CN110142576A - 一种基于cmt的液压支架油缸再制造方法 - Google Patents
一种基于cmt的液压支架油缸再制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，属于金属表面工程技术领域。本发明先对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗，再对液压支架油缸内壁进行CMT焊接，最后对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。本发明使用冷金属过渡焊接技术对液压支架油缸内壁进行焊接，在焊接过程中热输入少，飞溅少，可以保证再制造油缸不会因为热变形而失效，并提高油缸的使用寿命；本发明通过焊接前后对油缸内壁进行机加工，可以保证油缸的表面光洁度、尺寸和公差均满足图纸要求；同时，本发明提供的再制造方法成本低，效率高，可实现全自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面工程技术领域，特别涉及一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法。
背景技术
液压支架是井下采煤作业中进行支护的主要承载部件，由于其工作条件恶劣，经常处于高温、高湿工况下，易受到腐蚀和磨损；同时，在井下采煤过程中飞溅的硬质煤矸石颗粒极易附着于液压支架立柱表面，很容易导致液压支架油缸密封环的失效。这样，各种腐蚀介质、硬质颗粒状物质很容易通过立柱表面滑入液压支架油缸内部，不断磨损、腐蚀油缸内壁，导致液压支架油缸早期失效。
受损的液压支架油缸如果直接报废，既不环保，还会带来资源的严重浪费。目前，液压支架油缸还没有通用的工艺方法进行维修，因为类似于气保焊、堆焊等工艺，存在热输入大的缺点，导致修复后的油缸由于热变形量大而报废，无法继续使用；由于油缸内壁的修复属于内孔修复，其他如喷涂、喷焊等工艺手段，也无法实现油缸内壁的修复。
目前，国内外有公司采用激光熔覆内孔的方式进行磨损后油缸内壁的修复，但是由于其存在工艺复杂、成本高和效率较低等问题，并且需要专用设备，造价高，很难大范围推广。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，此法不易导致工件热变形，再制造成本低，效率高，可实现全自动化生产，所得再制造液压支架油缸的使用寿命高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，包括以下步骤：
(1)对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗；
(2)对清洗后的液压支架油缸内壁进行CMT焊接，在液压支架油缸内壁上形成CMT焊层；
(3)对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。
优选的，所述步骤(1)中机加工的单边加工量为1～2mm。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊接所用焊丝为316L不锈钢焊丝，所述316L不锈钢焊丝的直径为1.0～1.2mm。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊接所用焊枪为加长焊枪，所述焊枪的加长长度为1000～2000mm。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊接的焊接电流为140～180A，焊接电压为12～16V，焊接时的接线方式为直流反接，焊接速度为200～220mm/min。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊接的保护气体为氩气，所述保护气体的流量为10～15L/min。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊接时焊枪角度为83°～87°，焊接位置角度为5°～7°，焊丝伸出长度为10～15mm。
优选的，所述步骤(2)中CMT焊层厚度为2～3mm。
优选的，所述CMT焊接后，还包括对CMT焊层进行表面着色探伤。
优选的，所述步骤(3)中机加工的单边加工量为1～2mm。
本发明提供了一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，本发明先对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗，再对液压支架油缸内壁进行CMT焊接，最后对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。本发明克服了常规的表面再制造技术如埋弧堆焊、明弧堆焊、等离子弧熔覆、喷焊等极易导致工件热变形的问题，通过冷金属过渡焊接技术(CMT技术)对油缸内壁进行修复，在焊接过程中热输入少，飞溅少，可以保证再制造油缸不会因为热变形而失效，且CMT焊层能够提高再制造液压支架油缸的使用寿命；本发明通过焊接前后对油缸内壁进行机加工，可以保证再制造液压支架油缸的表面光洁度、尺寸和公差均满足图纸要求；同时，本发明提供的再制造方法成本低，效率高，可实现全自动化生产。实施例结果表明，本发明提供的再制造方法和激光熔覆内孔修复法相比，整体成本下降近50％，效率提高了1倍以上；所得再制造液压支架油缸粗糙度Ra在0.4～0.8之间，使用寿命可达3年。
具体实施方式
本发明提供了一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，包括以下步骤：
(1)对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗；
(2)对清洗后的液压支架油缸内壁进行CMT焊接，在液压支架油缸内壁上形成CMT焊层；
(3)对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。
本发明对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗。在本发明中，所述机加工的单边加工量优选为1～2mm，更优选为1.2～1.8mm；所述机加工的方式优选为车床加工；本发明对所述车床加工的具体方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的操作方式即可。本发明通过对待修复油缸内壁进行机加工，可以去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层。
在本发明中，所述清洗用清洗剂优选为无水乙醇。本发明对所述清洗的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的清洗方式将油缸内壁表面的氧化物、油污等杂质去除干净即可。
清洗完成后，本发明对清洗后的液压支架油缸内壁进行CMT焊接，得到具有CMT焊层的液压支架油缸。在本发明中，所述CMT焊接所用焊丝优选为316L不锈钢焊丝，所述316L不锈钢焊丝的直径优选为1.0～1.2mm，更优选为1.1mm。在本发明中，所述316L不锈钢焊丝可以增加CMT焊层的耐腐蚀性，进而提高再制造液压支架油缸的使用寿命。在本发明中，所用CMT焊接所用焊枪为加长焊枪，即本发明所用焊枪在本领域熟知长度的焊枪上进行了加长，所述焊枪的加长长度优选为1000～2000mm，更优选为1400～1800mm。本发明通过使用加长焊枪，可以深入液压支架油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝。
在本发明中，所述CMT焊接的焊接电流优选为140～180A，更优选为150～170A，焊接电压优选为12～16V，更优选为13～15V；所述CMT焊接时的接线方式优选为直流反接；所述CMT焊接的焊接速度优选为200～220mm/min，更优选为210mm/min。在本发明中，所述CMT焊接的保护气体优选为氩气，所述保护气体的纯度优选≥99.99％；所述保护气体的流量优选为10～15L/min，更优选为12～14L/min。在本发明中，所述CMT焊接时焊枪角度优选为83°～87°，更优选为85°～86°；焊接位置角度优选为5°～7°，更优选为6°；所述CMT焊接时焊丝伸出长度优选为10～15mm，更优选为12～14mm。本发明通过控制CMT焊接参数，可以提高焊接速度、降低电弧干扰，从而提高焊接效率，降低能耗，保证CMT焊层的质量。
在本发明中，所述CMT焊层厚度优选为2～3mm，更优选为2.5mm。为达到所需的焊层厚度，本发明优选采用多层焊接的方式进行焊接。本发明通过使用冷金属过渡焊接技术(CMT技术)，在焊接过程中热输入少，飞溅少，可以保证再制造后油缸不会因为热变形而失效，且CMT焊层能够提高再制造液压支架油缸的使用寿命。
完成CMT焊接后，本发明优选对CMT焊层进行表面着色探伤。本发明对表面着色探伤的具体操作方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的操作方式即可。本发明通过对CMT焊层进行表面着色探伤，可以检测焊接后的液压支架油缸是否存在裂纹等缺陷。若没有检测出缺陷，则对CMT焊接后的液压支架油缸进行下一步加工处理；若检测出缺陷，则通过机加工方法去除CMT焊层，并在本申请给出的焊接参数范围内调整焊接工艺参数，通过CMT重新焊接316L不锈钢焊丝，得到CMT焊层，再进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷，重复上述操作，直至检测不出缺陷。
在液压支架油缸内壁上形成CMT焊层后，本发明对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。在本发明中，所述机加工的单边加工量优选为1～2mm，更优选为1.2～1.8mm；所述机加工的方式优选为车床加工；本发明对所述车床加工的具体方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的操作方式即可。本发明通过对所述CMT焊层进行机加工，可以保证再制造液压支架油缸的表面光洁度、尺寸和公差均满足图纸要求。
下面结合实施例对本发明提供的基于CMT的液压支架油缸再制造方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，机加工的单边加工量为1mm；采用无水乙醇清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.0mm；焊接工艺参数为：气体流量为10L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A，焊接电压为12V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为83°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为10mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为2mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例2
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为2mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.2mm；焊接工艺参数为：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为180A，焊接电压为16V，焊接速度为220mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为87°，焊接位置角度β为7°，焊丝伸出长度为15mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为3mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例3
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为1mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.0mm；焊接工艺参数为：气体流量为12L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为150A，焊接电压为14V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为84°，焊接位置角度β为7°，焊丝伸出长度为10mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为3mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为2mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例4
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为1mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.2mm；焊接工艺参数为：气体流量为13L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为160A，焊接电压为16V，焊接速度为210mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为85°，焊接位置角度β为6°，焊丝伸出长度为13mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为3mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为2mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例5
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为1mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.2mm；焊接工艺参数为：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为180A，焊接电压为12V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为83°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为13mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为2mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例6
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为2mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.2mm；焊接工艺参数为：气体流量为11L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为170A，焊接电压为15V，焊接速度为220mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为87°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为15mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为3mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例7
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为2mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.0mm；焊接工艺参数为：气体流量为10L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为140A，焊接电压为14V，焊接速度为200mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为85°，焊接位置角度β为6°，焊丝伸出长度为11mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为3mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
实施例8
(1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为1mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
(2)对预处理液压支架油缸内壁进行CMT焊接，CMT焊接选择的焊丝为316L不锈钢焊丝，直径为1.2mm；焊接工艺参数为：气体流量为15L/min，氩气纯度为99.99％，焊接电流为175A，焊接电压为14V，焊接速度为210mm/min，直流反接；控制焊枪角度α为83°，焊接位置角度β为5°，焊丝伸出长度为12mm；通过特制加长的焊枪深入油缸内孔，实现在油缸内壁CMT焊接316L不锈钢焊丝；所得CMT焊层厚度为2mm；
(3)对CMT焊层进行表面着色探伤，经检测焊层并无裂纹等缺陷；
(4)对油缸内壁CMT焊层进行机加工，单边加工量为1mm，得到再制造液压支架油缸。
对比例1
使用激光熔覆内孔修复法进行液压支架油缸的再制造，具体方法为：
1)通过机加工去除待修复油缸内壁的腐蚀疲劳层，单边加工量为1mm；采用无水酒精清洗油缸内壁，去除表面的氧化物、油污等杂质，得到预处理液压支架油缸；
2)选用316合金粉末作为激光熔覆用粉末，粒度为135～325目；
3)采用连续光纤激光器，通过专用内孔熔覆激光头扫描通过同轴送粉输送到位的合金粉末，激光熔覆的工艺参数为：激光器光斑为直径5mm圆形，扫描功率为3000～3300W，扫描速度为600～900mm/min，搭接率为30～50％，单层激光熔覆的厚度为0.5～1.0mm，采用多层熔覆获得合适厚度的熔覆合金层；
4)对熔覆合金层进行表面着色探伤，经检测熔覆合金层并无裂纹等缺陷；
5)对内孔激光熔覆层进行机加工，单边加工量为1.0mm，得到表面光洁度、尺寸和公差均满足图纸要求的修复液压支架油缸。
性能测试
对实施例1～8、对比例1所得再制造液压支架油缸的表面粗糙度进行测试，测试方法依照《GB/T 1031-2009：表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》，将所得结果列于表1中；
测量所得再制造液压支架油缸与标准图纸间的公差，测量方法依照《GB1958-80：形状和位置公差检测规定》，将所得结果列于表1中；
对所得再制造液压支架油缸使用寿命进行检测，将所得结果列于表1中。
表1实施例1～8及对比例1所得再制造液压支架油缸的测试结果
| 项目 | 表面粗糙度Ra | 公差/mm | 使用寿命/年 |
| 实施例1 | 0.4 | ±0.02 | 3 |
| 实施例2 | 0.4 | ±0.02 | 3 |
| 实施例3 | 0.5 | ±0.02 | 3 |
| 实施例4 | 0.8 | ±0.02 | 3 |
| 实施例5 | 0.6 | ±0.02 | 3 |
| 实施例6 | 0.4 | ±0.02 | 3 |
| 实施例7 | 0.6 | ±0.02 | 3 |
| 实施例8 | 0.7 | ±0.02 | 3 |
| 对比例1 | 0.8 | ±0.02 | 2 |
由表1可知，本发明提供的基于CMT的液压支架油缸再制造方法能够有效避免加工过程中的热变形，所得再制造液压支架油缸表面粗糙系数低、公差小，能够满足设计图纸要求，且使用寿命高。
记录实施例1～8及对比例1再制造过程中所用时间及成本，将所得结果列于表2中。
表2实施例1～8及对比例1再制造过程中所用时间及成本
由表2可知，本发明提供的基于CMT的液压支架油缸再制造方法成本低，效率高，较激光熔覆内孔修复法，整体成本下降近50％，效率提高了1倍以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于CMT的液压支架油缸再制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对待修复油缸内壁依次进行机加工和清洗；
(2)对清洗后的液压支架油缸内壁进行CMT焊接，在液压支架油缸内壁上形成CMT焊层；
(3)对所述CMT焊层进行机加工，得到再制造液压支架油缸。
2.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中机加工的单边加工量为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊接所用焊丝为316L不锈钢焊丝，所述316L不锈钢焊丝的直径为1.0～1.2mm。
4.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊接所用焊枪为加长焊枪，所述焊枪的加长长度为1000～2000mm。
5.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊接的焊接电流为140～180A，焊接电压为12～16V，焊接时的接线方式为直流反接，焊接速度为200～220mm/min。
6.根据权利要求1或5所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊接的保护气体为氩气，所述保护气体的流量为10～15L/min。
7.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊接时焊枪角度为83°～87°，焊接位置角度为5°～7°，焊丝伸出长度为10～15mm。
8.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中CMT焊层厚度为2～3mm。
9.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述CMT焊接后，还包括对CMT焊层进行表面着色探伤。
10.根据权利要求1所述的再制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中机加工的单边加工量为1～2mm。
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- 2019-06-21 CN CN201910541332.3A patent/CN110142576A/zh active Pending
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