液压支架结构件焊接变形分析及控制措施

2022-09-10

在近几年发展过程中液压支架结构在焊接过程当中产生不良的形变问题，一直是该行业当中比较难以解决的问题之一，因为液压支架的结构形件形变问题控制效果不足，造成了该结构构件在焊接工作之后所产生的形变量较大，同时在加工过程当中的余量较多，因此在液压支架结构焊接工作之后，所存在的下料预留余量一直较高。通常在结构构件的主筋板下料工作当中，对焊接工作之后的交接孔预留量大小需要设定为10～15mm间距，对于焊接工作之后的加工底面的结构构件在底部的厚度上相对较大，这问题直接造成了原材料的极大浪费，同时还会给整个工作流程带来较大的影响。通常情况下，液压结构构件基本上都是在大型设备当中来进行加工和操作，所需要投入的经济费用较高，因此造成这种类型结构制作成本一直居高不下，所以对液压支架的构件焊接型变问题的控制至关重要，是现阶段我国相关工作单位所需要解决的重点问题之一。

1. 焊接结构件制做顺序与变形分析

通常情况下，在液压支架结构的制作工作当中，其中成型主机板和横板构成了框架，将框架和底板之间进行有效的衔接形成一种背对背的焊接条件，在成型板面和焊接板面之间需要做到充分的衔接，并且需要进行后续的修模和打孔操作。在该项工作的开展过程当中，由于焊接结构底板的形变量较大，通常情况下会突出5～8mm左右，因此，在该形变量当中造成结构构件主筋板和中间主板焊接完成之后，实际的高度和标准高度之间的差值达到了3～4mm，同时在焊接过程当中通常情况下是使用数控火焰切割机。因此，造成了下料偏差大小为1～2mm，两侧板当中和主机板之间的下料孔中心位置对接程度不足，最大的高度差达到了4～6mm，为了有效保证各个加工孔之间的尺寸符合焊接工作要求，在焊接工作的过程当中，通常情况下需要将预留量设定为12～14mm整个预留量相对较大，并且在焊接加工过程当中的工作效率较低，尽管在传统的焊接工作当中已经采用了背对背的焊接方法，也称之为对称焊接法[1]，但是在实际的使用过程当中，仍然无法解决焊接之后所产生的形变量问题，该形变量问题的结构形状如图1所示，实线作为焊接之前的状态，曲线作为焊机之后的状态，因为，在横板和主机板的成型间距大小为0.2mm，同时结构构件在上半部分焊接工作前后，实际的尺寸大小由1260mm下降到了1254.72mm。在此过程当中下底板区域必然会出现下陷的不良问题，通过实际测量数据大约为8mm，在地板区域的下限角度为0.57度，底板宽度尺寸由1600mm下降到了1599.92mm，整个平板结构近似于R40000的弧形板结构。通过分析和总结可以看出产生焊接形变的主要原因，是因为液压支架的结构件在成型间隙和焊接过程当中产生的不良收缩问题，同时焊接收缩属于无法改变的问题，但是在成型过程当中可以通过另一种形式来进行有效的改变。

2. 焊接变形的控制措施

要想有效控制液压支架焊接结构所产生的形变问题，必须要充分做好焊接工作之前、焊接工作当中以及焊接工作完成之后这三个重点的工作要点，同时还需要将工作重点放在焊接工作之前来进行分析。在焊接工作当中不能将重点直接放在焊接工作之后的形变处理当中，否则将会出现本末倒置的不良问题，直接影响到了整个液压支架结构的焊接工作效率，同时还增加了额外不必要的工作量以及经济投入，对整个液压产品的质量也产生了不良的影响。

(1)焊接前的预防

在焊接工作之前必须要做好形变问题的预防工作，需要制定出合理的焊接工艺，同时对每一个支架构件的特点来加以明确，充分明确整个构件形变的控制要点，依照不同的结构架构的具体特性制定出相应的焊接工艺，有效确定出焊接工作的工作顺序。在焊接参数电流和电压的大小设定工作当中，需要对焊接工作的电流和电压范围进行有效的确定，规定焊接参数电流和参数电压的具体使用范围，对焊接过程当中的焊接尺寸大小来进行确定，同时保证在焊接工作当中的安全防范问题。在进行焊接工作当中需要先进行打底焊处理，同时打底焊可以降低50%的焊接形变问题，同时在打底焊和成型焊工作当中，必须要先立缝、再横缝、最后从缝的操作顺序来加以实施[2]。

(2)支撑固定法

在支撑固定法当中，主要是在两个主支撑板之间来进行相互操作，如图1所示，可以采用刚性支撑的方式来保证相互之间的尺寸大小，同时支撑所使用的支撑板厚度。通常情况下不小于25mm，并且宽度需要超过40mm以上，形状设定为等腰梯形，以此来充分适应组织中位置的定位和调控。在支撑定位工作完成之后需要直接在支撑点上来进行点焊和加固工作。在进行焊工考核制度工作之前，除了需要选择和实际焊接技术相符合的焊接工作之外，还需要对焊工的焊接工艺进行有效的培训和考核，要求相关焊接工作人员需要对整个焊接过程当中的质量控制要点以及技术要领进行掌握，同时对焊接过程当中的安全防范问题来加以充分的理解。

(3)预留变形尺寸法

预留变形尺寸法在液压支架顶梁和底座的焊接工作当中运用比较频繁，在这两个部件的主体位置当中，主支撑位置对应的焊接位置必须要预留一定的空间大小，比如在ZY4000支架结构当中，顶梁的支柱位置宽度标准尺寸设定为340mm，同时在拼装工作当中需要针对主支撑板根部放大1mm，同时需要在伤口放大2～3mm距离，同时使用支撑板来进行固定。在指数位置焊接过程当中需要将侧向的支撑板进行去除，同时保证两个主要支撑柱在焊接过程当中的应力大小分布均匀，在支撑柱的底部位置可以进行二次加工操作[3]。

(4)背靠背防焊接变形方法

背靠背防焊接变形方法主要是在悬疑支架的顶梁防护板以及推杆等构件当中使用较多，通常情况下主要是将两个部件背靠背叠放在一起，如图2所示，使用连接板固定的方式来进行加固处理，然后再进行后续的焊接工作、在两个部件焊接过程当中所起到的限制变形作用非常明显，同时焊接工作人员在两个部件的焊接过程当中需要进行交替焊接，等到整个焊接工作结束和冷却之后，可以采用振动应力消除的方式来进行处理最后将连接板进行去除。