CN110144538B - 一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，首先对待修复的液压支架立柱进行弯曲度检验并进行压力校正；然后对待修复液压支架立柱表面进行车削加工，去除表面的疲劳层、电镀层；之后对液压支架立柱表面进行喷砂粗化；然后采用线材火焰喷涂或电弧喷涂方法制备底层，采用超音速火焰喷涂方法制备面层；然后使用有机树脂对喷涂完毕后的液压支架立柱表面涂层进行封孔处理；最后对封孔处理后的液压支架立柱进行磨削加工和抛光处理，抛光后液压支架立柱外表面粗糙度Ra≤0.2μm。该方法通过复合多种热喷涂工艺方法制备涂层，解决现有单工艺修复工艺中存在的涂层耐磨耐蚀性能不足、加工成本高的问题，具有积极的技术及经济意义。

Description

一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法
技术领域
本发明属于表面修复再制造领域，涉及一种金属产品表面修复技术，具体涉及一种液压 支架立柱表面复合热喷涂修复方法。
背景技术
液压支架是煤矿井下重要的支护设备，其具有支护方便、支撤速度快、初撑力大、支撑 力均匀与横阻等优点，能可靠地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，提高煤矿综采设备 效能，减轻工人劳动强度，最大限度保障工人的生命安全。
液压支架工作环境潮湿，存在大量的Cl2、H2S、SO2等多种腐蚀介质，以及煤矸石等硬 物的撞击。目前使用的液压支架主要为表面电镀硬铬处理工艺，其使用的液压支柱使用寿命 都不长，一般为1年左右。主要原因是电镀层表面有贯穿性微裂纹，在井下潮湿环境中，会 出现锈斑，随着时间的推移，锈斑沿着镀层与基体的界面扩大，造成镀层起泡、剥落。另外 煤粒冲击也会造成镀层表面损伤，使该处更容易被腐蚀和剥落。这些表面损伤使液压支柱使 用寿命远低于设计寿命，由此造成失效的液压支柱每年达几十万支。若失效液压支柱全部采 用新件替换，会给企业增加很大的采购成本，失效件的废弃也会造成极大的资源浪费，因此 对表面失效的液压支架立柱进行修复再制造具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中液压支架立柱表面修复方法存在的耐磨、耐蚀性能不足、 成本高的问题，本发明提供一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，通过线材火焰喷涂、 电弧喷涂及超音速火焰喷涂等多工艺复合在立柱表面制备复合涂层。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对液压支架立柱表面进行车削加工，去除表面的疲劳层、电镀层；
步骤2、对车削加工后的液压支架立柱表面进行喷砂粗化；
步骤3、采用线材火焰喷涂或电弧喷涂方法在液压支架立柱表面制备底层；
步骤4、采用超音速火焰喷涂方法在液压支架立柱表面制备面层；
步骤5、使用有机树脂对步骤4中喷涂完毕后的液压支架立柱表面涂层进行封孔处理；
步骤6、对封孔处理后的液压支架立柱进行磨削加工和抛光处理，抛光后液压支架立柱 外表面粗糙度Ra≤0.2μm，完成液压支架立柱表面修复。
优选的，所述步骤1中对液压支架立柱表面进行车削加工之前，先检验待修复液压支架 立柱弯曲度，然后对弯曲变形的立柱进行压力校正。
优选的，所处理的液压支架立柱基材为27SiMn钢，修复前局部位置腐蚀或磨损坑深度 超过0.5mm。
优选的，步骤2中对液压支架立柱表面进行喷砂粗化采用棕刚玉及专用喷砂设备进行喷 砂粗化，喷砂后表面粗糙度不低于Rz10μm。
优选的，步骤3中使用氧-乙炔线材火焰喷涂工艺进行喷涂，底层的线材为不锈钢，火焰 喷涂工艺的参数为：氧气压力0.4～0.7MPa；乙炔压力0.1～0.12MPa；空气压力0.5～0.6MPa， 使用该方法喷涂的涂层底层厚度为不小于0.5mm。
优选的，步骤3中使用电弧喷涂方法进行喷涂，电弧喷涂工艺参数为：电压：20～35V； 电流150～220A；空气压力0.5～0.6MPa。
优选的，步骤4的具体实施过程为：液压支架立柱表面经线材火焰喷涂制备底层后，使 用超音速火焰喷涂设备制备表面涂层，面层材料为合金粉末。
优选的，制备表面涂层工艺参数为：煤油流量：18～35L/H，氧气流量：600～980SLPM， 送粉气为氩气或氮气，送粉速度：30～120g/min；喷涂距离：150～400mm；燃烧室压力不低 于8.0bar；喷涂涂层厚度为0.3mm。
优选的，步骤4中超音速火焰喷涂方法所使用的粉末材料为合金材料，所用粉末粒度为 10～60μm。
优选的，步骤5所使用的有机树脂为WFT#1532型封孔剂，该封孔剂可以提供良好的封 孔效果，大大提高修复后液压支架立柱表面抗腐蚀性和耐磨性。
本发明具有以下优点：
(1)本发明采用热喷涂的方法来修复液压支架，该方法不仅可以修复直径超差较小的液 压支架，也可以修复直径超差较大(达到毫米级)的液压支架，修复过程中不会造成液压支 架的变形，制备的涂层耐蚀耐磨性能优异，经济性好，效率高，后续加工余量少。
(2)复合涂层的底层和面层都是采用热喷涂的方法制备的，制备过程中，工件的温度变 化可以控制在150℃以内，不会造成液压支架工件的宏观尺寸变形和微观结构变性，较好地 保持了液压支架的基体的性能。
(3)涂层底层采用线材火焰喷涂或电弧喷涂，设备及材料成本较低，整体降低了复合涂 层的制备成本；另外，此方法可以制备较厚的复合涂层的底层；
(4)涂层面层采用超音速火焰喷涂方法，涂层致密，结合力好，耐蚀耐磨性能好。
(5)此复合涂层利用底层，修补尺寸超差部分，作为复合涂层的基础；利用面层，提高 复合涂层的功能性(耐蚀耐磨性)，满足服役需求。
(6)复合涂层制备过程中，涂层的厚度可以实现自动化控制，涂层各点的厚度较均匀， 因此涂层加工余量较小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，包括如下步骤：
步骤1：检验待修复液压支架立柱弯曲度，对弯曲变形的立柱进行压力校正；
步骤2：对液压支架立柱表面进行车削加工，去除表面的疲劳层、电镀层；
步骤3：对液压支架立柱表面进行喷砂粗化；
步骤4：采用线材火焰喷涂或电弧喷涂方法制备底层；
步骤5：采用超音速火焰喷涂方法制备面层；
步骤6：使用有机树脂对喷涂完毕后的液压支架立柱表面涂层进行封孔处理；
步骤7：对封孔处理后的液压支架立柱进行磨削加工和抛光处理，抛光后液压支架立柱 外表面粗糙度Ra≤0.2μm。
其中，本实施例中所处理的液压支架立柱基材为27SiMn钢，修复前局部位置腐蚀或磨 损坑深度超过0.5mm。
步骤2中对液压支架立柱表面进行车削加工，加工完全去除表面疲劳层、电镀层，要求 加工后表面无锈蚀及腐蚀坑。
步骤3中对液压支架立柱表面进行喷砂粗化采用棕刚玉及专用喷砂设备进行喷砂粗化， 喷砂后表面粗糙度不低于Rz10μm。
步骤4中使用氧-乙炔线材火焰喷涂工艺方法，喷涂工艺参数为：氧气压力0.4～0.7MPa； 乙炔压力0.1～0.12MPa；空气压力0.5～0.6MPa。所采用的丝材为不锈钢，具体本实施例提 供的一种丝材成分百分比为：C：≤0.15；Mn：≤1.00；P：≤0.035；S：≤1.00；Cr：11.50～13.50； 其余成分为Fe。使用该方法喷涂的涂层底层厚度为0.5mm。
步骤5的具体实施过程为：液压支架立柱表面经线材火焰喷涂制备底层后，使用超音速火焰喷涂设备制备表面涂层。工艺参数为：煤油流量：18～35L/H，氧气流量：600～980SLPM，送粉气为氩气或氮气，送粉速度：30～120g/min；喷涂距离：150～400mm；燃烧室压力不低于8.0bar；喷涂涂层厚度为0.3mm。
步骤5所使用的粉末材料为合金材料，本实施例提供的一种材料为镍基合金材料，其成 分百分比为：C：0.8；Cr：16；Si：4；Fe：≤15；B：3.2；其余为Ni。所用粉末粒度为10～ 60μm。
步骤6所使用的有机树脂为WFT#1532型封孔剂。
由于耐磨及耐腐蚀性能是影响液压支架立柱使用寿命的关键指标，硬度又是影响涂层耐 磨性的重要指标，因此对修复后的复合热喷涂涂层进行了显微硬度、耐磨性及盐雾试验测试。
涂层面层显微硬度测量结果为850HV0.3，经橡胶轮耐磨试验测试涂层耐磨性为电镀层的 3～5倍，经中性盐雾腐蚀测试涂层2000小时后出现锈蚀，耐蚀性能是电镀硬铬层的3～4倍。
实施例2：
一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，与实施例1的区别在于：
步骤4中使用电弧喷涂工艺方法，其工艺参数为：电压：20～35V；电流：150～220A；空气压力：0.5～0.6MPa。
步骤4实施过程中，电弧喷涂相对于线材火焰喷涂效率更高，有利于液压支架立柱的批 量化修复。
实施例3：
一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，与实施例1的区别在于：
步骤4中使用的线材成分百分比为：C：≤0.03；Si≤1.00；Mn≤2.00；S≤0.30；P≤0.045； Cr：16.00～18.00；Ni：10.00～14.00；Mo：2.00～3.00；其余为铁。
步骤4使用的材料成分相对于实施例1，其硬度更低，但涂层在酸性腐蚀性介质中的耐 蚀性能更好，适用于酸性服役环境下的液压支架立柱表面修复。
以上实施例仅用以说明本发明的技术实施方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明 进行了详细说明，但是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对液压支架立柱表面进行车削加工，去除表面的疲劳层、电镀层；
步骤2、对车削加工后的液压支架立柱表面进行喷砂粗化；
步骤3、采用线材火焰喷涂或电弧喷涂方法在液压支架立柱表面制备底层；
步骤4、采用超音速火焰喷涂方法在液压支架立柱表面制备面层；
步骤5、使用有机树脂对步骤4中喷涂完毕后的液压支架立柱表面涂层进行封孔处理；
步骤6、对封孔处理后的液压支架立柱进行磨削加工和抛光处理，抛光后液压支架立柱外表面粗糙度Ra≤0.2μm，完成液压支架立柱表面修复；
步骤3中，线材火焰喷涂或电弧喷涂方法所采用的丝材为不锈钢，丝材成分百分比为：C：≤0.15；Mn：≤1.00；P：≤0.035；S：≤1.00；Cr：11.50～13.50；其余成分为Fe；
步骤4中超音速火焰喷涂方法所使用的粉末材料为镍基合金材料，所用粉末粒度为10～60μm。
2.如权利要求1所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：所述步骤1中对液压支架立柱表面进行车削加工之前，先检验待修复液压支架立柱弯曲度，然后对弯曲变形的立柱进行压力校正。
3.如权利要求1或2所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：步骤2中对液压支架立柱表面进行喷砂粗化采用棕刚玉及专用喷砂设备进行喷砂粗化，喷砂后表面粗糙度不低于Rz10μm。
4.如权利要求1或2所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：步骤3中使用氧-乙炔线材火焰喷涂工艺进行喷涂，底层的线材为不锈钢。
5.如权利要求4所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：步骤3中火焰喷涂工艺的参数为：氧气压力0.4～0.7MPa；乙炔压力0.1～0.12MPa；空气压力0.5～0.6MPa，使用该方法喷涂的涂层底层厚度为不小于0.5mm。
6.如权利要求1或2所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：步骤3中使用电弧喷涂方法进行喷涂，电弧喷涂工艺参数为：电压：20～35V；电流150～220A；空气压力0.5～0.6MPa。
7.如权利要求1所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：制备表面涂层工艺参数为：煤油流量：18～35L/H，氧气流量：600～980SLPM，送粉气为氩气或氮气，送粉速度：30～200g/min；喷涂距离：150～400mm，燃烧室压力不低于8.0bar；喷涂涂层厚度为0.3mm。
8. 如权利要求1或2所述的液压支架立柱表面复合热喷涂修复方法，其特征在于：步骤5所使用的有机树脂为WFT #1532型封孔剂。
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