CN102242361B - 用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法 - Google Patents

用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法 Download PDF

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Abstract

一种用于矿用液压立柱的激光熔覆方法和矿用液压立柱，用于矿用液压立柱的激光熔覆方法，其步骤是：使激光束和送粉器输出的镍基合金粉末流束沿立柱本体1的活柱的表面形成螺旋状扫描；激光头输出的激光束的截面设置为15-20mm×1.5-2.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为480-720mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7200-7400W。送粉器中输出的镍基合金粉末设置为按重量比，含有≤0.15%C、0.5-1.0%Si、0.4-0.8%Mn、17.5-19.5%Cr、21-25%Ni和余量Fe；在立柱本体（1）的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.4-0.7mm的激光熔覆层（2）的矿用液压立柱；因此延长了立柱的使用寿命。

Description

用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法
一、     技术领域
本发明涉及一种用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法和矿用不锈钢液压立柱，尤其是一种适应用于酸碱度超标的矿道中矿用不锈钢液压立柱。
二、     背景技术 
在矿业生产中，为了保证矿道的生产安全，需要在矿道中使用矿用液压支架进行支护，矿用液压立柱是液压支架中的一个重要的支撑部件，在现有的矿用液压立柱中，为了延长立柱的使用寿命，减少立柱的表面被腐蚀，通常使用表面镀烙方法，来实现表面防生锈、防腐蚀，由于镀烙层耐磨性差，其寿命为1-1.5年，同时镀烙层容易出现起皮、脱皮的现象，从而使乳化液会腐蚀立柱表面，影响液压支架的使用效果，大大地降低了矿用液压立柱的使用寿命。
三、     发明内容 
为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法和矿用不锈钢液压立柱，因此延长了立柱的使用寿命。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，其步骤是： 
A、使激光束和送粉器输出的镍基合金粉末流束沿立柱本体的活柱的表面形成螺旋状扫描；
B、激光头输出的激光束经积分镜聚焦形成为15-20mm×1.5-2.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为480-720mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7200-7400W。
C、送粉器中输出的镍基合金粉末设置为按重量比，含有≤0.15%C、0.5-1.0%Si、0.4-0.8%Mn、17.5-19.5%Cr、21-25%Ni和余量Fe。 
本发明设计了，把经过除锈、整平和毛化处理的立柱本体的活柱夹装到激光加工机床，使立柱本体的活柱在主轴C的带动下，在立柱本体的活柱的轴向中心线上设置有输出激光束的激光头和镍基合金粉末输出喷嘴，激光头和送粉器在X线性轴上移动。 
本发明设计了，立柱本体的活柱的转动速度设置为0.5-3转/分钟，激光头和镍基合金粉末送粉器的移动速度设置为0.05-0.5毫米/秒，相邻之间的激光熔覆层的搭接率设置为50-80%。 
本发明设计了，镍基合金粉末的目数设置为-120 - +270目。 
本发明设计了，镍基合金粉末的输出速度设置为50-100g/min，立柱本体的活柱上的激光熔覆层2厚度设置为0.4-O.7mm。 
本发明设计了，还含有一下步骤，把经过激光熔覆的立柱本体的活柱在10-40℃中放置3-6小时后，再进行机械加工。 
由于设计了在立柱本体的活柱上设置有一层激光熔覆层，提高了立柱本体的活柱的抗腐蚀性能，因此延长了立柱的使用寿命。同时由于采用了镍基合金粉末设置为按重量比，含有≤0.15%C、0.5-1.0%Si、0.4-0.8%Mn、17.5-19.5%Cr、21-25%Ni和余量Fe，激光熔覆层质量好，与立柱本体的结合力大，不会出现裂纹和起皮等现象。 
一种矿用不锈钢液压立柱，立柱本体的活柱上设置有一层经过用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法形成的激光熔覆层。 
本发明设计了，在立柱本体的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.4-0.7mm的激光熔覆层。 
四、     附图说明 
附图为本发明的矿用不锈钢液压立柱的示意图。
五、     具体实施方式 
附图为本发明的第一个实施例，结合附图具体说明本实施例，用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法的第一个实施例，其步骤是：
A、把经过除锈、整平和毛化处理的立柱本体1的活柱夹装到激光加工机床，使立柱本体1的活柱在主轴C的带动下，按照0.5转/分钟的速度转动，在立柱本体1的活柱的轴向中心线上设置有输出激光束的激光头和镍基合金粉末输出喷嘴，激光头和送粉器在X线性轴上按照0.05毫米/秒的速度移动，在立柱本体1的活柱上形成厚度为0.4mm的激光熔覆层2，相邻之间的激光熔覆层2的搭接率设置为50%。
B、激光束经积分镜聚焦形成15mm×1.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为480mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7200W。 
C、镍基合金粉末的目数设置为-120目，镍基合金粉末的输出速度设置为50g/min。 
D、按重量比，镍基合金粉末设置为含有0.09%C、0.5%Si、0.4%Mn、17.5%Cr、21-25%Ni和余量Fe。 
E、把经过激光熔覆的立柱本体1的活柱在10℃中放置3小时后，再进行机械加工。 
在立柱本体1的活柱上形成的激光熔覆层2，是一种奥氏体、莱氏体和托氏体的组合物，经过72小时的中性盐雾试验，在立柱本体1的活柱的表面上没有出现腐蚀现象，同时经过国家煤矿支护设备质量监督检验中心经过10000次的试验，各项技术指标均高于设计指标。 
用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法的第二个实施例，其步骤是： 
A、把经过除锈、整平和毛化处理的立柱本体1的活柱夹装到激光加工机床，使立柱本体1的活柱在主轴C的带动下，按照3转/分钟的速度转动，在立柱本体1的活柱的轴向中心线上设置有输出激光束的激光头和镍基合金粉末输出喷嘴，激光头和送粉器在X线性轴上按照0.5毫米/秒的速度移动，在立柱本体1的活柱上形成厚度为0.7mm的激光熔覆层2，相邻之间的激光熔覆层2的搭接率设置为80%。
B、激光束经积分镜聚焦形成20mm×2.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为720mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7400W。 
C、镍基合金粉末的目数设置为+270目，镍基合金粉末的输出速度设置为100g/min。 
D、按重量比，镍基合金粉末设置为含有0.15%C、1.0%Si、0.8%Mn、19.5%Cr、25%Ni和余量Fe。 
E、把经过激光熔覆的立柱本体1的活柱在40℃中放置6小时后，再进行机械加工。 
用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法的第三个实施例，其步骤是： 
A、把经过除锈、整平和毛化处理的立柱本体1的活柱夹装到激光加工机床，使立柱本体1的活柱在主轴C的带动下，按照1.65转/分钟的速度转动，在立柱本体1的活柱的轴向中心线上设置有输出激光束的激光头和镍基合金粉末输出喷嘴，激光头和送粉器在X线性轴上按照0.25毫米/秒的速度移动，在立柱本体1的活柱上形成厚度为0.55mm的激光熔覆层2，相邻之间的激光熔覆层2的搭接率设置为65%。
B、激光束经积分镜聚焦形成17.5mm×2.0mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为600mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7300W。 
C、镍基合金粉末的目数设置为+90目，镍基合金粉末的输出速度设置为75g/min。 
D、按重量比，镍基合金粉末设置为含有0.11%C、0.75%Si、0.6%Mn、18.5%Cr、23%Ni和余量Fe。 
E、把经过激光熔覆的立柱本体1的活柱在25℃中放置4小时后，再进行机械加工。 
一种矿用液压支架立柱的第一个实施例，在立柱本体1的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.4mm的激光熔覆层2。 
一种矿用液压支架立柱的第二个实施例，在立柱本体1的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.7mm的激光熔覆层2。 
一种矿用液压支架立柱的第三个实施例，在立柱本体1的活柱上设置有一层把镍基合金粉末经过激光熔覆形成的厚度为0.55mm的激光熔覆层2。 
由于新汶矿业集团在全国范围内进行煤矿开采，在煤业生产中，由于各个煤矿中的矿井环境不同，特别是有的矿井中的酸碱度超标，使原有的矿用液压支架的立柱腐蚀现象严重，降低了立柱的使用寿命，因此我公司根据新汶矿业集团的要求，把对立柱的表面进行处理、提高立柱的耐腐蚀性列入科研攻关计划中，由于该项目技术难点多，同时被列入到泰安市科技专项计划，我公司组织相关技术人员，进行了多个技术方案的设计，通过本发明的技术方案的设计，不但解决了本发明的技术问题，同时也替代了原使用的由国外进口的不锈钢立柱，降低了立柱采购的成本，具有很高的经济效益。在新汶矿业集团新巨龙能源有限公司的推广使用后，目前已在采掘面中使用三年，没有出现任何质量问题。 
本发明具有下特点： 
1、由于设计了在立柱本体1的活柱上设置有一层激光熔覆层2，提高了立柱本体1的活柱的抗腐蚀性能，因此延长了立柱的使用寿命。
2、镍基合金粉末颗粒密度小和流动性好，与基体材料通过激光受热结合可形成耐磨、耐蚀、抗强压和红热性好的强化激光熔覆层2。 
3、本发明是一种绿色生产，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。 
4、本发明易于操作，在一般的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、高化学稳定性和高耐磨性结合起来，达到防锈、防腐蚀和耐磨的目的。 
在用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法和矿用不锈钢液压立柱技术领域内；凡是包含有用于矿用不锈钢液压立柱的激光熔覆方法，其步骤是：A、使激光束和送粉器输出的镍基合金粉末流束沿立柱本体1的活柱的表面形成螺旋状扫描；B、激光头输出的激光束经积分镜聚焦后形成为15-20mm×1.5-2.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为480-720mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7200-7400W；C、镍基合金粉末送粉器中输出的镍基合金粉末设置为按重量比，含有≤0.15%C、0.5-1.0%Si、0.4-0.8%Mn、17.5-19.5%Cr、21-25%Ni和余量Fe的技术内容都在本发明的保护范围内。 

Claims (2)

1.一种用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，其特征是：该激光熔覆方法采用如下步骤：
A、使激光束和送粉器输出的铁基合金粉末流束沿立柱本体（1）的活柱的表面形成螺旋状扫描；
B、激光束经积分镜聚焦形成为20mm×2.5mm的矩形光斑，激光束的扫描线速度设置为720mm/min，输出激光束的激光器的输出功率设置为7400W；
C、送粉器中输出的铁基合金粉末设置为按重量比，含有0.15%C、1.0%Si、0.8%Mn、19.5%Cr、25%Ni和余量Fe；
其中，立柱本体（1）的活柱的转动速度设置为3转/分钟，激光头和铁基合金粉末送粉器的移动速度设置为0.5毫米/秒，相邻之间的激光熔覆层（2）的搭接率设置为80%；铁基合金粉末的目数设置为+270目，铁基合金粉末的输出速度设置为100g/min，立柱本体（1）的活柱上的激光熔覆层（2）厚度设置为0.7mm。
2.根据权利要求1所述的用于矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，其特征是：还含有以 下步骤，把经过激光熔覆的立柱本体（1）的活柱在40℃中放置6小时后，再进行机械加工。
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