CN108265287A - 一种修复液压支架立柱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴类部件表面耐腐蚀层的修复方法，具体涉及一种使用超高速率激光熔覆技术修复液压支架立柱表面不锈钢耐腐蚀层的方法，属于表面修复技术领域。本发明通过选择合适的金属粉末、调整粉末汇聚点和激光焦点的位置、调节工艺参数等方法，可快速精确地在受损的立柱表面重新生产出表面平整度好、厚度小、无缺陷的不锈钢耐腐蚀涂层，实现了超高速率激光熔覆，达到提高生产效率、节约生产成本的目的。

Description

一种修复液压支架立柱的方法
技术领域
本发明涉及一种圆柱类部件表面耐腐蚀层的修复方法，具体涉及一种使用超高速率激光熔覆技术修复液压支架立柱表面不锈钢耐腐蚀层的方法，属于表面处理技术领域。
背景技术
液压支架立柱是煤矿井下广泛使用的支护部件，连接着顶梁和底座并承受来自顶板的载荷，是液压支架的主要承载部件。液压支架立柱长期在富含粉尘、水汽以及强烈腐蚀介质中工作，立柱表面易被腐蚀，当表面出现腐蚀点后，会继续在腐蚀点的位置向立柱内部深度腐蚀，破坏立柱的组织结构，在顶板施加大载荷的条件下易出现脆性断裂造成安全事故。因此为了保证生产的安全性、就要使立柱始终具有足够的强度，当立柱表面存在锈蚀后及时更换新的液压立柱，并对被替换下来、出现锈蚀的立柱进行修复。目前对废旧液压立柱的修复是在校直和车削后的液压立柱基体上采用激光熔覆的方法制备耐腐蚀层，但这种传统的激光熔覆方法制备的耐腐蚀层表面粗糙度大，生产效率低下，同时激光熔覆时粉末用量大，成本太高。
发明内容
本发明针对传统激光熔覆方法熔覆速率低、熔覆后涂层表面平整度低的问题，采用同轴送粉式激光熔覆方式，通过精确控制粉末汇聚点(粉斑)和激光焦点（光斑）的位置，实现超高速率激光熔覆，保证熔覆后涂层表面平整度并提高粉末利用率。需要说明的是，本发明中的超高速是相对于现有的激光熔覆速度而言的，该超高速具体是指激光扫描线速度大于等于20m/min。
本发明技术方案的具体内容是：
该方法的步骤是：
（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得粒度范围为15～45μm、球形度大于90%的粉末，然后经过保温温度130～150℃、保温时间1.5～3.5h的烘干处理后真空封存，备用；
（2）对废旧液压立柱的弯曲度进行检验并进行压力校正：将跳动量大于0.4mm的液压立柱校正直，跳动量不超过0.4mm；
（3）对液压立柱待修复部位进行车削，直至完全车削掉立柱表面的锈蚀层，此时立柱直径小于成品直径0.2～0.6mm；
（4）将车削后、表面光洁无缺陷的立柱基体装夹在数控设备的回转机构上，并调整光斑和粉斑相对立柱基体待熔覆面的位置：要求光斑与粉斑重合，距待熔覆面0.5～2mm；
（5）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1～2mm，立柱表面线速度即熔覆速率为20～50m/min，每转进给量0.2～0.4mm，激光功率为1300～2000W，送粉速率为10～30g/min；
（6）采用同轴送粉超高速激光熔覆方法，使用步骤（5）所述的工艺将步骤（1）所得的不锈钢粉末熔覆到车削后的立柱基体表面，得到厚度为0.15～0.45mm的涂层。此时立柱直径大于成品直径0.1～0.6mm；
（7）将超高速率激光熔覆完成后的液压立柱进行磨床加工，磨制成品尺寸。
本发明相对于传统激光熔覆方法的优势在于：修复速率高，可以显著提高生产效率；同时由于较大的搭接率，经过激光重熔后的涂层表面平整度高于传统的熔覆涂层平整度，进一步提高生产效率；激光束与粉末的配合更好，粉末利用率高可以降低生产成本；传统激光熔覆的大部分能量被基体吸收而高速率激光熔覆的能量大部分被金属粉末吸收，因此稀释率低，涂层成分受基体材料影响更小，同时立柱基体温度梯度更小，变形量更小，有利于立柱后续的装配。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供了一种修复液压支架立柱的方法，该方法的步骤包括：
（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得符合要求的粉末后，然后经过烘干处理后真空封存，备用；
（2）对废旧液压立柱的弯曲度进行检验并进行压力校正：将跳动量大于0.4mm的液压立柱校正至跳动量不超过0.4mm；
（3）对液压立柱待修复部位进行车削，直至完全车削掉立柱表面的锈蚀层；
（4）将车削后、表面光洁无缺陷的立柱基体装夹在数控设备的回转机构上，并调整光斑和粉斑相对立柱基体待熔覆面的位置：
（5）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1～2mm，立柱表面线速度即熔覆速率为20～50m/min，每转进给量0.2～0.4mm，激光功率为1300～2000W，送粉速率为10～30g/min；
（6）采用同轴送粉超高速激光熔覆方法，使用步骤（5）所述的工艺将步骤（1）所得的不锈钢粉末熔覆到车削后的立柱基体表面，得到厚度为0.15～0.45mm的涂层；此时立柱直径大于成品直径0.1～0.6mm；
（7）将超高速率激光熔覆完成后的液压立柱进行磨床加工，磨制成品尺寸。
优选的，所述步骤（1）中，所述不锈钢粉末要求是粒度范围为15～50μm、球形度大于90%。
优选的，所述步骤（1）中，所述烘干处理的工艺是将粉末在120～150℃范围内保温1.5～3.5h后并随炉冷却至室温。
优选的，所述步骤（3）中，所述的车削后立柱基体直径应小于成品直径0.2~0.6mm。
优选的，所述步骤（3）中，所述光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置要求光斑与粉斑在高于待熔覆面0.5～2mm的位置重合。
本发明相对于传统激光熔覆方法的优势在于：修复速率高，可以显著提高生产效率；同时由于较大的搭接率，经过激光重熔后的涂层表面平整度高于传统的熔覆涂层平整度，进一步提高生产效率；激光束与粉末的配合更好，粉末利用率高可以降低生产成本；传统激光熔覆的大部分能量被基体吸收而高速率激光熔覆的能量大部分被金属粉末吸收，因此稀释率低，涂层成分受基体材料影响更小，同时立柱基体温度梯度更小，变形量更小，有利于立柱后续的装配。
实施例2
本实施例提供了一种修复液压支架立柱的方法，该方法的步骤优选包括：
（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得符合要求的粉末后，然后经过烘干处理后真空封存，备用；
（2）对废旧液压立柱的弯曲度进行检验并进行压力校正：将跳动量大于0.4mm的液压立柱校正至跳动量不超过0.4mm；
（3）对液压立柱进行车削，直至完全车削掉立柱表面的锈蚀层并保证此时立柱基体直径小于成品直径0.2～0.6mm；
（4）将车削后表面光洁无缺陷的立柱基体装夹在数控设备的回转机构上，并调整光斑（激光焦点）和粉斑（不锈钢粉末汇聚点）相对于立柱基体待熔覆面的位置；
（5）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1～3mm，立柱表面线速度即熔覆速率为20～75m/min，每转进给量0.2～0.4mm，激光功率为1100～1600W，送粉速率为5～25g/min；
（6）采用同轴送粉超高速激光熔覆方法，使用步骤（5）所述的工艺将步骤（1）所得的不锈钢粉末熔覆到立柱基体表面，得到厚度为0.10～0.45mm的涂层；此时立柱直径大于成品直径0.1～0.6mm；
（7）将超高速率激光熔覆完成后的液压立柱进行磨床加工，磨制成品尺寸。
优选的，所述步骤（1）中，所述不锈钢粉末要求是粒度范围为15～45μm、球形度大于90%。
优选的，所述步骤（1）中，所述烘干处理的工艺是将粉末在130～150℃范围内保温1.5～3.5h后并随炉冷却至室温。
优选的，所述步骤（4）中，所述光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置要求光斑与粉斑在高于待熔覆面0.5～2mm的位置重合。
可以理解的是，本实施例中激光的少部分能量作用在基体表面形成较浅的熔池，激光大部分能量作用在基体上方的不锈钢粉末上；不锈钢粉末在进入熔池之前温度升至熔点并熔化，以液滴的形式与基体结合。与传统工艺相比，本发明的不锈钢粉末稀释率低，涂层成分受基体材料影响更小，并因此可以获得超高速的熔覆速率。
实施例3
本实施例提供了一种修复直径Φ45mm的液压支架活柱的方法，活柱基体材料为27SiMn，包括以下工艺步骤：先将废旧立柱进行校直，再用车床车削加工活柱基体去除表面锈蚀层，加工至小于成品直径0.4mm，然后用同轴送粉的超高速率激光熔覆方法在基体表面熔覆316L奥氏体不锈钢涂层，再使用激光重熔方法熔化涂层表面未完全熔化的粉末保证涂层表面粗糙度，最后精加工至规定尺寸和精度。其具体工艺步骤为：
（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得粒度范围为15～45μm、球形度大于90%的粉末，然后经过保温温度130℃、保温时间2h的烘干处理后真空封存，备用；
（2）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1.0mm，立柱表面线速度即熔覆速率为25m/min，每转进给量0.3mm，激光功率为1500W，送粉速率为20g/min；
（3）将经过校直车削的表面光洁无油污、无缺陷、直径小于成品直径0.4mm的立柱基体装夹在数控机床上，并调整光斑和粉斑相对立柱基体待熔覆面的位置：使光斑与粉斑在高于待熔覆面1mm的位置重合；
（4）采用同轴送粉超高速激光熔覆方法，使用步骤（2）所述的工艺将步骤（1）所得的不锈钢粉末熔覆到立柱基体表面，得到厚度为0.4mm的耐腐蚀涂层。此时立柱直径大于成品直径0.4mm；
（5）将超高速率激光熔覆完成后的液压立柱进行磨床加工，磨制成品尺寸。
本发明采用超高速率激光熔覆技术在活柱基体上修复耐腐蚀涂层，涂层未出现气孔、裂纹等缺陷，且制备精度高加工余量小，简化制造工艺流程。

Claims (5)

1.一种修复液压支架立柱的方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
（1）对不锈钢粉末筛分及净化处理，获得符合要求的粉末后，然后经过烘干处理后真空封存，备用；
（2）对废旧液压立柱的弯曲度进行检验并进行压力校正：将跳动量大于0.4mm的液压立柱校正至跳动量不超过0.4mm；
（3）对液压立柱待修复部位进行车削，直至完全车削掉立柱表面的锈蚀层；
（4）将车削后、表面光洁无缺陷的立柱基体装夹在数控设备的回转机构上，并调整光斑和粉斑相对立柱基体待熔覆面的位置：
（5）设定超高速率激光熔覆的工艺参数，具体工艺是：光斑直径为1～2mm，立柱表面线速度即熔覆速率为20～50m/min，每转进给量0.2～0.4mm，激光功率为1300～2000W，送粉速率为10～30g/min；
（6）采用同轴送粉超高速激光熔覆方法，使用步骤（5）所述的工艺将步骤（1）所得的不锈钢粉末熔覆到车削后的立柱基体表面，得到厚度为0.15～0.45mm的涂层；此时立柱直径大于成品直径0.1～0.6mm；
（7）将超高速率激光熔覆完成后的液压立柱进行磨床加工，磨制成品尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种修复液压支架立柱的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述不锈钢粉末要求是粒度范围为15～50μm、球形度大于90%。
3.根据权利要求1所述的一种修复液压支架立柱的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述烘干处理的工艺是将粉末在120～150℃范围内保温1.5～3.5h后并随炉冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的一种修复液压支架立柱的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述的车削后立柱基体直径应小于成品直径0.2~0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种修复液压支架立柱的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述光斑和粉斑相对于立柱基体待熔覆面的位置要求光斑与粉斑在高于待熔覆面0.5～2mm的位置重合。
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Application publication date: 20180710

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