煤礦用液壓支架焊接技術分析

＊段來申

（兗礦東華重工有限公司 山東 273500）

煤炭行業正處于一個非常快速的發展時期，在煤炭開采中，作為支護設備的液壓支架最為關鍵，因為在煤礦中所用液壓支架的內部結構比較復雜，需要對它的焊接技術具有很高的專業水平，所以必須要對液壓支架結構件本身的實際焊接中所涉及到的各個工序進行有效的控制，從而提高液壓支架結構件的整體焊接質量。如何保證礦井用液壓支架的焊接質量，達到高強度和高可靠性的使用要求，成為了生產廠家普遍關注的問題。我國通過對國外先進技術的學習和長期的實踐，形成了一套較為科學的焊接技術體系，并取得了較大的進展。

1.液壓支架簡介

液壓支架的結構形式和主要技術參數。

根據采煤機械的發展趨勢，液壓支架需要適應煤礦開采條件的不斷變化，并以不斷提高自身的性能，主要包括以下幾方面：

（1）提高承載能力。液壓支架承載能力要能夠適應煤層硬度變化，煤層硬度越大，液壓支架承載能力就越大。（2）提高支撐高度。支撐高度是指液壓支架與工作面之間的距離，一般情況下，液壓支架的支撐高度為采煤工作面內最大工作空間的1.5倍。（3）提高適應性。液壓支架要能夠適應不同煤層的硬度，而且要具有較強的適應性和穩定性。（4）提高使用壽命。液壓支架要能夠承受頂板壓力，在頂板支護、移架和頂板管理過程中不發生變形、彎曲和下沉等現象。

（1）焊接工藝特點。液壓支架是煤礦井下采煤機械的重要組成部分，在采煤機械中起著支承頂板、傳遞壓力、支撐掩護作用。

①焊接工藝過程復雜。液壓支架的焊接需要采用多種焊接方法和多種焊接設備，而不同的材料和厚度需要采用不同的焊接工藝，從而提高液壓支架的生產效率。②焊接過程中容易產生殘余應力。在液壓支架焊接過程中，容易產生各種殘余應力，這些殘余應力會對液壓支架的使用壽命和安全性產生影響。③液壓支架工作環境特殊。由于煤礦井下惡劣的工作環境，因此液壓支架的工作環境較為復雜，從而對其性能產生了一定影響。

（2）焊接技術對液壓支架的影響。液壓支架的焊接技術直接關系到液壓支架的使用性能和工作壽命。液壓支架在長期使用過程中，需要不斷地對其進行維護和修理，從而確保液壓支架能夠安全高效地工作。目前，液壓支架的主要維護形式包括日常維護、定期維護、預防性維護以及整體維修等。其中，定期維修是指對液壓支架進行日常維護，如拆卸液壓支架的零件等；預防性維修是指在液壓支架出現故障時對其進行維修，以確保液壓支架能夠正常工作；整體維修是指對液壓支架的各部件進行更換和修理，以確保液壓支架能夠正常工作。隨著科學技術的不斷發展，各種先進的焊接技術被不斷運用到煤礦用液壓支架的生產過程中，提高了液壓支架的使用性能和工作壽命。

（3）液壓支架焊接缺陷的類型及危害。液壓支架焊接缺陷有焊縫裂紋、未熔合、氣孔、夾渣和未焊透等類型，焊接缺陷的類型主要包括：①裂紋：是液壓支架焊接的主要缺陷，其產生原因一般是由于焊接接頭在焊接過程中沒有進行充分的預熱和后熱，或者是焊后沒有對接頭進行及時的熱處理。②未熔合：未熔合是液壓支架焊接過程中常見的一種缺陷，其產生原因一般是由于操作不當或材料不合格。

2.焊接技術分析

（1）手工焊。在液壓支架焊接過程中，手工焊技術發揮著重要作用，操作人員需要根據焊接要求，選用合適的焊條進行操作。在選擇焊條時，需要結合液壓支架結構特點進行分析，保證選擇的焊條具有較高的穩定性。在焊接過程中，需要按照既定的工藝參數進行操作，保證焊接質量。在進行焊接時，需要注意以下幾點：第一，選擇合適的焊接位置；第二，掌握合適的焊接速度；第三，對坡口邊緣進行適當修整。手工焊技術比較適用于液壓支架結構復雜部位的焊接操作。手工焊技術使用方便、快捷，適合大批量作業。

（2）埋弧焊。埋弧焊是目前使用比較廣泛的一種焊接技術，在液壓支架的焊接中發揮著重要作用，能夠有效保證焊接質量。埋弧焊使用的是鎢極氣體保護焊進行操作，是一種高能量密度的焊接方法，可以有效保證焊接質量。在對液壓支架進行埋弧焊操作時，需要選擇合適的焊條進行操作，并且需要使用合適的焊接速度進行操作。在對液壓支架進行埋弧焊時，需要注意不要將焊絲伸入到熔池中去，避免出現裂紋等現象。如果使用埋弧焊技術時，需要采用多層多道焊的方式進行操作，這樣可以提高焊接速度，同時能夠有效防止焊縫產生裂紋等現象。

（3）氣體保護焊。氣體保護焊技術是在工件表面設置一層氣體保護層，使焊接過程中的熱量被隔絕，保證焊縫的質量，還能夠防止灰塵和水分進入焊接過程中，保證液壓支架焊接質量。目前，應用比較廣泛的是二氧化碳氣體保護焊技術。該技術的優勢在于可以對液壓支架結構進行有效保護，還能夠提高焊接速度。

二氧化碳氣體保護焊技術適用于各種材質的液壓支架，比如碳鋼、不銹鋼、合金鋼等，也可以用于鋁鎂合金等其他金屬材料的焊接。

二氧化碳氣體保護焊技術雖然有很多優點，但是也存在一些不足之處，比如焊接過程中容易出現飛濺和氣孔等問題。

3.液壓支架焊接常見問題及預防措施

液壓支架焊接中，容易出現的問題主要有坡口表面裂紋、氣孔、咬邊等。要想避免出現這些問題，可以從以下幾個方面進行預防。

（1）坡口表面裂紋。焊接人員在操作過程中，要做好坡口表面保護工作，并采取有效措施進行焊接，可以使用焊絲填滿，以避免氣孔出現；對于咬邊問題，要保證焊縫的飽滿度，可以采取適當的方法進行矯正。（2）氣孔。在焊接過程中，要做好預熱工作，使用正確的焊接方法進行焊接，避免焊接時產生大量的氣孔。在進行焊縫填充時，要確保填充材料完全熔化之后再進行填充操作。（3）咬邊問題。在液壓支架焊接過程中，需要對焊縫進行有效保護，防止出現咬邊現象。在焊條電弧焊過程中，要控制好電弧長度、速度以及電流等參數。在焊后需要對焊縫表面進行清理時，也要注意保護好焊縫表面；對于大型焊縫，在焊件安裝好之后再進行清理工作。

(1)坡口形式

在液壓支架焊接中，通常采用的是單面焊雙面成型的坡口形式。單面焊雙面成型的坡口形式具有以下幾個特點：

①從焊接方法方面看，單面焊雙面成型坡口多用于平焊、立焊等焊接方式，適用于薄板和厚板對接。②從焊接工藝方面看，雙面坡口可以有效避免坡口兩側溫度不一致帶來的問題，提高了焊接質量。③從制造成本方面看，單面焊坡口相對于雙面焊坡口而言，制造成本要低一些。④從使用壽命方面看，單面焊坡口的使用壽命要比雙面焊坡口短。⑤從焊接質量方面看，單面焊坡口的焊接質量相對比較高，出現變形、裂紋等問題的概率較小。⑥從使用效果方面看，雙面焊坡口相對于單面焊雙面成型的坡口而言，具有一定的優勢。需要注意的是：在對液壓支架進行焊接時，需要使用與材質相適應的焊接材料和焊接方法進行焊接操作，以提高焊接質量。

(2)焊條選擇

在進行焊條選擇時，要綜合考慮各種因素，包括液壓支架的用途、材料、使用環境等。目前，常用的焊條有兩種，一種是低氫鈉型焊條，另一種是低氫鈉型堿性焊條。兩種焊條的差別主要在于堿性焊條能夠產生更多的氫根離子，從而提高焊縫金屬抗拉強度、抗裂性以及耐腐蝕性能；而低氫鈉型焊條能夠降低焊縫金屬中氫含量，從而減少了焊縫中的氫含量，降低了焊縫金屬的強度。此外，在進行焊接時，還需要對焊接材料的成分進行控制，確保所選擇的焊條符合相關標準。在進行液壓支架焊接時，可以選擇低氫型堿性焊條作為首選。而對于一些特殊材料或者是高強度材料來說，則可以選擇堿性、中性以及酸性焊條。此外，還可以根據液壓支架的用途來選擇合適的焊接材料。

(3)焊接方法

在液壓支架焊接過程中，焊接方法有很多，包括埋弧焊、手工電弧焊、二氧化碳氣體保護焊等。其中，埋弧焊方法操作相對簡單，成本也比較低，但它不能使用在較厚的鋼板上。手工電弧焊主要適用于薄板焊接，它的優點是焊縫成型美觀、接頭質量好，但是其操作過程相對復雜一些。

二氧化碳氣體保護焊適用于大直徑厚壁鋼板焊接，操作起來比較復雜，但焊接質量好。使用二氧化碳氣體保護焊時要注意選擇正確的焊接材料及操作方法。在進行焊縫填充時要保證焊道的均勻分布以及熔透程度。

4.液壓支架焊接工藝要求

液壓支架的焊接工藝主要包括以下幾個方面。

（1）焊接材料選擇：選擇合適的焊條和焊劑，將液壓支架零部件的材質分為：ZG25SiMn、Q235、Q345等，針對不同材質的液壓支架，選擇不同的焊接材料。

（2）焊接工藝要求：根據液壓支架零件結構，制定合理的焊接工藝參數。

一般情況下，液壓支架零件較厚，所以在焊接時，采用多層多道焊接方式。在焊接中，要嚴格控制焊接電流、電壓、速度和層間溫度等參數。在進行多層多道焊時，要采用先焊下層、后焊上層的順序進行，并要采用短弧操作。在焊接結束后，要對焊道進行清理。

（3）裝配、檢驗與矯正：液壓支架零件主要由銷孔和螺栓孔等組成，對這些零件進行裝配、檢驗和矯正時，要嚴格控制裝配間隙、軸向間隙和徑向間隙等參數。裝配時要注意保證零件的位置正確，然后再進行焊接；裝配完畢后要對零件進行檢測，確保各部分尺寸符合標準要求；對存在的問題要及時進行矯正。

（4）焊后處理：在液壓支架焊接過程中，焊后處理是很重要的一個環節。如果處理不到位，就會影響到液壓支架的質量。

①打磨：在液壓支架零件上有很多凹槽、孔等地方需要打磨去除雜質、氧化皮和氧化膜。在打磨前，要先用砂布對液壓支架零件進行清潔。在打磨過程中，要注意將零件上的毛刺和劃痕清除干凈。②清理：在對液壓支架零件進行打磨時，要對其表面殘留的毛刺和劃痕進行清理。在清理中，要注意不能破壞零件表面的金屬光澤。③酸洗：酸洗是通過酸洗來去除表面雜質和氧化皮等物質。在酸洗過程中，要注意酸溶液的濃度和酸液的溫度。在酸洗后，需要對其表面進行烘干處理。④水洗：水洗是液壓支架零件表面清理中很重要的一步。水洗可以去除表面污物、氧化物等雜質和油污等物質，可以防止出現氣孔和夾渣等缺陷。在水洗時，要注意控制水洗溫度和時間等參數。

（5）焊接工藝評定：液壓支架焊接工藝評定是焊接工藝實施前對液壓支架零件進行檢驗與確認的一種方式。在液壓支架焊接過程中，要嚴格按照相應標準進行操作。在焊件正式焊接前，要對其進行質量檢驗和驗收；在焊件正式焊接后，要對其進行質量檢驗和驗收；在焊件全部驗收合格后，才能進行焊接工作。在實際工作中要注意根據不同材料、不同工藝等制定相應的焊接工藝評定要求和標準。

5.結束語

在煤礦開采中，液壓支架起著非常重要的作用。隨著煤礦開采深度不斷增加，對液壓支架的技術要求也越來越高，為了能夠滿足更高強度、更好性能等要求，就要有更加先進的焊接技術。液壓支架焊接技術要能夠滿足煤礦開采的要求，需要不斷改進焊接工藝和設備，才能更好地提高液壓支架焊接質量。

（1）要提高液壓支架焊接質量，就要不斷優化焊接工藝，提升液壓支架的性能。液壓支架焊接技術要從多個方面進行優化，如結構設計、工藝設計等。通過不斷優化液壓支架的性能，才能提高液壓支架的焊接質量。

（2）在實際工作中，要想提高液壓支架的性能，就要不斷改進工藝和設備。要根據不同的條件選擇不同的工藝和設備，這樣才能提高液壓支架的性能。在煤礦生產中，為了能夠提高液壓支架的性能，就要不斷優化工藝和設備，才能更好地保障煤礦安全生產。

（3）在進行液壓支架焊接時，要從多個方面入手來提高焊接質量。通過不斷創新和優化焊接工藝和設備，才能保證液壓支架的質量和性能。