27SiMn液压缸焊接方法的研究

　　液压支架是煤矿综合机械化开采的主要设备，液压缸是将液压能转换为机械能的装置，液压缸的质量直接影响到液压支架的整体性能，进而影响到煤矿的安全生产。液压缸由外缸体、中缸体和柱体三个部分组成。其中，外缸体由外缸筒与外缸底采用对接环焊缝焊接而成，若焊缝质量不好，就会出现漏液、甚至缸体开裂等情况，严重时造成煤矿的安全事故。

　　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，通过淬火、回火获得较高的强度性能。一般情况下，为保证焊缝的均匀性，减少组织偏析并提高生产效率，工件大都采用旋转焊接。NZC 型环缝自动焊接机是一种常见的焊缸设备，该设备最常用的焊接方法为多层多道焊接和摆动焊接。本文通过理论分析和现场实际操作对比了这两种焊接方法，以期找到一种合理的焊缸方法，满足支架千斤顶的焊接质量要求。

　　1. 焊接材料确定

　　27SiMn 无缝钢管用于制造工程机械用液压缸，其主要化学成分和力学性能如表1、表2 所示。

　　从化学成分上看，27SiMn 钢同时含有 Si、Mn 两种元素，所以增加了钢中碳化物的形成能力，使其具有良好性能的同时，也增加了钢的淬硬性和焊接接头的冷裂纹敏感性。要确保获得良好的焊接质量，必须采取焊前预热、焊后保温等措施。

　　2.焊接工艺确定

　　( 1) 焊前准备 本试验采用 NZC 型环缝自动焊接机焊接缸筒和缸底，CO2气体保护焊接，因为一般情况下要求焊缝抗拉强度 ≥600MPa，因此选 用GHS—60、1. 2mm 的焊丝。焊前清理焊缝表面，坡口处及其周围必须清理干净油污、铁锈和水分等杂质，并在焊缝两侧 80mm 范围内刷防飞溅剂。为便于机械加工，保证坡口尺寸精度，本试验选用图1 所示坡口形式。图1 为千斤顶的液压缸焊接时常用坡口形式，有如下三个优点: ①平焊位置施焊条件好，焊接速度、焊接电流可以适当增大。

　　②可以有效防止咬边，并且焊工操作容易，焊接质量也相应较高。③与其他坡口形式相比，减少了焊缝熔敷金属量，焊件变形小。

　　( 2) 焊接参数及焊接注意事项 焊接过程中将工件通过水平顶尖支撑，利用机床主轴的旋转运动实现工件的旋转。焊接参数如表3 所示。

　　焊接过程中层间温度控制在 120 ～220℃，层间、道间均清渣，去除焊道的飞溅物和熔渣，并保证焊缝表面呈 “凹”状或近 “凹”状。

　　( 3) 焊后保温 焊后及时清理焊渣及飞溅。焊缝中高含量的扩散氢是产生冷裂纹的主要原因之一。为使氢充分的从熔敷金属中扩散逸出，减少扩散氢的含量，本试验采用焊后加盖保温石棉的办法降低液压缸冷却速度，减少冷裂纹的产生。