CN101875128B - 矿用液压支架立柱的激光熔覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，属于激光熔覆方法。为了解决矿用液压支架立柱表面的耐磨性、防腐蚀性及使用寿命的问题，本发明采用以下方案步骤：(1)将矿用液压支架立柱进行除锈、整平、毛化处理；(2)装入激光加工机床，在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，采用多道搭接方式进行扫描熔覆；激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的冶金粉末材料的重量百分比为：64.7％Fe、0.148％C、5.281％Si、0.368％Mn、4.219％Cr、25.88％Ni、0.129％Nb、1.132％B、1.147％P。本发明利用激光熔覆技术将耐磨性较好的合金粉末在立柱活柱表面上加工有高性能涂层，其基体表面硬度达到HV410，使用寿命是采用镀铬立柱的5-10倍。

Description

矿用液压支架立柱的激光熔覆方法
技术领域
本发明属于一种激光熔覆方法，特别涉及一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法。
背景技术
国内普通立柱是通过表面镀烙方法，来实现表面防生锈、防腐蚀，因为镀烙层耐磨性差，其寿命为1-1.5年，镀烙层会出现起皮、脱皮的现象，从而乳化液就会腐蚀立柱表面，影响液压支架的使用效果。因此，开发研制一种工艺先进、技术稳定，并能提高立柱表层耐磨性、防腐蚀、延长使用寿命的表面处理技术是十分必要的。
发明内容
为了解决矿用液压支架立柱表面的耐磨性、防腐蚀性及使用寿命的问题，本发明提供一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明公开了一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，采用以下步骤：
(1)将矿用液压支架立柱进行除锈、整平、毛化处理；
(2)装入激光加工机床，在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，采用多道搭接方式进行扫描熔覆；激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；选用的冶金粉末材料的重量百分比为：64.7％Fe、0.148％C、5.281％Si、0.368％Mn、4.219％Cr、25.88％Ni、0.129％Nb、1.132％B、1.147％P。
本发明还公开了另外一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，采用以下步骤：
(1)将矿用液压支架立柱进行除锈、整平、毛化处理；
(2)装入激光加工机床，预热至200-300℃；
(3)在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、3.2％Si、0.5％Mn、10.2％Cr、8.8％Ni、0.8％Nb、0.1％B、0.5％P、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、4.1％Si、0.4％Mn、7.2％Cr、16.5％Ni、0.4％Nb、0.9％B、0.9％P、余量为Fe、
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.148％C、5.281％Si、0.368％Mn、4.219％Cr、25.88％Ni、0.129％Nb、1.132％B、1.147％P、余量为Fe。
(4)熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟。
本发明的主要内容是利用激光熔覆、强化技术将耐磨性较好的合金粉末在立柱活柱表面上加工有高性能涂层。激光强化处理后的立柱，其基体表面硬度达到HV410，使用寿命是采用镀铬立柱的5-10倍。
本发明的显著效果是：
1、此种方法是一种绿色生产，可再制造循环使用。取消了传统立柱活柱电镀工艺，消除了污染工序，符合国家循环经济产业政策；
2、易于操作，在廉价金属材料表面形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的高性能涂层，将立柱金属良好的坚韧性和涂层材料的高硬度、高化学稳定性、高耐磨性结合起来，达到防锈、防腐蚀和耐磨的目的；
3、经过激光强化的不锈钢立柱使用寿命长，可以实现5年连续使用；同时维修方便，可替代进口产品。
4、本发明的激光熔覆方法，采用多层熔覆技术，底层的合金粉末与基体粘接性能好，避免了激光强化层与基层的开裂现象，延长了使用寿命；中层为过渡层，面层具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能，以进一步优化立柱性能。
附图说明
图1是本产品的主视剖面图。
图中：1-活柱体，2-激光强化层。
具体实施方式
实施例1
本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，如图1所示，1为活柱体，2为激光强化层，激光强化层的厚度为1.3-1.7mm。
采用以下方法进行激光熔覆：
1、将除锈、整平、毛化处理过的立柱活柱装入激光加工机床，在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行，合理设定参数使熔覆层厚度满足要求；
2、激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，采用高能量，高单一性的激光光束聚焦而成的具有较高功率密度的15*2.5mm宽带矩形光斑；
3、采用“低碳马氏体+3Cr13”混合配比的DZJG-01冶金粉末材料(成分含量为：64.7％Fe、0.148％C、5.281％Si、0.368％Mn、4.219％Cr、25.88％Ni、0.129％Nb、1.132％B、1.147％P)，其颗粒密度小，流动性好，与基体材料通过激光受热结合可形成耐磨，耐蚀，抗强压，红热性好的强化涂层；
4、采用多道搭接方式进行扫描。
激光强化处理后的立柱，其激光强化层表面硬度达到HV410，使用寿命是采用镀铬立柱的5-6倍。
激光强化不锈钢立柱现已在新汶矿业集团新巨龙能源有限公司的推广使用，效果良好，性能比从国外进口的不锈钢立柱还要显著，目前已在采面使用一年多，没有出现任何质量问题。
激光强化不锈钢立柱在国家煤矿支护设备质量监督检验中心检验，试验12000次无质量问题。
实施例2
本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，如图1所示，1为活柱体，2为激光强化层，激光强化层的厚度为1.5-2.0mm。
采用以下方法进行激光熔覆：
1、将矿用液压支架立柱进行除锈、整平、毛化处理；
2、装入激光加工机床，将活柱体预热至200-300℃；
3、在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，激光束为15*2.5宽带矩形光斑；采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、3.2％Si、0.5％Mn、10.2％Cr、8.8％Ni、0.8％Nb、0.1％B、0.5％P、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.1％C、4.1％Si、0.4％Mn、7.2％Cr、16.5％Ni、0.4％Nb、0.9％B、0.9％P、余量为Fe；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：0.148％C、5.281％Si、0.368％Mn、4.219％Cr、25.88％Ni、0.129％Nb、1.132％B、1.147％P、余量为Fe。
4、熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟。
激光强化处理后的立柱，其激光强化层表面硬度达到HV440，使用寿命是采用镀铬立柱的8-10倍。
激光强化不锈钢立柱现已在新汶矿业集团新巨龙能源有限公司的推广使用，效果良好，性能比从国外进口的不锈钢立柱还要显著，目前已在采面使用一年多，没有出现任何质量问题。
激光强化不锈钢立柱在国家煤矿支护设备质量监督检验中心
检验，试验12000次无质量问题。

Claims (1)

1.一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，其特征在于采用以下步骤：
（1）将矿用液压支架立柱进行除锈、整平、毛化处理；
（2）装入激光加工机床，预热至200-300℃；
（3）在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率6800-7000W，激光扫描线速度为720mm/min，激光束为15*2.5mm宽带矩形光斑；采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
底层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.1%C、3.2%Si、0.5%Mn、10.2%Cr、8.8%Ni、0.8%Nb、0.1%B、0.5%P、余量为Fe；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.1%C、4.1%Si、0.4%Mn、7.2%Cr、16.5%Ni、0.4%Nb、0.9%B、0.9%P、余量为Fe；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为： 0.148%C、5.281%Si、0.368%Mn、4.219%Cr、25.88%Ni、0.129%Nb、1.132%B、1.147%P、余量为Fe；
（4）熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟。
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