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摘要：文章介绍了Q460高强度板的焊接工艺及通过试验证明焊接材料的选择及焊接工艺方法均符合焊接
要求。
关键词：液压支架；焊接；焊接工艺；试样；低合金钢板
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）24-0017-02
我厂作为同煤集团生产制造液压支架的一个主要单位，担负着全公司液压支架的制造任务。针对用户的地理地质条件（即三软煤层的顶、底板软，煤层软）在尽量降低支架对煤层顶、底板的比压面，选用（δ12～20mm）较小厚度的Q460高强度板材作为主要材料的一套液压支架。
1 Q460低合金钢高强板的焊接特性
该板材的物理性能，其屈服强度为460MPa、抗拉强度为700MPa的低合金高强度结构用钢，其供货方多以正火供货，根据钢板材质中加入多种元素（如：Mn、V、Gr、Ni、Mo）结构件施焊后的主要问题是冷裂纹和脆化，焊接热影响区晶粒有增大的倾向，是一种属于焊接性能较差的材料。为了保证结构件焊接质量，根据本厂实际情况，并进行多次焊接试验、工艺评定及工艺会签，采取措施：控制施焊场地的环境温度和焊接件预热温度，焊接工艺方法采用较为合理的参数。
2 确定焊接工艺参数
2.1 选用焊接材料
选择焊接材料时，应保证焊缝的强度、韧性和塑性等性质符合产品设计要求，采用等强匹配与等低强匹配相结合的原则选择与母材强度相当的焊接材料，如H08Mn2SiA、GHS60，为了保证焊接综合机械性能，进行工艺评定，做了拉伸、弯曲、金相、焊接性能实验。
2.1.1 试件准备：
（1）试件选用δ16的16Mn和Q460钢板两种由数控下料，下料尺寸为300mm×150mm共8件。
（2）试件坡口通过机械加工制成，坡口尺寸及形状见图1。
（3）焊接分别采用H08Mn2SiA、Φ1.2焊丝各焊两件，环境温度20℃±5℃（焊机为YD-500KBRIVTA型CO2气保焊机）电弧电压28～30V，焊接电流280～300A，送丝速度18±2m/min，杆伸长度12～20mm，气体流量18±2L/min，焊接层数4层10道。
（4）焊后对焊缝表面进行机械加工及取样，形状及尺寸见图2（2种焊丝试样各4块，共8件）。
2.1.2 试验结果：
（1）拉伸试验在质量监测中心500kN拉力试验机进行2种焊丝共试验8次。GHS60高强度焊接焊丝4件试样，抗拉强度分别为661.6MPa材料断、681.9MPa材料断、670MPa材料断、649MPa材料断，焊缝开裂；H08Mn2SiA实芯焊丝4件试样，抗拉强度分别为580MPa焊缝断、584MPa焊缝断、575.5MPa焊缝断、578.6MPa焊缝断。
2.3 焊接顺序
2.3.1 确定用分层多道对称焊的方法。
2.3.2 先焊短焊缝，后焊长焊缝，如在液压支架结构件焊接时先焊主筋板与相关筋板间焊缝，其次焊小筋板与顶板间焊缝，然后焊主筋板与顶板间焊缝。盖板焊接时，先焊盖板与筋板间焊缝，再焊盖板与主筋板间焊缝。
2.3.3 其他工艺特征：Q460钢板成批焊接时，即制作液压支架的顶梁、底座等主要结构件时均采用CO2气体保护焊进行定位焊和正式焊。其定位焊缝长度不得小于30～50mm，间隔为250～300mm。但每到焊缝定位焊缝处数不得少于2处。正式焊前对主要结构件必须将所有焊缝先平焊一层（4～5mm）使之形成框架结构，然后再投入正式焊，分层分道至图纸要求的焊缝尺寸。
Q460低合金结构钢中锰、铬、钼、钒等元素较多，属于过敏感类钢材，为减少焊接在高温停留的时间，减少热影响区的淬硬倾向，保证起焊温度及层间温度，采用氧乙炔火焰对始焊部位800～1000范围内进行预热，其预热宽度80～100mm，预热温度100℃～150℃，施焊中保证层间温度不得低于80℃～100℃。若低于80℃时应重新预热。
2.4 结构件组点成型后
2.4.1 对于相对长而薄的零件，例如侧护板，采用两件背靠背成对进行施焊，以减少焊后变形。
2.4.2 相对空间长而宽的部件，在其空档处加30×50，对应长度的撑挡，保证尺寸的准确性，使其焊后变形降至最小。
为保证焊接质量，针对设计方的要求，必须保证产品满足设计要求，解决产品在生产制造过程中出现的各类问题，针对施焊中出现的焊缝焊接质量和焊后变形的问题，经过反复研究和试样试验制定出一套完整ZF3100/16/26型支架焊接工艺，用来现场施焊指导，同时在煤科院型式试验（含正载、偏载、疲劳等试验）焊缝完好无损，其支架的制造质量也受到了用户的高度好评。
参考文献
[1] 重型机械通用技术条件（第三部分）：焊接部分（JB/5000.3-2007）[S].
[2] 液压支架结构件技术条件（MT/T587-1996）[S].
要求。
关键词：液压支架；焊接；焊接工艺；试样；低合金钢板
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）24-0017-02
我厂作为同煤集团生产制造液压支架的一个主要单位，担负着全公司液压支架的制造任务。针对用户的地理地质条件（即三软煤层的顶、底板软，煤层软）在尽量降低支架对煤层顶、底板的比压面，选用（δ12～20mm）较小厚度的Q460高强度板材作为主要材料的一套液压支架。
1 Q460低合金钢高强板的焊接特性
该板材的物理性能，其屈服强度为460MPa、抗拉强度为700MPa的低合金高强度结构用钢，其供货方多以正火供货，根据钢板材质中加入多种元素（如：Mn、V、Gr、Ni、Mo）结构件施焊后的主要问题是冷裂纹和脆化，焊接热影响区晶粒有增大的倾向，是一种属于焊接性能较差的材料。为了保证结构件焊接质量，根据本厂实际情况，并进行多次焊接试验、工艺评定及工艺会签，采取措施：控制施焊场地的环境温度和焊接件预热温度，焊接工艺方法采用较为合理的参数。
2 确定焊接工艺参数
2.1 选用焊接材料
选择焊接材料时，应保证焊缝的强度、韧性和塑性等性质符合产品设计要求，采用等强匹配与等低强匹配相结合的原则选择与母材强度相当的焊接材料，如H08Mn2SiA、GHS60，为了保证焊接综合机械性能，进行工艺评定，做了拉伸、弯曲、金相、焊接性能实验。
2.1.1 试件准备：
（1）试件选用δ16的16Mn和Q460钢板两种由数控下料，下料尺寸为300mm×150mm共8件。
（2）试件坡口通过机械加工制成，坡口尺寸及形状见图1。
（3）焊接分别采用H08Mn2SiA、Φ1.2焊丝各焊两件，环境温度20℃±5℃（焊机为YD-500KBRIVTA型CO2气保焊机）电弧电压28～30V，焊接电流280～300A，送丝速度18±2m/min，杆伸长度12～20mm，气体流量18±2L/min，焊接层数4层10道。
（4）焊后对焊缝表面进行机械加工及取样，形状及尺寸见图2（2种焊丝试样各4块，共8件）。
2.1.2 试验结果：
（1）拉伸试验在质量监测中心500kN拉力试验机进行2种焊丝共试验8次。GHS60高强度焊接焊丝4件试样，抗拉强度分别为661.6MPa材料断、681.9MPa材料断、670MPa材料断、649MPa材料断，焊缝开裂；H08Mn2SiA实芯焊丝4件试样，抗拉强度分别为580MPa焊缝断、584MPa焊缝断、575.5MPa焊缝断、578.6MPa焊缝断。
2.3 焊接顺序
2.3.1 确定用分层多道对称焊的方法。
2.3.2 先焊短焊缝，后焊长焊缝，如在液压支架结构件焊接时先焊主筋板与相关筋板间焊缝，其次焊小筋板与顶板间焊缝，然后焊主筋板与顶板间焊缝。盖板焊接时，先焊盖板与筋板间焊缝，再焊盖板与主筋板间焊缝。
2.3.3 其他工艺特征：Q460钢板成批焊接时，即制作液压支架的顶梁、底座等主要结构件时均采用CO2气体保护焊进行定位焊和正式焊。其定位焊缝长度不得小于30～50mm，间隔为250～300mm。但每到焊缝定位焊缝处数不得少于2处。正式焊前对主要结构件必须将所有焊缝先平焊一层（4～5mm）使之形成框架结构，然后再投入正式焊，分层分道至图纸要求的焊缝尺寸。
Q460低合金结构钢中锰、铬、钼、钒等元素较多，属于过敏感类钢材，为减少焊接在高温停留的时间，减少热影响区的淬硬倾向，保证起焊温度及层间温度，采用氧乙炔火焰对始焊部位800～1000范围内进行预热，其预热宽度80～100mm，预热温度100℃～150℃，施焊中保证层间温度不得低于80℃～100℃。若低于80℃时应重新预热。
2.4 结构件组点成型后
2.4.1 对于相对长而薄的零件，例如侧护板，采用两件背靠背成对进行施焊，以减少焊后变形。
2.4.2 相对空间长而宽的部件，在其空档处加30×50，对应长度的撑挡，保证尺寸的准确性，使其焊后变形降至最小。
为保证焊接质量，针对设计方的要求，必须保证产品满足设计要求，解决产品在生产制造过程中出现的各类问题，针对施焊中出现的焊缝焊接质量和焊后变形的问题，经过反复研究和试样试验制定出一套完整ZF3100/16/26型支架焊接工艺，用来现场施焊指导，同时在煤科院型式试验（含正载、偏载、疲劳等试验）焊缝完好无损，其支架的制造质量也受到了用户的高度好评。
参考文献
[1] 重型机械通用技术条件（第三部分）：焊接部分（JB/5000.3-2007）[S].
[2] 液压支架结构件技术条件（MT/T587-1996）[S].