控制液压支架结构件焊接变形的操作要领综述

赵忠刚 高强

【摘 要】本文阐述了液压支架结构件焊接变形的原因及危害，并从下料尺寸控制、铆拼间隙和放量的大小、撑筋和拉筋的强度与布置方式、防变形控制措施、焊接参数、焊接顺序及方式等六个方面进行了控制液压支架结构件变形量的综合论述，概括比较全面，对液压支架结构件的制做起到了较好的促进作用。

【关键词】液压支架；结构件；焊接变形量；

0.引言

在对液压支架结构件的铆拼、焊接过程中，最常见的问题就是焊后变形量的控制不理想。笔者通过多年对该类产品的铆焊工序进行探索和钻研，总结了一套控制该类产品焊接变形较为系统的工艺方法。现从以下几个方面为大家进行综合论述。

1.主要件的下料尺寸

首先，主筋板是影响液压支架结构件焊接变形的最关键件。由于该类件都较长，很容易在下料切割后发生较大的变形。由于在同一张板上利用同一尺寸绘制编写的程序，从最初切割到过程中切割以及到收尾切割的过程中，板材温度发生了从环境温度到中等温度以及到较高温度的几百摄氏度的变化，这就导致了所切割主筋板的收缩量出现了参差不一的问题。一般在同一块钢板上初始下料阶段切割的主筋板的收缩比例为0.5/1 000、在中间下料阶段切割的主筋板的收缩比例为1/1 000、在最后下料阶段切割的主筋板的收缩比例为1.5/1 000左右。因此，需要采取“一主筋仨程序”进行编程下料。使主筋板的长度误差基本控制在了2毫米以内，减小了成型间隙，有效控制了因主筋板长度误差较大引起的焊接变形隐患。

其次，对于内裆横板（横筋板）的尺寸控制方面，最好其与底板或顶板接触处的长度比设计尺寸小1～2.5毫米、其与盖板接触侧的长度并图纸尺寸小0.5毫米，减小了横板与主筋的间隙，有效减小了框架的焊接收缩量。

再次，对于盖板的宽度尺寸，按照两端及中间有30mm长度比框架内裆尺寸小1～2mm、其它宽度尺寸比框架内裆尺寸小2～3mm的方式下料，这既能快速盖面成型，又能较好地控制结构件的焊接变形量，宽处起着撑筋的作用。

2.结构件的铆拼

在铆拼结构件时，通常采用利用一块结构件底板制做铆拼框架的成型工装，然后将铆拼好的框架组装在底板上。当结构件的数量较少时，也可采取直接在底板上划线铆拼的方式。不論采取哪种方式，结构件的铆拼间隙通常为2毫米以下。如果间隙偏大，必须对板件进行补焊、修磨后再铆拼。

铆拼过程中必须将底板或顶板与各筋板及附件点焊牢固，一般点焊定位焊缝的高度为6～8毫米、长度为30～50毫米。点焊的焊接电压U = 19-23伏、电流I = 180-230安、气体流量V = 12-15 [升/分钟]。点焊的方式通常从中间向两端进行。点焊间距如下：工件长度小于200毫米的，须有两处点焊，在筋板两侧错开交替焊接；200～600长度的，单侧定位焊不少于两处，筋板两侧错开交替焊接；长度大于600毫米的主筋板，定位焊间隔300～500毫米；长度大于600毫米的盖板，定位焊间隔200～300毫米。所有与其他部件相接的部位都需要进行定位焊，确保工件在后续转运及操作过程中点焊部位牢固。

3.撑筋与拉筋的强度及布置方式

成型时对薄弱部位要用加强筋，即撑筋或拉筋。框架内裆的撑筋须确保框架焊后不影响安装柱帽或柱窝及盖板。撑筋的间距通常为主筋板宽度尺寸的1～1.5倍。在顶梁、底座的两侧内裆设制撑筋时，要先在铆拼柱帽、柱窝处安置撑筋；再以安置其它撑筋。撑筋的位置须在筋板易于变形的最关键部位，拉筋的位置须在筋板边缘处的最有效位置。各撑筋和拉筋均应让出后续焊件的铆拼空间。撑筋和拉筋不得混用。撑筋和拉筋的尺寸通常如下：长度在300～500毫米时，截面一般不小于30×40平方毫米；长度在100～300毫米时，截面一般不小于25×30平方毫米；长度在100毫米以下时，截面一般不小于20×25平方毫米。

4.防变形控制措施

焊接顶梁、掩护梁及伸缩梁、护帮板时，通常采取“背对背”组合的方式及在结构件底板或顶板上加固背筋的方式。侧护板却采取反变形的焊接方式。

“背对背”点焊对结构件进行防变形控制时，须先将底板或顶板反面的焊缝进行施焊，然后再将两件同样的结构件进行“背对背”组合，并用拉板点固。

应用加固“背筋”的方式时，通常背筋的长度与对应结构件的宽度一致，背筋的宽度为结构件主筋板宽度的1.5倍，其厚度一般不低于其宽度的1/10。另外，背筋的布置必须在结构件底板或顶板的两端进行设置，再就是在其变形隐患较大的部位。注意：将结构件焊后分开或割除背筋时，必须在结构件彻底冷却后。

5.焊接参数

在对液压支架结构件进行焊接时，其焊接参数不但影响结构件的焊接变形，而且影响焊缝的强度。

根据电流的大小，其对应电压与电流的关系式为：200安以下时，U=0.04I+16±1.5伏；200安以上时，U=0.04I+20±2伏。另外，根据电缆长度还需增加电压的修正值

过大的焊接电流导致焊接热量输入偏高，使焊接变形量较大。为减小焊后变形量，角高10毫米及其以上焊道必须采取多层多道的焊接方式，并做好层间温度控制。

6.焊接顺序及方式

液压支架结构件的焊接顺序对于焊接变形的影响至关重要。对其内裆焊接时，首先，必须按照先对立缝、再横缝、后纵缝的顺序进行整体打底焊。然后，再按照上述顺序对内裆进行多层多道焊接。

对液压支架结构件盖面焊接时，先补焊间隙较大部位，再进行打底焊接和填充、盖面焊。

打底焊接既使框架达到了整体合一，防止点焊开裂；又有利于均衡热量的输入，较好地控制着焊接变形量；同时，还使母材得到预热，燥化了焊缝的水分及杂质。

对采取“背对背”防变形方式的结构件进行焊接时，须由两名焊接人员分别对两个结构件进行对称焊接。对采取“背筋”防变形方式的结构件进行焊接时，须对其进行对称施焊，尽量均衡结构件的热量输入。

焊接过程中要做好层间清理，有条件的话最好用风铲及时锤击焊道，既清理了焊道的层间杂质，又对焊道进行了延展，减小了焊道的收缩量，有效控制了结构件的焊接变形。为减小焊接应力集中，在筋板的拐角处不得引弧和收弧，尽量离开拐角50毫米以上进行始焊和终焊，多层多道焊接时须进行30～50毫米以上的错位搭接。

为提高焊缝的美观度，盖面焊接须先焊横缝、再焊纵缝，周圈焊缝尽量一气焊成。在焊接带有贴板的主筋板时，须先将主筋板的贴板与主筋板焊接完成后再进行框架铆拼，以控制结构件的整体焊接温度，减小其焊后变形量。

7.结尾语

焊好液压支架结构件是一件复杂的课题，在实际焊接过程中还需继续探索减小其焊后变形量的更好方法。

参考文献：

[1] 刘云龙 主编.CO2气体保护焊技术.北京：机械工业出版社，2009.

[2] 张立英、丁 农、王国法、王 建、傅京昱、李炳涛、刘国柱、李雪荣 主编.MT/T587-2011 液压支架结构件制造技术条件.国家安全生产监督管理总局 发布 2011.

作者简介：

赵忠刚（1969年—），男，汉族，山东泰安市人，毕业于山东科技大学：机电一体化，专科。在省级和国家级刊物发表科技论文100余篇，国家镗工技师，技术员，山东良辰重工机械有限公司常务副总经理，主要协助总经理进行项目开发及编制体系文件和解决生产过程中遇到的各类问题等。

（作者单位：1山东良辰重工机械有限公司；

2山东能源重装集团恒图科技有限公司）