液压支架底座焊接工艺改进

冀中能源机械装备集团有限公司邢台机械厂 （河北 054000） 郭瑞燕

1. 概述

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的重要支护设备，其主要组成部分有底座、顶梁、掩护梁及液压缸等，各部件装配尺寸要求较高，总装时要保证各部件安装销轴穿插灵活，保证支架使用性能和整体性能。其底座一般是由钢板焊接成的箱体式结构，结构复杂，焊接量大，焊接尺寸不易保证，容易产生焊接变形。因此，焊接质量的保证和焊接变形的控制是质量控制的关键，也是支架制造的关键。经过认真分析制定了底座合理的焊接工艺，有效地控制了焊接变形，达到了设计要求。

以ZF45.00液压支架的底座焊接为例，由于焊接变形，导致底座在焊接后出现内主肋内侧的肋板铰接孔中心在垂直方向向下收缩，使其与两件内主肋三孔不同心，同轴度无法保证。

2. 焊接变形控制

针对上述问题，我们分析影响焊接结构变形的因素主要有焊接参数、装配及焊接顺序，焊缝在结构中的位置，以及结构的刚性等。

（1）控制变形 从焊接参数入手，采用混合气体保护焊（80%Ar+20%CO2），并选用φ1.2mm焊丝。具体焊接参数选用：打底焊接电流280～320A，电弧电压36～38V，成形焊接参数为焊接电流320～360A，电弧电压36～38V，焊接速度500mm/min，气体流量20L/min。选用小直径的焊丝和偏低电流，减小了焊件的受热范围和焊接应力，从而减小了焊接变形。

（2）支架底座结构设计特点分析 外主肋没有铰接孔，前后连杆均为单连杆与底座内主肋通过铰接轴装配，且在内主肋内侧还包含一种主肋板（ZF45.0806）。对接时，一般按常规工艺穿轴对接，即先将肋板（ZF45.08BT－7）对接到位后再对接肋板（ZF45.0806），所以导致肋板（ZF45.0806）的垂直公差分布受其下方肋板（ZF45.08BT－7）的影响，分布并不均匀；焊接时，由于高温熔化焊接完成后冷却，垂直方向向下的拉伸，且肋板本身长度较短，质量较小，以及对接时缝隙被填平，导致焊接完成后，肋板（ZF45.0806）在垂直方向向下产生焊接收缩，从而关键尺寸主肋（ZF45.0802）、主肋（ZF45.0803）、肋板（ZF45.0806）铰接孔φ101mm同轴度不能满足设计要求，如图1～图3所示。

图 1

图 2

图 3

3. 改进措施

通过对以上产生焊接变形的原因分析，结合我厂生产能力对实际生产焊接工艺做出如下改进。

（1）焊接时严格掌握公差标准 在保证底座力学性能以及结构要求的前提下，适当加大肋板（ZF45.0806）中铰接孔的公差，通过结合各方面分析后得出公差范围由上偏差+0.54mm、下偏差+0.34mm，改为上偏差+0.74mm、下偏差+0.54mm。

（2）考虑垂直方向拉伸力 主要为垂直向下作用力，在对接过程中将铰接孔公差预先全部预留在垂直向上方向，用以减少或者抵消焊接完成后变形量。此过程的实现为肋板（ZF45.0806）对接时，在其铰接孔上方垫支撑物如图4所示。

（3）调整工艺 常规工艺对接时，肋板（ZF45.08BT－7）对肋板（ZF45.0806）的影响较大，在此次制作中打破常规，先将肋板（ZF45.0806）位置确定后，再找正肋板（ZF45.08BT－7）的位置，以大幅度降低出现偏差的可能性。

在焊接过程中，先焊接肋板（ZF45.08－12）、肋板（ZF45.08BT－8）、肋板（ZF45.08BT－9）、肋板（ZF45.0806）垂直方向的焊缝，再焊接水平方向的焊缝，用以增加其垂直方向的受力性能，如图4所示。

图 4

4. 结语

通过合理的焊接工艺，有效地控制了底座的焊接变形，焊后结构尺寸达到图样技术要求，从而保证了整批液压支架的制造质量。