郭世敬 张家坤 化三兵

1. 概述

随着矿用液压支架强度和吨位要求的提高，对液压缸的焊缝质量和稳定性要求也相应提高，特别是缸底与缸筒处圆周焊缝，焊缝尺寸较大，通常坡口尺寸在20mm以上，此处的焊接质量直接决定了液压缸的整体性能，所以此处的焊缝是需要进行超声波探伤以保证焊接质量，但是目前的检查合格率较低，在40%左右，其中气孔以及夹渣缺陷是缸筒与缸底焊接最重要的缺陷。本文对气孔及夹渣缺陷进行总结和分析，并采取措施进行防止。

2. 气孔及夹渣缺陷产生的原因

目前缸底与缸筒的焊接主要采用富氩气体保护焊接（90%CO2+10%Ar），虽然焊接速度快，效率高，但是探伤合格率较低，经超声波探伤其主要缺陷为夹渣及气孔缺陷，图1为冷加工车开焊缝后发现的气孔及夹渣缺陷。

焊接参数及焊接材料以及气体纯度满足要求的前提下，富氩气体保护焊接气孔产生主要原因：焊接过程中由于气体保护不到位，熔池混入气体；焊件清理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池；电弧过长，焊接时保护气体流量过大或过小，保护效果不好等；冷却过快，气体孔来不及逸出焊缝，从而残留焊缝中形成气孔。

富氩气体保护焊接产生夹渣的主要原因：焊件清理不干净、多层多道焊层间焊渣清理不干净、焊接过程中熔渣脱落在熔池中等；电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接热输入小、焊接速度快等，导致熔池中熔化的杂质未浮出而在熔池中凝固。

3. 气孔及夹渣缺陷的防止

针对上述富氩气体保护焊接气孔产生主要原因，除了确保焊接前清除待焊接位置两侧各20mm左右水分、油污、锈蚀等，还应主要采取以下措施。

（1）选择合适焊接参数 焊接参数是保证焊接质量的关键因素，首先要保证电流电压匹配，焊接速度及每层熔敷厚度合适，才能保证产生的气体能够完全从熔池中逸出不会形成气孔残留。目前矿用液压油缸通用的焊接参数：I=260~300A ，U=27~32V，v=300~400mm/min，同时要保证气体纯度＞99.95%，在此焊接参数下的液压缸焊缝的焊接质量完全可以满足设计要求的力学性能。

（2）选择合适焊枪喷嘴 矿用大直径液压缸，由于缸筒壁厚较大，坡口深度较深时，使通用的焊枪喷嘴的可达性变差，保护效果降低，如图2a所示，此时焊丝伸出长度过长（20mm以上），电弧过长，使气体的保护性变差，周围气体很容易进入熔池，从而导致气孔的大量产生。通过对喷嘴的改进，选择小直径喷嘴，由图2b可看出，改进后焊接时喷嘴的可达性明显提高，干伸长度可以保证在10~15mm，从而可以得到稳定电压，并且能够达到良好的保护效果，有效防止气孔的产生。通过喷嘴的改进，后续探伤气孔缺陷基本得到解决，大部分焊缝质量都能够满足探伤质量要求。

（3）层间道间清渣 缸筒与止夹渣缺陷的产生，必须要对层间道间进行清渣处理，如图3b所示，每层每道焊接结束之后在下道焊缝焊接之前将残留焊渣清理干净，从而保证焊接后没有焊渣残余在焊缝内形成夹渣。通过层间道间的清渣处理，探伤后夹渣缺陷基本得到解决，大部分能够满足探伤质量要求。

图1 油缸焊接形成的气孔及夹渣缺陷

图2 喷嘴改进前后对比

图3 焊渣及焊渣清理

4. 结语

通过选择合适的焊接参数能够保证焊缝的力学性能和组织性能。通过调整焊枪喷嘴的大小，提高了焊接过程中气体保护的效果，从而减少外界气体进入熔池产生气孔缺陷。通过层间道间的清渣，减少了焊渣在焊缝中的残留，从而大大降低了夹渣缺陷。通过以上措施，目前液压缸焊接的一次探伤通过率提高到95%以上。