摘要：液压支架底座焊接变形是影响焊接质量降低焊接效率的主要问题。为了确保液压支架底座底板的产品质量，对生产过程中底板变形的控制进行研究，在合理设计焊前预防措施、焊接过程控制、焊后矫正措施的基础上，对底座生产中的拼装、焊接、工件的吊装翻转定位焊开裂等方面的工件变形控制进行分析研究以及对施工现场条件情况进行了分析。提出了有效的焊接变形的控制措施，为底座焊接及其焊接变形预防提供了借鉴和指导。
关键词：液压支架底座；焊接变形；控制措施
底座是液压支架的主要部件之一，它是液压支架站立的基础。因此，生产过程中底座的底面平面度要求及保证尤为重要。我公司生产的液压支架底座属于箱形多隔板的焊接结构件，主要部件采用低合金的高强度调质钢板（HJ60），钢板厚度为12～50mm，焊缝高度为12～18mm，交叉及双面角焊缝比较多，焊接量大。每个底座需要用235kg焊丝及多次组对才能完成，焊接应力及变形较为复杂。对于底座结构来说，由于焊缝截面大、交叉焊缝多、输入热量多，其横向及纵向收缩产生的各种角变形、弯曲变形及扭曲变形，容易造成几何尺寸与形位公差超标。主要考虑的因素有组对间隙、结构的刚性、焊缝层次及焊接电流、焊接顺序4个。为此，在下料尺寸、定位、组对顺序、刚性支撑、焊接顺序、焊接电流等方面采取有效的控制措施，通过对底座结构件的工艺分析及试验摸索，制定合理的组对工艺方案，对焊接变形能够进行有效的预防和控制，保证结构件的质量。
1液压支架底座焊接变形的影响
液压支架底座变形主要导致后果有以下几点：
第一，底座整体发生变形，导致后序的装配无法正常进行，需要重新返修，降低了产品的生产效率，延长了工期，生产计划被打乱并大大增加了生产成本；严重的变形甚至导致构件的报废，给企业造成经济损失。
第二，由于构件左右两侧的变形量不同，导致总装工序的装配困难，或因变形量过大致使构件无法进行下一步装配。由于变形，必须焊后整形，整形的方法一般多用压力机，或者火焰整形，或者千斤顶和火焰纠正法配合使用，但不管使用哪种方法，都会给底座的原材料造成一定的伤害，降低工件的的整体结构的力学性能，从而使工件的安全系数降低。
第三，由于底座是整个液压支架（顶梁与尾梁）的基础，当底座发生变形时，将导致整个机体的使用性能、可靠性与使用寿命大大下降。同时给煤矿的安全留下了很大的隐患。
2液压支架底座焊接变形的原因
影响焊接变形的原因是多方面的，包括母材材质（主要是材料的刚性）、填充材料、焊接方法、焊接参数、焊接顺序、冷却时间及施焊过程中的约束情况等，但是归根结底焊接结构件的焊接变形主要是由焊接产生的残余应力造成的。通过分析与实际返修操作，总结了液压支架底座的变形原因主要有以下几点：
第一，组装构件不规范，在装配时，零件尺寸与装配尺寸不相符（多数都是内筋板尺寸小了），装配工人将部分构件强行装配，使构件存在应力，焊接时容易产生变形。构件点装时，没有运用固定装置对构件进行固定，导致在拼装时就产生了变形。
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第二，焊接工艺参数选择不当，焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上的温度分布不均匀，最终导致在结构内部产生变形，而局部受热温度越高则焊件温度差越大，变形量就越大。实际生产中，工人因任务紧、工期短为了追求焊接速度，使用的电流都大大超过了规范的要求，使得焊接热输入过大、受热面积过大而致使整个构件产生变形。焊接顺序不当，工人操作时不能按照工艺要求的焊接顺序对称焊接，而是为了生产量的增大，怎么方便怎么焊接。
第三，构件翻转不及时，整个支架底座质量很大，在焊接过程中只能使用行车进行翻转，当多工位焊接时，行车只有一个，无法及时的对每个构件进行翻转，工人则无法保证焊接的对称性及焊接顺序的正确性，而只能将一侧焊缝全部焊完，再对另一侧施焊，导致构件整体变形。
3 液压支架底座焊接变形控制方法
目前控制焊接变形量的方法主要是设计措施和工艺措施。设计措施主要包括：选择合理的焊件尺寸；合理的焊缝尺寸和坡口形成；减少不必要焊缝；选择合理的焊缝位置。工艺措施主要包括：合理的焊接方法及焊接规范；反变形法；刚性固定法；选择合理的装配焊接次序。根据焊接时不同因素导致的焊接变形，应采取以下几种措施加以控制：
第一，预先设置尺寸公差，考虑到零件的各种收缩变形，在拼点前预先设置一定的尺寸公差，如为了防止由于各种横向收缩，在拼点各主筋板时，预先人为地将各档档距之间的尺寸加大，这样焊好后各档距收缩正好达到所需要的尺寸，满足了零件的各种尺寸要求，保证零件的使用和后续装配的进行。
第二，选择合理的装焊顺序，装焊顺序是控制焊接变形的主要措施之一，对于箱体结构采用主要的方法先进行定位焊，然后进行全位置打底焊。装焊顺序：先打底焊好主筋板和底板间的纵焊缝、各立筋板与底板之间的横焊缝，再将工件翻转至侧面朝下，打底焊好立筋板与主筋板之间朝上的立焊缝后，将底座翻转至另一侧面朝下，打底焊好立筋板与主筋板之间的其余焊缝，完成所有焊缝的全位置打底焊后进行填充和盖面；先填充和盖面好立筋板与主筋板之间的立焊缝、主筋和底板纵焊缝，最后将零件翻转至平放位置，焊好各立筋板与底板之间的横焊缝。
第三，采用反变形法补偿焊接变形，反变形法是在焊接前使零件预先向焊接变形相反方向弯曲或倾斜放置，产生使工件与焊缝收缩应力相反的变形，焊前的预置变形与焊后变形相互抵消，使焊接工件达到设计所要求的平整度。反变形方法由于比较简单，在支架中应用较为广泛，特别是在支架侧护板的焊接中得到了很好的应用。
4结论
液压支架底座焊接变形是液压支架生产中经常出现的问题，通过一系列的焊接变形控制措施，液压支架底座的焊接变形得到了有效的控制，液压支架底座整体尺寸符合要求。同时，避免了返修、调整等工序，不仅降低了生产成本，而且提高了生产效率，缩短了生产周期，提高了整个机体的可靠性和使用寿命，为液压支架焊接变形控制提供了指导和借鉴。
参考文献：
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[3]明锐云．薄板焊接变形分析及控制[J]．焊接技术，2013，42（12）：44-46.
论文作者:孙志,葛蔓,黄桂芳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/21
标签：底座论文; 支架论文; 液压论文; 构件论文; 尺寸论文; 工件论文; 顺序论文; 《基层建设》2018年第4期论文;