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激光熔覆技术在液压支架中的应用

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激光熔覆技术在液压支架中的应用

发布日期:2018-09-13 作者: 点击:

一 液压支架的工作环境 

液压支架是将液压支架顶梁和底座连接起来的部件,承受顶板的载荷式支架的主要承载部件。液压支架工况条件苛刻,大多数是在高速、重载、振动、冲击、摩擦和介质腐蚀等的工况条件下工作。运行时间长,绝大部分机械设备不分昼夜,长年累月连续作业。工作环境恶劣,设备时刻处于粉尘、水汽以及有害气体的包围之中。润滑条件差,环境恶劣,工况苛刻,停机时间短,使机械零部件得不到良好的润滑和维护。随着中厚偏薄、薄煤层开采力度的加大,被输送物料的研磨性指数也不同程度地增加,加剧了设备的磨损。 

液压支架在使用过程中立柱外圆表面容易被腐蚀、磨损,直至失效。必然会引起整套装置运行不稳定,带“病”运行的设备对于井下作业的人员来说是一个极大地安全隐患。设备停运导致减产,设备维修或更换也是一笔不小的开支。 

液压支架正常使用周期最少应在一年以上,如果因油缸锈蚀而升井维修,大修周期一般为半年,维修费用是整机费用的30%左右。在行业内,液压支架油缸外圆表面普遍都采用电镀铬技术进行防护,对于井下十分复杂的作业环境,其抗腐蚀能力远远未达到理想状态。如何改变液压支架油缸的表面防护技术,提高油缸乃至支架整机在井下的环境适应能力和使用寿命成了亟待解决的问题。再加上传统电镀工艺所使用的六价铬在生产过程中会产生铬雾、废水、废渣等影响生态环境的物质,有悖于国家绿色环保的要求,不利于节能减排,国家对此的监管力度在不断加强。同时,设备升井维修、制造新品也会消耗大量能源。 

二 激光熔覆技术的作用 

采用激光熔覆技术让报废液压支架立柱“起死回生”。激光熔覆技术就像变魔术一样让大量报废的液压支架立柱“起死回生”,继续服役,为实现“绿色矿山”开辟了一条捷径。激光熔覆技术在矿山综采设备液压支架立柱上的成功应用,将引领矿山设备技术升级、产业升级走进新时代。 

激光熔覆技术就是利用大功率激光束聚集能量极高的特点,瞬间将被加工表面微熔,同时使零件表面预置或与激光束同步自动送置的合金粉完全熔化,获得与基体冶金结合的致密覆盖。该技术热影响区小,覆层性能可梯度功能控制,熔覆层与技术基体冶金结合,可靠地解决了镀铬层孔隙多和结合力差的问题。 

三 激光熔覆技术在液压支架中的应用 

工作面液压支架型号如下表所示,ZF7200/18/33液压支架主要参数:支架高度1800~3300mm;支架宽度1430~1600mm;工作阻力7200Kn;支护强度0.91~0.93Mpa;操作方式为本架手动操作;带加长杆立柱4件。 

工作面液压支架型号 

序号 支架类别 支架型号 数量 

1 中间架 ZF7200/18/33 76架 

2 过渡架 ZFG7500/19/33 4架 

使用时间:该套支架有两个批次,中间架中的60架为2011年出厂,在井下使用了2年左右;16架中间架和4架过渡架为2009年出厂,在井下使用了4年,2个工作面。

过煤量:2011年的支架过煤量80万吨左右;2009年支架使用2个工作面,过煤量不详,但两者都存在较多问题。 

维修次数:2009年支架在2011年6月在井下进行检修;2011年的支架本次为第一次大修,但二者在作业期间多次出现问题,主要集中在立柱千斤顶维修。 

井下使用环境:支架在井下使用锈蚀严重,设备操作人员反映水质碱性较重。结构件类锈蚀严重,销轴锈蚀较为严重,除锈后存在尺寸减小,阀类锈蚀严重,尤其是立柱千斤顶类镀铬面锈蚀特别严重。 

图1为激光熔覆技术展示,对于退镀后表面麻坑深度>

1mm的镀铬件,采用激光熔敷技术完成修复,避免报废。 

图2为缸体止口修前和修后的对比,对于止口部分腐蚀严重的缸体,全部采用¢1.2的不锈钢焊条修复,加工后恢复到原尺寸公差为H9,粗糙度1.6,并要求缸口倒角圆过渡。 

图1 激光熔覆技术展示 图2 缸体止口修前和修后的对比 

激光熔覆技术能在低成本材料上获得具有耐蚀、耐磨等高性能表面,以代替昂贵的整体高级合金,从而大量节约贵重或稀有金属材料,适用于易磨损及易腐蚀零部件的表面强化处理。为了提高液压支架的使用寿命,需要对关键部件进行表面处理。新支架立柱寿命一般是1~2年,但是利用激光熔覆技术处理后的可以达到5年免维护。 

四 结束语 

实践表明,经激光熔覆技术的液压支架立柱在井下实际使用寿命都超过了传统的表面镀铬的新液压支架立柱。该技术有很好的应用前景,经济和社会效益十分巨大。可以预见它还可以运用到新产品的制造中。

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