激光熔覆技術(shù)在液壓支架中的應(yīng)用

【摘 要】本文介紹了液壓支架長(zhǎng)期在井下工作的惡劣環(huán)境，對(duì)井下作業(yè)的人員造成極大地安全隱患，定期維修費(fèi)用又是一筆不小的開(kāi)支。激光熔覆技術(shù)在液壓支架立柱上的成功應(yīng)用，引領(lǐng)了礦山設(shè)備技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)走進(jìn)一個(gè)新時(shí)代。

【關(guān)鍵詞】激光熔覆 液壓支架 煤炭機(jī)械

【中圖分類號(hào)】TG174.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(lái)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(dòng)、沖擊、摩擦和介質(zhì)腐蝕等的工況條件下工作。運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，絕大部分機(jī)械設(shè)備不分晝夜，長(zhǎng)年累月連續(xù)作業(yè)。工作環(huán)境惡劣，設(shè)備時(shí)刻處于粉塵、水汽以及有害氣體的包圍之中。潤(rùn)滑條件差，環(huán)境惡劣，工況苛刻，停機(jī)時(shí)間短，使機(jī)械零部件得不到良好的潤(rùn)滑和維護(hù)。隨著中厚偏薄、薄煤層開(kāi)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(shè)備的磨損。

液壓支架在使用過(guò)程中立柱外圓表面容易被腐蝕、磨損，直至失效。必然會(huì)引起整套裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，帶“病”運(yùn)行的設(shè)備對(duì)于井下作業(yè)的人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大地安全隱患。設(shè)備停運(yùn)導(dǎo)致減產(chǎn)，設(shè)備維修或更換也是一筆不小的開(kāi)支。

液壓支架正常使用周期最少應(yīng)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(fèi)用是整機(jī)費(fèi)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(shù)進(jìn)行防護(hù)，對(duì)于井下十分復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，其抗腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到理想狀態(tài)。如何改變液壓支架油缸的表面防護(hù)技術(shù)，提高油缸乃至支架整機(jī)在井下的環(huán)境適應(yīng)能力和使用壽命成了亟待解決的問(wèn)題。再加上傳統(tǒng)電鍍工藝所使用的六價(jià)鉻在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)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(guó)家綠色環(huán)保的要求，不利于節(jié)能減排，國(guó)家對(duì)此的監(jiān)管力度在不斷加強(qiáng)。同時(shí)，設(shè)備升井維修、制造新品也會(huì)消耗大量能源。

二 激光熔覆技術(shù)的作用

采用激光熔覆技術(shù)讓報(bào)廢液壓支架立柱“起死回生”。激光熔覆技術(shù)就像變魔術(shù)一樣讓大量報(bào)廢的液壓支架立柱“起死回生”，繼續(xù)服役，為實(shí)現(xiàn)“綠色礦山”開(kāi)辟了一條捷徑。激光熔覆技術(shù)在礦山綜采設(shè)備液壓支架立柱上的成功應(yīng)用，將引領(lǐng)礦山設(shè)備技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)走進(jìn)新時(shí)代。

激光熔覆技術(shù)就是利用大功率激光束聚集能量極高的特點(diǎn)，瞬間將被加工表面微熔，同時(shí)使零件表面預(yù)置或與激光束同步自動(dòng)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(shù)熱影響區(qū)小，覆層性能可梯度功能控制，熔覆層與技術(shù)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(wèn)題。

三 激光熔覆技術(shù)在液壓支架中的應(yīng)用

工作面液壓支架型號(hào)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(hù)強(qiáng)度0.91～0.93Mpa；操作方式為本架手動(dòng)操作；帶加長(zhǎng)桿立柱4件。

工作面液壓支架型號(hào)

序號(hào)支架類別支架型號(hào)數(shù)量

1中間架ZF7200/18/3376架

2過(guò)渡架ZFG7500/19/334架

使用時(shí)間：該套支架有兩個(gè)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(guò)渡架為2009年出廠，在井下使用了4年，2個(gè)工作面。

過(guò)煤量：2011年的支架過(guò)煤量80萬(wàn)噸左右；2009年支架使用2個(gè)工作面，過(guò)煤量不詳，但兩者都存在較多問(wèn)題。

維修次數(shù)：2009年支架在2011年6月在井下進(jìn)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(wèn)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(yán)重，設(shè)備操作人員反映水質(zhì)堿性較重。結(jié)構(gòu)件類銹蝕嚴(yán)重，銷軸銹蝕較為嚴(yán)重，除銹后存在尺寸減小，閥類銹蝕嚴(yán)重，尤其是立柱千斤頂類鍍鉻面銹蝕特別嚴(yán)重。

圖1為激光熔覆技術(shù)展示，對(duì)于退鍍后表面麻坑深度>

1mm的鍍鉻件，采用激光熔敷技術(shù)完成修復(fù)，避免報(bào)廢。

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

圖1 激光熔覆技術(shù)展示 圖2 缸體止口修前和修后的對(duì)比

激光熔覆技術(shù)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(jí)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(qiáng)化處理。為了提高液壓支架的使用壽命，需要對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)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(shù)處理后的可以達(dá)到5年免維護(hù)。

四 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐表明，經(jīng)激光熔覆技術(shù)的液壓支架立柱在井下實(shí)際使用壽命都超過(guò)了傳統(tǒng)的表面鍍鉻的新液壓支架立柱。該技術(shù)有很好的應(yīng)用前景，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分巨大?？梢灶A(yù)見(jiàn)它還可以運(yùn)用到新產(chǎn)品的制造中。

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〔責(zé)任編輯：林勁〕