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[摘 要]介绍了液压支架结构件插板在生产中防止变形的具体方法。结构件插板设计复杂、制造要求精度高，焊接变形大。焊接质量保证和焊接变形控制是插板制造的关键。通过改变成型先后顺序及焊接工艺来控制整体变形量，采取合理的质量控制措施，有效地控制了焊接变形量，同时达到提高产品质量的目的。
[关键词]液压支架 结构件 插板 焊接变形 控制
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0010-01
一. 问题描述
液压支架是高产高效现代化煤矿采煤工作面的重要支护设备，插板是其中重要的结构件，是由钢板焊接而成的组合箱体式结构，结构复杂，焊接尺寸不易保证，容易产生焊接变形，给装配带来不便。因此，如何控制焊接变形便成为生产过程中一项难题。
插板所用板材的厚度一般都比较大，所以采用的焊接电流及焊缝大小都比较大，造成大量热应力及残余应力，导致工件变形量加大。在装配过程中，插板需要与尾梁装配，作为被包容件的尺寸必须控制在公差范围内，这就需要综合考虑变形量来合理控制成型尺寸，同时需要在焊接过程中进行必要的反变形控制。
过去我们总是按照图纸整体逐一成型，一次性成出来，转去整体焊接。这样，虽然成型时能保证图纸尺寸，但每次焊接完后，焊接变形大，往往偏离图纸要求，造成插板与尾梁装配不上，最大焊接变形超过20mm。这就需要将插板进行整形，但是操作起来很难，甚至造成结构件报废。不仅生产影响生产效率，而且造成生产成本增加，材料浪费。
二. 主要质量标准和技术要求
1.质量标准
液压支架结构件的制造执行以下标准：
（1）《GB25974.1-2010 煤矿用液压支架 第1部分：通用技术条件》
（2）《MT/T 587-2011 液压支架结构件制造技术条件》
（3）《GB/T 8110-2008 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
（4）《GB 9448-1999 焊接与切割安全》
2.技术要求
（1）下料前将钢板表面抛丸处理，去除表面氧化层、水、油、锈等。
（2）焊接结构件外形要求圆滑过渡。
（3）按图纸要求焊缝抗拉强度不得低于600MPa。定位焊接材料性能及使用条件应符合GB/T5118相关条款的规定。
三. 控制措施
传统的制造方法无法保证产品质量。现在我们打破常规，从以下几方面进行成型与焊接过程控制：
1.成型中的尺寸控制
改變传统成型观念，将结构件模块化组对、焊接。图1 所示为ZF7000放顶煤液压支架插板，我们将插板分成件Ⅰ、件Ⅱ、件Ⅲ三个箱体独立成型，逐件先进行焊接。焊接单体后再与前端的端板与齿条合体，合体后在三个箱体间加临时撑筋，增加工件的刚性，然后再焊接。焊后冷却再割除临时撑筋，并打磨至符合要求。解决了插板原来整体成型后焊接的基准面上下方向上弯曲变形，且不易整形的难题。
2.焊接过程中的焊接变形控制
（1）钢材焊接工艺性能
插板结构件所用钢材为符合国家标准的Q460钢板。其合金元素含量为1%-3%，含碳量小于0.2%，钢材的焊接性能良好。
（2）焊接方法的选择
通过分析结构件的特点，我们从组件的结构和焊缝强度要求综合分析，选用CO2气体保护焊的焊接方法，其焊接效率高，焊接强度及抗冷裂效果强，焊接热影响区窄，焊接变形小，易清渣。特别是针对插板这种易于变形，而且对配合要求高的组件非常适合。
（3）焊材选用及焊接设备
根据Q460钢板的力学性能，抗拉强度550-720MPa，采用NBC-630型CO2气体保护焊机；CO2气体纯度≥99.5%；选用JL-60M金属粉芯焊丝，直径？1.6mm。
（4）焊接工艺参数
3.焊接质量保证和焊接变形控制措施
（1）焊前准备
a.焊接材料控制：材料进车间和使用前应仔细检查。严禁使用牌号不明、未经检验的各种材料。
b.检查焊件是否有合格标记，必要位置是否有防变形撑筋，支撑是否牢固，支撑点是否合理，是否影响后续成型或装配使用。
c.检查焊缝根部间隙及关键尺寸是否合格，是否符合图纸尺寸要求。如发现不合格，不得施焊。
d.焊前穿戴好劳动保护，检查焊接电源、焊机设备是否处于完好状态，明确板材规格型号和所匹配的焊丝、工艺参数焊接电流、电压、焊接先后顺序，焊缝型式和焊缝高度等要求。
e.施焊前必须将焊道及焊道边缘清理干净，不允许有油、锈、水、渣等污物。焊缝两侧，每侧边缘清理不小于20mm。
（2）焊接过程控制
A.合理的焊接顺序，是控制焊接变形最重要的环节。焊接时按照先焊接四周主筋板，后焊接其他筋板；先焊横缝后纵焊缝；先里后外；对称交错的原则对结构件进行施焊，可有效地控制结构件的焊接变形。
B.焊角高≥12mm的焊缝采用多层多道焊接。用JL-60M焊丝打底，JL-602焊丝盖面。无论第几层均采用对称施焊法。先焊正面第一层焊缝，再焊背面第一层焊缝，第一层焊缝为打底焊缝，焊缝高度6-8mm。待第一层焊缝全部焊接完毕后，再焊第二层焊缝。
C.焊接时，严禁采用下坡焊。焊缝不允许有裂纹、弧坑、未熔合、焊缝间断。焊缝发现单个气孔，可直接补焊。在50mm长度内发现3个以上气孔，应清除原焊缝后，进行返修焊接。
四. 结论
插板采用分体式单件模块化成型，再结合焊接过程控制，最后合体组对，不仅能够控制焊接变形和焊缝外观，而且能使结构件几何尺寸符合图纸要求，从而保证了插板的产品质量，解决了插板和尾梁装配困难的问题。
参考文献
[1] 杨振复，罗恩波.《放顶煤开采技术预防顶煤液压支架》.北京：煤炭工业出版社，1995年
[2] 蒋国安，郭福君，罗太炎等.《液压支架》.山东：山东科学技术出版社出版，1980年
[3] 中国机械工程焊接学会.《焊接手册3》（第三版）.北京：机械工业出版社，2008年
作者简介
翁红（1977——），女，民族：汉，山东枣庄人，从事机械设计制造工作
王芬（1987——），女，民族：汉，山东枣庄人，从事机械设计制造工作
[关键词]液压支架 结构件 插板 焊接变形 控制
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0010-01
一. 问题描述
液压支架是高产高效现代化煤矿采煤工作面的重要支护设备，插板是其中重要的结构件，是由钢板焊接而成的组合箱体式结构，结构复杂，焊接尺寸不易保证，容易产生焊接变形，给装配带来不便。因此，如何控制焊接变形便成为生产过程中一项难题。
插板所用板材的厚度一般都比较大，所以采用的焊接电流及焊缝大小都比较大，造成大量热应力及残余应力，导致工件变形量加大。在装配过程中，插板需要与尾梁装配，作为被包容件的尺寸必须控制在公差范围内，这就需要综合考虑变形量来合理控制成型尺寸，同时需要在焊接过程中进行必要的反变形控制。
过去我们总是按照图纸整体逐一成型，一次性成出来，转去整体焊接。这样，虽然成型时能保证图纸尺寸，但每次焊接完后，焊接变形大，往往偏离图纸要求，造成插板与尾梁装配不上，最大焊接变形超过20mm。这就需要将插板进行整形，但是操作起来很难，甚至造成结构件报废。不仅生产影响生产效率，而且造成生产成本增加，材料浪费。
二. 主要质量标准和技术要求
1.质量标准
液压支架结构件的制造执行以下标准：
（1）《GB25974.1-2010 煤矿用液压支架 第1部分：通用技术条件》
（2）《MT/T 587-2011 液压支架结构件制造技术条件》
（3）《GB/T 8110-2008 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
（4）《GB 9448-1999 焊接与切割安全》
2.技术要求
（1）下料前将钢板表面抛丸处理，去除表面氧化层、水、油、锈等。
（2）焊接结构件外形要求圆滑过渡。
（3）按图纸要求焊缝抗拉强度不得低于600MPa。定位焊接材料性能及使用条件应符合GB/T5118相关条款的规定。
三. 控制措施
传统的制造方法无法保证产品质量。现在我们打破常规，从以下几方面进行成型与焊接过程控制：
1.成型中的尺寸控制
改變传统成型观念，将结构件模块化组对、焊接。图1 所示为ZF7000放顶煤液压支架插板，我们将插板分成件Ⅰ、件Ⅱ、件Ⅲ三个箱体独立成型，逐件先进行焊接。焊接单体后再与前端的端板与齿条合体，合体后在三个箱体间加临时撑筋，增加工件的刚性，然后再焊接。焊后冷却再割除临时撑筋，并打磨至符合要求。解决了插板原来整体成型后焊接的基准面上下方向上弯曲变形，且不易整形的难题。
2.焊接过程中的焊接变形控制
（1）钢材焊接工艺性能
插板结构件所用钢材为符合国家标准的Q460钢板。其合金元素含量为1%-3%，含碳量小于0.2%，钢材的焊接性能良好。
（2）焊接方法的选择
通过分析结构件的特点，我们从组件的结构和焊缝强度要求综合分析，选用CO2气体保护焊的焊接方法，其焊接效率高，焊接强度及抗冷裂效果强，焊接热影响区窄，焊接变形小，易清渣。特别是针对插板这种易于变形，而且对配合要求高的组件非常适合。
（3）焊材选用及焊接设备
根据Q460钢板的力学性能，抗拉强度550-720MPa，采用NBC-630型CO2气体保护焊机；CO2气体纯度≥99.5%；选用JL-60M金属粉芯焊丝，直径？1.6mm。
（4）焊接工艺参数
3.焊接质量保证和焊接变形控制措施
（1）焊前准备
a.焊接材料控制：材料进车间和使用前应仔细检查。严禁使用牌号不明、未经检验的各种材料。
b.检查焊件是否有合格标记，必要位置是否有防变形撑筋，支撑是否牢固，支撑点是否合理，是否影响后续成型或装配使用。
c.检查焊缝根部间隙及关键尺寸是否合格，是否符合图纸尺寸要求。如发现不合格，不得施焊。
d.焊前穿戴好劳动保护，检查焊接电源、焊机设备是否处于完好状态，明确板材规格型号和所匹配的焊丝、工艺参数焊接电流、电压、焊接先后顺序，焊缝型式和焊缝高度等要求。
e.施焊前必须将焊道及焊道边缘清理干净，不允许有油、锈、水、渣等污物。焊缝两侧，每侧边缘清理不小于20mm。
（2）焊接过程控制
A.合理的焊接顺序，是控制焊接变形最重要的环节。焊接时按照先焊接四周主筋板，后焊接其他筋板；先焊横缝后纵焊缝；先里后外；对称交错的原则对结构件进行施焊，可有效地控制结构件的焊接变形。
B.焊角高≥12mm的焊缝采用多层多道焊接。用JL-60M焊丝打底，JL-602焊丝盖面。无论第几层均采用对称施焊法。先焊正面第一层焊缝，再焊背面第一层焊缝，第一层焊缝为打底焊缝，焊缝高度6-8mm。待第一层焊缝全部焊接完毕后，再焊第二层焊缝。
C.焊接时，严禁采用下坡焊。焊缝不允许有裂纹、弧坑、未熔合、焊缝间断。焊缝发现单个气孔，可直接补焊。在50mm长度内发现3个以上气孔，应清除原焊缝后，进行返修焊接。
四. 结论
插板采用分体式单件模块化成型，再结合焊接过程控制，最后合体组对，不仅能够控制焊接变形和焊缝外观，而且能使结构件几何尺寸符合图纸要求，从而保证了插板的产品质量，解决了插板和尾梁装配困难的问题。
参考文献
[1] 杨振复，罗恩波.《放顶煤开采技术预防顶煤液压支架》.北京：煤炭工业出版社，1995年
[2] 蒋国安，郭福君，罗太炎等.《液压支架》.山东：山东科学技术出版社出版，1980年
[3] 中国机械工程焊接学会.《焊接手册3》（第三版）.北京：机械工业出版社，2008年
作者简介
翁红（1977——），女，民族：汉，山东枣庄人，从事机械设计制造工作
王芬（1987——），女，民族：汉，山东枣庄人，从事机械设计制造工作