液压支架结构件制造的工艺探析

杨 蓉

（西山煤电（集团）有限责任公司机电厂， 山西 太原 030053）

引言

液压支架作为采矿必备的机械设备，在实际生产过程中具有适应性强、稳定性好、移动迅速等特点，主要利用液压所产生的支撑力来实现支架移动的自动化和对矿井顶板的支撑和保护等。由于液压支架结构件是整个液压支架承受荷载的最主要部分，因此在实际生产中对于液压支架结构件的强度和质量提出了更高的要求，制定合理的液压支架结构件制造工艺，直接关系到支架结构件的质量和可靠性[1]。

1 液压支架结构件组成部分

液压支架结构件主要包括挑梁、前梁、顶梁、尾梁、掩护梁、伸缩梁、插板、前后连杆、推移杆、底座等。顶梁与顶板直接接触，起到支撑维护顶板的作用，是一种能够将顶板压力传递到支架立柱的箱形结构件；掩护梁是一种四连杆结构，前后两端分别与顶梁和四连杆铰接，通过四连杆和底座进行连接，也是一种箱形结构；伸缩梁主要和伸缩梁千斤顶进行铰接，依靠千斤顶的运动在固定的滑道里做往返的直线运动，负责将开采机开采过后暴露出来的顶板进行临时的支撑保护；前后连杆适用于支撑式支架和掩护式支架，在承受支架水平分力的同时，可以提高支架控制顶板的可靠性；底座则直接与底板进行接触，承受来自顶板垂直压力的同时也承受底板向上的作用力与四连杆传递的扭曲力和拉压力[2]。

2 液压支架结构件制造工艺流程

2.1 材料的选择和下料

材料选择是液压支架结构件制造的第一步，对于结构件的各种参数性能有直接的影响。通常情况下，为了满足结构件高强度的要求，高强度钢板是材料的首要选择。在选材之前要对选用钢板的各项机械性能参数进行必要的测试和记录，尤其是要注重分析后续成型工序和焊接工序对于材料的影响。对于确定的材料要进行抛丸、气割下料、处理氧化层、再抛丸等工艺的处理加工[3]。工艺流程如图1所示。

图1 液压支架结构件工艺流程图

2.2 成型工序

成型是液压支架结构件制造工艺十分重要的环节，主要有按照工件底板上的划线进行拼装和使用专用的成型拼装模具进行拼装两种形式。前者适用于单件或者小批量零件，后者适用于大批量零件。在焊接之前，要检测成型工序中各个零件的参数，使之能满足标准要求，并需要对其按照检测结果进行合理的分组，成型时要充分考虑焊接过程对结构件性能的影响因素，并采取措施有效保证焊接工作的顺利开展。要求焊缝底部的间隙不得高于2 mm，一旦高于2 mm则需要对工件进行矫平处理，不得采用强力变形的方法来修正，避免后续焊接所带来的负面影响。为了减少焊缝出现焊角变形情况，工件需要在自由状态下进行焊接，等工件逐渐冷却后再测量焊接变形量[4]。

3 液压支架结构件焊接工艺

3.1 焊接工艺相关参数的确定

在选材上，应根据支架结构件所实现的功能和受力情况的不同来选择合适的板材型号，通常要遵循等强匹配和低强匹配相结合的原则，在保证强度的前提下适当考虑焊材的塑韧性和延展性；在保护气选择上，通常使用二氧化碳和氢气的混合气体作为保护气，既能有效减少焊接时的飞溅量，又能充分隔离焊接断面，尽可能减少氧化层形成；在电流选择上，按照相应的公式来计算，焊条电弧焊的焊接电流I=（40～50）d，其中d为焊条直径，二氧化碳气体保护焊的焊接电流I=（200～250）d，d为焊丝直径；焊速选择上，需要充分考虑焊缝区的塑性、韧性、裂纹、气孔等因素，当用二氧化碳作为保护气时，速度控制在15～30 m/h为宜。

3.2 结合焊接材质来确定焊接方式

焊接方式的确定需要结合结构件的材质来完成，比如从内到外进行焊接可以减少形变量，纵焊缝和形变量大的焊缝优先可以减小工作难度和工作量，多层多道焊接可以减少热值输入，先焊接钢材的主筋板再焊接其他筋板可以避免液压支架结构件的变形。

3.3 焊接前准备工作

焊接前的准备工作主要是对焊道进行必要的处理，清理比如氧化层、锈蚀、油渍、尘土等杂质，然后对钢板进行均匀加热，掌握预热温度，尽量保证其机械性能不受影响。需要查看焊缝坡口和间隙是否满足设计要求，如果不满足要求，则需要采取措施来补救。

3.4 结构件焊接

通常采用二氧化碳和氢气的混合气体来为焊接提供保护，既能有效减小焊渣的飞溅，还能提高焊缝的综合力学性能，焊缝外形美观，以一元化控制的方式来控制焊接参数，使热输入参数得到了有效的控制，要尽量合理地安排焊缝的位置，避免交叉，实现对称布置。严格按照焊接顺序进行分层焊接，尽可能采用自动焊接和对称拼焊的方式。结构件采用自动化焊接工艺，在焊接过程中用远红外测温仪实时监控焊接件的施焊温度，保证焊接时工件温度控制在工艺规定温度；在一定空间内实现多把焊枪有序协同、适时完成不同焊缝的瞬时衔接；焊枪能自适应焊道变化，实现准确焊接[5]。

3.5 焊缝检测和焊接应力的消除

由于焊接材料、设备、工艺等条件因素的影响，在焊接过程中通常会形成注入气孔、裂缝、不规则焊道、焊深不足、电弧稳定性差等缺陷，因此需要在焊接完成后对焊缝进行磁粉探伤和超声波探伤检测，及时发现缺陷并采取措施解决，从而保证焊接质量。焊接应力通常不可避免，可以采取回火或振动的方式来进行消除，从而保证焊接质量。针对单层焊接，焊接完成后直接检查焊缝即可，针对多层焊接，每一层焊接完成后都要进行检测，发现问题及时弥补，只有符合要求后，才能进行下一步的焊接工作。

4 结语

鉴于液压支架在采矿业中的重要地位，要实现采矿业的健康有序发展，需要逐步优化液压支架结构件的制造工艺，提高液压支架结构件的整体质量。