1、液压支架掩护梁焊接变形的控制措施皇甫婷婷（霍州煤电集团鑫钜煤机装备制造有限责任公司，山西临汾031412）摘要：液压支架是现代化矿井开采工作面的重要支护设备，掩护梁则是液压支架结构件的关键组成之一，其一旦变形，将直接影响液压支架的稳定性工作。以矿用液压支架掩护梁为研究对象，着重讨论液压支架掩护梁焊接变形的控制措施，供有关技术工作者参考。关键词：液压支架掩护梁焊接变形焊接工艺中图分类号：TD355.4文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0247-02引言液压支架是现代化矿井开采工作面的重要支护设备，掩护梁则是液压支架结构件的关键组成之一，它是由板材焊接而成的箱型结构,对焊
2、缝要求标准较高，它连接着顶梁、前后连杆和底座，能够平衡支架重心、保证支架顶梁与煤壁间间距的基本恒定，并提高支撑工作稳定性和安全可靠性1-6。1掩护梁顶板焊接变形原因分析在焊接过程中局部加热造成焊件上温度分布不均匀，不同加热温度的差异会造成焊件形态存在一定程度的扭曲变形。在液压支架掩护梁顶板焊接中以挠曲变形较为常见，具体可划分为横向挠曲变形、纵向挠曲变形两种形式，横向挠曲变形的产生机理并不复杂，其主要原因是由主筋板与顶板焊缝在焊接过程中加热温度不均衡产生的非对称收缩。由于横隔板的焊缝长度较小，角变形量对强度较大的结构件影响微乎其微。所以，顶板焊接时变形的情况并没有出现在横向位置上，但仍可认为是横
3、向挠曲变形。主筋板与顶板焊缝深度不一致、横向厚薄不一致，也会导致纵向挠曲变形，而焊缝正面和背面的横向收缩量不同也会导致顶板平面变形，从而产生平面的长度误差。2主肋板和顶板焊接顺序的说明主肋板与顶板的焊缝分布如图 1 所示，图 1 中对焊缝进行了序号标记，便于探讨焊接顺序对其变形的影响。焊接顺序主要有以下几种：第一种，根据两两同时焊接的原则，即（1，2）（3，4）（5，6）（7，8）,然后再逐次进行各组焊接；第二种，根据两两同时焊接的原则，将焊件分成（3，4）（5，6）（1，2）（7，8）四组，然后顺次施焊；第三种，采用 1357、2468 顺序焊接，在焊接过程中遵循从一端向另一端焊接的顺序；第
4、四种，采用 1357、2468顺序焊接，焊接过程遵循由中间向两侧延伸的顺序；第五种，采用 1357、2468 顺序焊接，每一条焊缝划分为五个焊接段，以中间段为中心，遵循从中间向两端分段退焊的顺序。在生产实际中常采用从中间向两边对称施焊的方法，以减小焊接变形。2.1控制焊接变形的工艺措施作为液压支架关键支撑件的掩护梁来说，需要较高的公差和相关的构造件配合，所以应当实施焊接工艺技术和焊接操作规程，从而对焊接的变形进行控制，提高液压支架掩护梁构造的质量。2.1.1选用合理的焊接方法和规范焊前准备：高强度板材进厂后，对其进行检测；检查设备以及附件工作状态是否正常；电源极性应采用直流反接，调试焊枪并确保
5、出丝顺畅；检查保护气体的种类及其输出的压力，确保保护气体的流量；保护气体应选择富氩气体保护焊（Ar80%+CO220%）。在焊接中，电弧电压常常是最容易被人们忽视的参数。其中，这个参数对焊接质量也有重大影响。电弧电压的大小与弧长呈正比，电弧长度越大，电弧电压越高；反之，电弧长度越小，电弧电压越低。在焊接操作时，电弧电压不宜太高（电弧不宜过长），电弧电压太高会造成电弧燃烧不稳定，容易导致飞溅增大、产生气孔等缺陷。焊接速度受焊接电流和焊接材料的影响，当焊接件的厚度、焊条直径一定时，焊接电流大，则焊速可以高一些。2.1.2坡口加工坡口加工采用热切割的方法，进行垂直平行切割，再进行正、反坡口的加工。坡
6、口加工可以用机械加工的方法和热切割的方法进行。机械加工的方法，即收稿日期：2022-01-04作者简介：皇甫婷婷（1989），女，山西霍州人，本科，毕业于中国矿业大学机械电子工程专业，助理工程师，研究方向为机电。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.099图 1主肋板与顶板的焊缝分布1234567经验交流8机械管理开发第 38 卷刨坡口的角度，刨后要去除油污；热切割后应去除熔渣和氧化皮并打磨出金属光泽。2.1.3定位
7、焊1）焊接前，焊道及焊道边缘必须清理干净，不允许有铁锈、水分、油污、熔渣等污物，焊道边缘清理宽度单侧不得小于 30 mm。清理工具可选用钢丝刷、电动砂轮、角向磨光机等。必要时可使用火焰割枪进行烘烤清除。2）结构件在定位焊前需进行预热，目的是减小接头焊后冷却的速度，减小焊接应力及变形。预热时可采用整体和局部相结合的方式。对预留变形量的开档部位，按要求使用专用撑筋且需与板面垂直（大侧护板除外），并保证工艺尺寸。3）根据工艺要求，对于设计有工装保证装配关系的零件必须使用工装装配。点装盖板时，盖板宽度方向单边间隙 02 mm，长度方向单边间隙 03 mm。但盖板两侧间隙需调整均匀，不准紧靠一侧。必须保
8、证盖板的焊角尺寸，坡口深度满足产品设计要求，否则必须进行有效处理。结构件点装后，必须先进行自检，而后专检，在专检合格后定位焊加固。点焊时尽可能不伤及外露板面。4）打底焊焊接规范：间隙大于 2 mm 时，采用左焊法；间隙小于 2 mm时，采用右焊法。焊枪在离焊道底部 23 mm 两侧做小幅度锯齿形横向摆动，并连续施焊。电弧在焊道坡口两侧稍作停留，中间一带而过，保证焊缝平整。打底焊必须进行焊缝检査，主要检査焊缝表面有无裂纹、气孔、夹渣、未熔透、咬边等，如有缺陷应及时清除补焊。打底焊先立缝后横缝，最后是纵缝；填充焊先横缝再纵缝，最后是立缝。5）填充焊焊接规范：第二道焊缝应覆盖第一层焊缝宽度的 2/3
9、，第三道焊缝应覆盖第二层焊缝宽度的1/31/2。焊接第二道焊缝时焊枪要对准打底焊道和一侧壁熔合线，焊接第三道焊缝时焊枪要对准打底焊道和另一侧壁熔合线，当需焊更多道焊缝时，其余各道焊缝以此类推。6）盖面焊焊接规范：盖面焊时应以小焊接电流施焊，焊枪应指向打底焊道的凹坑处，可得到表面光滑的相等焊角的角焊缝。盖板焊（带坡口的角焊缝），盖板焊工序时焊缝根据位置分横焊缝和纵焊缝两种形式，横焊缝在水平位置焊接，又称带坡口的盖板焊；纵焊缝需要将结构件立置焊接，又称单边 V 型坡口横焊。焊缝交叉处理方式同立平焊相同。圆弧过渡处在盖面成型时用小电流焊接。若定位焊缝出现裂纹时，必须清除，重新定位焊缝。2.1.4选择
10、合理的装配焊接次序焊缝高度、角焊缝按图纸要求完成，坡口填充焊焊至焊缝的 2/3 处。把结构相近的分成组件，而后依次再拼焊成整体，使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由收缩而不影响整体结构。按照这个原则生产复杂的大型焊接结构，既有利于控制焊接变形，又可以扩大作业面，还能缩短生产周期。2.2实现焊接方式的优化1）通过分析变形产生的因素，选择合理的生产工艺方法，才能合理地控制变形量。2）焊接件焊接的最后一道工序即盖板，它决定着最终产品的美观程度，其重要性不言而喻。盖板焊对焊工的操作水平要求最高，对焊接顺序也有较严格的规定。所有盖板焊缝都属于外观焊缝，需按照外观特征进行焊缝的布局及焊接接头；盖板焊接时
11、，先将结构件放在水平位置，从中间向两边对称施焊，再将结构件放在立焊位置，从中间向两边对称焊接完纵焊缝，形成纵焊缝压横焊缝的布局。其中所有的焊缝必须首尾相接形成闭环。主肋板与盖板之间的焊缝必须压过盖板坡口斜边和主肋垂直边。最后一层焊缝应先焊与母材相接的焊缝，然后焊中间焊道。3结语对于液压支架应用性能的提升来说，要严格控制液压支架掩护梁焊接变形。焊接工艺起着很重要的作用，焊接质量的好坏受到多种条件的限制，而掩护梁的焊接变形严重地影响了产品的尺寸、各部分的装配和配合联动。良好的焊缝质量取决于对焊接材料的合理选择和焊缝工序的熟练掌握。焊缝生产过程中，为了确保最终焊接工艺具有较高的质量，可通过正确的焊接
12、方法预先设置公差尺寸、选用正确的装配顺序等措施来降低和减少零部件的焊缝变形，在焊接质量、焊接工艺、焊接人员的资格审定、焊接材料的合理管理、焊接质量的检验等方面做到严谨处理，以进一步提高产品质量和生产效率。参考文献1孙红霞.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）：214-216.2张守祥，王云洲.高强度材料在液压支架上的应用J.煤炭科学技术，1997（9）：25-26.3王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势J.煤炭科学技术，2006（1）：4-7.4王国法.液压支架技术M.北京：煤炭工业出版社，1999.5宋娓娓，王建利，王洪峰.薄板焊
13、接变形分析J.热加工工艺，2013，42（15）：164-166.6明锐云.薄板焊接变形分析及控制J.焊接技术，2013，42（12）：44-46.（编辑：李俊慧）（下转第 251 页）2482023 年第 2 期排除方式：重新调试安全阀的开启压力至合理区间；检查更换启闭控制弹簧；定期检查螺帽的松动状态，出现松动及时排除。4.2.2到关闭压力而不能及时关闭原因分析：调座与阀体等部位存在卡阻；密封面黏连导致关闭滞后。排除方式：检查阀体之间的工作状态，出现卡阻及时清除障碍物；定期清理清晰密封面，出现黏连及时清除油污。4.2.3超过额定工作压力而不开启原因分析：弹簧拉力过大导致开启受阻；阀座、弹簧座
14、造成卡死；脏物杂质堵塞导致开启受阻。排除方式：重新调试弹簧的开启拉力或及时更换弹簧；检查检修阀座和弹簧座，并更换损坏元件；及时清理阀座油污等杂物，预防卡阻导致开启不畅。5结语在充分选型和论证的基础上，选定 ZFl5000/27.5/42型支撑掩护式低位放顶煤液压支架。该支架的工作阻力为 15 000 kN，计算所需工作阻力最大值为 10 077.0kN，计算所需工作阻力为额定阻力的 67.2%，配套选用选择 BRW630/37.5 型乳化液泵，能满足顶板控制的需要。参考文献1刘晓卫，李秉天.小庄煤矿特厚煤层液压支架的选型设计J.科技创新与应用，2019（20）：76-77.2程可俊.煤矿综采工
15、作面液压支架选型设计J.内蒙古煤炭经济，2019（11）：151-152；156.3傅继龙，马英，谢波.柳巷煤矿回风巷道超前液压支架选型及设计J.煤矿开采，2017，22（4）：32-34.4郭继圣.综采工作面巷道超前液压支架选型设计及展望J.煤炭科学技术，2016，44（11）：30-35.5刘阳，甄亚东.澳大利亚库克矿液压支架选型及设计J.内蒙古煤炭经济，2018（24）：137-138.6孙远方.大工作阻力薄煤层综采液压支架选型设计研究J.煤炭技术，2018，37（9）：336-339.（编辑：贾娟）Analysis of the Selection of a Coal Mine Hyd
16、raulic Support and Common FailuresGuo Yunqiu（Jinneng Holding Group Wajinwan Coal Company,Datong Shanxi 037001）Abstract:Duijinwan Coal Company carried out the calculation of working resistance of hydraulic bracket according to the state of coalseam attachment,and selected ZFl5000/27.5/42 type support cover type low level coal release hydraulic bracket.The working resistance ofthis bracket is 15 000 kN,and the maximum value of calculated working resistance is 10 077.0 kN,and the calculated working
