液压立柱外圆表面再制造技术

技术简介

液压支架是煤矿开采的关键重要设备，是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。液压立柱是液压支架的重要零部件，其表面通常采用镀硬铬涂层的方法强化。

在煤矿井下，液压支架的工作环境非常恶劣，存在有大量的SO2、H2S、Cl-、SO42-等腐蚀介质，且环境相对湿度一般在75%以上，易导致液压立柱表面腐蚀失效，另外煤层结构复杂，支架偏载受力、周期来压、放炮、过断层等恶劣工况时有发生，经常出现对立柱表面的碰砸伤，碰砸伤的部位回缩、伸出时又易造成缸套内壁划伤、镀层或涂层脱落等现象。严重的表面腐蚀与碰伤最终导致液压支架失效。失效液压立柱若直接废弃将造成严重的材料浪费，利用再制造技术可将失效的液压立柱转废为宝，再制造后的液压立柱的性能能够达到甚至超过新液压立柱的性能，实现了材料的绿色利用。

常见的再制造技术有热喷涂和熔覆等，采用热喷涂技术对受损的液压立柱外圆表面进行再制造，其结合强度一般较低，涂层损伤后也不易修复；采用激光熔覆的方法对受损的液压立柱外圆表面进行再制造，该工艺方法能够获得较厚的熔覆层，界面结合可靠，但却存在着以下明显的不足：

（1）材料消耗与浪费较大。在技术要求上一般基体表面仅需0.3mm左右的强化层即可满足工作要求，现有的激光熔覆的方法，其熔覆层平度差大，需制备较厚的熔覆层以满足加工余量；另外较厚的熔覆层又使得熔覆时间增加，零件的热变形也增加，为抵消热变形，又需更厚的熔覆层，故一般熔覆层需预留2mm左右的加工余量，造成很大的材料消耗与浪费；

（2）工作效率低。由于需制备较厚的熔覆层，激光熔覆的工作效率难以提高，一般每平米需7个小时。

（3）可选熔覆层的材料受限。由于加工余量大，需采用车削加工，故不能选择硬度较高的材料，再制造后熔覆层的硬度相对较低，零件使用寿命延长的不够高。

本技术是一种两步法实现再制造液压立柱外圆表面的方法，即在外圆表面先采用超音速等离子喷涂技术以较高的效率和粉末利用率制备出相对较薄的强化涂层，然后采用大功率激光器对涂层进行快速重熔处理，使涂层与基体达到冶金结合。因涂层薄，采用激光重熔时的效率就高，基体热变形也小，后加工时仅磨削即可，不需车削，故也可提高熔覆层的硬度和零件使用寿命。因此本技术解决了一步法热喷涂再制造涂层结合强度低，损伤后难以修复的问题，以及激光熔覆再制造效率低、消耗大、材料受限的诸多不足，是目前液压立柱、油缸、活塞杆等零件外圆表面再制造或新品强化的一种较好选择。

技术指标

熔覆层硬度：HRC30～45

熔覆层厚度：0.4～1mm

熔覆层与基体结合性质：冶金结合

生产效率：2h/m2（熔覆层为0.6mm）

熔覆层后加工工艺：磨削（不需要车削加工）

技术特点

（1）熔覆层可修复性好。相对喷涂层的机械结合，本技术制备的熔覆层与基体为冶金结合，结合强度大，局部损伤的可修复性好。

（2）喷涂层沉积效率高。采用制备喷涂层的高效能超音速等离子喷涂系统具有自主知识产权，在低能耗，小气体流量的前提下，实现超音速等离子喷涂，该设备综合性能达到国际先进水平，其核心技术－－超音速等离子喷枪达到国际领先水平。利用该设备可实现以较高的效率和粉末利用率制备出均匀致密涂层，为后续的激光重熔奠定较好的基础。

（3）熔覆层性能好。材料可选范围大，因后加工时不需要车削，可选择硬度较高的涂层体系，从而提高再制造产品的可靠性和寿命。

（4）节约材料。制备0.3mm的涂层只需再预留0.3mm左右的后加工余量即可，与现有技术的激光熔覆预留2mm的加工余量相比节省了材料；

（5）工作效率高。本技术虽然是两步法先喷涂再重熔制备涂层，但与激光熔覆一步法相比，涂层更薄，且不需要减小了车削加工的工序，实际上总加工时间大幅度减小，单位面积加工时间不到后者的一半。

技术水平

国内领先

可应用领域和范围

矿山机械液压立柱、油缸、活塞杆的再制造。

专利状态

已取得专利1项

技术状态

小批量生产阶段、工程应用阶段

合作方式