趙忠剛 高強(qiáng)

【摘 要】本文闡述了液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接變形的原因及危害，并從下料尺寸控制、鉚拼間隙和放量的大小、撐筋和拉筋的強(qiáng)度與布置方式、防變形控制措施、焊接參數(shù)、焊接順序及方式等六個(gè)方面進(jìn)行了控制液壓支架結(jié)構(gòu)件變形量的綜合論述，概括比較全面，對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的制做起到了較好的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】液壓支架；結(jié)構(gòu)件；焊接變形量；

0.引言

在對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件的鉚拼、焊接過程中，最常見的問題就是焊后變形量的控制不理想。筆者通過多年對(duì)該類產(chǎn)品的鉚焊工序進(jìn)行探索和鉆研，總結(jié)了一套控制該類產(chǎn)品焊接變形較為系統(tǒng)的工藝方法?，F(xiàn)從以下幾個(gè)方面為大家進(jìn)行綜合論述。

1.主要件的下料尺寸

首先，主筋板是影響液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接變形的最關(guān)鍵件。由于該類件都較長(zhǎng)，很容易在下料切割后發(fā)生較大的變形。由于在同一張板上利用同一尺寸繪制編寫的程序，從最初切割到過程中切割以及到收尾切割的過程中，板材溫度發(fā)生了從環(huán)境溫度到中等溫度以及到較高溫度的幾百攝氏度的變化，這就導(dǎo)致了所切割主筋板的收縮量出現(xiàn)了參差不一的問題。一般在同一塊鋼板上初始下料階段切割的主筋板的收縮比例為0.5/1 000、在中間下料階段切割的主筋板的收縮比例為1/1 000、在最后下料階段切割的主筋板的收縮比例為1.5/1 000左右。因此，需要采取“一主筋仨程序”進(jìn)行編程下料。使主筋板的長(zhǎng)度誤差基本控制在了2毫米以內(nèi)，減小了成型間隙，有效控制了因主筋板長(zhǎng)度誤差較大引起的焊接變形隱患。

其次，對(duì)于內(nèi)襠橫板（橫筋板）的尺寸控制方面，最好其與底板或頂板接觸處的長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)尺寸小1～2.5毫米、其與蓋板接觸側(cè)的長(zhǎng)度并圖紙尺寸小0.5毫米，減小了橫板與主筋的間隙，有效減小了框架的焊接收縮量。

再次，對(duì)于蓋板的寬度尺寸，按照兩端及中間有30mm長(zhǎng)度比框架內(nèi)襠尺寸小1～2mm、其它寬度尺寸比框架內(nèi)襠尺寸小2～3mm的方式下料，這既能快速蓋面成型，又能較好地控制結(jié)構(gòu)件的焊接變形量，寬處起著撐筋的作用。

2.結(jié)構(gòu)件的鉚拼

在鉚拼結(jié)構(gòu)件時(shí)，通常采用利用一塊結(jié)構(gòu)件底板制做鉚拼框架的成型工裝，然后將鉚拼好的框架組裝在底板上。當(dāng)結(jié)構(gòu)件的數(shù)量較少時(shí)，也可采取直接在底板上劃線鉚拼的方式。不論采取哪種方式，結(jié)構(gòu)件的鉚拼間隙通常為2毫米以下。如果間隙偏大，必須對(duì)板件進(jìn)行補(bǔ)焊、修磨后再鉚拼。

鉚拼過程中必須將底板或頂板與各筋板及附件點(diǎn)焊牢固，一般點(diǎn)焊定位焊縫的高度為6～8毫米、長(zhǎng)度為30～50毫米。點(diǎn)焊的焊接電壓U = 19-23伏、電流I = 180-230安、氣體流量V = 12-15 [升/分鐘]。點(diǎn)焊的方式通常從中間向兩端進(jìn)行。點(diǎn)焊間距如下：工件長(zhǎng)度小于200毫米的，須有兩處點(diǎn)焊，在筋板兩側(cè)錯(cuò)開交替焊接；200～600長(zhǎng)度的，單側(cè)定位焊不少于兩處，筋板兩側(cè)錯(cuò)開交替焊接；長(zhǎng)度大于600毫米的主筋板，定位焊間隔300～500毫米；長(zhǎng)度大于600毫米的蓋板，定位焊間隔200～300毫米。所有與其他部件相接的部位都需要進(jìn)行定位焊，確保工件在后續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)及操作過程中點(diǎn)焊部位牢固。

3.撐筋與拉筋的強(qiáng)度及布置方式

成型時(shí)對(duì)薄弱部位要用加強(qiáng)筋，即撐筋或拉筋。框架內(nèi)襠的撐筋須確?？蚣芎负蟛挥绊懓惭b柱帽或柱窩及蓋板。撐筋的間距通常為主筋板寬度尺寸的1～1.5倍。在頂梁、底座的兩側(cè)內(nèi)襠設(shè)制撐筋時(shí)，要先在鉚拼柱帽、柱窩處安置撐筋；再以安置其它撐筋。撐筋的位置須在筋板易于變形的最關(guān)鍵部位，拉筋的位置須在筋板邊緣處的最有效位置。各撐筋和拉筋均應(yīng)讓出后續(xù)焊件的鉚拼空間。撐筋和拉筋不得混用。撐筋和拉筋的尺寸通常如下：長(zhǎng)度在300～500毫米時(shí)，截面一般不小于30×40平方毫米；長(zhǎng)度在100～300毫米時(shí)，截面一般不小于25×30平方毫米；長(zhǎng)度在100毫米以下時(shí)，截面一般不小于20×25平方毫米。

4.防變形控制措施

焊接頂梁、掩護(hù)梁及伸縮梁、護(hù)幫板時(shí)，通常采取“背對(duì)背”組合的方式及在結(jié)構(gòu)件底板或頂板上加固背筋的方式。側(cè)護(hù)板卻采取反變形的焊接方式。

“背對(duì)背”點(diǎn)焊對(duì)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行防變形控制時(shí)，須先將底板或頂板反面的焊縫進(jìn)行施焊，然后再將兩件同樣的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行“背對(duì)背”組合，并用拉板點(diǎn)固。

應(yīng)用加固“背筋”的方式時(shí)，通常背筋的長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件的寬度一致，背筋的寬度為結(jié)構(gòu)件主筋板寬度的1.5倍，其厚度一般不低于其寬度的1/10。另外，背筋的布置必須在結(jié)構(gòu)件底板或頂板的兩端進(jìn)行設(shè)置，再就是在其變形隱患較大的部位。注意：將結(jié)構(gòu)件焊后分開或割除背筋時(shí)，必須在結(jié)構(gòu)件徹底冷卻后。

5.焊接參數(shù)

在對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時(shí)，其焊接參數(shù)不但影響結(jié)構(gòu)件的焊接變形，而且影響焊縫的強(qiáng)度。

根據(jù)電流的大小，其對(duì)應(yīng)電壓與電流的關(guān)系式為：200安以下時(shí)，U=0.04I+16±1.5伏；200安以上時(shí)，U=0.04I+20±2伏。另外，根據(jù)電纜長(zhǎng)度還需增加電壓的修正值

過大的焊接電流導(dǎo)致焊接熱量輸入偏高，使焊接變形量較大。為減小焊后變形量，角高10毫米及其以上焊道必須采取多層多道的焊接方式，并做好層間溫度控制。

6.焊接順序及方式

液壓支架結(jié)構(gòu)件的焊接順序?qū)τ诤附幼冃蔚挠绊懼陵P(guān)重要。對(duì)其內(nèi)襠焊接時(shí)，首先，必須按照先對(duì)立縫、再橫縫、后縱縫的順序進(jìn)行整體打底焊。然后，再按照上述順序?qū)?nèi)襠進(jìn)行多層多道焊接。

對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件蓋面焊接時(shí)，先補(bǔ)焊間隙較大部位，再進(jìn)行打底焊接和填充、蓋面焊。

打底焊接既使框架達(dá)到了整體合一，防止點(diǎn)焊開裂；又有利于均衡熱量的輸入，較好地控制著焊接變形量；同時(shí)，還使母材得到預(yù)熱，燥化了焊縫的水分及雜質(zhì)。

對(duì)采取“背對(duì)背”防變形方式的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時(shí)，須由兩名焊接人員分別對(duì)兩個(gè)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行對(duì)稱焊接。對(duì)采取“背筋”防變形方式的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接時(shí)，須對(duì)其進(jìn)行對(duì)稱施焊，盡量均衡結(jié)構(gòu)件的熱量輸入。

焊接過程中要做好層間清理，有條件的話最好用風(fēng)鏟及時(shí)錘擊焊道，既清理了焊道的層間雜質(zhì)，又對(duì)焊道進(jìn)行了延展，減小了焊道的收縮量，有效控制了結(jié)構(gòu)件的焊接變形。為減小焊接應(yīng)力集中，在筋板的拐角處不得引弧和收弧，盡量離開拐角50毫米以上進(jìn)行始焊和終焊，多層多道焊接時(shí)須進(jìn)行30～50毫米以上的錯(cuò)位搭接。

為提高焊縫的美觀度，蓋面焊接須先焊橫縫、再焊縱縫，周圈焊縫盡量一氣焊成。在焊接帶有貼板的主筋板時(shí)，須先將主筋板的貼板與主筋板焊接完成后再進(jìn)行框架鉚拼，以控制結(jié)構(gòu)件的整體焊接溫度，減小其焊后變形量。

7.結(jié)尾語

焊好液壓支架結(jié)構(gòu)件是一件復(fù)雜的課題，在實(shí)際焊接過程中還需繼續(xù)探索減小其焊后變形量的更好方法。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張立英、丁 農(nóng)、王國(guó)法、王 建、傅京昱、李炳濤、劉國(guó)柱、李雪榮 主編.MT/T587-2011 液壓支架結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)條件.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 發(fā)布 2011.

作者簡(jiǎn)介：

趙忠剛（1969年—），男，漢族，山東泰安市人，畢業(yè)于山東科技大學(xué)：機(jī)電一體化，?？啤Ｔ谑〖?jí)和國(guó)家級(jí)刊物發(fā)表科技論文100余篇，國(guó)家鏜工技師，技術(shù)員，山東良辰重工機(jī)械有限公司常務(wù)副總經(jīng)理，主要協(xié)助總經(jīng)理進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)及編制體系文件和解決生產(chǎn)過程中遇到的各類問題等。

（作者單位：1山東良辰重工機(jī)械有限公司；

2山東能源重裝集團(tuán)恒圖科技有限公司）