液压支架立柱维修工艺研究

刘鹏

摘 要：该文阐述了显德汪矿闭坑关井后企业面临转型发展的问题，根据企业长远规划内容，而专门研究了液压支架立柱维修的各种工艺。通过对各种工艺的调查研究，从而选择出合适显德汪矿发展需要的技术工艺。

关键词：液压支架立柱维修;电镀工艺;激光熔覆;等离子熔覆

根据国家“去产能”政策，显德汪矿矿井闭坑后，在现有的基础上做大做强机电维修项目，实现矿区转型升级。液压支架修理项目，作为液压支架修理关键技术的立柱修复技术，目前有传统电镀工艺和新型的激光熔覆、等离子熔覆、热喷涂等表面处理工艺。为了选择技术、经济可行、且适合显德汪矿项目实际发展的工艺技术及设备，2019年4、5月份，显德汪矿组织相关人员先后赴河南郑州、安阳、陕西西安、上海等地对上述工艺技术进行了现场考察调研，对其投资成本、运营费用、效率与质量等进行了初步的了解和评估，取得了第一手资料。

1 传统电镀工艺

目前电镀行业正处在转型升级阶段，小散企业已经关停，老牌电镀企业的生产也受到较大的环保影响，产品产量经常受到影响。与此同时，由于各矿工作面生产地质条件逐渐恶劣、液压支架逐年老化、以及搬家倒面频率高时间短等因素，外委电镀的液压支柱工件逐年上升， 2018年达7000多平方米，且要求交付时间紧，所以当前的电镀外委方式，经常发生交付延迟、影响井下生产的情况。

所以，为了克服电镀工艺给液压支柱修理带来的不利影响，急需寻求一种政策支持、绿色环保、节能降耗、工艺效率高的代替电镀的新工艺新技术。

2 新型表面处理工艺

经过先后对安阳市睿恒数控机床股份有限公司的常规激光熔覆技术、西安中科中美激光科技有限公司的高速激光熔覆技术、郑州立佳热喷涂机械有限公司的超音速火焰喷涂技术、上海岑禄实业有限公司等离子熔覆等可代替电镀工艺、技术和设备进行实地考察和调研。

（1）常规激光熔覆：利用大功率激光束聚集能量极高的特点，瞬间将被加工件表面微熔，同时使零件表面预置或与激光束同步自动送置的合金粉完全熔化，获得与基体冶金结合的致密覆层，基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05-0.1mm。基体热影响区极小，一般为0 .1-0.2mm，激光加工过程中基体温升不超过200℃，激光加工后变形量很小。基体与合金粉微熔与凝固在0.3秒内完成，从而使得激光熔覆层和基体间形成冶金结合。

（2）高速激光熔覆：高速激光熔覆相对传统激光熔覆技术，通过改变激光与粉末的作用过程，在基体之上将粉末熔融或者半熔融，并将熔融或者半熔融的液体流入熔池，然后经快速凝固后形成冶金结合的表面涂层，与常规激光熔覆相比，有着加工效率高、热输入小、熔覆层表面平整、熔覆后续加工量小等优点，且目前已经具备内孔熔覆的技术和设备能力。目前内孔熔覆设备规格有两种，即内孔尺寸≥80mm和≥200mm。

（3）超音速火焰喷涂：超音速火焰喷涂是在八十年代初期，由美国Browning公司研制成功，其工作原理为，将燃料航空煤油与助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。同时通入送粉气，定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。

（4）等离子熔覆：等离子粉末堆焊技术采用的是热源是等离子弧，是应用等离子弧产生的高温把用来制作工件表面耐磨层的合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化，使其合金粉末焊材与基材充分混合、扩散、凝固，在等离子束离开后自形冷却，形成一层高性能的硬质合金层，以此来实现零件表面的强化与硬化，实现工件表面的高硬度，高耐磨性，耐腐蚀，耐冲击，抗氧化等优良效果。

3 各种工艺对比情况

激光熔覆、超音速火焰喷涂、等离子熔覆等技术均可作为代替电镀工艺的新型技术，均具有绿色环保、节能降耗、工艺简单、成本低、耐磨、耐腐蚀性强等诸多优点，其中常规激光熔覆技术比较成熟，其工艺流程简单，但初期设备投入较大，成本高，加工效率较低，不太适合生产需求。

高速激光熔覆初期设备投入适中，相对常规激光熔覆技术，有着熔覆层表面平整、熔覆效率高，熔覆后续加工量小，可加工内径等优点，加工速度达到1.2平方米/小时，生产经营费用在0.3mm加工厚度的时候成本基本与电镀工艺市场成本持平。

超音速火焰喷涂技术成熟，前期设备投入适中，与高速激光熔覆相比，有效率高的优点，在0.3mm加工厚度的时候成本基本比电镀工艺市场成本稍高。同时，该项技术在郑煤机已经有了多年的工业性试验，技术相对成熟，有着非常重要参考价值。其主要是设备投入较高，有噪音、粉尘较大等缺点。

等离子熔覆技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，设备投入较低，加工效率偏低，单价成本低于电镀工艺，有着设备投入小、操作简单、占地面积小、可处理内径等显著优点。

4 結论

（1）经过现场考察调研，对其工艺设备投入、生产成本、加工效率等进行比较，三种工艺均可以代替电镀工艺进行立柱表面修复及处理，并且有着绿色环保、节能降耗、工艺简单、成本低、耐磨、耐腐蚀性强等诸多优点，政策可行、技术可行、经济可行。

（2）常规激光熔覆技术比较成熟，工艺流程简单，但初期设备投入高、加工效率低、生产成本高，不具有技术优势和经济优势。

（3）高速激光熔覆相对常规激光熔覆技术，有着熔覆层表面平整、熔覆效率高，熔覆后续加工量小、可加工内径等优点，但存在设备投入较高、加工效率稍低等缺点。

（4）超音速火焰喷涂技术比较成熟，已经广泛应用于多个行业，设备投入与高速激光熔覆相当，但喷涂效率比较高，适合于大批量作业，后期设备维护简单，生产成本也比较低，较激光熔覆技术有着比较明显的技术操作和成本优势。

（5）等离子熔覆技术质量与高速激光相当，前期设备投入最低，缺点为加工效率低下，需购置多台设备才能满足生产需求，但具有小件加工、局部修复、内孔加工等技术优势和操作优势。

综上，根据制修中心发展需求和实际工作需要，可重点考虑引进两套超音速火焰喷涂设备，做为大件、大批量工件加工，同时引进一套等离子熔覆技术或高速激光熔覆技术做为工艺技术补充，进行其他小型、内孔或异形等非常规性的加工作业任务。