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扬州市迎松静电喷塑厂

Yangzhou Yingsong Electrostatic Spraying Factory

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液压支架立柱激光熔覆再制造技术研究

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发布时间:
2022-04-04 13:11:30
【摘要】:
通过对激光熔覆再制造技术的概述,研究了基于液压支柱的激光熔覆再制造技术的设备、工艺和材料,并对其效益进行了分析。

液压支架主要用于煤矿顶板和煤壁的支护。液压支架立柱是其主要承载部件,制造成本高。当今煤炭市场低迷的环境下,如何降低液压支架立柱的使用成本,延长其使用寿命,是迫切需要研究的问题。

一、激光熔覆再制造技术概述

液压支架立柱作为液压支架的重要组成部分,承受着严重的酸碱腐蚀。其表面易锈蚀、划伤,失效,支护力达不到安全要求,给井下安全生产带来很大隐患。因此,高效、高质量地修复液压支架立柱是保证煤矿安全生产、提高煤矿经济效益的有效手段。

目前,液压支架立柱的修复技术主要有电镀修复、等离子熔覆和激光熔覆。电镀修复是指工件表面电镀一层金属,使其几何尺寸符合要求;等离子熔覆是利用离子电弧将金属粉末热表面沉积涂层承载表面,形成表面涂层,以修复缺陷;激光熔覆技术是指将涂层材料以不同的填充方式预先设置涂层基材表面,通过激光照射将其与基材表面的薄层熔化,并快速凝固后与基材形成稀释度极低且冶金结合的表面涂层的工艺,从而提高基材表面的耐磨性和耐腐蚀性。使用三种工艺修复的立柱后,发现激光熔覆再制造技术修复的立柱耐蚀性强,硬度高,符合立柱使用标准,使用寿命是电镀修复的6倍以上。采用激光熔覆再制造技术对液压支架立柱进行修复,以延长其使用寿命。

二、液压支架立柱激光熔覆再制造技术研究

激光熔覆再制造技术的设备核心是激光熔覆系统,它选用半导体激光加工系统。该系统由小型高效激光头、系统控制单元和水冷系统组成。本实用新型结构紧凑,适用范围广。该系统的优点是:① 它能加工出优良的冶金涂层,对缺陷修复有显著效果。② 低热量输入和粉末覆盖率,可实现能量集中,降低材料消耗。③ 前处理和后处理简单,省时省力④ 可以实现精确的控制,以确保准确高效的维修。⑤ 较低的残余应力变形不影响立柱的正常使用。因此,采用半导体激光加工系统可以使激光熔覆技术更好地应用于液压支架立柱的修复。

液压支架立柱表面修复工艺流程如下:废件表面车削→ 覆层前工件表面探伤→ 覆层制备→ 覆层车削→ 覆层磨削

(一) 废弃零件的表面车削

旋转报废的立柱表面,清除腐蚀坑缺陷。

(二) 熔覆前的表面探伤

为了保证熔覆层的性能,制备熔覆层之前,应对待熔覆的工件进行探伤,表面不得有裂纹。然后清洁表面,使其符合覆层标准。

(三) 熔覆层的制备

熔覆时采用侧轴送粉。熔覆后,废弃零件表面获得单面厚度为1.3mm的熔覆层,如图1所示。

  

  

图1包覆和组装立柱后的轴类零件表面

(四) 熔覆层的车削

覆层后转动工件,使其直径比标准直径大0.4mm。

(五) 覆层磨削

车削后,研磨工件,使其直径达到标准工件尺寸。

通过我们改进的工艺:将需要修复的液压支架立柱安装到激光加工机床上,配合主轴C的旋转运动和激光头X直线轴的进给运动,使送粉和熔覆同步于一个工作步骤,并采用多通道重叠法扫描熔覆;激光输出功率6-7kw,激光扫描线速度700mm/min,激光束为15x25宽带矩形光斑;使金属粉末与液压支架立柱表面形成冶金结合,提高其硬度、耐腐蚀性,延长其使用寿命。

液压支架立柱修复所需材料,经过多次试验,所选冶金粉末材料的重量百分比为64.7%Fe、0.148%C、5.281%Si、0.368mn、4.219cr、25.88%Ni、0.129nb、1.132%B和1.147%p。合金粉末立柱活动立柱表面熔化,具有较强的耐腐蚀性,表面硬度达到hv410,其使用寿命是镀铬柱的5-10倍。

三、 效益分析

(一) 绩效效益

液压支架立柱采用激光熔覆技术进行修复。激光熔覆层与柱状基体形成固体冶金结合熔覆层。镀层组织致密,无气孔,耐腐蚀、耐磨、耐冲击性能好,使用寿命是电镀修复的6倍以上。

(二) 经济效益

采用激光熔覆再制造技术修复液压支架立柱仍处于发展阶段,维修成本高,约为电镀修复的6倍,修复立柱的使用寿命是电镀修复的6倍以上。随着技术的发展和成熟,激光熔覆再制造技术的维修成本逐年下降。总体而言,激光熔覆再制造技术的性价比较高,与其他修复技术相比具有明显的优势。

(三) 环境效益

电镀修复前需对立柱进行酸洗,会产生大量酸洗废水,污染环境。然而,激光熔覆再制造技术并不存这样的问题,可以有效地保护环境。

四、 结论

激光熔覆再制造技术趋于成熟,液压支架立柱的修复性能、经济效益和环保方面具有明显优势。作者坚信,通过对激光熔覆再制造技术的研究和分析,激光熔覆再制造技术必将未来的立柱维修行业占据主导地位。



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