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浅议煤矿液压支架结构件焊接工艺

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浅议煤矿液压支架结构件焊接工艺
时间:2015-09-10 13:03:31     小编:

摘要:在煤矿液压支架的承载作用方面,液压支架各个结构件的焊接质量起着决定性作用。为了保证焊接质量,保证焊接不发生变形,保证焊接尺寸的合格性,就必须执行科学合理的焊接工艺。文章对煤矿液压支架结构件焊接工艺进行了探讨。

关键词:煤矿开采;液压支架;结构件;焊接工艺 文献标识码:A

1 概述

液压支架是现代采煤作业的必备的支护设备,其主要由护帮板、顶梁、掩护梁、前连杆、后连杆、底座、推移杆等部件构成,见图1:

5.后连杆;6.底座;7.推移杆

图1 液压支架的结构件示意图

液压支架在湿度大、粉尘多的地下巷道中担负着负重、支撑作用,随着地下采煤机电一体化程度的加大,液压支架在稳定性、智能化、安全性方面的作用越来越大,在机械结构方面,支架整体为箱体式组合型构造,其各个组件形状各异,主要是通过大量的焊接将各个组件连接在一起;在机械承载方面,液压支架各个结构件的焊接质量起到了决定性的作用。因此,为了保证焊接质量,就必须执行科学合理的焊接工艺,以保证液压支架的使用安全性与寿命。

2 液压支架结构件焊接技术要素分析

2.1 材料分析

为了保证煤矿液压支架的高强度性能,一般采用高强度结构钢作为制造原材料。这里以Q690结构钢为例进行说明。Q690结构钢的主要成分如表1:

表1 Q690结构钢的化学成分与力学性能

化学成分(质量含量%) 屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 伸长率(%)

Mn Al Ti Si C P S

1.67 0.043 0.019 0.41 0.07 0.013 0.003 550 700 17

2.2 焊接性分析

在焊接高温的作用下,主体金属与焊条熔化物首先会发生偏析反应,接下来在凝固结晶过程中发生氧化还原反应,会改变主体金属的局部成分含量,对结构件的金相组织、力学性能都会造成影响。另外,随着氧、氮、氢等气体的析出,会产生焊缝气孔;随着温度变化的不同,会因为结晶方式的不同而产生热裂纹。

就Q690低合金结构钢而言,在焊接过程中更容易出现裂纹、淬硬等变化倾向,导致焊接质量不过关。如果对热影响区的温度处理不当,就容易生成马氏体组织,使结构件局部变硬变脆,进而降低金属的韧性、塑性和耐腐蚀性;如果在焊接接触面实施CO2气体保护焊接的时候,没有控制好各个技术参数,很容易因为氧、氮、氢气的负面作用而加大裂纹的危害;如果焊接时没有确保受热均匀,就会因金属不同部位的受热不均而出现淬硬现象。所以,一定要严格按照焊接工艺进行焊接

作业。

表2 CO2气体保护焊技术参数

焊道类别 焊接电流A 电弧电压V 气体流量L/min 热输入kJ/cm 焊缝厚度mm 焊道温度℃

2.3 焊接技术标准

3 液压支架的焊接工艺与焊接操作

液压支架的焊接工艺与焊接操作包括焊前准备、焊接操作、焊后热处理等主要阶段,下面分别对其进行

说明。

3.1 焊前准备

3.1.1 原料的复检。对采购进来的钢材,首先要使用超声波探伤仪进行探伤检测;还必须通过多种实验进行复检,以确保钢材是合格的。实验项目包括成分分析、拉伸试验、冷弯试验、冲击试验等。

对库存的焊料,要再次核对其型号、牌号,还要对其进行熔敷金属力学性能复验。对来路不明的焊料绝不使用。

加工坡口一般使用热切割的方式,在垂直切下之后,可以使用机械加工的办法切削、刨削出坡口,坡口角度公差在±5o,钝边公差为±2mm。需要注意的事项有:坡口处不能有油污,不能有切割熔渣,不能有锈迹,应保持坡口端面的光亮平整。

3.2 焊接操作

3.2.2 定位焊接结构件。通过划线标注或使用专用工件,将主筋板、筋板、顶板等拼装摆放到位,用工艺芯轴穿过铰接孔,以保证各个孔位的同轴度,预留空间尺寸,以防止定位焊接后因内应力导致的结构件变形。为防止焊缝开裂,应选用与结构件相匹配的焊料。若焊缝出现裂纹,须及时清除,重新进行定位焊接。在焊接之后,应该及时按照清理标准进行焊道清理,保持清洁,另外需要在焊道两侧各25mm的范围内做打磨处理,直至露出金属光泽。 定位焊的工艺尺寸要求是:定位间距为300mm,焊缝高6~8mm,长40~60mm,单侧焊缝不得少于两处,在容易发生变形的部位,可以增加焊接支撑件。

3.2.4 合理安排焊接次序。安排好焊接次序,可以有效防止或控制焊接变形,一般情况下,是按照先焊接周围主筋板,后焊接其他筋板;先里后外,对称交错,先纵焊后横焊的原则进行焊接。科学合理的焊接顺序是必须遵循的工艺要素。

3.2.5 有效控制焊接过程。对于角焊缝,需采用多层多道焊接方法,打底层2~3mm,视焊脚大小的不同,分作1~4层进行焊接,直至完成焊接。

对于塞焊缝、单边V形坡口焊接,一般可以采用船形焊接法,当角焊缝尺寸小于10mm的时候,也可以采用船型焊接法。

对于盖面焊缝,多采用平焊,严禁出现下坡焊,在相邻的夹角处,运用包角焊接工艺进行焊接,引弧点与收弧点距夹角50mm开外,在应力集中的地方不能做引弧、收弧,对之前预留的应力释放孔,可以不做焊接处理。

3.3 焊后热处理

4 结语

总之,科学合理的焊接工艺可以保证煤矿液压支架结构件的制造质量,可以保证结构件符合设计要求,以及液压支架的使用安全和应用功效。

参考文献

[2] 王罡.浅析煤矿液压支架结构件焊接工艺[J].煤,2008,

(1).

[3] 胡春平.煤矿液压支架结构件焊接工艺研究[J].科技与企业,2012,

(5).

[4] 孙洪霞.ZY8600/25/53型液压支架结构件焊接工艺研究[J].山东煤炭科技,2011,

(1).

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