对激光熔覆再制造技术的研究

液压支架主要用于煤矿矿井内顶板、煤壁的支撑,液压支架立柱是其主要承载部件,制造成本较高。在当今不景气的煤炭市场环境下,当务之急的是研究如何降低液压支架立柱的使用成本,延长其使用寿命。

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件,处于酸、碱腐蚀严重的恶劣工况下,其表面容易被锈蚀、划伤,使其失效,支撑力达不到安全要求,对井下安全生产造成较大隐患。因此,高效保质的修复液压支架立柱,是保障煤矿安全运行的有效手段,提高煤矿经济效益的途径。

目前液压支架立柱修复技术主要有电镀修复、等离子熔覆、激光熔覆技术。电镀修复是指工件表面电镀一层金属,使其几何尺寸达到要求; 等离子熔覆是离子态电弧夹带金属粉在涂布承载面进行热态的表面沉积形成表面涂层,从而对缺陷修补;激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面预置涂层材料,经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层, 从而改善基体材料表面的耐磨、耐蚀等的工艺方法。通过对三种技术修复后的立柱进行使用后发现, 激光熔覆再制造技术修复后的立柱有较强的耐腐蚀性,较高的硬度,符合立柱使用标准,且其使用寿命是电镀修复的6 倍以上。液压支架立柱通过激光熔覆再制造技术进行修复,延长了其使用寿命。

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为激光熔覆系统, 选用半导体激光加工系统。该系统由一个体积小、效率高的激光头、系统控制单元及水冷系统构成。其结构紧凑小巧,运用广泛。此系统的优点为:①能够加工出极好的冶金覆层,对缺陷修复效果显著。②具有较低的热输入和粉末覆盖,能达到能量集中、降低材料消耗。③预处理和后处理简单, 省时省力④能够达到精确控制,确保修复准确高效。⑤较低的残余应力变形,不影响立柱的正常使用。因此,利用半导体激光加工系统,可使激光熔覆技术更好地应用于液压支架立柱的修复。

三、效益分析

(一)性能效益

液压支架立柱通过激光熔覆技术修复,其激光熔覆层与立柱基体形成了牢固的冶金结合熔覆层,熔覆层组织致密,无气孔,有较好的耐腐蚀性、耐磨和抗冲击性,使用寿命是电镀修复的6倍以上。

(二)经济效益

激光熔覆再制造技术修复液压支架立柱还处于发展阶段,维修成本较高,约是电镀修复的6倍,修复后的立柱使用寿命为电镀修复的6倍以上。随着技术的发展成熟,激光熔覆再制造技术的修复成本呈逐年下降的趋势。综合来看,激光熔覆再制造技术的性价比是比较高的,相对其他修复技术,占有明显优势。

(三)环境效益

电镀修复前要对立柱进行酸洗,会产生大量酸洗废水,对环境造成污染,而激光熔覆再制造技术则不存在此类问题,能有效地保护环境。

四、结语

激光熔覆再制造技术趋于成熟,液压支架立柱的修复在性能、经济效益及环境保护等方面具有明显优势。通过我们对激光熔覆再制造技术的研究及分析,在未来的立柱修复行业中,激光熔覆再制造技术必然会占主导地位。