液压支架结构件生产的过程控制分析

董惠芳

（西山煤电（集团）有限责任公司机电厂， 山西 太原 030053）

引言

液压支架包括支撑式液压支架、掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架三种类型。液压支架能够有效承担塌落岩石的载荷，其结构件主要包括顶梁、尾梁、液压油缸、控制单元、辅助装置、连杆和底座。本次研究以掩护式液压支架结构件为例，探讨液压支架结构件生产的过程控制。

1 板材的下料

本次研究选用的掩护式液压支架的主要原材料为Q460系列的高强板材。为了提升液压支架结构件的整体焊接质量，在板材下料前应做好板材表面的除锈工作，防止铁锈对焊接造成的不良影响。通过对整板喷砂技术的充分运用，将板材下料的误差控制在2 mm/1000 mm内，并清除熔渣，确保板材表面的光滑度。

应做好坡口的加工处理工作。施工人员可采用机械切割和热切割的方法，对坡口进行加工处理。在采用热切割方法加工坡口的过程中，应运用丙烷气对坡口进行切割并使用氧气进行氧化处理，清除剩余的熔渣，确保切割面的光滑。同时，在机械切割的过程中，应确保切割表面的清洁，做好去油污处理。此外，应使坡口的角度允差小于5°，高度误差维持在2 mm以内[1]。

2 铆工的点对

由于铆工的点对质量会对焊接的强度和质量造成一定影响，甚至可能导致液压支架的变形。因此，在焊接前，应完善铆工的点对工作，提升铆工点对的准确性，确保结构件根部的间隙分布均匀，将错边和间隙的允差控制在合理范围内。针对局部间隙过大的状况，应采用二氧化碳气体保护焊和T506碱性焊条手工电弧焊对间隙进行补焊处理。同时应对铰接部位的尺寸进行严格限定，预留出2 mm左右的反变形余量，防止变形对结构件性能产生不良影响[2]。

3 液压支架结构件的焊接过程

3.1 焊前分析

本次研究采用的Q460系列的高强板材化学成分质量百分比分别为：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%。碳当量约为0.62%。

通过对上述数据进行分析可知，磷的含量相对较低，因此，产生热敏感性的几率较低。碳当量约为0.62%，无法形成焊接的良好基础，具有较大的冷裂纹敏感性，因此，需要加强对该板材的焊前预热处理。计算得知，该板材焊前预热的温度约为141℃，因此，应根据本企业的生产特点，合理调控板材的预热温度，将其控制在150～200℃之间。

3.2 焊接清理

在焊接前，施工人员应根据板材的特点，合理选择焊接方式。现阶段，一般采用二氧化碳气体保护焊焊接板材。在选择焊丝的过程中，应采用粒径为1.6 mm的HS60型焊丝，确保焊丝的表面经过镀铜处理，防止焊丝发生受潮现象对焊接质量造成的不利影响。同时，在焊接前，应采用手提电动砂轮机将坡口和焊接部位20 mm内的铁锈和油污清理干净，此外，也可以采用手工清除的方法。

3.3 焊接预热

由于本次研究的掩护式液压支架结构件的主材为Q460板材，为了防止该类型板材因冷却速度过快产生的冷裂纹，应在焊接前对该板材进行预热处理，将预热的温度设置为150～200℃之间，在此过程中，还可以采用氧气和丙烷加热法以及整体加热法，将焊接部位的温度维持在150～200℃。同时，由于460系列板材具有厚度大和散热快的特点，因此，应采用焊接和加热同时进行的方式，将板材加热至2 m左右的焊缝，使板材的温度控制在150～200℃再进行焊接处理，防止该钢板产生冷裂纹。

3.4 焊接参数设置

在焊接的过程中，为了提升焊接的强度和质量，应选择合理的焊接方法和设置科学的焊接参数。本次焊接采用二氧化碳气体保护焊，采用多条多道焊缝，依据对称施焊方法的指导焊接，实现较少变形现象发生的概率。例如，针对16 cm高的板材，应采用6道3层焊缝。6道3层焊缝示意图如图1所示。

图1 6道3层焊缝示意图

1）为实现对焊接变形现象的有效防控，提升焊接的整体质量，应合理设置焊接的参数。第一道焊缝的焊接速度应由慢变快，电流参数设置应避免过大和过小，防止产生难以脱除的熔渣，对焊接的效率造成不良影响。例如，某企业在焊接第一道焊缝的过程中，设置电流值为300 A，设置电压值为30 V，设置焊接速度为25 cm/min，有效降低了熔渣的产出率，确保了焊接表面的光滑程度，提升了焊接的整体质量。

2）应做好焊接后的质量检查工作，一旦发现焊接表面存在夹渣和气孔等问题，应采用电动砂轮打磨机清除夹渣，采用手工电弧焊对气孔进行修复。在此过程中应注意，严禁遗漏任何缺陷。

3）在焊接中间层焊缝的过程中，可根据实际情况，对电流值、电压值和焊接速度进行适当调整，一般将电流值设置为350 A、电压值设置为32 V、焊接速度设置为30 cm/min。

4）在焊接该班层焊缝的过程中，应适当调高电流值、电压值和焊接速度，通常将电流值设置为380A，电压值设置为36 V，焊接速度设置为32 cm/min。

5）在焊接的过程中，应将焊接的温度控制在150～200℃，Q460板材对焊接位置和焊接顺序的要求较高，因此，应合理安排焊接顺序，合理选择焊接位置，采用多层多道的焊接方法，适当调小电流值、电压值和焊接速度。

3.5 引收弧

引收弧对焊接质量的影响较为显著。由于结构件坡口部位存在铁锈和油污，加之焊接速度过快，导致电弧未能产生电解效应，会导致焊条与电弧粘连，对结构件的焊接质量形成不利影响。为了提升焊接质量，防止在始焊和终焊位置产生焊瘤和弧坑，因此，应采用制定的引收弧位置，避免采用同样母材的板材作为引收弧板。

4 焊接后热处理工艺

由于大部分的液压支架结构件采用箱体结构，在焊接后会产生较大的应力，因此，为了消除应力对焊接质量造成的不良影响，需要采用适当有效的措施消除应力。现阶段，一般采用整体退火热处理法消除焊接过程中产生的内应力，确保焊接强度符合标准要求。整体退火热处理法是指将结构件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，使其缓慢冷却，使金属内部组织达到平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。在采用整体退火热处理法消除内应力的过程中，应将退火炉温度控制在500～600℃。

5 结语

在完善液压支架结构件生产控制的过程中应做到以下几点：完善板材的下料工艺，确保焊接表面的清洁；做好铆工的点对工作，以降低焊接缺陷的发生率；优化液压支架结构件的焊接工作和焊接后的热处理工艺，以提升焊接质量。