基于高端液压支架高强板焊接工艺控制

时间:2013-08-20 16:04:40 来源:http://www.xsgb.net 点击量:1169

    我国是世界上厚煤层储量*大的国家.国有重点煤矿厚煤层储量占44%,而厚煤层采出的产量占煤炭总产盘的45%以上,我国重点煤矿厚煤层开采方法主要有综采放顶煤开采和大采高综采两种。放顶煤开采广泛应用于5-15m厚煤层。对4-6m的稳定厚煤层,大采高综采具有更好的技术经济优势。液压支架是综采主要设备之一,其投资约占综采装备总投资额600%以上。ZY 12000/15126D大采高强力液压支架是液压支架的高端产品,对稳定性、适应性、可靠性要求高。 

    为达到上述目标,切实可行的办法就是采用高强度钢板,国际先进液压支架结构用钢以700-1000MPa高强度焊接结构为主.故此液压支架90%以上钢板采用Q690高强板,Q690高强板属高强度板材,具有强度级别高、焊接性能优良等特点,但高强度板材属于裂纹和缺口敏感性强的材料,表现为焊接件易出现断裂、开焊和疲劳强度低等缺点,为此需对上述材料优化焊接工艺,提高焊接接头的综合机械性能与承载能力。我公司从以下几个方面对焊接工艺进行控制。

焊接工艺参数的确定

    焊接工艺参数包括:焊丝直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度的选择。

    低碳调质钢的显微组织是含碳量低、强度、韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体。此组织有利于焊接,但调质状态下的钢材.只要加热温度超过它的回火温度.性能就会发生变化,焊接时由于热输入的作用,使热影响区强度、韧性下降。因此选择低碳调质钢焊接参数时,要注意两个基本问题:(1)要求马氏体转变时冷却速度不能太快.使马氏体有一,’自回火作用”,防止冷裂纹的产生。(2)要求(800℃-500℃)之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。

    依据焊接工艺评定试验,Q690高强板钢板焊接热输入量控制在2000kJ/m左右为宜。焊接热输入量二电流x电压奋焊接速度。

    我公司使用的焊丝有φ1.2mm , φ 1.6mm两种,为提高焊接效率,气体保护焊中要使焊丝处于喷射状态。φ1.2mm焊丝电流在240A以上冲φ1.6mm焊丝电流在280A以上。焊接电流电压与焊接电弧电压匹配区间,电弧是电流的0.08-0.1。选取电流350A,电压35V,焊接速度6mm/s,焊接热输入是2040kJ/m。用该电流适合拟.6mm焊丝,但在生产中.工艺采用多层多道焊接,成型不如φ1.2mm焊丝好。但是φ1.2mm焊丝焊接热输入小,对冷裂倾向会增大,过热区的脆化也变得严重。使用大的热输入、降低冷却速度的同时.会引起接头区过热加剧,对热影响区韧性不利,在这种情况下采用大输入热的效果不如采用小的热输入+预热更有效.既能避免产生裂纹,又能防止晶粒过热粗大,因此在焊接低碳调质钢时,都采用低电流加低温预热(城200℃ ).多层多道焊接工艺来保证焊接质量。多层多道焊接用φ1.2mm焊丝,施工环境温度低于20℃,预热温度>>100℃,终焊温度3 80℃。层间温度>>120℃,焊接参数如表3所示。多层多道焊接的水平角焊缝焊枪角度如图2所示。多层多道横焊时的焊枪角度如图3所示。

    同时,层数越多.热量积累越多,故此焊道易下淌。所以层数越多时.焊接电流和电弧电压都要相应地适当减小.而焊速要相应地增加。多层多道焊接次序可参见图1,在各焊缝已经点固和采取防变形筋措施后.依照如下焊接顺序施焊:先焊主筋与筋板竖直方向上的焊缝,*层*道;再焊主筋、筋板与顶板(底板)的*层*道;结构件全部焊完*层*道后,质检员检验并要做好标识和记录.再按照此顺序焊第二层。所有焊缝均应在焊接完第二层后再焊接第三层…。*层焊接后,工件整体已成为箱型结构。为减少焊接变形起到了关键作用。后续几层是填充焊、盖面焊,都要分开进行.目的是减少对热影响区过热,减小母材热影响区的晶粒粗大,提高焊接强度。支架中的交叉焊缝特别多,交叉点也是应力集中点.在先焊横焊缝时,两端要给后序纵焊缝留出焊道宽度位置.使其能够圆滑过渡,不在此处引弧、收弧。

    液压支架选用高强度俐已经是一种发展趋势,但是由于高强度钢对缺口的敏感性很高,件易出现裂纹、开焊等缺陷。我公司通过对焊接工艺控制,满足了高端液压支架的性能要求。