坡口横焊及平焊在液压支架结构件焊接中的工艺应用

张建民

（晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂， 山西 大同 037001）

引言

当前液压支架构件在生产制造工作过程中较常用的焊接方法，是以二氧化碳气体保护焊和富氩气体保护焊方式为主，在焊接过程中通过人工或者焊接机械设备进行操作。在液压支架构件焊接工作中，较常用的焊接方法仍然是以二氧化碳气体保护焊为主，由于液压支架结构构件构成相对较复杂，液压支架的盖板通常是构成箱体结构的最后一个零件，一般采用单侧坡口焊接方法，坡口位置的焊接缝质量直接关系到整个液压支架的稳定性。有效结合各煤矿单位所使用的液压支架构件经常产生损坏的位置可以看出，在液压支架盖板位置的焊接缝产生的破损问题最明显，因此需要针对二氧化碳气体保护焊和人工焊接两个方面展开坡口焊接试验与分析工作。

1 坡口横焊和平焊工作分析

液压支架结构件盖板位置的坡口焊接工作中，通常使用的是平焊和横焊两种方式，各工作单位对于坡口焊接工艺都有着自身常用的焊接手法，但是在现场的实际生产和检验工作当中，仍然存在很多焊接工作缺陷及焊接工艺标准不规范等问题，需要对其进行全面修整。

1.1 坡口平焊

坡口横焊主要指焊接点处于水平位置，或倾斜角度相对较小的焊接缝，焊接过程中焊条位于工件表面之上，焊接工作人员通过正向俯视焊接工件来进行焊接。因为焊接缝处于水平位置，熔滴主要是靠自重进行过渡处理，整个操作技术手法较容易掌控，更加适用于初学工作人员。

在焊接工作中可以通过使用直径相对较大的焊条或焊接电流较大的焊接方法提高焊接工作效率，因此在液压结构件焊接工作中应用较广泛。但是在实行焊接工作中平焊位置如果是打底焊的情况下，熔头不容易被观察和控制，因此在针对这一位置进行焊接时，在电弧吹力和熔化金属作用力的条件下，会造成焊接面产生焊缝咬边、烧穿、无法充分焊透及没有熔合等缺陷[1]。

1.2 坡口横焊

横焊属于焊接垂直或者倾斜平面上的水平方向焊接缝，对于焊接工作过程中所产生的熔池液态金属及焊接产生的熔渣，在自身重力作用条件下会出现下落情况，造成焊道表面上色区域出现咬边、焊接下侧区域出现凸起等情况容易造成焊瘤、夹渣等缺陷。在实际焊接工作中如果工作人员出现操作失误，会进一步加剧这一问题所产生的影响，根部采用单面焊接双面成型的方法更加容易掌握和控制[2]。

2 坡口横焊和平焊试验方法与工艺技术

2.1 试验材料和对应条件

为了更加真实地分析液压支架结构件焊接过程中的实际情况，在焊接试验条件设置方面，必须要和实际的生产工作相符合。本次试验材料选择的是材质为Q460C、厚度为20 mm 的钢板作为其中的母材，钢板材料符合低合金高强度结构钢材料的规格标准，试件规格大小为20 mm×150 mm×300 mm，同时记录钢板材料的批号情况。因为焊接铝材主要作为低合金高强度钢材料，因此通过使用焊接裂纹敏感程度相对较低、焊缝金属韧性相对较高的低强匹配焊接技术方法，可以有效控制焊接冷缝问题的产生，同时可以进一步保证接头位置的抗折断性能和条件。

试验条件方面，焊接设备使用的是奥太NBC-500 焊接机设备，焊接方法选用的是二氧化碳气体保护焊，实现直流反接气体的纯度大小为99.9%，环境温度范围控制在20～30 ℃，在室内进行焊接工作，焊接工作人员具备专业的焊接资格证书，质量检测工作人员具备相应的检验资质证书[3]。

2.2 焊接工艺方法

本次焊接试验工作总共分为三组，每一组所使用的焊接方式有所不同，通过有效对比三组试验焊接构件接头形式保持相同，均使用的是角接连接坡口焊接缝，其中焊接试件的一处坡口位置规格为14 mm×45°，为了保证焊接位置坡口大小的统一性，通过使用火焰切割机械设备对其进行定位加工处理，经过切割后修模切割表面氧化皮，同时没有出现明显金属光泽，焊接构件1 和焊接构件2 拼装根部间隙大小在1～2 mm，低于试件2 上表面位置间隙5 mm，有效模拟主筋板和盖板之间的连接方式。试件接头形式，如图1 所示。

图1 试件接头形式（单位：mm）

焊接之前需要将等待焊接的位置，及其焊接周边20 mm 范围内进行充分打磨见光，有效清除表面多余的浮锈、油污及氧化皮。在焊接工作之前相关工作人员需要熟悉焊接工艺参数及焊接工作过程中的各种技术要求，工作人员和检验工作人员需要全面记录焊接工作过程中的各项参数信息。焊接工作结束之后相关工作人员对于焊接参数记录数据进行进一步汇总，对焊接工艺参数进行更深入的分析，对于焊接结束之后的试件需要有效做好标记处理，在室温环境下静止1 d 之后，对焊接部分的质量情况进行检查[4]。

3 试验结果分析

3.1 焊接外观检查

在焊接外观检查工作过程中，根据液压支架结构构件制造技术标准条件，对每一种焊接缝的焊接外观情况进行观察和分析，其中焊接试件1 和试件3 在焊接缝的外观上表现较平整，焊道和焊道之间的过渡较平滑，表面每道焊接缝宽度保持均匀。第2组焊接试件当中焊接缝的外观表现相对较差，焊道中间存在小夹沟，个别焊道剩余高度偏大。经过多组试验分析之后可以得出结论，平焊盖面的外观质量好于横焊盖面位置。

3.2 无损检测

根据焊缝无损检测超声波检测技术工作方法，结合相关检测工作标准，对各组不同的焊接缝质量情况展开超声波探伤无损检测，其中焊接质量符合检测等级B 级以上。通过无损检测分析可以得出，第1 组焊接试件容易产生缺陷位置处于根部，以未熔合出现夹渣缺陷问题为主；第2 组试件的焊接缝容易产生缺陷位置，表现为填充长的坡口一侧以气孔和夹渣为主；第3 组试件的焊接缝内部缺陷问题，相比于第1 组和第2 组相对较少。经过试验分析工作之后得出，横焊打底平焊填充盖面的焊接方法，可以有效提高坡口焊接缝的内部焊接工作质量，防止出现较严重的焊接质量问题。在焊接工作过程中需要对焊接电流、电压、焊接速率及焊枪的角度进行有效调整，如果焊接操作存在失误的情况，容易出现焊接部位烧伤或者焊接材料没有完全熔合等缺陷，横焊打底焊要求的操作专业技能相对较低，焊接工作人员更容易掌握焊接电流、电压和焊接速度等参数，适用性范围更广，整个操作的容错率相对较高，在操作不当的情况下处于坡口一侧的位置，容易产生气孔夹渣等缺陷情况[5]。

3.3 试验结论

液压支架结构件在焊接工作当中，整体焊接工艺方法为：全位置打底焊接工作结束之后，再进行表面填充和盖面结构焊接，对于相同位置的多层多道焊接工作而言，需要分为两次加以开展。通过这种焊接方法可以有效控制焊接构件产生严重的变形情况，通过上述焊接试验分析之后得出，横焊打底焊接所使用的电流焊接速率高于平焊打底焊接的方法，因此横焊打底焊接工作效率相对较高，同时该焊接工作方法更加容易被掌握，焊接的熔深相对较大，焊接工作质量更符合工作标准。通过使用平焊填充盖面使用电流焊接速率都略高于横焊方法，但是焊缝内部的质量以及焊接外观的质量，都明显好于横焊填充和盖面焊接方法。

4 结语

通过对液压支架构件进行平焊和横焊试验，分析得出两种不同的焊接工作方法，在液压支架焊接工作当中的优劣势情况，并且对坡口横焊和平焊工艺进行更深入的探索与优化，最大限度地减少液压支架构件焊接缺陷程度，提高液压支架构件的质量和稳定性，保证液压支架设备的功能正常发挥。