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液壓支架主要用于煤礦礦井內頂板、煤壁的支撐,液壓支架立柱是其主要承載部件,制造成本較高。在當今不景氣的煤炭市場環境下,當務之急的是研究如何降低液壓支架立柱的使用成本,延長其使用壽命。

一、激光熔覆再制造技術概述

液壓支架立柱作為液壓支架的重要組成部件,處于酸、堿腐蝕嚴重的惡劣工況下,其表面容易被銹蝕、劃傷,使其失效,支撐力達不到安全要求,對井下安全生產造成較大隱患。因此,高效保質的修復液壓支架立柱,是保障煤礦安全運行的有效手段,提高煤礦經濟效益的途徑。

目前液壓支架立柱修復技術主要有電鍍修復、等離子熔覆、激光熔覆技術。電鍍修復是指工件表面電鍍一層金屬,使其幾何尺寸達到要求; 等離子熔覆是離子態電弧夾帶金屬粉在涂布承載面進行熱態的表面沉積形成表面涂層,從而對缺陷修補;激光熔覆技術是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面預置涂層材料,經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化,并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結合的表面涂層, 從而改善基體材料表面的耐磨、耐蝕等的工藝方法。通過對三種技術修復后的立柱進行使用后發現, 激光熔覆再制造技術修復后的立柱有較強的耐腐蝕性,較高的硬度,符合立柱使用標準,且其使用壽命是電鍍修復的6 倍以上。液壓支架立柱通過激光熔覆再制造技術進行修復,延長了其使用壽命。

二、液壓支架立柱激光熔覆再制造技術研究

激光熔覆再制造技術的設備核心為激光熔覆系統, 選用半導體激光加工系統。該系統由一個體積小、效率高的激光頭、系統控制單元及水冷系統構成。其結構緊湊小巧,運用廣泛。此系統的優點為:①能夠加工出極好的冶金覆層,對缺陷修復效果顯著。②具有較低的熱輸入和粉末覆蓋,能達到能量集中、降低材料消耗。③預處理和后處理簡單, 省時省力④能夠達到精確控制,確保修復準確高效。⑤較低的殘余應力變形,不影響立柱的正常使用。因此,利用半導體激光加工系統,可使激光熔覆技術更好地應用于液壓支架立柱的修復。

三、效益分析

(一)性能效益

液壓支架立柱通過激光熔覆技術修復,其激光熔覆層與立柱基體形成了牢固的冶金結合熔覆層,熔覆層組織致密,無氣孔,有較好的耐腐蝕性、耐磨和抗沖擊性,使用壽命是電鍍修復的6倍以上。

(二)經濟效益

激光熔覆再制造技術修復液壓支架立柱還處于發展階段,維修成本較高,約是電鍍修復的6倍,修復后的立柱使用壽命為電鍍修復的6倍以上。隨著技術的發展成熟,激光熔覆再制造技術的修復成本呈逐年下降的趨勢。綜合來看,激光熔覆再制造技術的性價比是比較高的,相對其他修復技術,占有明顯優勢。

(三)環境效益

電鍍修復前要對立柱進行酸洗,會產生大量酸洗廢水,對環境造成污染,而激光熔覆再制造技術則不存在此類問題,能有效地保護環境。

四、結語

激光熔覆再制造技術趨于成熟,液壓支架立柱的修復在性能、經濟效益及環境保護等方面具有明顯優勢。通過我們對激光熔覆再制造技術的研究及分析,在未來的立柱修復行業中,激光熔覆再制造技術必然會占主導地位。