液壓支架結構件生產的過程控制分析

董惠芳

（西山煤電（集團）有限責任公司機電廠， 山西 太原 030053）

引言

液壓支架包括支撐式液壓支架、掩護式液壓支架和支撐掩護式液壓支架三種類型。液壓支架能夠有效承擔塌落巖石的載荷，其結構件主要包括頂梁、尾梁、液壓油缸、控制單元、輔助裝置、連桿和底座。本次研究以掩護式液壓支架結構件為例，探討液壓支架結構件生產的過程控制。

1 板材的下料

本次研究選用的掩護式液壓支架的主要原材料為Q460系列的高強板材。為了提升液壓支架結構件的整體焊接質量，在板材下料前應做好板材表面的除銹工作，防止鐵銹對焊接造成的不良影響。通過對整板噴砂技術的充分運用，將板材下料的誤差控制在2 mm/1000 mm內，并清除熔渣，確保板材表面的光滑度。

應做好坡口的加工處理工作。施工人員可采用機械切割和熱切割的方法，對坡口進行加工處理。在采用熱切割方法加工坡口的過程中，應運用丙烷氣對坡口進行切割并使用氧氣進行氧化處理，清除剩余的熔渣，確保切割面的光滑。同時，在機械切割的過程中，應確保切割表面的清潔，做好去油污處理。此外，應使坡口的角度允差小于5°，高度誤差維持在2 mm以內[1]。

2 鉚工的點對

由于鉚工的點對質量會對焊接的強度和質量造成一定影響，甚至可能導致液壓支架的變形。因此，在焊接前，應完善鉚工的點對工作，提升鉚工點對的準確性，確保結構件根部的間隙分布均勻，將錯邊和間隙的允差控制在合理范圍內。針對局部間隙過大的狀況，應采用二氧化碳氣體保護焊和T506堿性焊條手工電弧焊對間隙進行補焊處理。同時應對鉸接部位的尺寸進行嚴格限定，預留出2 mm左右的反變形余量，防止變形對結構件性能產生不良影響[2]。

3 液壓支架結構件的焊接過程

3.1 焊前分析

本次研究采用的Q460系列的高強板材化學成分質量百分比分別為：w(C)=0.20%、w(Si)=0.55%、w(P)=0.035%、w(S)=0.035%、w(Cr)=0.70%、w(Ni)=0.70%、w(Al)=0.015%、w(Mn)=1.70%、w(V)=0.20%、w(Nb)=0.15%、w(Ti)=0.20%。碳當量約為0.62%。

通過對上述數據進行分析可知，磷的含量相對較低，因此，產生熱敏感性的幾率較低。碳當量約為0.62%，無法形成焊接的良好基礎，具有較大的冷裂紋敏感性，因此，需要加強對該板材的焊前預熱處理。計算得知，該板材焊前預熱的溫度約為141℃，因此，應根據本企業的生產特點，合理調控板材的預熱溫度，將其控制在150～200℃之間。

3.2 焊接清理

在焊接前，施工人員應根據板材的特點，合理選擇焊接方式。現階段，一般采用二氧化碳氣體保護焊焊接板材。在選擇焊絲的過程中，應采用粒徑為1.6 mm的HS60型焊絲，確保焊絲的表面經過鍍銅處理，防止焊絲發生受潮現象對焊接質量造成的不利影響。同時，在焊接前，應采用手提電動砂輪機將坡口和焊接部位20 mm內的鐵銹和油污清理干凈，此外，也可以采用手工清除的方法。

3.3 焊接預熱

由于本次研究的掩護式液壓支架結構件的主材為Q460板材，為了防止該類型板材因冷卻速度過快產生的冷裂紋，應在焊接前對該板材進行預熱處理，將預熱的溫度設置為150～200℃之間，在此過程中，還可以采用氧氣和丙烷加熱法以及整體加熱法，將焊接部位的溫度維持在150～200℃。同時，由于460系列板材具有厚度大和散熱快的特點，因此，應采用焊接和加熱同時進行的方式，將板材加熱至2 m左右的焊縫，使板材的溫度控制在150～200℃再進行焊接處理，防止該鋼板產生冷裂紋。

3.4 焊接參數設置

在焊接的過程中，為了提升焊接的強度和質量，應選擇合理的焊接方法和設置科學的焊接參數。本次焊接采用二氧化碳氣體保護焊，采用多條多道焊縫，依據對稱施焊方法的指導焊接，實現較少變形現象發生的概率。例如，針對16 cm高的板材，應采用6道3層焊縫。6道3層焊縫示意圖如圖1所示。

圖1 6道3層焊縫示意圖

1）為實現對焊接變形現象的有效防控，提升焊接的整體質量，應合理設置焊接的參數。第一道焊縫的焊接速度應由慢變快，電流參數設置應避免過大和過小，防止產生難以脫除的熔渣，對焊接的效率造成不良影響。例如，某企業在焊接第一道焊縫的過程中，設置電流值為300 A，設置電壓值為30 V，設置焊接速度為25 cm/min，有效降低了熔渣的產出率，確保了焊接表面的光滑程度，提升了焊接的整體質量。

2）應做好焊接后的質量檢查工作，一旦發現焊接表面存在夾渣和氣孔等問題，應采用電動砂輪打磨機清除夾渣，采用手工電弧焊對氣孔進行修復。在此過程中應注意，嚴禁遺漏任何缺陷。

3）在焊接中間層焊縫的過程中，可根據實際情況，對電流值、電壓值和焊接速度進行適當調整，一般將電流值設置為350 A、電壓值設置為32 V、焊接速度設置為30 cm/min。

4）在焊接該班層焊縫的過程中，應適當調高電流值、電壓值和焊接速度，通常將電流值設置為380A，電壓值設置為36 V，焊接速度設置為32 cm/min。

5）在焊接的過程中，應將焊接的溫度控制在150～200℃，Q460板材對焊接位置和焊接順序的要求較高，因此，應合理安排焊接順序，合理選擇焊接位置，采用多層多道的焊接方法，適當調小電流值、電壓值和焊接速度。

3.5 引收弧

引收弧對焊接質量的影響較為顯著。由于結構件坡口部位存在鐵銹和油污，加之焊接速度過快，導致電弧未能產生電解效應，會導致焊條與電弧粘連，對結構件的焊接質量形成不利影響。為了提升焊接質量，防止在始焊和終焊位置產生焊瘤和弧坑，因此，應采用制定的引收弧位置，避免采用同樣母材的板材作為引收弧板。

4 焊接后熱處理工藝

由于大部分的液壓支架結構件采用箱體結構，在焊接后會產生較大的應力，因此，為了消除應力對焊接質量造成的不良影響，需要采用適當有效的措施消除應力。現階段，一般采用整體退火熱處理法消除焊接過程中產生的內應力，確保焊接強度符合標準要求。整體退火熱處理法是指將結構件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，使其緩慢冷卻，使金屬內部組織達到平衡狀態，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。在采用整體退火熱處理法消除內應力的過程中，應將退火爐溫度控制在500～600℃。

5 結語

在完善液壓支架結構件生產控制的過程中應做到以下幾點：完善板材的下料工藝，確保焊接表面的清潔；做好鉚工的點對工作，以降低焊接缺陷的發生率；優化液壓支架結構件的焊接工作和焊接后的熱處理工藝，以提升焊接質量。