CN110369946B - 一种单体液压支柱的活柱修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，通过改进工艺实现活柱的不锈钢套镶嵌焊接，焊后不锈钢套和活柱之间无渗漏，且焊缝不位于活柱工作面。首先车掉活柱从上端到靠上的圆柱台部分外径，套接不锈钢套，然后将原圆柱台位置以限位圈替代，限位圈热胀后套接，冷却后箍紧不锈钢套，最后焊接限位圈与活柱，在填料焊接区域封闭不锈钢套下端。实现了不锈钢套下端与活柱的界面紧固、缝隙焊接，弥补了现有镶套修复活柱方法易致的渗、漏油的缺限。本方法没有薄壁焊接，不是异材焊接，不涉及不锈钢焊接，难度低，成本低，解决了原镶套修复中薄壁不锈钢套焊接的难题。修复后活柱裸露处均包裹不锈钢，可抵御环境侵害，提高了可靠性和寿命。

Description

一种单体液压支柱的活柱修复方法

技术领域

本发明属于矿山机械技术领域，主要涉及一种单体液压支柱的活柱的修复方法，具体是一种单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法。

背景技术

目前，单体液压支柱活柱广泛应用于矿山矿洞之中，是各类矿洞，特别是煤矿矿洞之中的必备设备之一。据统计，在全国通配煤矿普采工作面的支柱比重已占到65%至70%，有200万根在近千个固采工作面使用。单体液压支柱采用了柱塞悬浮式技术原理，在液体液压悬浮力作用下，实现对工作面安全可靠的支撑和承载，且具有一定的抗偏载能力。单体液压支柱的活柱作为液压活动部件，需要耐磨耐冲击，一般采用钢材质制成，表面要求光滑且外露，然而在矿洞之中环境条件确及其恶劣，具有阴暗、潮湿、风大和富氧等特点，这些均不利于金属防腐。特别是煤矿井下相对湿度常年在90%以上，即使常温下空气中的水分也能在活柱金属表面形成一层水膜；井下还存在不同程度的淋水，且水质大部分呈现碱性或酸性；井下往往会有腐蚀性的气体和矿物杂质会接触到活柱，导致金属发生电化学腐蚀；另外，活柱在井下也会受到机械磕碰，矿物击打剐蹭等机械性伤害而进一步加剧损伤。

单体液压支柱的活柱的矿山用量是非常大的，从经济性上综合考虑，我国批量生产和使用的是热轧低碳合金钢材质。在矿山使用过程中，单体液压支柱均需要定期修复，防止金属腐蚀造成活柱自身强度下降，造成单体液压支柱变形、弯曲，导致顶板恶化，甚至冒顶的事故发生。目前单体液压支柱的活柱表面修复方法有：电镀、喷涂、表面发黑和镶不锈钢套。电镀、喷涂、表面发黑这几种方法工艺要求高，且会造成工业废水，限制了其在矿山企业自身范围内的自主修复使用。镶不锈钢套方法成本稍高于前面几种方法，但其主要是通用机械加工修复工艺，主要设备便于成套采购，设备操作易上手，工艺流程易于掌握，工艺条件成熟，产品性能稳定；镶不锈钢套方法对环境依赖性小，不占用大量水资源，能耗对企业来说也可接受，工业三废排放小，相比前面几种工艺对环境的污染极小；镶不锈钢套方法修复后的单体液压支柱的活柱具有一定的抗磨损、抗机械损伤的性能，有利于简化和降低在矿山、矿洞等复杂环境条件下搬运、操作、防护和保存要求，深受企业欢迎。

单体液压支柱的活柱镶不锈钢套的修复方法是将大约为0.6mm至1.2mm厚度的不锈钢薄板对焊后再挤压到活柱外表面，形成不锈钢套，然后在底边采用二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等焊接工艺环形焊接将不锈钢套固定在活柱上。现有的单体液压支柱的活柱镶不锈钢套的修复方法仅是在不锈钢套底边与活柱进行焊接，然而不锈钢套为薄壁件，焊接时极易造成薄壁的烧孔、气孔等疵病。由于镶不锈钢套的活柱需要承受油压，焊接疵病孔洞会造成液压用的液体渗入不锈钢套与活柱之间的缝隙，造成渗油或漏油，甚至不锈钢套承压变形损害。为了减少薄壁焊接的疵病，有的厂家进行修复时在不锈钢套与活柱之间的缝隙中填充胶液，待胶液固化后再焊接不锈钢套的底边，然而由于不锈钢套与活柱的缝隙极小，导致胶液渗入不均匀，使得缝隙当中有胶液未完全填充区域，在油压条件下使用也易造成渗油或漏油。而且现有的不锈钢套的焊接焊缝均位于活柱的外圆柱面，而活柱的外圆柱面是其工作面，活柱的工作面对表面平整度是有要求的，但现有修复方法即使高等级焊接工人也很难100%保证焊接后的工作面平整，且焊接的是薄壁不锈钢材质，薄壁金属的焊接本身就具有工艺难度，且不锈钢与活柱焊接属于不同材质焊接，工艺控制更是困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种新型的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，在不显著增加工艺难度和成本情况下，通过改进机械加工工艺实现单体液压支柱的活柱的不锈钢套的镶嵌和焊接，焊接后不锈钢套和活柱之间不产生渗油或漏油，且焊接焊缝不位于活柱的工作面。

本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，具体修复过程与活柱的结构有关。单体液压支柱的活柱为圆筒形，上端内径大于下端内径，上端内径与下端内径形成的台阶内腔结构用于配装单体液压支柱的密封盖组件。单体液压支柱的活柱下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台外径A大于活柱的外径B。在单体液压支柱的活柱下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的外径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C。在单体液压支柱的活柱的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱内外流通。采用本发明的修复方法修复后的活柱包括活柱、不锈钢套和限位圈。

本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法,具体步骤是：

步骤一，将单体液压支柱的活柱从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱的外径变为B₁ ，也就是说车掉部分的活柱外径B₁小于原活柱外径B,车掉部分的活柱轴向长度为C₁ , C₁大于活柱的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C, 且C₁等于C+X,其中B与 B₁的差值的分布范围为0.5 mm至1.5mm ,X的取值范围为0.2mm至1mm。

步骤二，不锈钢套为圆筒形，不锈钢套内径为B₁ ,外径为B₂ ,长度为C₁ ,将不锈钢套从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱上端套入，使得不锈钢套上端与活柱上端齐平，也就是说不锈钢套套满活柱在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套的外径B₂大于B, 其中B₂与B的差值的分布范围为0.05 mm至0.2mm。

步骤三，将不锈钢套的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B₂变形为B,且不锈钢套的外表圆柱面与原活柱结构同轴，切除不锈钢套挤压保型过程中超出活柱上端的部分。

步骤四，采用钢材加工圆筒结构，这个圆筒结构我们定义为限位圈，限位圈内腔内径为B₃ ,外圆柱面外径为A₁,高度为D,其中B₃小于B, B与 B₃差值的分布范围为0.01mm至0.2mm，A₁大于A。

步骤五，将限位圈放置在保温箱内加热，保温控制在60℃至150℃之间，保温时间不小于0.5小时。限位圈保温后体积膨胀，导致其内腔内径变大，限位圈内腔内径B₃将大于步骤三中加工过的不锈钢套外径B。将限位圈从保温箱取出后快速地从不锈钢套上端套入，确保限位圈下端与不锈钢套的上端距离为C。由于热胀冷缩的原理，待限位圈冷却至常温，限位圈将箍紧并套接在不锈钢套的下端，将不锈钢套下端紧紧挤实在活柱上。限位圈下端与不锈钢套下端相距X距离。

步骤六，采用填料焊接工艺将限位圈下端内腔边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套下端露出的活柱表面，角焊焊接时不锈钢套下端露出的X距离部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内。也就是说角焊焊条材料填充覆盖了一个类三角形截面区域，该区域连接了限位圈下端靠近内腔边缘区域和不锈钢套下端的活柱区域，并将不锈钢套下端露出限位圈下端的部分覆盖了。

步骤七，将限位圈外径加工到A，加工时需保证限位圈外径与原活柱结构同轴。为了不锈钢套上端便于套接密封件等结构件，不锈钢套上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，也就是说上端边缘直径采用液压挤压工艺进一步挤压，使之直径稍微变小便于后续单体液压支柱的其它部件套接装配。

本发明的实现还在于：步骤二中的不锈钢套可以是采用不锈钢薄板对焊后形成的圆筒形零件，也可以是专门定制的不锈钢管型材，也可以是不锈钢管加工后形成的圆筒形零件。

本发明的实现还在于：步骤四中的限位圈为与活柱同材质的的钢材，限位圈可以采用报废的活柱进行锻造，然后机加制成，节省材料成本。

本发明的实现还在于：步骤六中的填料焊接工艺是二氧化碳气体保护焊。二氧化碳气体保护焊工艺成熟，且对低碳合金钢材质的活柱和限位圈焊接后的力学性能优良。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

(一)本发明是一种优化了的镶不锈钢套的活柱修复方法。经过本发明提出的方法修复，单体液压支柱的活柱从上端到活柱靠上的圆柱台上端的部分外径均为不锈钢材质包裹，单体液压支柱的活柱上端会套接单体液压支柱的顶盖组件，而从活柱靠上的圆柱台上端往下的活柱部分均会处于单体液压支柱的油缸内，也就是说活柱在工作时裸露在外边的部分均包裹着不锈钢，有效地抵御了恶劣环境对活柱的侵害和损害。

(二)本发明是一种新颖的单体液压支柱的活柱修复方法。经过本发明提出的方法修复，单体液压支柱的活柱的不锈钢套下端采用了限位圈箍紧，且不锈钢套的下端与活柱的交接面处于限位圈与活柱角焊接覆盖的三角区域内，交界面不外露，因此在不锈钢套与活柱的交接面不会产生渗油。通过限位圈加工和套接，充分利用了活柱原有靠上的圆柱台结构，实现结构分离，不仅不增加活柱的额外外形结构，还实现了不锈钢套下端与活柱的交界面紧固、缝隙焊接，弥补了原有镶不锈钢套修复单体液压支柱的活柱方法导致的漏油、渗油的固有缺点。

(三)本发明是一种不显著增加工艺难度和成本却显著提高活柱工作可靠性和使用寿命的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套优化修复方法。原有的不锈钢套修复单体液压支柱的活柱方法，仅仅将不锈钢套的下表面从活柱的上端套接到活柱靠上的圆柱台结构的上端以上部分，因此不锈钢套在挤压保型使之外径B₂变形为B后,不锈钢套的壁厚很薄，直接焊接非常容易烧穿不锈钢套，甚至导致焊接接缝不密闭或强度低，在液压工作条件下活柱与不锈钢套的接缝处极易导致漏油、渗油，漏油或渗油会导致在不锈钢套与活柱的接触面内形成液体压力，导致不锈钢套薄壁受力，从而导致破坏。即使在不锈钢套与活柱的接触面填充胶液固化，也容易因为胶液渗入不均匀或填充不完全，在油压条件下造成漏油。而采用本发明的方法，由于采用的工艺均为普通机加加工工艺，因此工艺难度低、成本低。由于不会发生漏油和渗油，显著提高了镶不锈钢套修复活柱的工作可靠性，且使得活柱的使用寿命大大延长。

(四)本发明是一种在现有镶不锈钢套焊接工艺基础上优化改进而来的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套修复方法。单体液压支柱的活柱靠上的圆柱台上部至活柱的上端为活柱的工作面，现有的镶不锈钢套修复方法焊接焊缝位于工作面，导致工作面不平整，需要增加焊缝修复操作，工艺繁琐。本发明的镶不锈钢套修复方法将焊缝设置在了活柱靠上的圆柱台下端，该处为活柱的非工作面，且焊接的是相同材质的限位圈与活柱，不属于薄壁焊接，也不涉及不锈钢焊接，更不属于不同材质焊接，难度降低，对焊接的技术要求也低。

附图说明

图1是尚未修复的单体液压支柱的活柱剖视图；

图1中，1活柱。

图2是本发明的步骤一中待加工的活柱的示意图；

图2中，1活柱。

图3是本发明的步骤二完成后活柱的示意图；

图3中，1活柱，2不锈钢套。

图4是本发明的步骤六完成后活柱的示意图；

图4中，1活柱，2不锈钢套，3限位圈。

图5是图4中焊接部位的局部放大图，图4中该部位指示为I；

图5中，1活柱，2不锈钢套，3限位圈。

图6是本发明的步骤七完成后活柱的示意图；

图6中，1活柱，2不锈钢套，3限位圈。

图7是未修复前单体液压支柱的示意图；

图7中，11顶盖组件，12密封盖组件，13手把体及三用阀,14油缸，1活柱，15弹簧，16底座组件，17密封件，18连接件。

图8是活柱修复后的单体液压支柱的示意图；

图8中，11顶盖组件，12密封盖组件，13手把体及三用阀,14油缸，1活柱，15弹簧，16底座组件，17密封件，18连接件。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不受下列实施例的限制。

实施例1

参见图1至图6，本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，具体修复过程与活柱1的结构有关。单体液压支柱的活柱1一般为圆筒形，参见图1，上端内径大于下端内径，上端内径与下端内径形成的台阶内腔结构用于配装单体液压支柱的密封盖组件。单体液压支柱的活柱1下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台直径A大于活柱1的外径B，参见图1。在单体液压支柱的活柱1下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的直径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱1的顶端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C，参见图1。在单体液压支柱的活柱1的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱1内外流通。采用本发明的修复方法修复后的活柱包括活柱1、不锈钢套2和限位圈3。

本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法,具体步骤是：

步骤一，将单体液压支柱的活柱1从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱1的外径变为B₁ ，也就是说车掉部分的活柱1外径B₁小于原活柱1外径B,车掉部分的活柱1轴向长度为C₁ , C₁大于活柱1的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C, 且C₁等于C+X,本例中B与 B₁的差值的为0.5 mm,X的取值为1mm，参见图2。

步骤二，不锈钢套2采用1Cr18Ni9奥氏体不锈钢钢板卷筒焊接而成。焊接需用氩弧焊，焊后光整焊缝，确保不能有凸凹，还不能有气孔、虚焊，否则将产生腐蚀和不锈钢套2的开裂。不锈钢套2为圆筒形，不锈钢套2内径为B₁ ,外径为B₂ ,长度为C₁ ,将不锈钢套2从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱1上端套入，使得不锈钢套2上端与活柱1上端齐平，也就是说不锈钢套2套满活柱1在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套2的外径B₂大于B, 其中B₂与B的差值为0.15 mm，参见图3。

步骤三，将不锈钢套2的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B₂变形为B,且不锈钢套2的外表与原活柱1结构同轴，切除不锈钢套2挤压保型过程中超出活柱1上端的部分。

步骤四，采用钢材加工圆筒结构，这个圆筒结构我们定义为限位圈3，限位圈3内径为B₃ ,外径为A₁,高度为D,其中B₃小于B, B与 B₃差值为0.05m，A₁大于A，参见图4，也可参见图5。

步骤五，将限位圈3放置在保温箱内加热，保温控制在90℃±5℃，保温时间0.5小时。限位圈3保温后体积膨胀，导致其内径变大，限位圈3内径B₃将大于步骤三加工过的不锈钢套2外径B，也就是说保温使得限位圈3内径B₃大于不锈钢套2外径B，实测B₃比B大0.05mm。将限位圈3从保温箱取出后快速地从不锈钢套2上端套入，确保限位圈3下端与不锈钢套2的上端距离为C，参见图4。由于热胀冷缩的原理，待限位圈3冷却至常温，限位圈3将箍紧套接在不锈钢套2的下端，并将不锈钢套2下端紧紧挤实在活柱1上。限位圈3下端与不锈钢套2下端相距1mm距离,也就是说限位圈3下端高出不锈钢套2下端1mm，参见图4。

步骤六，采用二氧化碳气体保护焊的填料焊接工艺将限位圈3下端内径边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套2下端露出的活柱1表面，角焊焊接时不锈钢套2下端露出的1mm部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内,参见图4和图5。也就是说角焊材料填充覆盖了一个类三角形截面区域，该类三角形截面区域连接了限位圈3下端靠近内径区域和不锈钢套2下端的活柱1区域，并将不锈钢套2下端的露出限位圈3下端部分覆盖了，使不锈钢套2下端不外露,参见图4和图5。

步骤七，将限位圈3外径加工到A，加工时需保证与活柱1外径同轴，参见图6。为了不锈钢套2上端便于套接密封件等结构件，不锈钢套2上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，也就是说上端边缘直径采用液压挤压工艺进一步挤压，使之直径稍微变小便于后续单体液压支柱的其它部件套接装配。

本发明是一种优化了的镶不锈钢套的活柱修复方法。经过本发明提出的方法修复，单体液压支柱的活柱1从上端到活柱1靠上的圆柱台上端的部分外径均为不锈钢材质包裹，单体液压支柱的活柱1上端会套接单体液压支柱的顶盖组件，而从活柱1靠上的圆柱台上端往下的活柱1部分均会处于单体液压支柱的油缸内，也就是说活柱1在工作时裸露在外边的部分均包裹着不锈钢，有效地抵御了恶劣环境对活柱1的侵害和损害，参见图8。

经过本发明提出的方法修复，单体液压支柱的活柱1的不锈钢套2下端采用了限位圈3箍紧，且不锈钢套2的下端与活柱1的交接面处于限位圈3与活柱1角焊接覆盖的三角区域内，交界面不外露，因此在不锈钢套2与活柱1的交接面不会产生渗油。通过限位圈3加工和套接，充分利用了活柱1原有靠上的圆柱台结构，实现结构分离，不仅不增加活柱1的额外外形结构，还实现了不锈钢套2下端与活柱1的交界面紧固、缝隙焊接，弥补了原有镶不锈钢套修复单体液压支柱的活柱方法导致的漏油、渗油的固有缺点，参见图6和图8。修复后的活柱包括活柱1、不锈钢套2和限位圈3，但活柱的整体外形与未修复前一致。

实施例2

参见图1至图6，本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，具体修复过程与活柱1的结构有关。

本例中需要修复的活柱1为直径φ110mm的单体液压支柱的活柱1，单体液压支柱的直径是指油缸内径。该单体液压支柱的最大高度为2800mm，最小高度为2000mm，工作液压为31.8MPa,工作行程为800mm，质量为76kg。该单体液压支柱的活柱1从单体液压支柱中拆卸下来以后，活柱1的外表具有明显的锈蚀，表面粗糙且有坚硬麻点。该单体液压支柱的活柱1外径为φ106.02mm至φ106.10mm,活柱1圆台外径为φ109.5mm，活柱1靠上的圆台高度为100mm，从活柱1的顶端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为750mm。

具体修复步骤为：

步骤一，将单体液压支柱的活柱1从上端开始至超出靠上的圆柱台下端0.5mm距离的外径车加工，使车掉部分的活柱1的外径变为φ105mm，也就是说车掉部分的活柱1轴向长度为750.5mm，参见图2。

步骤二，不锈钢套2采用0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢钢板卷筒焊接而成，参见图3。为了保证镶套质量，不锈钢钢板下料时要保证尺寸误差为±0.15 mm，板边平行度和直线度误差为±0.10 mm，断口无毛边、飞刺。焊接质量直接影响最终液压支柱的活柱1的再制造。焊接不但要求两面与钢板一样平，不能有凸凹，还不能有气孔、虚焊，否则将产生腐蚀和不锈钢套2的开裂。焊接需用氩弧焊，焊后光整焊缝。氩弧焊接可使焊缝抗拉强度达到原材料的1.5倍以上，延伸率也大于 26% 。由于不锈钢套2只有1mm至2mm厚，不锈钢套2内径的过盈量不能小，否则会脱落，也不能大，否则难以镶入或出现爆皮；通常为过渡配合。不锈钢套2专用压套机缓缓压套到活柱1上，使得不锈钢套2上端与活柱1上端齐平，也就是说不锈钢套2套满活柱1在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套2的外径维持在φ106.20mm，参见图3。

步骤三，为了保证不锈钢套2的套接稳固和外径平滑，通常采用液压挤压保型工艺挤压外径，使外径减小到φ106.05mm。该步骤要求不锈钢套2的外表圆柱面与原活柱1结构同轴，切除不锈钢套2挤压保型过程中超出活柱1上端的部分。

步骤四，采用与活柱1材质相同的钢材加工圆筒结构，这个圆筒结构我们定义为限位圈3，限位圈3内径为φ105.90mm ,外径为φ112mm,高度为100mm，参见图4。

步骤五，将限位圈3放置在保温箱内加热，保温控制在110℃±5℃，保温时间1小时。限位圈3保温后体积膨胀，导致其内径变大，限位圈3内径变为φ106.10mm，将大于步骤三加工过的不锈钢套2外径φ106.05mm。将限位圈3从保温箱取出后快速地从不锈钢套2上端套入，确保限位圈3下端与不锈钢套2的上端距离为750mm，参见图4。由于热胀冷缩的原理，待限位圈3冷却至常温，限位圈3将箍紧套接在不锈钢套2的下端，并将不锈钢套2下端紧紧挤实在活柱1上。限位圈3下端与不锈钢套2下端相距0.5mm距离,也就是说限位圈3下端高出不锈钢套2下端0.5mm。

步骤六，采用二氧化碳气体保护焊的填料焊接工艺将限位圈3下端内径边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套2下端露出的活柱1表面，角焊焊接时不锈钢套2下端露出的0.5mm部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内，角焊焊接参见图5。也就是说角焊材料填充覆盖了一个三角区域，三角区域连接了限位圈3下端靠近内径区域和不锈钢套2下端的活柱1区域，并将不锈钢套2露出限位圈3下端的部分覆盖了。

步骤七，将限位圈3外径加工到φ109.5mm，加工时需保证与活柱1外径同轴，参见图6。为了不锈钢套2上端便于套接密封件等结构件，不锈钢套2上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，也就是说上端边缘直径采用液压挤压工艺进一步挤压，使之直径稍微变小至φ106.02mm,变小直径的高度为50mm,便于后续单体液压支柱的其它部件套接装配。

活柱1修复完成后，装配其他零件，并与油缸装配，从三用阀填充液压液体，然后试压，稳压8小时无渗漏，无变形，说明修复成功，即可出厂。

本发明的单体液压支柱的活柱修复中选用的材料为厚度很薄的奥氏体不锈钢,它具有塑性、韧性以及工艺性能良好、耐腐蚀性强的特点, 尤其是其焊接性能非常好。焊接后焊缝抗拉强度为原材料的1.5倍以上, 延伸率也大于26%。相比之下, 镀铬、镀铜等修复工艺, 其镀层厚度仅为25～30μm, 远不如镶不锈钢套修复可靠性高。

从经济效益上看,本发明的单体液压支柱的活柱修复方法，使得每根支柱平均成本不到450元,销售价可以定为480元。而新买支柱则最少需要700元～800元成本,还不包括运输等成本，经济性非常好。

本发明是一种优化了的镶不锈钢套的活柱修复方法。经过本发明提出的方法修复，单体液压支柱的活柱1从上端到活柱1靠上的圆柱台上端的部分外径均为不锈钢材质包裹，参见图6，也可参见图8，单体液压支柱的活柱1上端会套接单体液压支柱的顶盖组件，而从活柱1靠上的圆柱台上端往下的活柱1部分均会处于单体液压支柱的油缸内，参见图8，也就是说活柱1在工作时裸露在外边的部分均包裹着不锈钢，有效地抵御了恶劣环境对活柱1的侵害和损害。

实施例3

参见图1至图6，本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，适用于外注式悬浮式液压支柱的活柱1修复，也适用于内注式的支柱的活柱1修复，对支柱的尺寸规格也无限制，修复的范围广，具有广谱适应性。

具体修复过程与活柱1的结构有关。

本例中需要修复的活柱1为直径φ300mm的单体液压支柱的活柱1，单体液压支柱的直径是指油缸内径。活柱1外径为φ296.02mm至φ296.10mm,活柱1圆台外径为φ299.5mm，活柱1靠上的圆台高度为100mm，从活柱1的顶端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为1750mm。

具体修复步骤为：

步骤一，将单体液压支柱的活柱1从上端开始至超出靠上的圆柱台下端0.2mm距离的外径车加工，参见图2，使车掉部分的活柱1的外径变为φ294.6mm，也就是说车掉部分的活柱1轴向长度为1750.2mm。

步骤二，不锈钢套2采用牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢钢管加工而成。由于不锈钢套2只有1mm至2mm厚，不锈钢套2内径的过盈量不能小，否则会脱落，也不能大，否则难以镶入或出现爆皮；通常为过渡配合。不锈钢套2专用压套机缓缓压套到活柱1上，使得不锈钢套2上端与活柱1上端齐平，也就是说不锈钢套2套满活柱1在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套2的外径维持在φ296.20mm，参见图3。

步骤三，为了保证不锈钢套2的套接稳固和外径平滑，通常采用液压挤压保型工艺挤压外径，使外径减小到φ296.05mm，参见图4。该步骤要求不锈钢套2的外表与原活柱1结构同轴，切除不锈钢套2挤压保型过程中超出活柱1上端的部分。

步骤四，采用其它报废的活柱1进行锻造并制造圆筒结构，这个圆筒结构我们定义为限位圈3，限位圈3内径为φ296.04mm ,外径为φ302mm,高度为100mm。

步骤五，将限位圈3放置在保温箱内加热，保温控制在60℃±5℃，保温时间0.8小时。限位圈3保温后体积膨胀，导致其内径变大，限位圈3内径变为φ296.10mm，此时限位圈3内径大于步骤三加工过的不锈钢套2外径φ296.05mm。将限位圈3从保温箱取出后快速地从不锈钢套2上端套入，确保限位圈3下端与不锈钢套2的上端距离为1750mm，参见图4。由于热胀冷缩的原理，待限位圈3冷却至常温，限位圈3将箍紧套接在不锈钢套2的下端，并将不锈钢套2下端紧紧挤实在活柱1上。限位圈3下端与不锈钢套2下端相距0.2mm距离,也就是说限位圈3下端高出不锈钢套2下端0.2mm。

步骤六，采用填料焊接工艺将限位圈3下端内径边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套2下端露出的活柱1表面，角焊焊接时不锈钢套2下端露出的0.2mm部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内。也就是说角焊材料填充覆盖了一个三角区域，三角区域连接了限位圈3下端靠近内径区域和不锈钢套2下端的活柱1区域，并将不锈钢套2下端的露出限位圈3下端部分覆盖了，参见图5。由于限位圈3采用报废的活柱材料加工而成，与活柱1为同种钢材，同种钢材焊接后的力学性能优良。

步骤七，将限位圈3外径加工到φ299.5mm，加工时需保证与活柱1外径同轴，参见图6。为了不锈钢套2上端便于套接密封圈等结构件，不锈钢套2上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，也就是说上端边缘直径采用液压挤压工艺进一步挤压，使之直径稍微变小至φ296.02mm,变小直径的高度为50mm,便于后续单体液压支柱的其它部件套接装配。

活柱1修复完成后，装配其他零件，并与与油缸装配，从三用阀填充液压液体，然后试压，稳压8小时无渗漏，无变形，说明修复成功，即可出厂。

本发明是一种不显著增加工艺难度和成本却显著提高活柱工作可靠性和使用寿命的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套优化修复方法。原有的不锈钢套修复单体液压支柱的活柱方法，仅仅将不锈钢套的下表面从活柱的上端套接到活柱靠上的圆柱台结构的上端以上部分，因此不锈钢套在挤压保型后,不锈钢套的壁厚很薄，直接焊接非常容易烧穿不锈钢套，甚至导致焊接接缝不密闭或强度低，在液压工作条件下活柱与不锈钢套的接缝处极易导致漏油、渗油，漏油或渗油会导致在不锈钢套与活柱的接触面内形成液体压力，导致不锈钢套薄壁受力，从而导致破坏。即使在不锈钢套与活柱的接触面填充胶液固化，也容易因为胶液渗入不均匀或填充不完全，在油压条件下造成漏油。而采用本发明的方法，由于采用的工艺均为普通加工工艺，因此工艺难度低、成本低。由于不会发生漏油和渗油，显著提高了镶不锈钢套修复活柱的工作可靠性，且使得活柱的使用寿命大大延长。

本发明是一种在现有镶不锈钢套焊接工艺基础上优化改进而来的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套修复方法。单体液压支柱的活柱靠上的圆柱台上部至活柱的上端为活柱的工作面，现有的镶不锈钢套修复方法焊接焊缝位于工作面，导致工作面不平整，需要增加焊缝修复操作，工艺繁琐。本发明的镶不锈钢套修复方法将焊缝设置在了活柱靠上的圆柱台下端，该处为活柱的非工作面，参见图6和图8，且焊接的是相同材质的限位圈3与活柱1，不属于薄壁焊接，也不涉及不锈钢焊接，更不属于不同材质焊接，难度降低，对焊接的技术要求也低。

实施例4

本发明的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，适用于外注式悬浮液压支柱的活柱1修复。图7是悬浮式单体液压支柱未修复前的示意图，图8是悬浮式单体液压支柱的活柱修复后并重新装配完成后的示意图。

参见图7和图8，单体液压支柱结构上的位置关系为：弹簧15上端挂于密封盖组件12下端，然后密封盖组件12配装连接件18后和弹簧15一起装配在活柱1上端，活柱1从油缸14上端套入，弹簧15从活柱1和油缸14的下端拉出，弹簧15的下端连接到底座组件16内腔中部，底座组件16配装密封件17和连接件18后装配到油缸14下端，手把体及三用阀13套入密封件17和连接件18后从油缸14上端套入并装配在油缸14上端，在活柱1上端套装顶盖组件11。

单体液压支柱在具体使用时，首先从手把体及三用阀13的阀门处灌入液压油，使活柱1在液压作用下抬升，达到指定高度后关闭三用阀。在整个单体液压支柱的使用过程中，活柱1外露出的表面就是本发明的修复方法的所需要修复的表面。对比图7和图8，可以看出，本发明修复后的活柱1外露面均是本修复方法中不锈钢套2保护的范围，同时可以看出，本修复方法位于液压油内的部分无缝，不存在渗漏的可能。本发明的修复方法未改变活柱1的配装结构，活柱1的外形尺寸和结构与未修复前保持一致。

本发明提出一种单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，通过改进工艺实现活柱的不锈钢套镶嵌焊接，焊后不锈钢套和活柱之间无渗漏，且焊缝不位于活柱工作面。首先车掉活柱从上端到靠上的圆柱台部分外径，套接不锈钢套，然后将原圆柱台位置以限位圈替代，限位圈热胀后套接，冷却后箍紧不锈钢套，最后焊接限位圈与活柱，在填料焊接区域封闭不锈钢套下端。实现了不锈钢套下端与活柱的界面紧固、缝隙焊接，弥补了现有镶套修复活柱方法易致的渗、漏油的缺限。本方法没有薄壁焊接，不是异材焊接，不涉及不锈钢焊接，难度低，成本低，解决了薄壁不锈钢套焊接的难题。修复后活柱裸露处均包裹不锈钢，可抵御恶劣环境的侵害，提高了可靠性和寿命。

Claims (4)

1.一种单体液压支柱的活柱修复方法，具体修复过程与单体液压支柱的活柱(1)的结构有关；单体液压支柱的活柱(1)为圆筒形，上端内径大于下端内径；单体液压支柱的活柱(1)下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台外径A大于活柱(1)的外径B；在单体液压支柱的活柱(1)下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的外径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱(1)的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C；在单体液压支柱的活柱(1)的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱(1)内外流通；其特征在于：修复后的单体液压支柱的活柱包括活柱(1)、不锈钢套(2)和限位圈(3)，修复方法具体步骤是：

步骤一，将单体液压支柱的活柱(1)从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱(1)的外径变为B₁，车掉部分的活柱(1)外径B₁小于原活柱(1)外径B，车掉部分的活柱(1)轴向长度为C₁，C₁大于活柱(1)的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C，且C₁等于C+X，其中B与B₁的差值的分布范围为0.5mm至1.5mm，X的取值范围为0.2mm至1mm；

步骤二，不锈钢套(2)为圆筒形，不锈钢套(2)内径为B₁，外径为B₂，长度为C₁，将不锈钢套(2)从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱(1)上端套入，使得不锈钢套(2)上端与活柱(1)上端齐平，不锈钢套(2)套满活柱(1)在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套(2)的外径B₂大于B，其中B₂与B的差值的分布范围为0.05mm至0.2mm；

步骤三，将不锈钢套(2)的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B₂变形为B，且不锈钢套(2)的外表圆柱面与原活柱(1)结构同轴，切除不锈钢套(2)挤压保型过程中超出活柱(1)上端的部分；

步骤四，采用钢材加工圆筒结构的限位圈(3)，限位圈(3)内腔内径为B₃，外圆柱面外径为A₁，高度为D，其中B₃小于B，B与B₃差值的分布范围为0.01mm至0.2mm，A₁大于A；

步骤五，将限位圈(3)放置在保温箱内加热，保温控制在60℃至150℃之间，保温时间不小于0.5小时，限位圈(3)保温后体积膨胀，导致其内腔内径变大，限位圈(3)内腔内径B₃将大于步骤三加工过的不锈钢套(2)外径B；将限位圈(3)从保温箱取出后快速地从不锈钢套(2)上端套入，确保限位圈(3)下端与不锈钢套(2)的上端距离为C；由于热胀冷缩的原理，待限位圈(3)冷却至常温，限位圈(3)将箍紧并套接在不锈钢套(2)的下端，将不锈钢套(2)下端紧紧挤实在活柱(1)上；限位圈(3)下端与不锈钢套(2)下端相距X距离；

步骤六，采用填料焊接工艺将限位圈(3)下端内腔边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套(2)下端露出的活柱(1)表面，角焊焊接时不锈钢套(2)下端露出的X距离部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内；角焊焊条材料填充覆盖了一个类三角形截面区域，该区域连接了限位圈(3)下端靠近内腔边缘区域和不锈钢套(2)下端的活柱(1)区域，将不锈钢套(2)下端露岀限位圈(3)下端的部分覆盖了；

步骤七，将限位圈(3)外径加工到A，加工时需保证限位圈(3)外径与原活柱(1)结构同轴；不锈钢套(2)上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，使之直径变小。

2.根据权利要求1所述的单体液压支柱的活柱修复方法，其特征在于：步骤二中的不锈钢套(2)是采用不锈钢薄板对焊后形成的圆筒形零件，或是不锈钢管加工后形成的圆筒形零件。

3.根据权利要求1所述的单体液压支柱的活柱修复方法，其特征在于：步骤四中的限位圈(3)为与活柱(1)同材质的钢材，限位圈(3)可以采用报废的单体液压支柱的活柱进行锻造，然后机加制成。

4.根据权利要求1所述的单体液压支柱的活柱修复方法，其特征在于：步骤六中的填料焊接工艺是二氧化碳气体保护焊。

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