相关组织的性能，提高焊接质量并且增强其稳定性及安全性。在热处理过程中，温度一定要高于合金钢回火时的温度，而且，必须要在焊接材料的温度降到50℃以下的时候才能开始进行热处理，否则就会出现回火脆性的情况发生。

5结语

随着煤矿企业的发展，煤矿生产也越来越注重质量和安全保障，而液压支架结构件的焊接直接关系到企业生产的正常运行。只有做好支架结构件的焊接工作才能保证支架结构件的质量，保证企业的良性发展。

参考文献

[1]陈卫海，董晓英，韩刚，等.液压支架顶梁体结构件整体盖面焊接工艺的研究[J].起重运输机械，2017（1）：99-101.[2]厉华.液压支架结构件焊接工艺研究[J].同煤科技，2014（1）：24-28.[3]张新民，史新恩.液压支架结构件焊接工艺[J].金属加工（热加工），2013（24）：42-43.[4]高建文.井下液压支架结构件焊接工艺研究[J].科技传播，2013（11）：162.[5]张亚鹏.煤矿液压支架结构件焊接工艺研究[J].科技创业家，2013（6）：82.

井下液压支架焊接工艺分析论文 篇2

顶梁是液压支架三大箱型结构件之一, 其具有体积大、重量大、结构复杂等特点。其在液压支架的使用过程中是重要的承重结构件, 对顶板的支护起着重要的作用。因此对其结构的强度、稳定性和焊接质量都提出了很高要求, 在对顶梁进行组点焊接时必须严格控制其生产工艺, 以保证其焊接质量。

1 F419.07顶梁组点焊接工序

1) 开工前检查。对上道工序转来的所有零件按照图纸认真核对, 不合格的零件一律不予采用。所有盖板以下筋板高度公差均为-1~-3 mm, 筋板宽度方向公差为0~-2 mm, 盖板宽度方向公差为-2~-4 mm, 高出盖板主筋和筋板高度方向均为0~+2 mm。

2) 开坡口。将零件按图纸要求进行焊前开坡口。

3) 组装点焊 (I) 。将件1~件8按图纸需求进行组装点焊, 点焊长度20~30 mm, 间隔250~300 mm。组点工艺执行通用工艺守则。

4) 焊接 (I) 。将工序3组装点焊完成的构件进行施焊, 施焊前将构件置于加热炉内预热, 预热温度达150~200℃, 焊缝质量应达到II级焊缝标准。

5) 焊后整形 (I) , 将工序4焊后的构件整形, 整形后转机加工预镗孔。

6) 组装点焊 (II) 。将件7平放在组装平台上, 以纵向中心线为基准, 将件1~件4分别与顶板组装定位点焊, 前后尺寸一致, 用φ161孔定位基准, 用4根φ168圆管定位4-φ170孔, 然后再组装点焊, 其中筋板按照图纸组点件18、件13、件14、件19、件10、件12、件21、件27、件28、件32、件33、件34、件35、件37、件41、件42、件46、件51、件55、件67、件60、件66、件74, 件1与件2两主筋后部保证尺寸394-1+3, 前部保证尺寸370-1+3, 件3与件4两主筋后部保证尺寸354-1+3, 前部保证尺寸370-1+3, 且保证φ91孔两两同轴。

7) 焊接 (II) 。焊前准备:整体施焊前应对构件进行整体焊前预热, 加热工艺及温度要求同焊接 (I) , 达到施焊温度时开始施焊, 顶板与主筋、顶板与筋板的焊缝质量应达到II级焊缝标准, 筋板与主筋的焊缝应达到III级焊缝标准。

焊接规则:a.按照先焊短焊缝后焊长焊缝, 先焊立焊缝后焊横焊缝的原则;b.每道焊缝均应采取分层分道焊接方法;c.第一层打底焊, 采用平焊方法先将顶板与主筋焊缝平焊一层4~5 mm打底焊, 使整个构件形成整体, 以免局部焊缝开裂尺寸变化;d.然后焊接筋板与主筋的焊缝 (一层4~5 mm) , 对称交替焊接;e.最后焊接筋板、侧护板与顶板的焊缝一层, 分中退焊法;f.焊接时工件温度不低100℃, 以防止焊接变形, 焊后开裂;g.第一层打底焊后, 须经专职检验人员检验之后方可进行填立焊;h.填立焊, 按3~4 mm一层进行分层施焊, 每层道数等于层数, 焊至离焊角高度要求差2~3 mm时停止施焊, 且每层焊接完毕应用小锺敲击焊缝消除焊接应力;i.盖面焊 (最后一层) , 应保证盖面焊波纹平整, 层次清楚。

8) 焊后热处理 (I) 。将工序7焊接后的构件进行退火热处理, 退火温度为550~600℃。

9) 焊后整形 (II) 。焊后以顶板一面置于工作台上, 对顶板不平度进行矫正, 使之达到2‰之内。

10) 组装点焊 (III) 。将件24后柱帽与件29前柱帽按图纸尺寸定位, 与顶板间隙≤1 mm。保证后柱帽与顶梁后部准161孔中心距750±0.5, 前后柱帽中心距为1625±0.5, 与主筋保持垂直, 间隙≤2 mm。将件25、件44与主筋组装定位点焊, 保证与件5顶板尺寸190±0.5, 两套筒之间中心距280±0.5、320±0.5, 然后再组装点焊, 件68、69及边盖板、前后弯板组点工艺同前。

11) 焊接 (III) 。对工序10组装点焊后的构件进行施焊, 施焊前对构件进行的整体预热工艺同前, 圆筒与主筋的焊缝达到III级焊缝标准, 焊缝质量要求达到II级焊缝标准。

12) 焊后热处理 (II) 。将工序11焊后的工件进行焊后热处理, 工艺要求同前。

13) 组装点焊 (Ⅵ) 。将工序12热处理后的构件继续组装点焊头层盖板, 保证两耳板的中心距75 mm, 与φ91孔中心距 (750±0.5 mm) , 件45耳板与φ161孔中心距 (750±0.5 mm) , (1625±0.5 mm) , 组点工艺, 用工序3盖板与主筋的组点间隙≤2 mm。

14) 焊接 (Ⅵ) 。将工序13组装定位后的构件进行焊接, 整体施焊前构件预热工艺同前。焊缝质量要求达到II级焊缝标准, 焊缝采取打底焊, 填立焊及盖面焊方式、焊接方法及焊接工艺参数同工序7。

15) 焊后热处理 (III) 。将工序14焊后的构件进行焊后热处理工艺要求同前。

16) 转机加工镗孔。把焊后热处理后的构件转机加工镗4-φ91孔和4-φ161孔。

17) 组装点焊 (Ⅴ) 。按照图纸要求组装点焊所有零附件, 保证件73耳子中心距 (230±0.5 mm) 。

18) 焊接 (Ⅴ) 。把工序17组装定位后的零件进行焊接, 焊缝质量要求达到III级焊缝标准。

19) 焊接标识编号。

20) 交付验收。

2 F419.07顶梁焊接工艺说明

F419.07顶梁一次焊接时的坡口形式、焊接方法如表1所示。其中:第一种典型焊缝 (板厚30 mm, 焊角高度20 mm) 焊接工艺如图2和表2所示。第二种典型焊缝 (板厚25/30 mm, 焊角高度20 mm) 焊接工艺如图3和表3所示。第三种典型焊缝 (板厚20/30 mm, 焊角高度20 mm) 焊接工艺如图4和表4所示。

F419.07顶梁二次焊接典型焊缝 (板厚30 mm, 焊角高度20 mm) 焊接坡口形式、焊接方法如表1所示。焊接工艺如图5和表5所示。

3结论

在生产实践中通过对以上工艺的研究可以得出以下结论:1) 可有效释放焊接应力, 减小工件焊接变形;2) 焊前预热、焊后热处理工艺有效改善了焊缝组织, 提高其综合力学性能;3) 采用富氩气体保护焊对焊件的熔池区进行了有效保护, 降低了焊缝中氢、氮等有害气体的含量, 避免了焊缝中气孔和裂纹的产生;4) 该工艺的应用可以严格控制产品质量, 完全保证产品的互换性。因此, 在液压支架结构件的焊接中得到广泛的应用。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册:第1卷[M].5版.北京:化学工业出版社, 2008.

[2]蔡自兴.机器人学基础[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[3]李晓辉, 汪苏, 刘小辉, 等.焊接机器人智能化的发展[J].电焊机, 2005 (6) :39-41.

液压支架高强钢的焊接工艺分析 篇3

关键词：液压支架；高强钢；焊接工艺

1.概述

目前我国液压支架结构件大都采用16Mn和Q460为主要板材，体积及自重偏大，给液压支架的运输及安装带来了很大的困难。随着液压支架向大工作阻力和高可靠性要求的方向发展，如何在保证强度的前提下，尽量减轻支架重量是一个需要急需解决的问题，采用更高强度的板材是最有效的途径。由于高强钢具有较高的强度和硬度，焊接稳定性较差，易出现裂纹和热影响区性能的變化，减低结构件的使用寿命。因此应制定合理的焊接工艺，从而保证支架焊接质量的可靠性。下面结合Q690进行分析说明。

2.Q690主要成分及力学性能

Q690低合金高强钢是在高强钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时加入Mn、Si、Ti、V、Ni等合金元素，Mn和Si提高了钢的强度，Ti和V细化了晶粒，增加了钢的韧性。加入稀土元素在于脱S和净化钢的有害杂质，改善钢的性能。其主要化学成分及力学性能如下表1和表2所示。

表1 Q690主要化学成分（%）

表2 力学性能

3.焊接性能分析

由合金钢的碳当量公式Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（%）计算可知，Q690合金钢的碳当量为0.7%，说明其具有良好的可焊性。碳当量越高，热影响区的硬度值越高，出现焊接裂纹的可能性也越大。由于Q690低合金高强刚合金元素成分大，在焊接及热影响区会产生再热裂纹，焊接线能量过大，会导致热影响区过热与脆化，使焊接接头的韧性急剧下降，造成焊缝及热影响区组织粗化，使热影响区韧性降低，耐应力腐蚀性能恶化，冷裂纹倾向增加；线能量过小，焊接接头冷却速度过快，淬硬倾向增加，易产生淬硬组织，促使冷裂纹的形成。因此在焊接时应采用均衡的焊接线能量，且应焊前预热、焊后热处理。

4.焊接工艺

A.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进行预热，预热温度150℃~200℃，加热范围保证在焊缝两

侧单边不低于75mm。预热后及时进行焊接，焊接时层间温度控制在130~150℃。

B.焊接顺序

各层焊缝焊接工艺顺序必须遵守：“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）。在全封闭打底焊和第一道填充焊道不能成全圆以避免高的收缩应力导致开裂，应至少组成两半焊接且方向相反。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。

C.焊接参数

当焊脚高度大于8mm和焊接坡口深度大于10mm时应采用较小焊接线能量的多层多道的焊接方式。焊脚高度和坡口深度与焊接层数对照表如下表2和表3：

表2 焊脚高度与焊接层数对照表

表3 坡口深度与焊接层数对照表

焊接电流、焊接电压、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气体保护焊和MAG（80%Ar+20% CO2）焊时焊接规范如下表4：

表4 焊接规范

D.焊后热处理

焊后进行去应力退火，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500~550℃。进行保温，随炉冷却至300℃出炉空冷。如图1示：

图1 热处理工艺曲线图

5.结论