液壓支架結構件制造工藝探析

摘要：液壓支架對于井下工作設備和井下操作人員的安全有著決定性的影響，作為主要承載部件的液壓支架結構件直接決定液壓支架能否正常工作。文章首先對液壓支架結構件進行了介紹，然后對液壓支架結構件的制造工藝流程進行了探討，并對液壓支架結構件制造工藝中的新技術應用做了闡述。

關鍵詞：液壓支架結構件；制造工藝；原材料選用；成型工序；焊接工藝 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD353 文章編號：1009-2374（2015）10-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0889

液壓支架是煤礦開采的重要機械設備之一。隨著我國煤礦開采技術的飛速發(fā)展和采礦業(yè)對開采設備需求的不斷增長，我國的液壓支架制造行業(yè)得到了快速發(fā)展。液壓支架結構件作為液壓支架的重要組成部分，對于液壓支架的工作性能有著決定性的影響。液壓支架結構件的制造工藝直接影響著結構件的各項性能，對于液壓支架結構件的發(fā)展起著關鍵性的作用。

1 液壓支架結構件制造工藝概述

液壓支架利用液壓產(chǎn)生的支撐力實現(xiàn)支架移動的自動化和對礦井頂板的支撐與防護，是煤礦開采機械化操作的配套設備，有著移動速度快、穩(wěn)定性好、適應性強等特點。液壓支架結構件主要包括挑梁、頂梁、尾梁和掩護梁等部件，上述結構都是通過焊接將鋼板連接而成的。作為液壓支架承受載荷的主要部件，支架結構件對強度有著更高的標準要求，制造工藝也更為嚴格。

液壓支架結構件制造工藝包括從原材料的選用到焊后結構件處理的整個過程。其中鋼板選用部分對材料提出了高強度和低自重的要求，為了合理進行選材，需要對鋼板的機械性能進行一定的檢查工作。焊接材料的選用要充分考慮焊接工藝的技術要求，對選用的焊接材料進行評定實驗。選材的下一工序是成型，其作為焊接的重要準備工作有著一系列的技術要求。焊接是結構件制造中最為重要的步驟，直接關系到結構件制造工藝的科學與否。

2 液壓支架結構件制造工藝流程

2.1 原材料選用

液壓支架結構件的制造是從原材料的選用開始的，原材料的選用對于結構件的各項工作性能參數(shù)有著決定性影響。為滿足結構件高強度的要求，大多選擇高強度鋼板作為原材料，使用前要對選用鋼板的各項機械性能做一定的測試工作，尤其是要充分考慮后續(xù)成型工序和焊接對于材料的影響。選用后的材料要經(jīng)過拋丸處理、氣割下料、處理氧化層、再拋丸處理等工序，這樣有利于防腐和延長材料使用壽命。

2.2 成型工序技術要求

成型是液壓支架結構件制造工藝的重要工序。成型方式一般有兩種：一是依照工件底板上的劃線進行拼裝，適用于單件或批量小的工件；二是使用專用的成型拼裝模具，適用于大批量的零件。要保證成型工序中的各個零件符合標準并進行合理的分組，作為焊接流程前的準備工作，在成型時要充分考慮焊接過程對工件結構性能的影響以保證焊接工作的順利實施。

焊縫底部的間隙不能大于2mm。如果超過2mm必須對工件進行矯平操作，不可以使用強力變形的方法來修正，否則會對后續(xù)的焊接工作造成不良的影響。有的焊縫容易發(fā)生焊角變形的情況，焊接時應保證工件處于自由狀態(tài)，工件溫度降低后測量其焊接變形量，以此作為變形處理的根據(jù)。進行焊接操作時需要在每個內(nèi)檔位置設置固撐筋，對焊接產(chǎn)生的變形做一個預處理工作，對于固撐筋的強度有較高的要求，固撐筋通常與主筋板呈90°放置，這樣可以有效消除焊接主筋板后產(chǎn)生的彈性收縮量。對于伸縮梁、插板等斷面尺寸比較小的結構件，在焊接時應使用“背對背”的形式，增大結構件的剛性，縮小焊接變形量。

2.3 焊接工藝的注意事項

液壓支架結構件主要通過鋼板焊接制成，液壓支架結構件焊接存在結構類型多、工作量大、焊接尺寸較難控制等問題。焊接工作的好壞直接決定結構件的質(zhì)量，所以我們要確定科學的焊接流程，使用合理的方法來保障質(zhì)量，盡可能減小焊接變形量。對于焊接材料的選擇、焊接方式的運用、保護空氣的選用、焊接應力的消除、焊前的準備工作等都要有清晰的認識。首先是焊接材料和保護氣的選擇，應根據(jù)不同鋼板之間的焊接情況選用不同的焊接材料，依照低強匹配的原則進行。為了避免焊接變形和焊接應力的產(chǎn)生，在焊接過程中應減少熱量的輸入?？紤]到結構件的工作環(huán)境，需要承受較大的壓力，必須提高焊道的韌性和塑性，可通過使用較細的焊絲、采用小電流的焊接方式、降低焊接材料在焊道中的溶解量這一方法來實現(xiàn)。焊接保護氣體選用二氧化碳與氬氣的混合氣體，這樣可以極大地降低焊接時的飛濺量，在高溫狀態(tài)下有效地封隔焊接環(huán)境，防止氧化層的形成，保證焊道美觀。

焊接方式根據(jù)結構件的材質(zhì)進行選擇。由于結構件通常選用較高強度的鋼板，其碳當量比較高，在焊接過程中會有明顯的淬硬現(xiàn)象，使焊道的韌性和塑性不能滿足要求。所以在焊接時應參考“多層多道焊接示意圖”選擇合適的方法。在焊接順序方面，應遵照從里到外的原則，這樣可以有效地減小焊接變形量。對于橫縱焊縫應優(yōu)先選擇縱焊縫，處理完變形量較大的焊縫后再處理其他焊縫。采用多層多道焊接可以保證熱值輸入小，對焊縫組織起到細化作用。

焊接應力的消除和焊接前的準備工作同樣重要。在焊接前必須要對焊道進行清理，對影響焊接的各種雜質(zhì)比如氧化層、鐵銹、油污等進行認真處理。清理工作完成后需要對鋼板進行加熱，加熱一定要均勻，針對不同的材料選用不同的預熱溫度和方法，這對于保證焊接質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本都有好處，有利于保持鋼板的機械性能。在焊接完成后不可避免地會出現(xiàn)焊接應力，消除焊接應力多采用回火和振動的方式進行。

3 液壓支架結構件制造工藝的發(fā)展

液壓支架結構件制造工藝的重要工序是焊接，焊接在增大支架結構件工作性能的同時，也伴隨著出現(xiàn)了各種問題。由于焊接鋼板的高強度要求，在焊接后結構件容易出現(xiàn)冷裂紋，會嚴重影響結構件的后續(xù)正常使用，通過對液壓支架結構件進行去應力時效處理可以有效解決這一問題。低溫時效處理工藝能耗小，對鋼板造成的變形量較小，同時可以提高焊縫的沖擊韌性，有較好的焊縫硬度處理能力，目前已經(jīng)得到了廣泛應用。在焊接過程中由于冷卻速度不一、焊接溫度不均勻會產(chǎn)生一定的應力，采用低溫時效處理方法，通過控制加熱溫度的高低、恒溫狀態(tài)的時間長短可以有效地消除熱應力和組織應力，使應力得以分布擴散。低溫時效處理對于支架結構件的性能影響很大，是對焊接工序的補充和完善。由于操作簡單、易于控制，可以極大地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4 結語

液壓支架結構件對液壓支架的性能有著重要影響，文章對液壓支架結構件組成及制造工藝進行了分析，探討了保證液壓支架結構件制造質(zhì)量的方法，對于焊接中采用的低溫時效處理工藝進行了詳盡的闡述。希望本文的分析能為相關從業(yè)人員提供一些有益的參考，不斷提高我國液壓支架結構件的制造水平。

參考文獻

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作者簡介：王瑞彥，女，山西陽泉人，陽泉華越機械有限公司工程師，研究方向：鏜削加工鏜孔同軸度保證。

（責任編輯：黃銀芳）