q550焊接工艺论文

液压支架结构用Q550低合金高强度钢板焊接工艺研究

液压支架结构用Q550低合金高强度钢板焊接工艺研究1.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65＝450~700MPa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。

2.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。其含碳量通常小于0.25％，在碳钢的基础上，改善钢的性能，在冶炼时加入一些合金元素Mn、Si、Ni、Ti、V、Al、Nb等元素，Mn、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σs或屈服强度σ0.2(30～80kgf/mm2)和屈强比σs/σb(0.65～0.95),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。各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10％。

3.焊接性能分析

Q550为低合金高强度结构钢，其含碳常量小于0.25%，易于热加工焊接。可以改善焊接性能，提高焊接质量和焊接强度。常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，泠裂纹倾向增加，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，采用气体保护焊，如气体含有水分过多，则应进行干燥处理。

CO

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4. 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，掌握焊接池的流量，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，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

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气体保护焊主要规范参数：焊接电流、电弧电压、气体保护焊，CO

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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￠0.8～1.0mm 的焊丝焊接。中厚板应选用￠1.2～2.0mm 的焊丝焊接。，电流选用值见下表

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 2气体保护焊短路过渡焊接时，

焊接电流与电弧电压的最佳值如下表：

CO 2气体保护焊短路过渡焊接时不同电流的电压值

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6～13mm.

对于直径≤2.0mm的细焊丝，其气体流量宜控制在10～25L/min；焊丝直径>2.0mm的气体流量为30～50L/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，没焊完一段，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融化母材，应主要指向前面的焊肉，增加熔敷金属量。焊条与工件呈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80～100℃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。

5.焊接事例

气体保护焊丝。

以液压支架结构为例，采用的焊丝为SLD-70，CO

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具体焊接过程如下：

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180～200℃，保温1小时，实际工件的温度达到100～120℃的时候焊接。

（3）选用AX-320型直流电焊机，采用反极性接法；

（4）根据焊条直径确定焊接电流。

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，即先打底焊接全部，再焊接立筋板，最后焊接主筋板。