激光熔覆技術在液壓支架中的應用

【摘 要】本文介紹了液壓支架長期在井下工作的惡劣環(huán)境，對井下作業(yè)的人員造成極大地安全隱患，定期維修費用又是一筆不小的開支。激光熔覆技術在液壓支架立柱上的成功應用，引領了礦山設備技術升級、產(chǎn)業(yè)升級走進一個新時代。

【關鍵詞】激光熔覆 液壓支架 煤炭機械

【中圖分類號】TG174.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）04-0198-02

一 液壓支架的工作環(huán)境

液壓支架是將液壓支架頂梁和底座連接起來的部件，承受頂板的載荷式支架的主要承載部件。液壓支架工況條件苛刻，大多數(shù)是在高速、重載、振動、沖擊、摩擦和介質(zhì)腐蝕等的工況條件下工作。運行時間長，絕大部分機械設備不分晝夜，長年累月連續(xù)作業(yè)。工作環(huán)境惡劣，設備時刻處于粉塵、水汽以及有害氣體的包圍之中。潤滑條件差，環(huán)境惡劣，工況苛刻，停機時間短，使機械零部件得不到良好的潤滑和維護。隨著中厚偏薄、薄煤層開采力度的加大，被輸送物料的研磨性指數(shù)也不同程度地增加，加劇了設備的磨損。

液壓支架在使用過程中立柱外圓表面容易被腐蝕、磨損，直至失效。必然會引起整套裝置運行不穩(wěn)定，帶“病”運行的設備對于井下作業(yè)的人員來說是一個極大地安全隱患。設備停運導致減產(chǎn)，設備維修或更換也是一筆不小的開支。

液壓支架正常使用周期最少應在一年以上，如果因油缸銹蝕而升井維修，大修周期一般為半年，維修費用是整機費用的30%左右。在行業(yè)內(nèi)，液壓支架油缸外圓表面普遍都采用電鍍鉻技術進行防護，對于井下十分復雜的作業(yè)環(huán)境，其抗腐蝕能力遠遠未達到理想狀態(tài)。如何改變液壓支架油缸的表面防護技術，提高油缸乃至支架整機在井下的環(huán)境適應能力和使用壽命成了亟待解決的問題。再加上傳統(tǒng)電鍍工藝所使用的六價鉻在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生鉻霧、廢水、廢渣等影響生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)，有悖于國家綠色環(huán)保的要求，不利于節(jié)能減排，國家對此的監(jiān)管力度在不斷加強。同時，設備升井維修、制造新品也會消耗大量能源。

二 激光熔覆技術的作用

采用激光熔覆技術讓報廢液壓支架立柱“起死回生”。激光熔覆技術就像變魔術一樣讓大量報廢的液壓支架立柱“起死回生”，繼續(xù)服役，為實現(xiàn)“綠色礦山”開辟了一條捷徑。激光熔覆技術在礦山綜采設備液壓支架立柱上的成功應用，將引領礦山設備技術升級、產(chǎn)業(yè)升級走進新時代。

激光熔覆技術就是利用大功率激光束聚集能量極高的特點，瞬間將被加工表面微熔，同時使零件表面預置或與激光束同步自動送置的合金粉完全熔化，獲得與基體冶金結(jié)合的致密覆蓋。該技術熱影響區(qū)小，覆層性能可梯度功能控制，熔覆層與技術基體冶金結(jié)合，可靠地解決了鍍鉻層孔隙多和結(jié)合力差的問題。

三 激光熔覆技術在液壓支架中的應用

工作面液壓支架型號如下表所示，ZF7200/18/33液壓支架主要參數(shù)：支架高度1800～3300mm；支架寬度1430～1600mm；工作阻力7200Kn；支護強度0.91～0.93Mpa；操作方式為本架手動操作；帶加長桿立柱4件。

工作面液壓支架型號

序號支架類別支架型號數(shù)量

1中間架ZF7200/18/3376架

2過渡架ZFG7500/19/334架

使用時間：該套支架有兩個批次，中間架中的60架為2011年出廠，在井下使用了2年左右；16架中間架和4架過渡架為2009年出廠，在井下使用了4年，2個工作面。

過煤量：2011年的支架過煤量80萬噸左右；2009年支架使用2個工作面，過煤量不詳，但兩者都存在較多問題。

維修次數(shù)：2009年支架在2011年6月在井下進行檢修；2011年的支架本次為第一次大修，但二者在作業(yè)期間多次出現(xiàn)問題，主要集中在立柱千斤頂維修。

井下使用環(huán)境：支架在井下使用銹蝕嚴重，設備操作人員反映水質(zhì)堿性較重。結(jié)構(gòu)件類銹蝕嚴重，銷軸銹蝕較為嚴重，除銹后存在尺寸減小，閥類銹蝕嚴重，尤其是立柱千斤頂類鍍鉻面銹蝕特別嚴重。

圖1為激光熔覆技術展示，對于退鍍后表面麻坑深度>

1mm的鍍鉻件，采用激光熔敷技術完成修復，避免報廢。

圖2為缸體止口修前和修后的對比，對于止口部分腐蝕嚴重的缸體，全部采用￠1.2的不銹鋼焊條修復，加工后恢復到原尺寸公差為H9，粗糙度1.6，并要求缸口倒角圓過渡。

圖1 激光熔覆技術展示 圖2 缸體止口修前和修后的對比

激光熔覆技術能在低成本材料上獲得具有耐蝕、耐磨等高性能表面，以代替昂貴的整體高級合金，從而大量節(jié)約貴重或稀有金屬材料，適用于易磨損及易腐蝕零部件的表面強化處理。為了提高液壓支架的使用壽命，需要對關鍵部件進行表面處理。新支架立柱壽命一般是1～2年，但是利用激光熔覆技術處理后的可以達到5年免維護。

四 結(jié)束語

實踐表明，經(jīng)激光熔覆技術的液壓支架立柱在井下實際使用壽命都超過了傳統(tǒng)的表面鍍鉻的新液壓支架立柱。該技術有很好的應用前景，經(jīng)濟和社會效益十分巨大。可以預見它還可以運用到新產(chǎn)品的制造中。

參考文獻

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〔責任編輯：林勁〕