同 煤 科 技 ・第３期（总第１２５期） ２０１０年９月 ４６・ ＴＯＮＧ ＭＥＩ ＫＥＪＩ 液压支架长顶梁焊接变形的控制 师志亮 摘要关键词通过对ＺＺ５３００型液压支架长顶梁焊接时的应力分析及焊接变形的计算，介绍了在生产制造过程 焊接变形；焊接应力；工艺措施 中合理利用焊接内应力产生的焊接变形，采取有效工艺措施，保证顶梁的焊接质量的方法。 中图分类号ＴＧ４４ 文献标识码Ａ 文章编号１０００～４８６６（２０１０）０３—００４６—０２ ２００７年１０月，我公司为晋华宫矿制造ＺＺ５３００ 型液压支架顶梁，其顶梁主体结构主要是由大小顶 板、主筋板、盖板组焊而成的箱式结构。大小顶板采 用６１６一Ｑ４２０钢板搭接后组焊而成。这种结构截面形 状的焊缝远离构件中性轴，在焊接过程中变形最大， 而顶板的平面度要求不大于３ ｍｍ，不允许扭曲变形， 因其顶梁超长且面积大，一旦变形严重后校正困难， 图２由两端向中间焊接应力图 且影响其他部件的焊接、加工、装配质量。我们通过 对顶梁焊接结构应力分析，变形量的计算，采取合理 的工艺措施，利用焊接内应力产生的焊接变形，使顶 梁主体结构各部件组焊一次成型，达到设计要求。 １焊接变形分析和反变形量的计算 量。 １．２反变形量的计算 偏离构件截面中性轴的焊缝不但引起构件的纵向 收缩，还引起构件的弯曲，焊缝所造成的弯曲－厂值可 用下式计算： Ｔ ２ ｆ＝０．８６×１０－６￣等． 式中：ｅ——焊缝塑性变形区中心（一般可取焊缝中 １．１焊接变形分析及预防措施 在顶梁组焊过程中，焊接变形主要形式为横向收 ——心）与截面中性轴的距离，ｃｍ； 缩和弯曲变形。大小顶板、主筋之间的焊接长焊缝方 构件长度（焊缝与构件等长），ｃｍ； 向引起的顶梁纵向收缩变形与焊接方向和焊接顺序有 关，面内产生纵向收缩，面外产生弯曲变形。应力分 布见图１，图２。通过分析我们选用由中间向两端焊 ，——构件截面惯性矩，ｅｍ ； ｇ ——焊接线能量，Ｊ／ｅｍ，ｑ ＝２０ ０００Ｋ ； Ｋ——角焊缝焊角，ｅｍ。 已知参数： 焊角Ｋ＝１５ ｍｍ，高度Ｈ＝２４０ ｍｍ；板厚 ＝ １６ ｍｍ，宽度＝１ ４００ ｍｍ，长度Ｌ＝４ ２００ ｍｍ；ｇ ＝ ２０ ０００ ＝４５ ０００ Ｊ／ｅｍ；ｅ＝（１４０—０．３）／２＝６９．８５ ｅｍ， Ｌ＝４２０ Ｃ／ｌｑ。 因其顶梁结构为箱式结构，在截面惯性矩的计算 图１由中间向两端焊接应力图 中参考机械设计手册，确定截面惯性矩计算公式为： 接，强制反变形，抵制内应力，对纵向收缩通过增加 ，＿ ／＿／３一ｂｈ／１２＝（３９ｘ２４ －３６．２￣２１．６３）／１２＝ １．４５￣１０４ Ｏ１１３， 梁体的长度的方法。对整个顶梁而言，由纵向收缩和 横向收缩引起的挠曲变形较为显著，因此对挠度和弯 曲的控制好坏直接影响到顶梁各结构的尺寸精度。针 对这一点，我们设计反变形组焊胎具来保证其焊接质 则 鱼 ：墨 ｆ＝０．８６￣１０ × ３．８２ ｃｍ． ８×１．４５￣１０４ ２０１０年第３期 师志亮：液压支架长顶梁焊接变形的控制 ・４７・ ２焊接工艺 —・● ——一————｜ ２．１焊前准备 …———一 清理焊缝周围的锈蚀，打磨露出金属光泽，准备 ２台ＹＤ一６００ＫＨ型二氧化碳电焊机。 ２．２焊接规范及参数 图４长焊缝的焊接顺序 焊丝ＥＲ５０—６，焊丝直径１．６ ｍｍ，保护气体 ＣＯ２，电流２６０ Ａ～２８０ Ａ，气体流量２０ Ｌ／ｍｉｎ～２５ Ｌ／ ｍｉｎ，电弧电压２７ Ｖ一２９ Ｖ。 ３结论 ２．３焊接顺序 顶梁焊接顺序见图３：先断焊大小顶板的焊缝１， 通过对顶梁的焊接应力及焊接变形分析计算，采 用合理的焊接方法和焊接顺序，制定有效工艺措施控 制焊接变形，使顶梁一次焊接成型，达到设计要求， 免去了复杂的焊后校正过程，从而保证顶梁的焊接质 量。 参考文献 图３断面焊接顺序 【１】 成大先．机械设计手册．北京：化学工业出版社，２００２． （２ｌ 宋天虎．焊接手册．北京：机械工业出版社，２００２． 然后焊其焊缝２，接着焊接完焊缝１，然后对称焊接 主筋与顶板焊缝３，最后焊接焊缝４。以上焊缝均为 长大焊缝，焊接方法和焊接顺序见图４，２人分别由 顶板的中心向两端对称施焊，使顶板两边和主筋板受 力大小基本相同，可避免产生扭曲变形。此外由顶板 的中心向两端对称跳焊，可降低焊接应力所导致的影 响，保证其平面度。 作者简介 师志亮，男，１９９３年９月毕业于大同煤校，现在大同煤矿集团 力泰公司工作，工程师。 收稿日期： ２０１０－０６－２３ 修回日期： ２０ｌＯ～Ｏ７一Ｏ７ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｏｎｇ Ｔｏｐ Ｗｅｌｄｅｄ ｂｙ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｈｉ Ｚｈｉｌｉａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ＺＺ５３００ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｌｏｎｇ ｔｏｐ ｂｅａｍ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ ｍａｎｉｐｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｗｅｌｄｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｌｄｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ （上接第４５页） 业，现在大同煤矿集团公司技术中心工作，工程师一 收稿日期： ２０１０－０６－ｌ６ 于此问题我们已经开始研究，不久将可得到解决。 作者简介 ２０１０－０７一Ｏ８ 修回日期： 仝富，男，１９５７年出生，山西矿业学院（Ｘ－：ｌｋ自动化专业）毕 Ｉｎｃｌｉｎｅｄ Ｔａｐｅ Ｂｅｌｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｏｎｇ Ｆｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＫＨＰ－１ １ ９ ｂｅｌｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｅｈ ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｂｅｌｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｐｅｅｄ ｓｅｎｓｏｒ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｗｈｅｅｌ
