广西柳钢工程技术有限公司，机械修复分公司 广西柳州市 545002
摘要：焊接是一种合理应用高压或高温方法连接金属或非金属的方法。焊接是机械设备加工过程中不可缺少的环节。在应用焊接工艺时，应进行相应的分析，以保证焊接操作的合理性，从而进一步提高机械设备最终生产的质量，满足应用的需要。本文主要针对工业机械设备加工过程中的焊接工艺进行简要分析。
关键词：工业机械；设备；焊接工艺
1液压支架及其立柱结构
液压支架结构的形式，可以分为三类：防护式、支架式和支架防护式。但是，无论是哪种类型的液压支架，其关键部件区别不大，而立柱对液压支架而言是极其重要的组成部分。从结构来讲，立柱顶端接连至液压支架顶板，下端接连至液压支架底板。经由立柱、液压支架本身的分量和顶板所负荷的巷道作用力被统统传送至液压支架底板，综上所述，立柱对液压支架装置而言是不可或缺的承力部件。立柱系统主要由以下部分组成：底缸、中缸和活杆，三个组件的相对活动能够完成立柱的伸缩，从而达成液压支架式样的变化。因为立柱在运作时要长期经受沉重的外部负荷，所以，要求立柱每个组件具备良好的力学性能。若是力学性能达不到标准，又经历了长期的、高强度的负荷，极大程度上会发生折断开裂，对液压支架使用安全造成隐患。中缸是立柱的其中一个组件，其结构繁杂，在生产和加工过程中要使用焊接步骤，务必要求焊接工艺更加严谨，保证焊接品质。
2焊接工艺存在的具体缺陷
2.1作业人员专业技术有待提升
工人掌握的焊接技术是整个行业持续发展的基础。如果工人掌握的焊接技术差，就会阻碍焊接行业的发展。在工业发展时期，对焊接工艺的要求相对较低，但在实际工作中，由于不同人员的技术水平差距较大，最终制造的机械设备质量会有一定的差异。由于机械设备应用广泛，一些行业对机械设备的要求很高，导致一些机械设备的性能很难达到应用标准，这就对劳动者提出了不同的要求，为掌握基础。
2.2焊接管理作业存在问题
在焊接作业过程中，设备和原材料的采购、工人焊接作业的开展、焊接作业后的检查是整个焊接作业的正常过程。但在焊接作业过程中，没有一套合理的管理制度。在采购焊接作业所用原材料时，没有相应的监督工作，导致材料采购不透明，出现以次充好、私自掏腰包的现象。焊接期间，没有做好监督检查工作，工作人员没有认真完成相应的工作，导致焊接设备质量难以达到相应的作业标准。一旦出现问题，往往会出现相互推卸责任、找不到负责人的情况，这对焊接作业的实际效益产生不利影响。
2.3焊接设备机械普及不到位
与其他技术相比，焊接技术是一项比较基础的技术，其进入条件相对较低，但具有不可替代的特点。在焊接作业的实际发展过程中，经常采用人工操作，因此位置往往不准确，焊接不到位。同时，一些工作人员工作经验有限会导致焊接操作过程中出现失误，适当推广焊接设备的机械化操作可以有效避免上述问题。
2.4缺少相应规定
焊接工艺是机械设备加工的基础性工作，也是整个行业发展的关键。但现阶段我国焊接行业的相关规定还不全面，缺乏统一的焊接标准，导致机械设备不能达到相应的应用标准，不仅浪费了大量的物资和人力资源，而且埋下了一定的安全隐患。
3 立柱中缸焊接加工工艺的改进
3.1 实验材料的选择
（1）实验材料。选用S890钢进行实验，此钢材用于制造立柱中缸，是无缝钢管，钢管直径401毫米，长63毫米。S890钢的化学成分表参照表1。将钢材进行淬火和高温回火，
按照拉伸实验检测得出，屈服强度820兆帕，抗拉强度907兆帕，延伸率19%，零下20℃时，冲击功为161焦。
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表1 S890钢材料的化学成分表 %
（2）保护性气体。立柱中缸在运作时，因为要承担的外部负荷比较沉重，所以其韧性要更强，必须能满足工作要求，大热输入的焊接方法并不适用。另外，在焊接工艺的实用效果和经济效益方面，也要多加注意，根据实际状况，最后选择熔化极气体保护焊焊接工艺。这样的焊接方法需要用到保护气体，该焊接中采用的保护气体成分是φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%。
（3）焊材的选用。立柱中缸是关键的承力结构，不但要有充分的强度，还必须具有较好的韧性。但是，材料的强度和韧性的标准却是相互冲突的，材料的强度较大时，韧性一般不好；反之，如果材料的韧性优异，强度值则达不到标准，若想使焊缝强度和韧性完美契合，防止产生一项标准很高，另一项标准很低的问题出现，所以，最后选用了低强度焊接材料。该焊材的运用，会将焊缝部分的碳含量和碳当量限定在合理范围内，保证焊缝强度不但可以达到设计需求，而且在一定程度上提高其抗变形能力，优良的塑性是增强抗裂性能的根本。对各种焊材属性进行分析比较，最后选择了GHS-70焊丝。焊丝的屈服强度是645兆帕，抗拉强度是735兆帕，延伸率高达21%，零下40℃时冲击功为91焦。经过实验可以看出，GHS-70焊丝材料与20%CO2+80%Ar（φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%）的保护气体联合运用，焊接质量良好，焊缝部分的强度和韧性均达到了有效保证。
3.2 焊接工艺设计
（1）焊前准备。焊接前，要先把焊缝部位加工成“U”形，还要把焊缝周边位置打扫干净，清除残渣，使其展现出金属光泽。S890钢碳当量含量较大，并且在焊接过程中较易发生裂痕，因而，在开始焊接时，务必把准备用来焊接的焊料先加热，为了使焊接更加方便快捷，初次焊接时的预热温度设定位125～150℃。经过预热处理，可以防止S890钢材料温度发生快速改变，从而导致热裂纹。
（2）焊接流程。本次所采用的焊接样本是环形部件，因而运用环缝焊缸机实施焊接，采用保护性气体20%CO2+80%Ar（φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%），通常运作情况下，气体流量维持在16至20升/分钟之间。如果需要焊接区域偏广，则有必要实施多道次焊接，道次为20次，焊接过程中，每道次的把控温度都必须严谨，每层的温度不能超过250℃，焊接速度为0.5毫米/秒，电流强度设置在315安，电弧电压设定为30伏上下。完成全部的焊接步骤后，千万不要水淬，使用棉被包裹住焊接部位，保持两小时，采用此种方法可以有效减缓焊缝部位的冷却速度。
4 立柱中缸焊接工艺优化的效果研究
等到焊缝位置温度与室内温度一致时，可依据相关准则，察看焊缝的焊接效果，焊缝部位没有鲜明的瑕疵，表明焊接质量出色。经过48小时后，使用超声波无损探伤技术观测焊缝区域，重点检查焊缝内部是不是有问题，检查后，全部焊缝部位都没有欠缺和瑕疵，质量优异。对焊缝位置的力学功能进行探讨，按照相关规定，把焊缝部位钢材制作成拉伸样本和冲击样本，并遵循相关规定进行拉伸和冲击测试。经过室温拉伸检测，得出焊缝位置的抗拉强度高达730兆帕，并且断裂部位为焊缝区域；零下20℃时，焊缝中央部位冲击功为100焦，热影响区部位冲击功为95焦上下。通过对立柱中缸进行焊接工艺加工，焊缝部位的抗拉强度大于650兆帕，满足相关标准，并且冲击韧性较好。因而能够确定焊接工艺设计良好，可以保证立柱中缸焊缝部位的强度和韧性，从而确保液压支架的综合使用效果。
5结束语
综上所述，与普通焊接工艺相比，工程机械的焊接工艺具有较强的专业性。机械焊接设备可作为设计焊接工艺和焊接部件以满足焊接需要的基础。液压支架是煤矿开采过程中的关键机械设备，对煤矿安全具有重要意义。采用先进的焊接工艺，保证了焊接质量，增强了液压支架的性能，达到了安全的目的。
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