浅谈液压支架立柱等离子熔覆技术修复工艺

液压支架是综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架在工作过程中不仅要能够可靠地支承顶板而且应能够随着回采工作面的推进向前移动，因此要求液压支架必须具有升、降、推、移四个基本动作，这些动作由乳化液泵站供给的高压液体通过各种阀控制立柱、千斤顶的伸缩来实现。立柱、千斤顶的泄漏是支架功能丧失的主要原因之一，会直接影响安全生产，甚至造成无法估计的后果。油缸缸筒是立柱、千斤顶的重要零件，在使用过程中立柱和千斤顶经常由于油缸内外表面腐蚀或镀层脱落导致密封损坏，从而导致漏液或泄液，进而影响支架整体使用性能，导致工作面不能正常生产。因此，分析研究液压支架立柱、千斤顶的修复工艺技术有着重要的意义。

1　立柱中缸及活柱外表面等离子熔覆工艺

1.1　工艺流程→终检立柱内孔及外表面修复工艺流程如下所示。

初检/校直工件→退镀车削→基体探伤→等离子熔覆→熔覆层车削→熔覆层磨削→熔覆层抛光→熔覆层探伤

1.2　工艺技术要求

立柱修复工艺技术要求如下：①对弯曲变形的立柱活柱必须进行校正，校正后弯曲度小于2‰；②修复电镀层、组合密封槽部位；③对立柱中缸、活柱外表面镀铬层车削后进行熔覆 处理，达到无腐蚀点、无划痕后进行打磨和抛光处理；④熔覆表面硬度达到HRC48～HRC52(提供硬度检测报告)；⑤熔覆加工后厚度单边不低于0.3 mm；⑥熔覆后的表面尺寸必须达到标准要求；⑦熔覆层表面硬度应均匀，不允许有硬刺、气泡、脱皮、烧焦及其他缺陷，成品立柱一级中缸外表面、立柱活柱表面不得存在凹坑、凸起、点蚀等现象，要求成品尺寸偏差为Φdf9mm，表面粗糙度≤Ra0.4；⑧立柱中缸内表面及缸口与导向套配合密封面处出现锈蚀麻坑等，与导向套配合螺纹倒扣无法使用时应进行修复，修复后保证在原图纸缸口公差尺寸ΦDE8 mm范围内，处理的缸口及螺纹与缸体内径必须保证同轴度，同轴度不超过0.05 mm，修复后的缸体内孔和缸口与导向套配合表面粗糙度≤Ra0.4 ，其余修复面粗糙度≤Ra0.8，硬度不低于HB220 (附检测报告)；⑨修复时不得损坏立柱中缸底阀安装孔和底阀定位槽，若损坏必须修复，孔修复面粗糙度≤Ra0.8；⑩底阀安装孔和底阀定位槽保证同轴度，同轴度不超过0.1 mm；立柱修复参照执行MT313-92《液压支架立柱技术条件》；立柱维修质量保证期2年，保证动作不低于1万次，熔覆层5年不得有脱落、气泡、点蚀、凹坑。

2.2　熔覆材料

中缸外表面熔覆材料为一种马氏体不锈钢合金粉末，该合金粉末为水雾法生产的，其形状以球形为主，表面光滑，化学成分均匀，熔点为1 070 ℃～1 090 ℃，流动性为50 g/18 s松装密度为4.5 g/cm3。不锈钢合金粉末形貌如图1所示，经熔覆空冷后可直接得到马氏体及少量奥氏体组织，硬度可达HRC48～HRC52，具有良好的耐腐蚀、耐磨损及较好的抗裂纹性。使用该合金粉末获得的熔覆层硬度为HRC48～HRC52，耐磨性约为基材的3.5倍，中性盐雾试验条件下开始生锈时间大于120 h(27SiMn开始生锈时间0.5 h)，其粉末化学成分如表1所示。

图1　不锈钢合金粉末形貌

表1 不锈钢合金粉末化学成分(质量分数)

元素

C

Cr

Si

Mo

Ni

Mn

Fe

B

含量%

0.1

16.85

1

1.75

4.1

0.38

余量

2.3　熔覆设备

    DML-Y02堆焊系统是我公司自主研发的拥有完全自主知识产权的金属表面改性设备，该设备主要特点有：1、自动化程度高，熔覆过程自动化。2、配备弧压跟踪，焊枪可以跟踪熔覆面的高低变化而自动升高或者降低焊枪，从而熔覆效果受产品表面平整度影响小，熔覆质量高。3、熔覆层呈冶金结合，结合强度高；4、熔覆速度快，低稀释率5、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行粉末等离子熔覆；低能耗、高效率、实用易操作，

维修维护方便；6、等离子弧温度高、能量集中、工艺稳定性好，外界因素干扰小，在工件上引起的残余应力和变形小。7、可控性好。可以通过调节参数控制调出熔覆层。

参数：

2.5　立柱中缸修复工艺流程

(1) 中缸内外表面清洗检查。修复前首先清洗并检查中缸内外表面的锈蚀程度及缸体的变形程度，以确定是否适于修复。内表面发现有深度大于3 mm的锈蚀点时，使用气体保护焊进行修补。

表5　中缸内表面激光熔覆技术参数

(2) 车除外表面锈蚀层。以内表面为定位基准，车除外表面锈蚀层，车削厚度0.5 mm～0.6 mm，即车削后直径小于原设计尺寸1.0 mm～1.2 mm。

(3) 外表面激光熔覆。要求激光熔覆层表面平整均匀，熔覆层单边高度差不大于0.2 mm，熔覆层厚度在1.4 mm～1.7 mm。

(4) 外表面车削及缸口螺纹加工。外表面经过粗车精车后，保留0.1 mm的加工余量，即精车后直径大于原设计尺寸0.2 mm。精车完成后，按原设计要求加工出缸口螺纹。

(5) 外表面抛光及内表面珩磨。使用外圆抛光机对外表面进行抛光，抛光至设计要求尺寸，且粗糙度≤Ra0.1。使用深孔珩磨机对内表面进行珩磨，珩磨至设计要求尺寸，且粗糙度≤Ra0.4。

3　立柱修复质量指标

①修复后外表面硬度达HRC45～HRC52，熔覆层剩余厚度不低于0.4 mm，粗糙度≤Ra0.1

②修复后外表面直径尺寸达到原设计要求；③修复部位没有气孔、裂纹、夹渣等缺陷。

4　结语

液压支架立柱内外表面的磨损是其主要的故障之一，通过对立柱内外表面激光熔覆修复工艺流程的说明和对熔覆设备及材料的选择，详细分析了立柱激光熔覆修复工艺，并提出了立柱修复质量指标，对液压支架的管理和维护有着重要意义。

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