激光熔覆技术在液压支架上的应用

2020-12-17 13:26

煤炭井下开采的安全可靠性主要决定于煤矿综采设备的核心支撑设备—液压支架，而井下恶劣的服役工况对液压支架的耐磨防腐性能就有了很大的考验，尤其是井下潮湿环境中含有大量腐蚀性介质与电镀支架立柱中缸活柱外表面造成鼓泡进而导致脱落性破坏；而立柱的外缸、中缸内表面因使用乳化液不合格或升井后放置时间过长而导致立柱中缸和外缸内壁锈蚀而形成斑坑，而立柱内外表面因出现锈蚀和划伤，影响液压支架的密封性和举升力，使整个立柱举力下降导致整套液压支架失效，给煤矿的安全生产带来严重隐患。

液压支架传统表面处理技术是活柱、中缸表面采用镀铬处理，中缸和缸内壁由27SiMn或30CrMnSi经调质处理后精加工而成。这种外表面电镀工艺因其自身的技术特点，经常会因为划伤或酸碱介质腐蚀造成支架外表面电镀层提前损坏脱落；同时，因使用乳化液不合格或升井后放置时间过长，而导致立柱中缸和外缸内壁锈蚀而形成斑坑造成整个立柱失效，支架电镀技术发展举步维艰。采用电镀处理的活柱使用寿命短、可循环电镀次数有限、结合力差和带来水环境污染，与当前节能减排、绿色制造的环保政策相违背，会逐渐被国家取缔、随着金属表面改性技术的不断发展，液压支架表面处理技术也发生了技术革命和创新。当前，新兴出现液压支架先进的表面改性技术有：激光熔覆和内壁熔覆技术，凭借其自身的技术优势，与基材冶金结合、表面处理效率高、经济效益突出、绿色无污染等优势而得以大力推广，应用效果显著，是液压支架表面处理技术发展的必然选择。

激光熔覆技术应用于煤矿液压支架是近几年新兴起的一种表面改性技术，主要是对液压支架立柱和活塞杆外表面进行表面强化处理。该技术的工作原理是，利用高能激光束作为热源，将具有高硬度、良好防腐功能的合金粉体、液压支架立柱和千斤顶外表面同时熔化发生冶金反应并形成具有耐磨耐腐蚀的功能的激光熔覆层，从而达到液压支架使用寿命的目的、与传统的电镀工艺相比，激光熔覆技术具有显著的技术优势。

超高速激光熔覆技术主要用于提高零件表面的耐磨、耐腐蚀、耐高温、及抗氧化等性能，从而达到表面改性或修复的目标，满足了对材料表面特定性能的要求。

常规激光熔覆过程，激光能量主要用于熔化基体材料形成熔池，粉末注入熔池后熔化，再凝固形成防护涂层。

超高速激光熔覆技术本质上改变了粉末的熔化位置，使粉末在工件上方就与激光交汇发生熔化，随之均匀涂覆在工件表面。其熔覆速率可高达20－200m／min，因热输入小，热敏感材料、薄壁与小尺寸构件均可采用该技术进行表面熔覆，而且可用于全新的材料组合，例如铝基材料、钛基材料或铸铁材料上涂层的制备。由于涂层表面质量明显高于普通激光熔覆，只需要简单打磨或抛光即可应用，因此材料浪费、后续加工量都大大减少，在成本、效率、及对零件的热影响上超高速激光熔覆都具有不可替代的应用优势。

激光熔覆技术在液压支架上的应用