液壓支架立柱維修工藝研究

劉鵬

摘 要：該文闡述了顯德汪礦閉坑關(guān)井后企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型發(fā)展的問題，根據(jù)企業(yè)長遠(yuǎn)規(guī)劃內(nèi)容，而專門研究了液壓支架立柱維修的各種工藝。通過對各種工藝的調(diào)查研究，從而選擇出合適顯德汪礦發(fā)展需要的技術(shù)工藝。

關(guān)鍵詞：液壓支架立柱維修;電鍍工藝;激光熔覆;等離子熔覆

根據(jù)國家“去產(chǎn)能”政策，顯德汪礦礦井閉坑后，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做大做強(qiáng)機(jī)電維修項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)轉(zhuǎn)型升級。液壓支架修理項(xiàng)目，作為液壓支架修理關(guān)鍵技術(shù)的立柱修復(fù)技術(shù)，目前有傳統(tǒng)電鍍工藝和新型的激光熔覆、等離子熔覆、熱噴涂等表面處理工藝。為了選擇技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行、且適合顯德汪礦項(xiàng)目實(shí)際發(fā)展的工藝技術(shù)及設(shè)備，2019年4、5月份，顯德汪礦組織相關(guān)人員先后赴河南鄭州、安陽、陜西西安、上海等地對上述工藝技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場考察調(diào)研，對其投資成本、運(yùn)營費(fèi)用、效率與質(zhì)量等進(jìn)行了初步的了解和評估，取得了第一手資料。

1 傳統(tǒng)電鍍工藝

目前電鍍行業(yè)正處在轉(zhuǎn)型升級階段，小散企業(yè)已經(jīng)關(guān)停，老牌電鍍企業(yè)的生產(chǎn)也受到較大的環(huán)保影響，產(chǎn)品產(chǎn)量經(jīng)常受到影響。與此同時，由于各礦工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件逐漸惡劣、液壓支架逐年老化、以及搬家倒面頻率高時間短等因素，外委電鍍的液壓支柱工件逐年上升， 2018年達(dá)7000多平方米，且要求交付時間緊，所以當(dāng)前的電鍍外委方式，經(jīng)常發(fā)生交付延遲、影響井下生產(chǎn)的情況。

所以，為了克服電鍍工藝給液壓支柱修理帶來的不利影響，急需尋求一種政策支持、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、工藝效率高的代替電鍍的新工藝新技術(shù)。

2 新型表面處理工藝

經(jīng)過先后對安陽市睿恒數(shù)控機(jī)床股份有限公司的常規(guī)激光熔覆技術(shù)、西安中科中美激光科技有限公司的高速激光熔覆技術(shù)、鄭州立佳熱噴涂機(jī)械有限公司的超音速火焰噴涂技術(shù)、上海岑祿實(shí)業(yè)有限公司等離子熔覆等可代替電鍍工藝、技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行實(shí)地考察和調(diào)研。

（1）常規(guī)激光熔覆：利用大功率激光束聚集能量極高的特點(diǎn)，瞬間將被加工件表面微熔，同時使零件表面預(yù)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)合的致密覆層，基體材料在激光加工過程中僅表面微熔，微熔層為0.05-0.1mm。基體熱影響區(qū)極小，一般為0 .1-0.2mm，激光加工過程中基體溫升不超過200℃，激光加工后變形量很小。基體與合金粉微熔與凝固在0.3秒內(nèi)完成，從而使得激光熔覆層和基體間形成冶金結(jié)合。

（2）高速激光熔覆：高速激光熔覆相對傳統(tǒng)激光熔覆技術(shù)，通過改變激光與粉末的作用過程，在基體之上將粉末熔融或者半熔融，并將熔融或者半熔融的液體流入熔池，然后經(jīng)快速凝固后形成冶金結(jié)合的表面涂層，與常規(guī)激光熔覆相比，有著加工效率高、熱輸入小、熔覆層表面平整、熔覆后續(xù)加工量小等優(yōu)點(diǎn)，且目前已經(jīng)具備內(nèi)孔熔覆的技術(shù)和設(shè)備能力。目前內(nèi)孔熔覆設(shè)備規(guī)格有兩種，即內(nèi)孔尺寸≥80mm和≥200mm。

（3）超音速火焰噴涂：超音速火焰噴涂是在八十年代初期，由美國Browning公司研制成功，其工作原理為，將燃料航空煤油與助燃劑（O2）以一定的比例導(dǎo)入燃燒室內(nèi)混合，爆炸式燃燒，因燃燒產(chǎn)生的高溫氣體以高速通過膨脹管獲得超音速。同時通入送粉氣，定量沿燃燒頭內(nèi)碳化鎢中心套管送入高溫燃?xì)庵校煌涑鰢娡坑诠ぜ闲纬赏繉印?/p>

（4）等離子熔覆：等離子粉末堆焊技術(shù)采用的是熱源是等離子弧，是應(yīng)用等離子弧產(chǎn)生的高溫把用來制作工件表面耐磨層的合金粉末與工件基體表面迅速加熱并一起熔化，使其合金粉末焊材與基材充分混合、擴(kuò)散、凝固，在等離子束離開后自形冷卻，形成一層高性能的硬質(zhì)合金層，以此來實(shí)現(xiàn)零件表面的強(qiáng)化與硬化，實(shí)現(xiàn)工件表面的高硬度，高耐磨性，耐腐蝕，耐沖擊，抗氧化等優(yōu)良效果。

3 各種工藝對比情況

激光熔覆、超音速火焰噴涂、等離子熔覆等技術(shù)均可作為代替電鍍工藝的新型技術(shù)，均具有綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、工藝簡單、成本低、耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，其中常規(guī)激光熔覆技術(shù)比較成熟，其工藝流程簡單，但初期設(shè)備投入較大，成本高，加工效率較低，不太適合生產(chǎn)需求。

高速激光熔覆初期設(shè)備投入適中，相對常規(guī)激光熔覆技術(shù)，有著熔覆層表面平整、熔覆效率高，熔覆后續(xù)加工量小，可加工內(nèi)徑等優(yōu)點(diǎn)，加工速度達(dá)到1.2平方米/小時，生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用在0.3mm加工厚度的時候成本基本與電鍍工藝市場成本持平。

超音速火焰噴涂技術(shù)成熟，前期設(shè)備投入適中，與高速激光熔覆相比，有效率高的優(yōu)點(diǎn)，在0.3mm加工厚度的時候成本基本比電鍍工藝市場成本稍高。同時，該項(xiàng)技術(shù)在鄭煤機(jī)已經(jīng)有了多年的工業(yè)性試驗(yàn)，技術(shù)相對成熟，有著非常重要參考價值。其主要是設(shè)備投入較高，有噪音、粉塵較大等缺點(diǎn)。

等離子熔覆技術(shù)是繼火焰噴涂之后大力發(fā)展起來的一種新型多用途的精密噴涂方法，設(shè)備投入較低，加工效率偏低，單價成本低于電鍍工藝，有著設(shè)備投入小、操作簡單、占地面積小、可處理內(nèi)徑等顯著優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）經(jīng)過現(xiàn)場考察調(diào)研，對其工藝設(shè)備投入、生產(chǎn)成本、加工效率等進(jìn)行比較，三種工藝均可以代替電鍍工藝進(jìn)行立柱表面修復(fù)及處理，并且有著綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、工藝簡單、成本低、耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，政策可行、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)可行。

（2）常規(guī)激光熔覆技術(shù)比較成熟，工藝流程簡單，但初期設(shè)備投入高、加工效率低、生產(chǎn)成本高，不具有技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

（3）高速激光熔覆相對常規(guī)激光熔覆技術(shù)，有著熔覆層表面平整、熔覆效率高，熔覆后續(xù)加工量小、可加工內(nèi)徑等優(yōu)點(diǎn)，但存在設(shè)備投入較高、加工效率稍低等缺點(diǎn)。

（4）超音速火焰噴涂技術(shù)比較成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)，設(shè)備投入與高速激光熔覆相當(dāng)，但噴涂效率比較高，適合于大批量作業(yè)，后期設(shè)備維護(hù)簡單，生產(chǎn)成本也比較低，較激光熔覆技術(shù)有著比較明顯的技術(shù)操作和成本優(yōu)勢。

（5）等離子熔覆技術(shù)質(zhì)量與高速激光相當(dāng)，前期設(shè)備投入最低，缺點(diǎn)為加工效率低下，需購置多臺設(shè)備才能滿足生產(chǎn)需求，但具有小件加工、局部修復(fù)、內(nèi)孔加工等技術(shù)優(yōu)勢和操作優(yōu)勢。

綜上，根據(jù)制修中心發(fā)展需求和實(shí)際工作需要，可重點(diǎn)考慮引進(jìn)兩套超音速火焰噴涂設(shè)備，做為大件、大批量工件加工，同時引進(jìn)一套等離子熔覆技術(shù)或高速激光熔覆技術(shù)做為工藝技術(shù)補(bǔ)充，進(jìn)行其他小型、內(nèi)孔或異形等非常規(guī)性的加工作業(yè)任務(wù)。