浅析液压支架结构件焊接技术

摘 要：液压支架作为一种液压动力装置，其利用液体的压力所产生的支撑力来进行工作，是现代各施工企业在施工过程中不可缺少的配套设备。由于液压支架结构较为复杂，所以其焊接工作量较大，焊接工作质量的高低直接决定了液压支架制造的质量，也会对工程安全产生较大的影响。文章从液压支架结构的技术要求入手，对焊接工艺参数进行了分析，并进一步对焊接残余变形的控制进行了具体的阐述。

关键词：液压支架；焊接工艺；变形控制

建筑工程的迅速发展，对机械设备的要求越来越高，高效的安装工程是建筑施工的基本前提。目前液压支架结构由于其具有较好的安全性、灵活性和方便性等特点，使之被建筑企业广泛的应用。液压支架结构的质量至关重要，而其质量控制的关键即是焊接品质的好坏。由于液压结构较为复杂，其很多结构件都是由钢板焊接而成的组合箱式结构，所以不仅存在着焊接量大，而且焊接尺寸也各不相同，在焊接工作中具有一定的难度，很容易发生变形。所以经过多年的实践经验，为了有效的保证液压支架的质量，通常都会采取科学的焊接工艺有效的保证焊接的质量，从而使液压支架满足设计的要求，确保其发挥良好的效果。

1 液压支架结构的技术要求

由于液压支架结构需要有较大的支撑力，所以对其支架结构要求较为严格。不允许液压支架结构件的外形上有任何的尖角出现，而且公差在任何方向1米处的范围内的未注平面度都不允许大于2mm；焊接结构中铰接处的4孔同轴度为D1～2mm，焊缝抗拉强度不能低于520Pa。在焊接过程中难免有焊缝的存在，在进行液压支架结构焊接过程中，所以焊缝的地方都需要严格按照液压支架通用的技术要求来进行焊接，同时还在确保焊接过程中不能有开裂、气孔、断裂及未融合等缺陷的发生。

2 焊接工艺参数

2.1 焊接材料

根据多年的制造经验，我们在焊接材料的选取上采用了等强匹配和低强匹配相结合的原则，焊接材料在保证强度的前提下适当考虑焊材的延伸率和塑韧性。屈服强度δs>350MPa的母材焊接材料强度等级较母材强度低一个等级，也就是按照母材的屈服强度等同于焊材的抗拉强度的原则选取，Q420、Q460选用E50级焊材，Q550选用E60级焊材，Q690选用E70级焊材；对于屈服强度≤350MPa的Q345母材，则按照等强匹配的原则，保证焊材抗拉强度等同于母材抗拉强度，选用E50级焊材。

2.2 焊接电流

在液压支架结构焊接过程中，其焊接电流的选取则直接关系到熔深、焊丝溶化速度及工作效率，其与这三者的关系都是呈正比，而且随着焊接电流的增大，焊接热能量也会相应的增加，这也会直接导致焊接应力和焊接残余变形的增加。所以在液压支架焊接过程中，选择适宜的焊接电流是至关重要的，可以有效的起到控制焊接应应力和焊接残余变形的作用。通常情况下对于焊接电流的选择则通过公式：焊条电弧焊的焊接电流I=（40～50）d来进行选择，式中的d为焊条直径。由于焊接方式的不同，所以其所选择的焊接电流也会有所不同。

2.3 焊接电压

焊接电压对焊接质量的影响相当大，对焊道外观、熔深、电弧稳定性及焊缝力学性能都有很大影响。液压支架由于焊接工作量较大，故国内绝大多数企业都选用了劳动生产效率较高的CO2气体保护焊，其焊接电流与焊接电压的匹配关系为：焊接电流I≤300A时，焊接电压V=0.04×A+16±1.5V，式中A为焊接电流；焊接电流I>300A时，焊接电压V=0.04×A+20±2V，式中A为焊接电流。一般来说，短路过渡时，电压为16～24V，粗滴过渡时，电压为25～40V。

2.4 干伸长度（焊丝伸出导电嘴长度）

在实际焊接工作中，对于焊丝伸出导电嘴的长度有固定的公式L=0.04I+（6～10）mm。在焊接工作中就按照这个公式来选择适合的干伸长度。因为在焊接过程中，干伸长度距离过大或是过小都会影响到焊接的效果。当干伸长度过大时，则焊丝会发生熔化，不仅容易导致严重的飞溅发生，而且在焊缝处极易产生气孔和弧坑等缺陷发生。反之而容易使飞溅物堵塞喷嘴，不仅使焊工的视线受到影响，而且保护效果也较差，无法保证焊接的质量要求，所以对于干伸长度的选择在合理和科学。

2.5 焊接速度

在焊接工作中并不是速度越快越好，因为适宜的焊接速度对于保证焊区的塑性和韧性具有非常好的效果。在焊接过程中，其热输入量主要是三种要素构成，即焊接速度、焊接电流和电弧电压，这其中的任何一个因素都会对焊接熔深及焊道产生较大的影响，关系到焊缝区的力学性能及裂纹及气孔等缺陷的产生。特别是在进行高强度钢焊接时，更要注意焊接的速度。通常情况下，利用CO2气体保护焊时，则会将焊接速度控制在15～30m/h范围内。

2.6 气体流量

CO2气体流量的选择，应根据焊接电流、电弧电压、焊接速度三因素来选择，通常焊丝直径d<0.8mm时，气体流量为13～15L/min；焊丝直径d>1.2mm时，气体流量约为20～25L/min（1.2mm选最小值，1.6mm选最大值）。

3 焊接残余变形的控制

3.1 反变形（以顶梁焊接为例）

液压支架整体顶梁为了提高前端切顶力，一般设计为距离前端1000～1200mm处上翘3°～5°，针对这一现象，我们采取了下料时，将主筋上翘弯尺寸增大20～25mm，对顶板也相应增大上翘弯曲尺寸20～25mm的方法，保证了结构件尺寸要求。

3.2 控制对接间隙

为了防止结构件焊后横向收缩引起弯曲变形，对结构件内置筋板下料时，采取了在相互配合部位，包容件上下偏差均为正公差，被包容件上下偏差均为负公差，以保证配合间隙的同时，确保下料筋板精度，避免二次气割导致的对接间隙增大产生的收缩量增大，变形严重现象。

3.3 控制焊接顺序

在焊接过程中，遵循先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊纵焊缝，再焊横焊缝；对称跳焊，多层多道焊的原则。即在组点完毕，先将结构件所有焊缝平焊4～5mm一层打底焊，使之形成一个框架结构，然后采用垂直角焊（船形焊）方法，先焊加强筋板与主筋板间纵向短焊缝，其次焊加强筋板与顶（底）板间横向短焊缝，最后焊主筋板与顶（底）板间横向长焊缝，且焊接从中间采取倒退焊法向两端施焊，以确保应力向两头释放，减小焊接变形。

4 结束语

目前我国液压支架结构开始朝着高可靠性的方向发展，这就对焊接品质提出了更高的要求，需要保护焊接工艺的科学性和合理性及掌握的熟练程度，从而使液压支架结构的品质得以保证。这就需要在液压支架制作过程中，控制好焊接工艺的品质，采取科学合理的措施避免发生焊接变形的可能，同时还要严格按照相关标准来进行焊接，保证液压支架的质量。

参考文献

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