1、 液压支架结构用 Q550 低合金高强度钢板焊接工艺研究单 位：姓 名：二 O 一二年五月液压支架结构用 Q550 低合金高强度钢板焊接工艺研究引言：长期以来，我国液压支架一直广泛采用 16Mn、27SiMn 等普通钢板。随着高产高效矿井建设的不断发展，对综采设备的生产能力和可靠性要求越来越高，支架向着大配套、大工作阻力、高可靠性方向发展。支架结构制造所用材料的升级换代已势在必行。目前主要材料将以 65450700MPa 级的不同等级低合金钢逐步取代 16Mn。同时，对焊接材料、制造工艺也有更高要求。而且，支架多为焊接结构件，所选材料除了具有较高的强度外，还应具备较好的焊接工艺。由于高强钢存在
2、缺口敏感性，表现为焊接件易出现断裂、开焊等缺点，采用怎样的焊接工艺才能保证支架的强度，我们对此结合我厂情况从母材分析、焊前准备、焊接材料、焊接工艺及焊后热处理等方面进行分析探讨。决定试用 Q550 低合金高强度钢代替16Mn、27SiMn。关键词：Q550 钢的焊接工艺，焊后热处理一.Q550 低合金高强度钢的材料性能Q550 低合金高强度钢是一种可焊接的低碳工程结构用钢。其化学成份 C0.18，Mn 1.00-1.60,Si0.55，Cr0.60，Ni1.00，Mo 0.40，B 0.003，P0.03，S0.03 ，Q550 中加入 Mn、Si、Ni、 Mo、V、Al、Nb 等元素，Mn、
3、Si 提高了钢的强度，Al、Ti、V、Nb 细化了晶粒，增加了钢的韧性。比普通碳素结构钢有较高的屈服点 s (3080kgf/mm2)和屈强比 s/b(0.650.95),较好的冷热加工成型性,良好的焊接性,较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。其合金元素含量较低,一般在 2.5以下，在热轧状态或经简单的热处理(非调质状态)后使用；因此这类钢能大量生产、广泛使用。二.焊接性能分析Q550 为低合金高强度结构钢，根据碳当量计算公式：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15*100%，计算出其碳当量为0.6%，当碳当量=0.4-0.6%时，常
4、温焊接时有明显的淬硬倾向，热影响区容易形成硬而脆的马氏体组织，塑性和韧性下降，耐应力性能恶化，冷裂纹倾向增加，需要焊前加热。可以改善焊接性能，提高焊接质量和焊接强度。同时为防止产生裂纹，焊接过程中应严格保持低氢条件，为此焊接材料应严格脱脂，采用 CO 气体保护焊，如2气体含有水分过多，则应进行干燥处理。三. 焊接工艺分析高强度板材的焊接性能比一般通用普通板材难焊接，不易掌握，所以在焊接时要控制焊接电流和电压的配比，掌握焊接速度和气体的流量，保证焊接顺序，尽量采取多层多道焊法，防止焊接应力的产生。焊接应力过大易使产品产生变形。产品质量不合格，达不到质量要求。所以在焊接的过程中，首先要掌握焊接顺序
5、，先采取打底焊接全部，再焊立金板，最后焊接主筋板的焊接方法的工艺过程。采取这种焊接方法的主要原因是以防焊接变形。1.焊接质量的好坏与焊接电流的选用息息相关，因此我们要根据母材及所选焊条来选择合适的焊接电流。针对 Q550钢焊接时采用 CO气体保护焊，CO 气体保护焊主要焊接工艺参数：焊接电流、电弧22电压、焊丝直径、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量等。焊丝直径主要是根据工件厚度来选择。一般薄板采用0.81.0mm 的焊丝焊接。中厚板应选用1.22.0mm 的焊丝焊接。，电流选用值见下表焊丝直径（mm） 焊接电流（A）细滴过渡（3545A） 短路过渡（1622A） 喷射过渡（富氩气体） 0.8
6、150250 60160 150 1.2 200300 100175 220 1.6 350500 120180 275 电弧电压与焊接电流之间的匹配是比较严格的，对于一定的电流范围，一般只有一个最佳电压值。CO 气体保护焊短路过渡焊接时，2焊接电流与电弧电压的最佳值如下表：CO 气体保护焊短路过渡焊接时不同电流的电压值2电弧电压（V）焊接电流范围（A） 平焊 立焊和仰焊 75120 1821 1819 130170 1923 1821 180210 2024 1822 220260 2125 焊接速度要按焊缝形式和焊接电流来选择。焊接速度过快，会造成熔化金属在焊缝中填充不足，容易出现咬边，焊
7、缝表面粗糙。焊速过慢，焊接熔池增大，会造成焊道宽窄不均。焊接过程中尽量使焊丝的伸出长度不变，短路过渡焊接时，焊丝的伸出长度一般应控制在613mm.对于直径2.0mm 的细焊丝，其气体流量宜控制在1025L/min；焊丝直径2.0mm 的气体流量为3050L/min.2.为了减小焊接应力，避免裂纹，在施焊中必须采取必要的减应力措施。这些措施包括：施焊时采取合理的施焊顺序；使焊缝的纵横向伸缩都比较自由；施焊中事先留出保证焊缝能够自由收缩的余量；收缩余量大的焊缝先焊；在交叉焊缝时，应先让横向收缩比较自由；焊接时尽量采取低热输入量，每焊完一段，应迅速锤击焊道，以松弛焊缝应力。3.对某些较大工件，可在焊
8、接坡口内，先堆焊过渡层时应用小电流，间隔交替进行。运条时应注意不要使电焊过多的熔化母材，应主要指向前面的焊肉，增加熔敷金属量。焊丝或焊枪与工件呈 45 度夹角运行。注意引弧动作，熄弧时要填满弧坑并适当回引一段。4.严格控制焊补区的局部温度，应等焊补区域温度降到80100以下时再起焊。对刚度较大的工件，如采用预热焊，每次起焊温度控制在预热温度，以使工件温度均匀，减少焊接应力。5.对某些较大工件，可以进行半立焊位置的焊接，施焊中焊条作适当的摆动，进行连续多道多层焊，保证热影响区在短时间内重复受热，取得相当于焊前预热和焊后退火的效果。6.对刚度较大或较重要的工件焊补，施焊后应迅速进行消除应力处理，温
9、度控制在 600 至 650。焊后如需要热处理的工件，可按母材原热处理规定进行。四.焊接事例以 ZF6800/16/28Y 液压支架结构为例，采用的焊丝为 SLD-70，CO 气体保护焊丝。具体焊接过程如下：2第一步：焊前准备（1）首先把工件待焊处的氧化物及锈斑等清理干净；（2）焊前预热，Q550 钢板不可冷焊接，必须加热，焊前加热温度（炉体温度）为 180200，保温 1 小时，实际工件的温度达到 150180的时候焊接。终焊温度不得低于 80C。（3）选用 YD-600KH2 型交流电焊机（4）根据焊丝的直径确定焊接电流。第二步：焊接为避免液压支架焊接变形，采用特殊的焊接顺序，即先打底焊接
10、全部，再焊接立筋板，最后焊接主筋板。选用直径 1.2 焊丝，混合气体（氩气 80%，二氧化碳 20%）A， 打底焊接参数，260-280A 焊接电压 36-38VB， 成形焊接参数，280-300A 焊接电压 36-38焊接速度 400mm/min;气体流量 20L/min.当焊脚大于 10mm 时应采用多道焊，H=10 时，打底一边，盖面一边。H=12-16 时，打底焊一次，填充一层两道，盖面一次。H18mm 时，打底一层，填充两层 5 道，盖面一层 4 道。焊接过程中焊道边缘 20mm 必须清理干净，不允许有油、锈、水、渣等污物,应力释放孔允许不焊，应力集中处和焊接过程中不允许引弧和收弧，确保焊缝的完整性。第三步：焊后检查焊接每一道焊缝后要立即检查，发现缺陷后立即处理，以免母材温度降低影响焊接质量。五.结论我厂液压支架的焊接工艺一直是按上述办法执行，所生产的支架的主要结构件在煤矿的长期使用中，未有开焊、变形等足以影响支架性能的情况，质量稳定可靠，也验证了我厂焊接工艺的科学性。同时，该焊接工艺也适用于其他类似构件的焊接，已在我厂得了到广泛应用。论文指导老师：高级工程师：高级技师：参考文献：1. 焊工焊接手册2. 焊接工艺机械工业出版社机械工人刊物； 3.
