液壓支架加工工藝探析

劉振輝 張治國 鮑志強 周啟明 蘇靖敏

摘要：隨著采礦業(yè)的高速發(fā)展對液壓支架的要求越來越高，那么對液壓支架的加工工藝要求也越來越高。本文主要對液壓支架的下料、拼裝及焊接加工工藝做了探析。在拼裝工藝中通過對比兩種拼裝方法，可以看出劃線法適用于單件或者小批量生產(chǎn)，而胎具拼裝法適用于大批量生產(chǎn)。在焊接工藝中對工藝參數(shù)、前期準備工作、順序方法及后續(xù)的檢測做了分析。

Abstract： With the rapid development of mining industry， the requirement of hydraulic support is higher and higher.So the processing technology requirements of the hydraulic support are higher and higher.This paper mainly discusses the cutting， assembling and welding process of the hydraulic support.It can be seen that the marking method is suitable for single piece or small batch production， while the mould assembly method is suitable for large batch production through the comparison of assembly methods.It analyzes the process parameters， preparatory work， the order and subsequent detection in welding process.

關鍵詞：液壓支架;工藝;下料;拼裝;焊接

Key words： hydraulic support;technology;cutting;assembly;welding

0? 引言

在科技發(fā)展的引領下，煤礦企業(yè)越來越注重生產(chǎn)效率的提高，液壓支架作為采礦的重要設備之一，對液壓支架的質(zhì)量及性能提出了越來越高的要求[1-2]。目前，我國制造的液壓支架與一些發(fā)達國家相比還存在一些差距，但為了順應時代的前進步伐，我們必須打造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。液壓支架的加工工藝直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中存在著很多的弊端，影響著生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[3-4]。因此，技術人員要制定合理的液壓支架加工工藝，不斷地進行工藝優(yōu)化，做到精益求精[5]。

1? 下料工藝

下料是加工液壓支架的第一道工序。對于各種支架的后續(xù)加工及結(jié)構(gòu)件的各種參數(shù)性能有直接的影響。因此，鋼材及焊接材料在下料前，要進行機械性能檢測、化學分析及焊接工藝評定，經(jīng)檢驗合格后方可使用。在鋼板下料時，根據(jù)鋼板厚度的不同，分別采用數(shù)控火焰切割和等離子切割。對于底座、頂梁、掩護梁等部件的主筋要進行刀檢底面，因此下料時要預留2～3mm刀檢量。鋼板下料后都要經(jīng)過校平機進行校平，以達到規(guī)定的直線度及平面度要求。其中，需要割坡口的板件要用坡口機器人進行切割;需要壓彎的要用壓彎機進行壓彎并做好壓彎后的打磨;需要鉆孔的要用鉆床進行鉆孔等。

2? 拼裝工藝

2.1 拼裝前的準備及要求

拼裝主要是通過鉚工將零件點焊在一起，這是在液壓支架制造工藝中非常重要的過程，那么拼裝前的準備工作會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。在拼裝前應按照圖紙明細備齊各零件，然后清除工件焊縫、打磨坡口，并見金屬光澤;在易產(chǎn)生焊接變形的部位要加工藝支撐，如：鉸接孔部位、主筋之間等;當組焊件中含有柱窩時，柱窩與頂板拼裝間隙≤0.5mm，并使用塞尺檢驗;在拼裝的過程中需要定位焊，定位焊要求焊接電壓在28～32V之間，焊接電流在300～330A之間，焊角高4～6mm、長20～50mm，間隔200～300mm，當焊縫不足600mm時，單側(cè)定位焊縫不得小于兩處;最大拼裝間隙不得大于2mm。并要求在正式焊接前定位焊牢固不開裂，如果定位焊開裂或者出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷，則需要清除焊點，重新焊接定位焊。避免后續(xù)出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。

2.2 拼裝順序

為了避免出現(xiàn)干涉或無法焊接的情況，零部件在拼裝的過程中都有先后順序，我們目前對每個組焊件中的零件按照拼裝順序進行一次、二次及三次拼裝件的分類。一次拼裝零件就是首先要拼裝的零件，如：主筋、頂板、底板、主筋之間的筋板、柱窩、套筒等。在一次拼裝件焊接完成后，其次需要進行拼裝的零件就是二次拼裝件。那么在二次拼裝件中主要是一些蓋板、蓋板上的筋板及耳板等。最后要對一些外部的部件，如：閥板、吊環(huán)、管環(huán)、擋銷座、壓環(huán)等零件進行拼焊，這些零件就被稱為三次拼裝件。如果拼裝順序出現(xiàn)錯誤，那么很可能出現(xiàn)干涉、無法拼裝及拼裝間隙等問題。因此，拼裝順序?qū)τ谀芊耥樌瓿善囱b及保證拼裝質(zhì)量都起著至關重要的作用。

2.3 拼裝方法

2.3.1 劃線法

目前，結(jié)構(gòu)件拼裝主要是劃線法和使用胎具工裝法。劃線法是采用平臺拼裝，首先是將頂板或底板放在平臺上并使用長直尺劃出頂板中心線，然后以中心線作為基準劃出主筋、筋板等定位線，最后按照劃線位置進行拼裝零部件。這種拼裝方法對于拼裝工人的要求很高，首先它要求工人能夠準確的看懂圖紙，包括零件在圖紙中的位置、找準定位基準及尺寸。其次，能夠控制在劃線過程中產(chǎn)生的誤差。每一個組焊件拼裝時還要重新劃線。顯然，這種方法效率較慢，不適用于大批量生產(chǎn)。

2.3.2 胎具拼裝法

我們應用較多的是胎具拼裝法。所謂胎具拼裝法就是根據(jù)組焊件的特點及尺寸所設計出的用于拼裝一次零件的工裝胎具。如圖1所示為ZF5200/18/30A山東天晟放頂煤液壓支架中掩護梁的胎具工裝三維圖。它主要有底板、限位板、劃線塊、定軸板、基準墊板、定底塊、斜鐵等組成。

其中底板要放在工作平臺上，在底板與工作平臺之間要墊上基準墊塊，這樣能保證底板的平面度。限位板主要是給主筋定位，在主筋兩側(cè)各有一個限位板，其中一側(cè)緊貼主筋，另一側(cè)留出間隙用于打斜鐵。為了保證主筋同軸，主筋要進行穿軸拼裝，那么這個軸我們要對它定位，這就是定位軸的作用。劃線塊是對筋板進行定位，分布在底板的兩側(cè)。在連續(xù)拼裝的過程中，工人每進行30架拼裝要對胎具的尺寸進行復檢，以避免誤差的出現(xiàn)。

從以上兩種方法的對比中，我們可以看出劃線法適用于單件或者小批量零件，而胎具拼裝法適用于大批量生產(chǎn)，可以提高效率，同時拼裝質(zhì)量也更好。

3? 焊接工藝

3.1 焊接工藝參數(shù)

液壓支架在設計時會根據(jù)支架的自身功能及受力情況來選擇合適的板材進行匹配，同樣根據(jù)鋼板型號的不同來選擇不同型號的焊材。我們通常遵循等強匹配和低強匹配相結(jié)合的原則，其中低強匹配能較好的控制冷裂紋的產(chǎn)生，并保證接頭的抗斷性能。常用板材及焊材的力學性能表如表1所示[6]。

從表1中可以看出，我們常用的鋼板有Q235、Q345、Q460、Q550、Q690等，常用的焊絲有ER50-6、MK.G60-I等。不同型號的鋼板及焊絲的力學性能參數(shù)不同。針對這些不同的物理性質(zhì)，制定了對應的焊接工藝參數(shù)。我們采用的是混合氣體保護焊（80%Ar+20%CO2）進行焊接，采用多層多道、回弧等焊接方法，焊接速度控制在350～450mm/min之間，焊絲伸出長度為12～18mm，氣體流量在15～20L/min之間。

3.2 焊接前準備工作

焊接前，首先要熟悉本次焊接部件的工藝要求，合理的選取焊接方案。焊縫處及其邊緣要進行清理干凈，避免出現(xiàn)油、銹、水、渣等異物影響焊接的質(zhì)量。對于一些高強度板需要進行焊前預熱。根據(jù)板材及工藝要求選擇好焊絲后，需要對焊絲型號的檢驗及焊機的電壓、電流及氣體流量的調(diào)試。另外，還需要檢查焊縫間隙及坡口是否滿足設計要求，如果不滿足要求要采取相應的措施來及時補救。這些焊前準備工作是保證焊接質(zhì)量的必要條件。

3.3 焊接順序及方法

液壓支架在焊接的過程中很容易產(chǎn)生變形。為了減少焊接變形，我們需要采取一些相應的措施，比如焊前進行全面打底，另外，打底焊還可以降低殘余應力。焊接時采取先橫焊再縱焊最后立焊，當焊縫大于1000mm時，要采取從中間往兩邊對稱退焊法。打底焊及填充焊時均按照此順序進行。當液壓支架的焊角高度大于8mm，坡口的深度大于10mm時，需要采用多層多道方式進行焊接來達到這些焊接要求。

3.4 焊接后的檢測

焊接后的檢測是保證焊接質(zhì)量的一道有力屏障，同時也是生產(chǎn)高質(zhì)量液壓支架的有力保障。在焊接的過程中，由于工人的技術水平、工藝要求、設備等等一些因素的存在，通常一些焊縫中會形成氣孔、夾渣、裂紋或焊深不夠等缺陷，因此，在焊接完成后，在外觀上應呈光滑或均勻的鱗片狀波紋表面;對于焊縫內(nèi)部要進行超聲波探傷檢測。如果是單層焊縫，當焊接完成后可直接檢查焊縫，而對于多層多道焊縫，每一次焊接完成后都要進行焊縫檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取相應的措施處理，避免接收及傳遞不良品。

4? 結(jié)語

本文主要對液壓支架加工工藝做了探析。下料時的前期準備、要求及加工設備做了簡單介紹。拼裝工藝的要求、順序及方法，通過拼裝方法的對比，可以看出劃線法適用于單件或者小批量生產(chǎn)，而胎具拼裝法適用于大批量生產(chǎn)，這樣不僅可以提高效率，還能改善拼裝質(zhì)量。焊接工藝中從工藝參數(shù)、前期準備工作、順序方法及后續(xù)的檢測做了分析，其中，焊后檢測可以及時的發(fā)現(xiàn)不良品，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量舉足輕重。每一道工序?qū)τ谝簤褐Ъ艿馁|(zhì)量都起著至關重要的作用，同時對于采礦中的工作及采礦業(yè)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。因此對于液壓支架的制造工藝，我們應不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，不斷的進行工藝優(yōu)化來保證液壓支架的生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]徐慶江.高端液壓支架機械加工工藝探究[J].電子制作，2016（18）：19.

[2]鄭易昌.液壓支架制造工藝技術的應用研究[J].當代化工研究，2019（09）：68-69.

[3]楊蓉.液壓支架結(jié)構(gòu)件制造的工藝探析[J].機械管理開發(fā)，2018，33（10）：58-59.

[4]唐鋼.井下液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接工藝分析[J].機械管理開發(fā)，2017，32（08）：29-30，33.

[5]陳桃杯.液壓支架加工工藝分析和質(zhì)量控制[J].設備監(jiān)理，2017（03）：59-61.

[6]張俊.坡口橫焊及平焊在液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接中的工藝性研究[J].河南科技，2019（17）：58-61.