液壓支架主要用于煤礦礦井內(nèi)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(dāng)今不景氣的煤炭市場環(huán)境下,當(dāng)務(wù)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(shù)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(chǎn)造成較大隱患。因此,高效保質(zhì)的修復(fù)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(jīng)濟效益的途徑。

目前液壓支架立柱修復(fù)技術(shù)主要有電鍍修復(fù)、等離子熔覆、激光熔覆技術(shù)。電鍍修復(fù)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(tài)電弧夾帶金屬粉在涂布承載面進行熱態(tài)的表面沉積形成表面涂層,從而對缺陷修補;激光熔覆技術(shù)是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面預(yù)置涂層材料,經(jīng)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(jié)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(shù)修復(fù)后的立柱進行使用后發(fā)現(xiàn), 激光熔覆再制造技術(shù)修復(fù)后的立柱有較強的耐腐蝕性,較高的硬度,符合立柱使用標(biāo)準(zhǔn),且其使用壽命是電鍍修復(fù)的6 倍以上。液壓支架立柱通過激光熔覆再制造技術(shù)進行修復(fù),延長了其使用壽命。

二、液壓支架立柱激光熔覆再制造技術(shù)研究

激光熔覆再制造技術(shù)的設(shè)備核心為激光熔覆系統(tǒng), 選用半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個體積小、效率高的激光頭、系統(tǒng)控制單元及水冷系統(tǒng)構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)緊湊小巧,運用廣泛。此系統(tǒng)的優(yōu)點為:①能夠加工出極好的冶金覆層,對缺陷修復(fù)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(yù)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(fù)準(zhǔn)確高效。⑤較低的殘余應(yīng)力變形,不影響立柱的正常使用。因此,利用半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng),可使激光熔覆技術(shù)更好地應(yīng)用于液壓支架立柱的修復(fù)。

三、效益分析

(一)性能效益

液壓支架立柱通過激光熔覆技術(shù)修復(fù),其激光熔覆層與立柱基體形成了牢固的冶金結(jié)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(fù)的6倍以上。

(二)經(jīng)濟效益

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

(三)環(huán)境效益

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

四、結(jié)語

激光熔覆再制造技術(shù)趨于成熟,液壓支架立柱的修復(fù)在性能、經(jīng)濟效益及環(huán)境保護等方面具有明顯優(yōu)勢。通過我們對激光熔覆再制造技術(shù)的研究及分析,在未來的立柱修復(fù)行業(yè)中,激光熔覆再制造技術(shù)必然會占主導(dǎo)地位。