液压支架顶梁顶板焊接工艺研究

陈广帅 朱庆波 郝建明

摘要：对液压支架顶梁顶板焊接专机进行了顶板焊接工艺研究。本文根据顶板结构特点，利用专机工装制定反变形装夹方案，结合调整焊接顺序，来进行顶板专机双枪焊接试验。试验结果表明，在顶板反变形与焊接顺序调整得当情况下，可以有效控制焊接变形。

关键词：液压支架;焊接专机;焊接变形

1 前言

顶梁是液压支架中重要承载结构件之一。主要是承受和传递顶板和垮落矸石的载荷。而顶梁顶板作为顶梁子件，更是直接接触顶煤和矸石承受载荷。在地质恶劣情况下顶板焊缝还会受到其它介质的作用，发生腐蚀和锈蚀。顶梁顶板焊缝质量好坏直接影响整套综采设备能否的安全运行，决定井下人员的人身安全。因此，顶板焊缝的焊接质量的重要性不言而喻。

随着工业以及科技的快速发展，工业自动化应用较为广泛。近年来，我国劳动成本的增加，以及对工人的身体健康的重视和对提高生产效率的要求，各大工厂都在近一步的实现少人和无人工厂，以及人们对产品的质量要求的提高，焊接质量、美观度等得到了更大的重视。在现代工业生产中，越来越多的焊接生产过程中开始采用自动焊接设备。焊接专机适合大批量生产制造某些焊接产品，能很好的控制生产节拍，降低了工人的劳动强度，同时提高了焊接效率。本文利用顶梁顶板焊接专机实现双枪高速焊接以提高生产率。但是受制顶板结构影响，顶板焊接后会导致顶板出现焊接变形，导致顶板影响后续工序使用。出现大量返修工作量，打乱了生产节拍。本文在通过尝试使用反变形装夹，调整焊接顺序的方式，控制了焊接变形，改变了传统工艺流程，并保证了产品的质量。得出最优的顶梁顶板专机焊接工艺来满足生产应用。

2 组件结构变形分析

顶梁顶板如图1所示，采用三块长条形板搭接拼装成组焊件。总长约为4500mm，总宽度约为1400mm，材料为钢板B-20/Q460C，其焊缝接头形式可以看为两组搭接焊缝，焊角大小为15mm，主焊缝条数为4条，焊缝简化图如图2所示。

对其焊缝形式的分布进行分析，顶板平度受到焊缝横向和纵向收缩的双重作用而产生波浪变形。并结合实际生产焊接参数进行3件顶板焊接试验，横向（B）纵向（L），斜向（C）最大变形量数据如1，测量点位置如图3。根据顶板试件测量实际焊接测量数据的变形量在12-15mm内。

3 顶板焊接工艺制定

顶板先焊接焊缝1和2，采用30mm*30mm*500mm压块2，将顶板组件钢板离两侧垫起，压块2位置离边120mm，每边纵向均匀布置5件，共10件，中间悬空处借助于顶板焊接专机自带装夹工装对工件进行锁紧，进行反变形8mm。然后采用多层多道焊接方法，用专机进行整体打底焊接。打底焊接完成后将顶板组件翻转背面朝上，并在中间位置垫压块1位置，进行反变形5mm，压块1，压块2位置如图4所示

顶板焊缝3和4打底焊接完成后。直接进行2-4道盖面焊接。焊缝3和4焊接完成后翻转顶板到正面，使頂板处于自由状态完成焊缝1和2的盖面焊接。

4 顶梁顶板焊接专机参数控制

试验采用株洲天一生产的顶梁顶板焊接专机，唐山松下YD-630FR焊接，直径1.2mm的实芯焊丝，80%Ar+20%CO2富氩混合气，气体流量为20ml/min，干伸长为18mm进行焊接。焊接试样采用图Z418.7.1顶板，理论焊丝用量16.4kg，采用焊接速度100cm/min，能够得到良好的焊缝成型，且顶板最终焊接变形满足下序要求，变形量在4mm内。焊接时间对比测算如表2

经表数据对比分析，专机试验阶段平均焊接效率是人工的1.88倍，可以作为提升效率方案进行生产应用。

5 结语

（1）顶梁顶板焊接专机实现双枪在100cm/min高速焊接情况下，焊接效率大幅提高。

（2）通过使用反变形装夹，调整焊接顺序的方式，顶板最终焊接变形满足下工序要求，可以以子件形式单提前完成焊接，减少后工序的焊接工作量。

参考文献

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[5]王宗杰.熔焊方法与设备 [M].北京：机械工业出版社，2006.

作者简介：陈广帅（1988）;男;辽宁省瓦房店市人;中级工程师;一直从事煤矿设备的工艺研究。