液壓支架結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的過程控制分析

董惠芳

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司機(jī)電廠， 山西 太原 030053）

引言

液壓支架包括支撐式液壓支架、掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架三種類型。液壓支架能夠有效承擔(dān)塌落巖石的載荷，其結(jié)構(gòu)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(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)件為例，探討液壓支架結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的過程控制。

1 板材的下料

本次研究選用的掩護(hù)式液壓支架的主要原材料為Q460系列的高強(qiáng)板材。為了提升液壓支架結(jié)構(gòu)件的整體焊接質(zhì)量，在板材下料前應(yīng)做好板材表面的除銹工作，防止鐵銹對(duì)焊接造成的不良影響。通過對(duì)整板噴砂技術(shù)的充分運(yùn)用，將板材下料的誤差控制在2 mm/1000 mm內(nèi)，并清除熔渣，確保板材表面的光滑度。

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

2 鉚工的點(diǎn)對(duì)

由于鉚工的點(diǎn)對(duì)質(zhì)量會(huì)對(duì)焊接的強(qiáng)度和質(zhì)量造成一定影響，甚至可能導(dǎo)致液壓支架的變形。因此，在焊接前，應(yīng)完善鉚工的點(diǎn)對(duì)工作，提升鉚工點(diǎn)對(duì)的準(zhǔn)確性，確保結(jié)構(gòu)件根部的間隙分布均勻，將錯(cuò)邊和間隙的允差控制在合理范圍內(nèi)。針對(duì)局部間隙過大的狀況，應(yīng)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和T506堿性焊條手工電弧焊對(duì)間隙進(jìn)行補(bǔ)焊處理。同時(shí)應(yīng)對(duì)鉸接部位的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格限定，預(yù)留出2 mm左右的反變形余量，防止變形對(duì)結(jié)構(gòu)件性能產(chǎn)生不良影響[2]。

3 液壓支架結(jié)構(gòu)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(qiáng)板材化學(xué)成分質(zhì)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(dāng)量約為0.62%。

通過對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，磷的含量相對(duì)較低，因此，產(chǎn)生熱敏感性的幾率較低。碳當(dāng)量約為0.62%，無法形成焊接的良好基礎(chǔ)，具有較大的冷裂紋敏感性，因此，需要加強(qiáng)對(duì)該板材的焊前預(yù)熱處理。計(jì)算得知，該板材焊前預(yù)熱的溫度約為141℃，因此，應(yīng)根據(jù)本企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，合理調(diào)控板材的預(yù)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(yīng)根據(jù)板材的特點(diǎn)，合理選擇焊接方式。現(xiàn)階段，一般采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接板材。在選擇焊絲的過程中，應(yīng)采用粒徑為1.6 mm的HS60型焊絲，確保焊絲的表面經(jīng)過鍍銅處理，防止焊絲發(fā)生受潮現(xiàn)象對(duì)焊接質(zhì)量造成的不利影響。同時(shí)，在焊接前，應(yīng)采用手提電動(dòng)砂輪機(jī)將坡口和焊接部位20 mm內(nèi)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(yù)熱

由于本次研究的掩護(hù)式液壓支架結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的冷裂紋，應(yīng)在焊接前對(duì)該板材進(jìn)行預(yù)熱處理，將預(yù)熱的溫度設(shè)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(shí)，由于460系列板材具有厚度大和散熱快的特點(diǎn)，因此，應(yīng)采用焊接和加熱同時(shí)進(jìn)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(jìn)行焊接處理，防止該鋼板產(chǎn)生冷裂紋。

3.4 焊接參數(shù)設(shè)置

在焊接的過程中，為了提升焊接的強(qiáng)度和質(zhì)量，應(yīng)選擇合理的焊接方法和設(shè)置科學(xué)的焊接參數(shù)。本次焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，采用多條多道焊縫，依據(jù)對(duì)稱施焊方法的指導(dǎo)焊接，實(shí)現(xiàn)較少變形現(xiàn)象發(fā)生的概率。例如，針對(duì)16 cm高的板材，應(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)焊接變形現(xiàn)象的有效防控，提升焊接的整體質(zhì)量，應(yīng)合理設(shè)置焊接的參數(shù)。第一道焊縫的焊接速度應(yīng)由慢變快，電流參數(shù)設(shè)置應(yīng)避免過大和過小，防止產(chǎn)生難以脫除的熔渣，對(duì)焊接的效率造成不良影響。例如，某企業(yè)在焊接第一道焊縫的過程中，設(shè)置電流值為300 A，設(shè)置電壓值為30 V，設(shè)置焊接速度為25 cm/min，有效降低了熔渣的產(chǎn)出率，確保了焊接表面的光滑程度，提升了焊接的整體質(zhì)量。

2）應(yīng)做好焊接后的質(zhì)量檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)焊接表面存在夾渣和氣孔等問題，應(yīng)采用電動(dòng)砂輪打磨機(jī)清除夾渣，采用手工電弧焊對(duì)氣孔進(jìn)行修復(fù)。在此過程中應(yīng)注意，嚴(yán)禁遺漏任何缺陷。

3）在焊接中間層焊縫的過程中，可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)電流值、電壓值和焊接速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般將電流值設(shè)置為350 A、電壓值設(shè)置為32 V、焊接速度設(shè)置為30 cm/min。

4）在焊接該班層焊縫的過程中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)高電流值、電壓值和焊接速度，通常將電流值設(shè)置為380A，電壓值設(shè)置為36 V，焊接速度設(shè)置為32 cm/min。

5）在焊接的過程中，應(yīng)將焊接的溫度控制在150～200℃，Q460板材對(duì)焊接位置和焊接順序的要求較高，因此，應(yīng)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(dāng)調(diào)小電流值、電壓值和焊接速度。

3.5 引收弧

引收弧對(duì)焊接質(zhì)量的影響較為顯著。由于結(jié)構(gòu)件坡口部位存在鐵銹和油污，加之焊接速度過快，導(dǎo)致電弧未能產(chǎn)生電解效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致焊條與電弧粘連，對(duì)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量形成不利影響。為了提升焊接質(zhì)量，防止在始焊和終焊位置產(chǎn)生焊瘤和弧坑，因此，應(yīng)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(jié)構(gòu)件采用箱體結(jié)構(gòu)，在焊接后會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，因此，為了消除應(yīng)力對(duì)焊接質(zhì)量造成的不良影響，需要采用適當(dāng)有效的措施消除應(yīng)力。現(xiàn)階段，一般采用整體退火熱處理法消除焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，確保焊接強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。整體退火熱處理法是指將結(jié)構(gòu)件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，使其緩慢冷卻，使金屬內(nèi)部組織達(dá)到平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。在采用整體退火熱處理法消除內(nèi)應(yīng)力的過程中，應(yīng)將退火爐溫度控制在500～600℃。

5 結(jié)語

在完善液壓支架結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)控制的過程中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：完善板材的下料工藝，確保焊接表面的清潔；做好鉚工的點(diǎn)對(duì)工作，以降低焊接缺陷的發(fā)生率；優(yōu)化液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接工作和焊接后的熱處理工藝，以提升焊接質(zhì)量。