液压支架顶梁焊接变形控制研究

摘要

液压支架已成为煤矿机械化综采的主要设备之一,除液压元件以外,其主体部件基本上都是形状比较复杂的方格型焊接结构件。因此,焊接是液压支架产品制造中的主要的加工工艺。
　　液压支架中的顶梁、掩护梁是受力最大的两个关键部件,顶梁主要作用是承接岩石及煤的载荷、反复支撑顶煤并对较硬的顶煤起破碎作用、为回采工作面提供足够的安全空间;掩护梁主要作用是承受顶梁的水平分力和侧向力,以增强支架的抗扭性能。
　　高端液压支架顶梁中顶板与主筋板的焊接在整个顶梁焊接工作量中占很大比例。现有液压支架顶梁顶板与主筋板的焊接生产模式是先将立板点装成方格结构进行强约束,然后采用手工 MAG焊焊接。高端液压支架自动化焊接生产线项目拟将顶板与主筋板点装后采用TANDEM双丝焊接工艺进行焊接生产,从而极大地提高焊接生产效率和焊接自动化水平。由于焊接时没有隔板的约束作用,必然会引起顶板和主筋板的焊后变形。因此以Z106梁用Q690钢板为依据,采用ANSYS仿真模拟顶板与主筋板TANDEM双丝焊产生的变形量,其结果与实际测量数据基本吻合,为焊接变形的优化控制提供了依据;采用TANDEM双丝焊焊接工艺方法,研究其焊接性能并控制顶板与主筋板的焊接变形量,通过使用胎架固定顶板可以有效控制主筋板之间的焊后变形量;采用TANDEM双丝焊焊接Q690钢板,对焊缝进行力学试验和组织分析,同时对液压支架用Q690钢的TANDEM双丝焊与 GMAW双丝焊进行对比研究,结果表明TANDEM双丝焊焊接接头焊缝及热影响区晶粒相对细小,热影响区宽度窄,接头力学性能优于GMAW双丝焊接头;TANDEM双丝焊的主从脉冲推挽过渡方式使其熔滴过渡、热流分布、电弧相互作用不同于 GMAW双丝焊,焊接速度得以提高,焊缝成形得以改善,降低了焊接变形;同时,TANDEM双丝焊脉冲电流能对熔池产生强烈振荡搅拌,起到了细化晶粒的作用。所以确定采用TANDEM双丝焊接工艺焊接顶板与主筋板的可行性及变形控制方案。

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Contents

第1章 绪论

1.1 选题的意义

1.2 液压支架国内外发展概况及趋势

1.3自动化焊接发展概况

1.4双丝焊发展概况

1.5数值模拟技术的发展现状

1.6 本文研究内容

第2章 试验材料、设备及方法

2.1试验材料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

第3章 焊接工艺试验

3.1 Q690钢焊接力学性能试验

3.2 Q690钢TANDEM双丝焊与GMAW双丝焊对比试验

3.3 本章小结

第4章ANSYS模拟计算

4.1引言

4.2 焊接温度场的有限元分析

4.3 热源模型种类及选择

4.4 热源的叠加和移动处理

4.5 焊接温度场的ANSYS模拟

4.6 温度场及应变模拟结果

4.7 本章小结

第5章 焊接结构变形原理及控制

5.1 内应力及其产生原因

5.2 焊接残余应力对结构件的影响

5.3 焊接变形特点的分类

5.4控制焊接变形的工艺措施

5.5 液压支架TANDEM双丝焊接头变形控制

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

附录1