液压支架再制造中激光熔覆技术的应用分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 08 日 作者简介:翟渊辉(1987),男,汉族,河南开封人,本科学历,机械工程师,研究方向为煤矿设备管理。-172-液压支架再制造中激光熔覆技术的应用分析 翟渊辉 陕西能源凉水井矿业有限责任公司,陕西 榆林 719319 摘要:摘要:在煤矿开采过程中,液压支架表面易发生锈蚀,严重影响支架使用效果及使用寿命。目前,大多数液压支架的表面处理都采用了激光熔覆层的方法,这种方法不仅可以解决传统的镀铬工艺带来的污染问题,还可以提高支架的耐腐蚀性能,并且可以使基体的缺陷得到修复。基于此,本文首先阐述了激光熔覆技术相关内容,其次,分析了液压支
2、架再制造作业的流程及要点,最后重点探究液压支架再制造中激光熔覆技术的应用。关键词:关键词:液压支架;再制造;激光熔覆技术 中图分类号:中图分类号:V233.91 熔覆技术是将具有特殊性能的金属表面熔焊到金属表面,如耐磨、抗腐蚀等。对外形不良的金属零件和制品进行熔覆修补,也可生产双金属、多金属复合材料零件。利用熔覆工艺解决单种材料性能的缺陷,能够有效提高零件的使用寿命,进一步减少后期维护费用。因此,熔覆是一种高效、低成本的表面处理方法,是一种新的技术发展方向。当前常用的熔覆工艺有等离子熔覆、冷弧合金熔覆及激光熔覆。激光熔覆工艺是一种新兴的绿色表面修复技术,可将退镀基体出现锈蚀麻点或腐蚀凹坑恢复到
3、原图纸尺寸,不仅结合效果较好,而且耐蚀性能远高于传统的镀铬工艺,因而近年来得到了极大关注。1 激光熔覆技术 激光熔覆是一种应用很广泛的表面改性或增材再制造技术,它是以激光束为能量源,将外部材料和基体熔焊在一起。目前主要有普通激光熔覆和高速激光熔覆两种,但不论是哪一种,其最重要的特点都是热量集中,加热快、冷却快,热影响区小,稀释率低。其熔覆材料可以是粉末、焊丝或板材,通常以粉末为主,按性能可分为钴基、镍基、铜合金基和铁基。耐腐蚀性方面,激光熔覆在经过了 10 余年的发展后,目前的熔覆质量也很稳定,尤其是传统激光熔覆上,唯一较大的不稳定因素是激光器的自然衰减可能会造成光栅边缘与中部的能量不均匀,从
4、而导致光栅边缘部位的熔覆质量出现问题,这也是大多数激光熔覆产品出现螺旋带状锈蚀的主要原因。材料方面,激光熔覆采用的一般均是粉末材料,它的成分配比不受焊丝拉丝成形的要求影响,所以可以更加的灵活和有针对性,对其材料的耐腐蚀性不能做一个死的估计,我们只能用一组实验数据来进行一个对比,我们在铜加速盐雾试验箱中同时放入了电镀、430 不锈钢、合金熔覆和激光熔覆的样件,最终的试验结果是电镀样件在 240h 左右开始点蚀,430 不锈钢在125h 左右开始点蚀,合金熔覆样件在 400h 左右开始点蚀,激光熔覆在 365h 左右开始点蚀,需要说明的是,我们的激光熔覆样机是使用市面上中等价位粉末材料来加工的。硬
5、度方面,激光熔覆根据粉末材料成分的不同,呈现出来的熔覆后硬度也不一样,通常为 HRC45-55 之间,若特殊工况需要,还可做到 HRC60-65,如啮合齿轮的齿面,由于是刚性接触工作,就要求表面硬度很高,来提高它的抗接触应力需求。热影响性方面,激光熔覆在热影响性上有着很大的优势,尤其是高速激光熔覆,因为激光熔覆能量集中的热源特性是别的方式无法比拟的,其熔覆过程中产生的熔池很小,过渡区域也很小,因此产生的收缩力也较小,工件就不容易产生弯曲、收缩等变形。2 液压支架的工作环境 液压支架是支撑液压支架顶梁与底座的构件,是承载顶板的承重构件。液压支架工作环境恶劣,大部分工作在高速、重载、振动、冲击、摩
6、擦及介质侵蚀等环境中。大部分机械设备都是日夜不停地工作。其作业条件非常恶劣,经常被粉尘、水蒸气和有害气体所围绕。由于润滑状况不佳、工作环境较差、停工期中国科技期刊数据库 工业 A-173-较短等原因,导致各零件无法得到很好的润滑与保养。随着中厚薄煤层开采强度的提高,支架构件的磨蚀指标也在一定程度上增大,从而导致设备的磨蚀。3 外圆熔覆问题与修复 立柱熔覆层出现了不同程度的锈蚀,具体锈蚀现象描述如下:现象一:熔覆层在半圆周范围内存在成片点状锈蚀,多集中在活柱中上半部。现象二:在前柱面向煤壁侧,且主要集中在放炮区域,活柱伸出部分的熔覆层上出现零星点状锈蚀,单处锈蚀点的面积相对较大。现象三:熔覆层表
7、面有离散型点状锈蚀,锈蚀点分布比较分散,主要在焊道搭接线周边,棋盘井和峙峰山项目均有这种现象出现。3.1 原因分析 现象一原因分析:(1)活件较细且为空心结构,熔覆过程中有小弧度弯曲现象,或精加工时与粗车基准不重合,精加工后造成一侧熔覆层厚度不足,甚至露底现象。(2)根据锈蚀工件编号溯源时发现,车工对熔覆后的弯曲工件没有进行正确的处理,仅对未加工到的区域进行了局部补焊后再加工,忽略了对应侧车削量过大的情况。(3)技术上没有针对不合格工件处理的标准作业指导书,对于大部分车工而言,这是一处知识盲区。现象二原因分析:(1)放炮时产生的飞溅物体会造成熔覆层表面损伤,损伤后的熔覆层会出现露底现象,其防腐
8、性能会大幅降低,最终出现锈蚀现象。(2)炮药的成分主要是硝酸盐、高氯酸盐、硫黄等,放炮后造成该区段的腐蚀性化学物浓度升高,加剧熔覆层锈蚀。现象三原因分析:(1)活件表面清洁度不达标,焊接时产生细微气孔。(2)设备存在问题,造成焊接成型差(如下图)。(3)粗车余量小,精车时熔覆层较薄,熔覆层稀释率高(尤其搭接位置稀释率最高)(4)之前焊接方式为摆动焊接,摆动焊接时焊丝在熔池里会有搅动熔池的现象产生,导致母材表层熔液上翻到焊肉当中,造成焊肉当中尤其搭接位置铁含量偏高防腐性能下降。3.2 解决措施 现象一解决措施:(1)梳理完善可满足外圆熔覆质量要求的产品规格对应表,防止长径比超标工件熔覆时弯曲问题
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