对液压支架用中厚Q960钢板进行焊接热模拟试验,分析了不同冷却速率(0.5~100℃·s-1)下热影响区粗晶区的显微组织和硬度;通过铁研试验和焊接接头力学性能试验,对机器人焊接工艺进行了确定。结果表明:在焊前预热100℃条件下,当冷却速率低于80℃·s-1,即焊接热输入大于6.5 kJ·cm-1时,模拟得到热影响区粗晶区硬度可稳定在420 HV以下;在焊前100℃预热,焊接热输入为13.95 kJ·cm-1条件下,机器人焊接Q960钢板接头具有良好的抗冷裂纹敏感性;匹配ER96-G焊丝,13.02~15.18 kJ·cm-1焊接热输入下机器人焊接中厚Q960钢板接头的性能均能满足标准要求。适宜的机器人焊接参数为焊前预热100℃、焊接电流460 A、电压33 V、焊接速度60 cm·min-1、送丝速度8.5 m·min-1,此时焊接熔敷率可达到8 kg·h-1。

采用斜Y型坡口焊接裂纹进行试验,分析了Q960D钢的焊接接头裂纹敏感性,Q960D钢的淬硬倾向大,冷裂纹倾向较大,焊接时预热温度100℃以上,可有效防止焊接冷裂纹的产生。通过试验发现Q960D钢板不同热输入对其焊接接头硬度、强度、韧性的影响。经焊接接头综合力学性能试验,结果表明:Q960D钢板焊接接头的焊接质量良好、综合力学性能优良,能够满足煤矿液压支架的设计和使用要求,当热输入由小向大变化时,焊缝的硬度下降,焊接时热输入不宜过大。

采用斜Y形坡口焊接裂纹试验分析了S690Q调质钢的焊接接头裂纹敏感性。S690Q钢有明显的淬硬性,冷裂纹倾向较大,焊接时预热温度100℃以上可有效防止焊接冷裂纹的产生。分析不同焊接热输入下S690Q钢板的焊接接头性能变化规律,结果表明S690Q钢板的焊接质量良好、综合力学性能优良,S690Q能够满足煤矿液压支架的设计和使用要求。