CN117984059A - 一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，涉及焊接技术领域，按照图纸画出主筋板和贴板上需要焊接的部位的焊缝位置线，按照画出的主筋板及加强板表面的焊缝位置线，先采用手持激光除锈设备对焊缝位置线两侧20mm范围内的纳米涂层初步清理，再采用砂轮机进行人工打磨，去除激光除锈后钢板表面的残留物，在主筋板上划加强板位置线，将加强板放置于主筋板上，调整好加强板位置，手工进行定位焊，其中加强板周长在1m内的均匀定位焊3处，加强板周长超过1m的均匀定位焊4‑5处。本发明，降低了焊接时纳米涂层受热分解而导致打底焊气孔缺陷以及焊道内切削液残留导致焊接气孔产生的概率，保证焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，更具体的是涉及一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法。
背景技术
液压支架作为煤矿综采设备中主要的支护设备，属于定制化的产品，具有种类多，焊接量大、服役条件差、受力复杂等特点，液压支架结构件主要由高强度钢板拼焊而成，掩护梁、顶梁、底座是液压支架的主要结构件，由主筋组件、筋板、盖板等组成，主筋组件是液压支架结构件的重要组成部分，包括主筋板、加强板等零件，主筋组件上的焊缝包括主筋板与贴板之间形成的角焊缝和贴板上割出的40°坡口与主筋板贴合形成的单V型40°坡口焊缝，两种焊缝形式均需要多层多道施焊。主筋组件常用的加工流程为：主筋组件拼装、定位焊、板件加工、主筋组件焊接。
为了减缓液压支架结构件在矿井下的腐蚀速率，提高服役寿命，一些产品的结构件需要用表面喷涂有纳米防锈涂层的高强度钢板制造，纳米涂层钢板是一种在钢板出厂前的上下两面均喷涂有粒度达到纳米级有机涂料的钢板，采用该钢板按照上述的方法进行液压支架主筋组件拼焊时，由于纳米涂层成分中包含了较多的有机物，焊缝焊接时经常出现气孔、夹渣等缺陷，且纳米涂层表面光滑，主筋组件中主筋板与加强板之间形成的贴合焊缝附近的间隙中在板件加工时极易残留切屑液等杂质，主筋组件若先加工在焊接，将会给焊接质量带来了严重威胁；然而若主筋组件先焊接，再进行板件加工，则容易造成主筋组件焊后变形量过大，影响板件加工精度，尺寸精度无法保证。
因此，提出一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于：
为了解决由于纳米涂层成分中包含了较多的有机物，焊缝焊接时经常出现气孔、夹渣等缺陷，且纳米涂层表面光滑，主筋组件中主筋板与加强板之间形成的贴合焊缝附近的间隙中在板件加工时极易残留切屑液等杂质，给焊接质量带来了严重威胁的问题。
(二)技术方案
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，包括如下步骤：
S1：划线，按照图纸画出主筋板和贴板上需要焊接的部位的焊缝位置线；
S2：打磨，按照步骤S1画出的主筋板及加强板表面的焊缝位置线，先采用手持激光除锈设备对焊缝位置线两侧20mm范围内的纳米涂层初步清理，再采用砂轮机进行人工打磨，去除激光除锈后钢板表面的残留物；
S3：拼装，在主筋板上划加强板位置线，将加强板放置于主筋板上，调整好加强板位置，手工进行定位焊，其中加强板周长在1m内的均匀定位焊3处，加强板周长超过1m的均匀定位焊4-5处；
S4：打底焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人对主筋组件中的焊缝进行打底焊，焊后采用目视的方法检验打底焊道缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修；
S5：板件加工，等工件冷却至室温后，将主筋组件固定于加工中心机床的平台上，对主筋组件的加工孔进行镗孔或钻孔，加工结束后采用火焰枪对打底焊焊道两侧20mm范围内进行火烤，使油污、切削液蒸发；
S6：填充、盖面焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人依次分焊道层进行整体填充和盖面焊接，每层焊缝焊接完成后采用目视的方法检验打底焊道的缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修；
S7：对主筋组件上的焊缝周边20mm范围内喷涂与钢板上的纳米涂层成分相同的纳米油漆；
进一步地，步骤S3中定位焊采用ER50-6φ1.2mm焊丝，焊接电流260-280A，电压30-32V，焊接速度350-400mm/min，每段定位焊长度300-500mm，高度3-4mm。
进一步地，步骤S4采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，焊接参数：焊接电流330-350A，电压26-28V，送丝速度6m/min，焊接速度45cm/min，焊丝末端横向正弦摆动3-4mm，焊丝干伸长17-22mm，保护气体流量20-25L/min，对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45-50°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20-25°角。
进一步地，步骤S6中焊接采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，填充盖面参数：焊接电流440-480A，电压30-33V，送丝速度8-10m/min，焊接速度40-50cm/min，焊丝末端横向正弦摆动1-4mm，焊丝干伸长20-25mm，保护气体流量20-25L/min，对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45°±2°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20°±2°角。
(三)有益效果
本发明的有益效果如下：
1、本发明，保证了主筋组件的焊缝质量，大幅减少了由于使用纳米涂层钢板导致的焊缝产生气孔、夹渣等焊接缺陷，提高了液压支架结构件的使用寿命，减少了液压支架在服役过程中的应力腐蚀。
2、本发明，降低了焊接时纳米涂层受热分解而导致打底焊气孔缺陷以及焊道内切削液残留导致焊接气孔产生的概率，保证焊接质量。
3、本发明，通过优化机器人的焊接顺序和板件加工的顺序，并发明了机器人合理的焊接参数，创新机器人的焊枪指向，有效降低了焊接时由于焊缝附近纳米涂层没能完全去除而产生气孔的概率。
4、本发明，采用较小的焊接热输入进行打底焊接，板件加工后再进行填充盖面焊接，避免了主筋组件焊接量过大导致焊接变形严重，影响板件的加工精度一致性。
5、对于液压支架需要多层多道施焊的焊缝，机器人打底、填充和盖面焊均采用按照焊道层数进行整体焊接，每层焊接完成后检查焊道缺陷情况，有效避免了传统焊接方式将多层多道焊缝整体焊完后再检查焊道缺陷时内部焊缝焊接缺陷不易发现，且多层多道焊缝返修难度大的问题。
6、本发明，采用先按照图纸在工件上画出焊缝位置线，再对工件的焊道内外两侧进行打磨的方法，不仅精准确定出了焊缝需要打磨的区域，不过多损坏不需要焊接的纳米涂层面，而且有效避免了传统的主筋组件先将零件拼装为组件后，再对焊缝周边打磨，导致工件贴合部位的焊缝内部熔深处的纳米涂层没能去除从而产生焊接缺陷。
附图说明
图1为本发明主筋组件结构的示意图；
图2为本发明主筋组件上焊缝位置示意图；
图3为本发明主筋板示意图；
图4为本发明加强板示意图；
图5为本发明打磨位置示意图；
图6为本发明焊枪角度示意图
图7为本发明机器人焊接顺序示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，包括如下步骤：
S1：划线，按照图纸画出主筋板和贴板上需要焊接的部位的焊缝位置线；
S2：打磨，按照步骤S1画出的主筋板及加强板表面的焊缝位置线，先采用手持激光除锈设备对焊缝位置线两侧20mm范围内的纳米涂层初步清理，再采用砂轮机进行人工打磨，去除激光除锈后钢板表面的残留物；
S3：拼装，在主筋板上划加强板位置线，将加强板放置于主筋板上，调整好加强板位置，手工进行定位焊，其中加强板周长在1m内的均匀定位焊3处，加强板周长超过1m的均匀定位焊4-5处；
S4：打底焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人对主筋组件中的焊缝进行打底焊，焊后采用目视的方法检验打底焊道缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修；
S5：板件加工，等工件冷却至室温后，将主筋组件固定于加工中心机床的平台上，对主筋组件的加工孔进行镗孔或钻孔，加工结束后采用火焰枪对打底焊焊道两侧20mm范围内进行火烤，使油污、切削液蒸发；
S6：填充、盖面焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人依次分焊道层进行整体填充和盖面焊接，每层焊缝焊接完成后采用目视的方法检验打底焊道的缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修，主筋组件工艺流程由打磨→拼装→板件加工→焊接调整为打磨→拼装→打底焊→板件加工→填充、盖面焊，拼装后先进行打底焊再进行组件加工最后填充、盖面焊接，避免了主筋板与贴板直接缝隙内的切削液残留，同时打底焊后对焊道进行火烤，保证了填充盖面焊时焊道内部无切削液，保证了焊接的质量；
S7：对主筋组件上的焊缝周边20mm范围内喷涂与钢板上的纳米涂层成分相同的纳米油漆，打磨零件由只打磨主筋板改为主筋板与加强板存在焊道的部位纳米涂层均打磨，并且打磨区域由焊道侧20mm范围提高到焊道两侧20mm，增大了打磨区域，同时通过优化手工定位焊的焊接位置和焊接参数(适当减小焊接电流，增大电弧电压)，在减小了焊道熔深的同时改善了电弧的起弧顺畅性，避免了定位焊时焊缝内部气孔的产生
步骤S3中定位焊采用ER50-6φ1.2mm焊丝，焊接电流260-280A，电压30-32V，焊接速度350-400mm/min，每段定位焊长度300-500mm，高度3-4mm。
步骤S4采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，焊接参数：焊接电流330-350A，电压26-28V，送丝速度6m/min，焊接速度45cm/min，焊丝末端横向正弦摆动3-4mm，焊丝干伸长17-22mm，保护气体流量20-25L/min。对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45-50°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20-25°角。
步骤S6中焊接采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，填充盖面参数：焊接电流440-480A，电压30-33V，送丝速度8-10m/min，焊接速度40-50cm/min，焊丝末端横向正弦摆动1-4mm，焊丝干伸长20-25mm，保护气体流量20-25L/min。对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45°±2°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20°±2°角。
综上所述：本发明，保证了主筋组件的焊缝质量，大幅减少了由于使用纳米涂层钢板导致的焊缝产生气孔、夹渣等焊接缺陷，提高了液压支架结构件的使用寿命，减少了液压支架在服役过程中的应力腐蚀。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：划线，按照图纸画出主筋板和贴板上需要焊接的部位的焊缝位置线；
S2：打磨，按照步骤S1画出的主筋板及加强板表面的焊缝位置线，先采用手持激光除锈设备对焊缝位置线两侧20mm范围内的纳米涂层初步清理，再采用砂轮机进行人工打磨，去除激光除锈后钢板表面的残留物；
S3：拼装，在主筋板上划加强板位置线，将加强板放置于主筋板上，调整好加强板位置，手工进行定位焊，其中加强板周长在1m内的均匀定位焊3处，加强板周长超过1m的均匀定位焊4-5处；
S4：打底焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人对主筋组件中的焊缝进行打底焊，焊后采用目视的方法检验打底焊道缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修；
S5：板件加工，等工件冷却至室温后，将主筋组件固定于加工中心机床的平台上，对主筋组件的加工孔进行镗孔或钻孔，加工结束后采用火焰枪对打底焊焊道两侧20mm范围内进行火烤，使油污、切削液蒸发；
S6：填充、盖面焊，将主筋组件放置于焊接平台上，使用焊接机器人依次分焊道层进行整体填充和盖面焊接，每层焊缝焊接完成后采用目视的方法检验打底焊道的缺陷情况，若有气孔等缺陷则直接进行返修；
S7：对主筋组件上的焊缝周边20mm范围内喷涂与钢板上的纳米涂层成分相同的纳米油漆。
2.根据权利要求1所述的一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，其特征在于：步骤S3中定位焊采用ER50-6φ1.2mm焊丝，焊接电流260-280A，电压30-32V，焊接速度350-400mm/min，每段定位焊长度300-500mm，高度3-4mm。
3.根据权利要求1所述的一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，其特征在于：步骤S4采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，焊接参数：焊接电流330-350A，电压26-28V，送丝速度6m/min，焊接速度45cm/min，焊丝末端横向正弦摆动3-4mm，焊丝干伸长17-22mm，保护气体流量20-25L/min，对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45-50°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20-25°角。
4.根据权利要求1所述的一种采用纳米涂层钢板的液压支架主筋组件拼焊方法，其特征在于：步骤S6中焊接采用Ar+20％CO2的混合气体保护焊，φ1.6mm直径的实芯焊丝，填充盖面参数：焊接电流440-480A，电压30-33V，送丝速度8-10m/min，焊接速度40-50cm/min，焊丝末端横向正弦摆动1-4mm，焊丝干伸长20-25mm，保护气体流量20-25L/min，对于角焊缝：机器人的焊枪与主筋板呈45°±2°角，对于40°的单边坡口焊缝，机器人焊枪与坡口焊缝的直边呈20°±2°角。
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