煤礦用液壓支架焊接技術(shù)分析

＊段來(lái)申

（兗礦東華重工有限公司 山東 273500）

煤炭行業(yè)正處于一個(gè)非?？焖俚陌l(fā)展時(shí)期，在煤炭開(kāi)采中，作為支護(hù)設(shè)備的液壓支架最為關(guān)鍵，因?yàn)樵诿旱V中所用液壓支架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要對(duì)它的焊接技術(shù)具有很高的專(zhuān)業(yè)水平，所以必須要對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)件本身的實(shí)際焊接中所涉及到的各個(gè)工序進(jìn)行有效的控制，從而提高液壓支架結(jié)構(gòu)件的整體焊接質(zhì)量。如何保證礦井用液壓支架的焊接質(zhì)量，達(dá)到高強(qiáng)度和高可靠性的使用要求，成為了生產(chǎn)廠(chǎng)家普遍關(guān)注的問(wèn)題。我國(guó)通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)和長(zhǎng)期的實(shí)踐，形成了一套較為科學(xué)的焊接技術(shù)體系，并取得了較大的進(jìn)展。

1.液壓支架簡(jiǎn)介

液壓支架的結(jié)構(gòu)形式和主要技術(shù)參數(shù)。

根據(jù)采煤機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)，液壓支架需要適應(yīng)煤礦開(kāi)采條件的不斷變化，并以不斷提高自身的性能，主要包括以下幾方面：

（1）提高承載能力。液壓支架承載能力要能夠適應(yīng)煤層硬度變化，煤層硬度越大，液壓支架承載能力就越大。（2）提高支撐高度。支撐高度是指液壓支架與工作面之間的距離，一般情況下，液壓支架的支撐高度為采煤工作面內(nèi)最大工作空間的1.5倍。（3）提高適應(yīng)性。液壓支架要能夠適應(yīng)不同煤層的硬度，而且要具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。（4）提高使用壽命。液壓支架要能夠承受頂板壓力，在頂板支護(hù)、移架和頂板管理過(guò)程中不發(fā)生變形、彎曲和下沉等現(xiàn)象。

（1）焊接工藝特點(diǎn)。液壓支架是煤礦井下采煤機(jī)械的重要組成部分，在采煤機(jī)械中起著支承頂板、傳遞壓力、支撐掩護(hù)作用。

①焊接工藝過(guò)程復(fù)雜。液壓支架的焊接需要采用多種焊接方法和多種焊接設(shè)備，而不同的材料和厚度需要采用不同的焊接工藝，從而提高液壓支架的生產(chǎn)效率。②焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在液壓支架焊接過(guò)程中，容易產(chǎn)生各種殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)液壓支架的使用壽命和安全性產(chǎn)生影響。③液壓支架工作環(huán)境特殊。由于煤礦井下惡劣的工作環(huán)境，因此液壓支架的工作環(huán)境較為復(fù)雜，從而對(duì)其性能產(chǎn)生了一定影響。

（2）焊接技術(shù)對(duì)液壓支架的影響。液壓支架的焊接技術(shù)直接關(guān)系到液壓支架的使用性能和工作壽命。液壓支架在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，需要不斷地對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和修理，從而確保液壓支架能夠安全高效地工作。目前，液壓支架的主要維護(hù)形式包括日常維護(hù)、定期維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)以及整體維修等。其中，定期維修是指對(duì)液壓支架進(jìn)行日常維護(hù)，如拆卸液壓支架的零件等；預(yù)防性維修是指在液壓支架出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)其進(jìn)行維修，以確保液壓支架能夠正常工作；整體維修是指對(duì)液壓支架的各部件進(jìn)行更換和修理，以確保液壓支架能夠正常工作。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的焊接技術(shù)被不斷運(yùn)用到煤礦用液壓支架的生產(chǎn)過(guò)程中，提高了液壓支架的使用性能和工作壽命。

（3）液壓支架焊接缺陷的類(lèi)型及危害。液壓支架焊接缺陷有焊縫裂紋、未熔合、氣孔、夾渣和未焊透等類(lèi)型，焊接缺陷的類(lèi)型主要包括：①裂紋：是液壓支架焊接的主要缺陷，其產(chǎn)生原因一般是由于焊接接頭在焊接過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行充分的預(yù)熱和后熱，或者是焊后沒(méi)有對(duì)接頭進(jìn)行及時(shí)的熱處理。②未熔合：未熔合是液壓支架焊接過(guò)程中常見(jiàn)的一種缺陷，其產(chǎn)生原因一般是由于操作不當(dāng)或材料不合格。

2.焊接技術(shù)分析

（1）手工焊。在液壓支架焊接過(guò)程中，手工焊技術(shù)發(fā)揮著重要作用，操作人員需要根據(jù)焊接要求，選用合適的焊條進(jìn)行操作。在選擇焊條時(shí)，需要結(jié)合液壓支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，保證選擇的焊條具有較高的穩(wěn)定性。在焊接過(guò)程中，需要按照既定的工藝參數(shù)進(jìn)行操作，保證焊接質(zhì)量。在進(jìn)行焊接時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：第一，選擇合適的焊接位置；第二，掌握合適的焊接速度；第三，對(duì)坡口邊緣進(jìn)行適當(dāng)修整。手工焊技術(shù)比較適用于液壓支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位的焊接操作。手工焊技術(shù)使用方便、快捷，適合大批量作業(yè)。

（2）埋弧焊。埋弧焊是目前使用比較廣泛的一種焊接技術(shù)，在液壓支架的焊接中發(fā)揮著重要作用，能夠有效保證焊接質(zhì)量。埋弧焊使用的是鎢極氣體保護(hù)焊進(jìn)行操作，是一種高能量密度的焊接方法，可以有效保證焊接質(zhì)量。在對(duì)液壓支架進(jìn)行埋弧焊操作時(shí)，需要選擇合適的焊條進(jìn)行操作，并且需要使用合適的焊接速度進(jìn)行操作。在對(duì)液壓支架進(jìn)行埋弧焊時(shí)，需要注意不要將焊絲伸入到熔池中去，避免出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象。如果使用埋弧焊技術(shù)時(shí)，需要采用多層多道焊的方式進(jìn)行操作，這樣可以提高焊接速度，同時(shí)能夠有效防止焊縫產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象。

（3）氣體保護(hù)焊。氣體保護(hù)焊技術(shù)是在工件表面設(shè)置一層氣體保護(hù)層，使焊接過(guò)程中的熱量被隔絕，保證焊縫的質(zhì)量，還能夠防止灰塵和水分進(jìn)入焊接過(guò)程中，保證液壓支架焊接質(zhì)量。目前，應(yīng)用比較廣泛的是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效保護(hù)，還能夠提高焊接速度。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)適用于各種材質(zhì)的液壓支架，比如碳鋼、不銹鋼、合金鋼等，也可以用于鋁鎂合金等其他金屬材料的焊接。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些不足之處，比如焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)飛濺和氣孔等問(wèn)題。

3.液壓支架焊接常見(jiàn)問(wèn)題及預(yù)防措施

液壓支架焊接中，容易出現(xiàn)的問(wèn)題主要有坡口表面裂紋、氣孔、咬邊等。要想避免出現(xiàn)這些問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防。

（1）坡口表面裂紋。焊接人員在操作過(guò)程中，要做好坡口表面保護(hù)工作，并采取有效措施進(jìn)行焊接，可以使用焊絲填滿(mǎn)，以避免氣孔出現(xiàn)；對(duì)于咬邊問(wèn)題，要保證焊縫的飽滿(mǎn)度，可以采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行矯正。（2）氣孔。在焊接過(guò)程中，要做好預(yù)熱工作，使用正確的焊接方法進(jìn)行焊接，避免焊接時(shí)產(chǎn)生大量的氣孔。在進(jìn)行焊縫填充時(shí)，要確保填充材料完全熔化之后再進(jìn)行填充操作。（3）咬邊問(wèn)題。在液壓支架焊接過(guò)程中，需要對(duì)焊縫進(jìn)行有效保護(hù)，防止出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。在焊條電弧焊過(guò)程中，要控制好電弧長(zhǎng)度、速度以及電流等參數(shù)。在焊后需要對(duì)焊縫表面進(jìn)行清理時(shí)，也要注意保護(hù)好焊縫表面；對(duì)于大型焊縫，在焊件安裝好之后再進(jìn)行清理工作。

(1)坡口形式

在液壓支架焊接中，通常采用的是單面焊雙面成型的坡口形式。單面焊雙面成型的坡口形式具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

①?gòu)暮附臃椒ǚ矫婵矗瑔蚊婧鸽p面成型坡口多用于平焊、立焊等焊接方式，適用于薄板和厚板對(duì)接。②從焊接工藝方面看，雙面坡口可以有效避免坡口兩側(cè)溫度不一致帶來(lái)的問(wèn)題，提高了焊接質(zhì)量。③從制造成本方面看，單面焊坡口相對(duì)于雙面焊坡口而言，制造成本要低一些。④從使用壽命方面看，單面焊坡口的使用壽命要比雙面焊坡口短。⑤從焊接質(zhì)量方面看，單面焊坡口的焊接質(zhì)量相對(duì)比較高，出現(xiàn)變形、裂紋等問(wèn)題的概率較小。⑥從使用效果方面看，雙面焊坡口相對(duì)于單面焊雙面成型的坡口而言，具有一定的優(yōu)勢(shì)。需要注意的是：在對(duì)液壓支架進(jìn)行焊接時(shí)，需要使用與材質(zhì)相適應(yīng)的焊接材料和焊接方法進(jìn)行焊接操作，以提高焊接質(zhì)量。

(2)焊條選擇

在進(jìn)行焊條選擇時(shí)，要綜合考慮各種因素，包括液壓支架的用途、材料、使用環(huán)境等。目前，常用的焊條有兩種，一種是低氫鈉型焊條，另一種是低氫鈉型堿性焊條。兩種焊條的差別主要在于堿性焊條能夠產(chǎn)生更多的氫根離子，從而提高焊縫金屬抗拉強(qiáng)度、抗裂性以及耐腐蝕性能；而低氫鈉型焊條能夠降低焊縫金屬中氫含量，從而減少了焊縫中的氫含量，降低了焊縫金屬的強(qiáng)度。此外，在進(jìn)行焊接時(shí)，還需要對(duì)焊接材料的成分進(jìn)行控制，確保所選擇的焊條符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行液壓支架焊接時(shí)，可以選擇低氫型堿性焊條作為首選。而對(duì)于一些特殊材料或者是高強(qiáng)度材料來(lái)說(shuō)，則可以選擇堿性、中性以及酸性焊條。此外，還可以根據(jù)液壓支架的用途來(lái)選擇合適的焊接材料。

(3)焊接方法

在液壓支架焊接過(guò)程中，焊接方法有很多，包括埋弧焊、手工電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等。其中，埋弧焊方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，成本也比較低，但它不能使用在較厚的鋼板上。手工電弧焊主要適用于薄板焊接，它的優(yōu)點(diǎn)是焊縫成型美觀(guān)、接頭質(zhì)量好，但是其操作過(guò)程相對(duì)復(fù)雜一些。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊適用于大直徑厚壁鋼板焊接，操作起來(lái)比較復(fù)雜，但焊接質(zhì)量好。使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)要注意選擇正確的焊接材料及操作方法。在進(jìn)行焊縫填充時(shí)要保證焊道的均勻分布以及熔透程度。

4.液壓支架焊接工藝要求

液壓支架的焊接工藝主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）焊接材料選擇：選擇合適的焊條和焊劑，將液壓支架零部件的材質(zhì)分為：ZG25SiMn、Q235、Q345等，針對(duì)不同材質(zhì)的液壓支架，選擇不同的焊接材料。

（2）焊接工藝要求：根據(jù)液壓支架零件結(jié)構(gòu)，制定合理的焊接工藝參數(shù)。

一般情況下，液壓支架零件較厚，所以在焊接時(shí)，采用多層多道焊接方式。在焊接中，要嚴(yán)格控制焊接電流、電壓、速度和層間溫度等參數(shù)。在進(jìn)行多層多道焊時(shí)，要采用先焊下層、后焊上層的順序進(jìn)行，并要采用短弧操作。在焊接結(jié)束后，要對(duì)焊道進(jìn)行清理。

（3）裝配、檢驗(yàn)與矯正：液壓支架零件主要由銷(xiāo)孔和螺栓孔等組成，對(duì)這些零件進(jìn)行裝配、檢驗(yàn)和矯正時(shí)，要嚴(yán)格控制裝配間隙、軸向間隙和徑向間隙等參數(shù)。裝配時(shí)要注意保證零件的位置正確，然后再進(jìn)行焊接；裝配完畢后要對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，確保各部分尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)存在的問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行矯正。

（4）焊后處理：在液壓支架焊接過(guò)程中，焊后處理是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。如果處理不到位，就會(huì)影響到液壓支架的質(zhì)量。

①打磨：在液壓支架零件上有很多凹槽、孔等地方需要打磨去除雜質(zhì)、氧化皮和氧化膜。在打磨前，要先用砂布對(duì)液壓支架零件進(jìn)行清潔。在打磨過(guò)程中，要注意將零件上的毛刺和劃痕清除干凈。②清理：在對(duì)液壓支架零件進(jìn)行打磨時(shí)，要對(duì)其表面殘留的毛刺和劃痕進(jìn)行清理。在清理中，要注意不能破壞零件表面的金屬光澤。③酸洗：酸洗是通過(guò)酸洗來(lái)去除表面雜質(zhì)和氧化皮等物質(zhì)。在酸洗過(guò)程中，要注意酸溶液的濃度和酸液的溫度。在酸洗后，需要對(duì)其表面進(jìn)行烘干處理。④水洗：水洗是液壓支架零件表面清理中很重要的一步。水洗可以去除表面污物、氧化物等雜質(zhì)和油污等物質(zhì)，可以防止出現(xiàn)氣孔和夾渣等缺陷。在水洗時(shí)，要注意控制水洗溫度和時(shí)間等參數(shù)。

（5）焊接工藝評(píng)定：液壓支架焊接工藝評(píng)定是焊接工藝實(shí)施前對(duì)液壓支架零件進(jìn)行檢驗(yàn)與確認(rèn)的一種方式。在液壓支架焊接過(guò)程中，要嚴(yán)格按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。在焊件正式焊接前，要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收；在焊件正式焊接后，要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收；在焊件全部驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行焊接工作。在實(shí)際工作中要注意根據(jù)不同材料、不同工藝等制定相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定要求和標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)束語(yǔ)

在煤礦開(kāi)采中，液壓支架起著非常重要的作用。隨著煤礦開(kāi)采深度不斷增加，對(duì)液壓支架的技術(shù)要求也越來(lái)越高，為了能夠滿(mǎn)足更高強(qiáng)度、更好性能等要求，就要有更加先進(jìn)的焊接技術(shù)。液壓支架焊接技術(shù)要能夠滿(mǎn)足煤礦開(kāi)采的要求，需要不斷改進(jìn)焊接工藝和設(shè)備，才能更好地提高液壓支架焊接質(zhì)量。

（1）要提高液壓支架焊接質(zhì)量，就要不斷優(yōu)化焊接工藝，提升液壓支架的性能。液壓支架焊接技術(shù)要從多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等。通過(guò)不斷優(yōu)化液壓支架的性能，才能提高液壓支架的焊接質(zhì)量。

（2）在實(shí)際工作中，要想提高液壓支架的性能，就要不斷改進(jìn)工藝和設(shè)備。要根據(jù)不同的條件選擇不同的工藝和設(shè)備，這樣才能提高液壓支架的性能。在煤礦生產(chǎn)中，為了能夠提高液壓支架的性能，就要不斷優(yōu)化工藝和設(shè)備，才能更好地保障煤礦安全生產(chǎn)。

（3）在進(jìn)行液壓支架焊接時(shí)，要從多個(gè)方面入手來(lái)提高焊接質(zhì)量。通過(guò)不斷創(chuàng)新和優(yōu)化焊接工藝和設(shè)備，才能保證液壓支架的質(zhì)量和性能。