激光等离子熔覆技术及再利用
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摘 要：为了修复液压支架油缸活塞杆，代替表面镀铬工艺，经过多方调研考察，了解高速激光熔覆可以减少材料损耗，提高材料利用率，减少后续加工工序，修复成本与镀铬相当，根据实际情况并经过优化设计，确定激光熔敷工艺和等离子熔覆工艺，通过等离子耐磨及激光熔覆产品通过在矿区及井下各单位使用后，使用效果完全达到煤矿井下安全使用的技术性能，使用性能良好，各项技术指标均能满足技术要求，提高了公司现有产品的维修效率。
关键词：激光熔覆;等离子熔覆;工艺;技术
一、绪论
目前刮板机及转载机各规格型号中板、底板、机头架、机尾架、链轮、刮板、截齿等在井下不断使用后磨损量大、报废率高，购置新产品价格相对较高，以中部槽为例，从摩擦学系统分析，中部槽磨损失效以磨料磨损、腐蚀磨损占主导地位，重载时可能发生黏着磨损;目前，国内煤机行业生产和维护的液压支架油缸外圆表面普遍采用电镀铬技术进行防护，使用初期防腐性能较好，但其镀铬层存在的致命弱点是孔隙和裂纹容易造成腐蚀，影响油缸使用寿命，增加液压支架维护成本，严重者将危机液压支架产品的使用安全性。为积极应对目前不利经营形势，响应公司降本增效、节支降耗号召，特实施本激光等离子再制造项目，针对目前待维修刮板机及转载机各规格型号中板、底板进行等离子耐磨熔覆处理，使其加工后产品使用寿命为原新产品2倍，便于修复再利用;针对油缸活柱、中缸;各类减速机;截齿类;大型轴、变速箱轴孔、齿轮链轮轴、曲轴等进行激光熔覆再利用，增强工件耐磨性、耐腐蚀性，从而大大延长其使用寿命。
二、实施过程
（一）激光熔覆及等离子熔覆技术的原理
激光熔覆技术是指以不同的添料方式在被熔覆基材表面上放置被选择的合金材料，利用高能激光束辐照，使之与基材表面薄层同时快速熔化、扩展、冷凝，形成稀释率极低（一般小于5%），与基材成冶金结合的表面涂层，从而显著改善金属表面耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化等特性的技术工艺方法。
等离子熔覆技术是提高金属材料表面耐磨性能的最新技术之一，基本原理是：在柔性高温等离子束流的作用下，将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束移动的同时自激冷却从而实现零部件表面的强化与硬化。和堆焊相比，等离子熔覆层的质量与基本结合力及经济性能都要高出一筹。与激光熔覆相比，生产成本低，功率转换效率高、生产效率高，可实现大规模工业化生产。
（二）优化设计细节
针对等离子耐磨熔覆工艺，根据场地实际情况，进行布置并结合调研厂家经验进行优化升级，将等离子耐磨焊产生灰尘等有害气体通过打磨除尘器除尘净化，利于职工身心健康;针对激光熔覆工艺，将激光熔覆设备所在区进行隔断，同时配置相应取暖降温设备，保证该设备四季正常运转，并结合配套车床情况，将最后一道提高光洁度工艺选用抛光机进行抛光，排除了磨床研磨工艺。
（三）确定激光熔覆、等离子耐磨工艺
等离子耐磨修理加工工艺：以中部槽为例：中部槽进厂→中板表面處理→中板和槽帮钢等离子熔覆→检验→喷漆→入库→出厂。
激光熔覆修理加工工艺：以立柱为例：立柱、油缸的中缸及活柱进厂→表面处理或车削检验→激光熔覆→探伤→粗车→精车→抛光→检验→入库→出厂。
激光熔覆过程的快速凝固速度能够获得良好的枝晶微观结构，组织致密度高，原位生成的微小颗粒增强粒子大都是碳、硼或硅化物弥散分布于树枝晶内，不但能够起到颗粒弥散强化还能起到细晶强化作用。同时高温度梯度下远离平衡态的快速冷却条件，使凝固组织中形成大量过饱和和固溶体，晶格产生畸变。因此熔覆层具有硬度高，高耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等综合性能。
以液压支架立柱为例，目前，国内煤机行业生产和维护的液压支架油缸外圆表面普遍采用电镀铬技术进行防护，使用初期防腐性能较好，但其镀铬层存在的致命弱点是孔隙和裂纹容易造成腐蚀，影响油缸使用寿命，增加液压支架维护成本，严重者将危机液压支架产品的使用安全性;通过利用激光熔覆技术，在液压支架立柱表面熔覆一层厚度1mm左右的自熔性合金粉末，具有极强的耐腐和耐磨性能;替代传统镀铬工艺，可消除污染工序，绿色环保，实现了材料的循环利用;经过煤科院31000次试验，主体强度、耐久等各项性能指标均达到GB 25974.1-2010《煤矿用液压支架通用技术条件》要求。
三、结 论
通过激光等离子再制造项目研发与应用，不仅拓展了公司加工修理产品的种类，提升了维修能力，提高了公司现有产品的维修效率，还锻炼了队伍，激发了职工参与自主创新的工作积极性，使公司的技术人员开拓了眼界，增加了技术储备。通过制定并实施各种政策，提升了企业竞争力和对外形象，切实创造了经济效益。
参考文献：
[1]李滨.激光熔覆技术在港机维修中的应用.港口装卸，2015-09-29.
[2]孙玉宗.离子熔覆高耐磨无火花本安型镐型截齿研究.煤炭工程，2009-03-24.
作者简介：孙朝（1974-），男，工程师，2000年6月毕业于西安科技学院，通信工程专业（大专），2017年1月毕业于国家开发大学，机修设计制造及自动化专业（本科），从事煤矿信息科技管理18年。
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