27SiMn作为油缸制造的焊接母材,由于其焊接性能差,所以一直制约着油缸的焊接质量。为获得强度高,塑性、韧性好的优质27SiMn钢焊接接头,采用理论分析与试验研究相结合的方法,对该材料的焊接工艺进行了研究。研究结果表明,27SiMn的碳当量值大于0.4%,钢材淬硬性和焊接接头的冷裂纹敏感性强,要确保良好的焊接质量,必须采取焊前预热、控制层间温度、后热及焊后去应力退火等严格的焊接工艺措施。并经试验结果的验证,最终确定最佳焊接工艺,其焊缝满足了油缸焊接的关键技术要求。采用该焊接工艺对27SiMn钢进行焊接生产,可使焊接质量达到相应油缸的设计要求。

大截面27SiMn液压油缸缸筒与封头的熔焊性能差,焊接质量不稳定。采用自主研制的HSMZ-200型摩擦焊机,利用优选的焊接工艺参数,成功实现了大截面27SiMn液压油缸缸筒与封头焊接,并对焊态和焊后正火处理的接头和母材进行了金相组织分析、力学性能检测以及扫描电镜分析,并且通过正火处理工艺改善焊缝中存在的大量魏氏组织。结果表明,接头力学性能良好,无未焊透等焊接缺陷,焊缝强度大于母材。

以煤矿液压支架油缸缸管常用的低碳低合金材料 2 7SiMn缸管为研究对象 ,测量其调质处理前后长度方向发生的变化 ,寻找其伸长或缩短的变化规律 ,为科学合理地制定缸管加工余量。

主要研究了亚温淬火温度、保温时间对液压支架用27SiMn油缸的组织结构和机械性能的影响。结果表明：880—900℃淬火、保温50min后27SiMn油缸的综合性能较好。

采用液压支架材料27Si Mn圆棒缺口试件研究其拉伸断裂过程的声发射特性。在不同阶段声发射计数值对应着材料的不同损伤阶段。对材料的断口微观形貌进行分析,证实微孔洞损伤机制。用统计分析方法计算临界孔洞扩张比VGC为2.84。表明液压支架材料的微孔洞损伤演化机制和力学过程同声发射过程一致。

通过理论分析和现场实际操作,比较了多层多道焊接和摆动焊接这两种焊接方式的优劣性,并证明采用多层多道焊接方法焊接的产品质量稍高于摆动焊接。

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi>30CrMo>27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。

研究了27simn液压支架油缸(准275mm×53mm×330mm)亚温淬火、不同淬火保温时间对组织和性能的影响。结果表明(880～900)℃×50min淬火后性能较好;860℃回火有少量自由铁素体残留,其他各温度淬火,心部有网状铁素体存在,网状铁素体会降低材料的性能。

通过化学成分分析、显微组织观察、硬度测试和断口宏一微观观察等方法，分析了液压缸27SiMn-Q345异种钢焊接接头裂纹的性质及其成因。结果表明，裂纹起源于靠近熔合线的热影响粗晶粒区，该处组织为粗大板条马氏体和针状马氏体混合物。由于采用Ⅱ型焊缝结构，致使焊缝转折位置焊后存在较大残余应力，裂纹源区域存在大量微裂纹和空洞等显微缺陷，以及粗大马氏体组织使得接头塑性降低，造成晶界微裂纹扩展，降低晶界结合强度，导致该接头在服役过程中产生沿晶断裂。

支架千斤顶是液压支架的主要零部件，其加工质量的优劣直接决定了支架的安全性和使用寿命。支架千斤顶的缸筒、缸底均采用27SiMn材料。27SiMn属于中碳合金结构钢，并通过淬火、回火获得较高的强度性能，同时为保证钢的淬透性及消除回火脆性，又加入了Mn、Si合金元素。钢中含有少量P、S等有害性合金元素，即使P、S含量控制在0．02％以下还会具有裂纹敏感性。