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采煤機(jī)鏈輪激光熔覆修復(fù)加工

   2025-05-30 國(guó)盛激光國(guó)盛激光210
核心提示:一、引言 在煤炭開采行業(yè)中,采煤機(jī)是核心設(shè)備,而鏈輪作為采煤機(jī)牽引系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,長(zhǎng)期處于重載、高摩擦、強(qiáng)沖擊的惡劣工況下運(yùn)行,極易出現(xiàn)磨損、腐蝕、斷齒等問題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如堆焊、熱噴涂等存在修復(fù)精

一、引言

在煤炭開采行業(yè)中,采煤機(jī)是核心設(shè)備,而鏈輪作為采煤機(jī)牽引系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,長(zhǎng)期處于重載、高摩擦、強(qiáng)沖擊的惡劣工況下運(yùn)行,極易出現(xiàn)磨損、腐蝕、斷齒等問題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如堆焊、熱噴涂等存在修復(fù)精度低、結(jié)合強(qiáng)度弱、熱影響區(qū)大等缺陷,難以滿足現(xiàn)代煤礦高效、安全開采的需求。激光熔覆修復(fù)加工技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),為采煤機(jī)鏈輪的修復(fù)提供了新的解決方案,有效延長(zhǎng)了鏈輪的使用壽命,降低了設(shè)備維護(hù)成本,在煤炭行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。




二、激光熔覆修復(fù)加工原理

激光熔覆修復(fù)加工是基于激光束的高能密度特性,將具有特定性能的合金粉末與采煤機(jī)鏈輪基體表面快速熔化,在極短時(shí)間內(nèi)凝固形成與基體呈冶金結(jié)合的高性能熔覆層。在這個(gè)過程中,激光束作為熱源,瞬間將合金粉末和基體表面薄層加熱至熔化狀態(tài),利用合金粉末的填充和熔化,在鏈輪表面形成一層具有良好耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能的新涂層 。由于激光作用時(shí)間短、能量集中,使得熔覆過程中對(duì)基體的熱影響小,變形量低,能夠精確控制熔覆層的厚度、形狀和性能,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磨損、損壞鏈輪的高精度修復(fù)。




三、采煤機(jī)鏈輪激光熔覆修復(fù)加工工藝流程

1、鏈輪預(yù)處理

清洗:使用有機(jī)溶劑(如酒精)對(duì)采煤機(jī)鏈輪表面進(jìn)行徹底清洗,去除油污、銹跡、雜質(zhì)等,確保表面清潔。這一步驟是為了保證后續(xù)的修復(fù)層能夠與基體更好地結(jié)合,如果表面存在雜質(zhì),會(huì)阻礙冶金結(jié)合的形成,降低結(jié)合強(qiáng)度。

表面粗化:采用噴砂、打磨等方法對(duì)鏈輪表面進(jìn)行粗化處理,增加表面粗糙度,提高涂層與基體的結(jié)合力。噴砂處理通常使用石英砂或氧化鋁砂,以一定的壓力噴射到鏈輪表面,形成微小的凹凸結(jié)構(gòu),使合金粉末在熔覆過程中能夠更好地附著和浸潤(rùn)。

缺陷評(píng)估:通過無損檢測(cè)技術(shù)(如超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè))對(duì)鏈輪的磨損、裂紋等缺陷進(jìn)行全面評(píng)估,確定修復(fù)區(qū)域和修復(fù)方案。例如,對(duì)于輕微磨損的鏈輪,可以采用單層熔覆修復(fù);對(duì)于嚴(yán)重磨損或存在裂紋的鏈輪,則需要進(jìn)行多層熔覆,并對(duì)裂紋進(jìn)行特殊處理。

2、合金粉末選擇

根據(jù)采煤機(jī)鏈輪的工作條件和性能要求,選擇合適的合金粉末。常用的合金粉末有鎳基、鈷基、鐵基合金等。鎳基合金粉末具有良好的耐腐蝕性、耐磨性和高溫性能,適用于在腐蝕環(huán)境下工作的鏈輪;鈷基合金粉末具有優(yōu)異的耐磨、耐高溫和抗熱疲勞性能,常用于高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的鏈輪修復(fù);鐵基合金粉末成本較低,具有一定的耐磨性和強(qiáng)度,適用于對(duì)性能要求相對(duì)較低的場(chǎng)合。此外,還可以根據(jù)實(shí)際需求在合金粉末中添加碳化鎢、碳化鉻等硬質(zhì)相顆粒,進(jìn)一步提高熔覆層的硬度和耐磨性。




3、激光熔覆修復(fù)加工

設(shè)備調(diào)試:根據(jù)鏈輪的尺寸、形狀和修復(fù)要求,調(diào)整激光熔覆設(shè)備的參數(shù),包括激光功率、掃描速度、光斑直徑、送粉速率等。例如,對(duì)于較厚的熔覆層,需要提高激光功率和送粉速率,同時(shí)適當(dāng)降低掃描速度;對(duì)于薄壁件或精度要求高的部位,則需要降低激光功率,提高掃描速度,以減少熱影響區(qū)和變形量。

熔覆操作:將預(yù)處理后的鏈輪安裝在工作臺(tái)上,通過送粉系統(tǒng)將合金粉末輸送至激光作用區(qū)域,在激光束的照射下,合金粉末與鏈輪基體表面熔化并快速凝固,形成熔覆層。在熔覆過程中,要注意控制熔覆層的搭接率,一般搭接率控制在 30% - 50% 之間,以保證熔覆層的連續(xù)性和均勻性。

過程監(jiān)控:利用紅外測(cè)溫儀、CCD 攝像頭等設(shè)備對(duì)熔覆過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,監(jiān)測(cè)熔池溫度、熔覆層形貌等參數(shù),及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù),確保熔覆質(zhì)量。例如,如果發(fā)現(xiàn)熔池溫度過高,可能會(huì)導(dǎo)致熔覆層組織粗大、氣孔等缺陷,此時(shí)需要降低激光功率或提高掃描速度;如果熔覆層表面不平整,需要調(diào)整送粉速率和掃描路徑。

4、激光熔覆修復(fù)后處理

熱處理:為消除熔覆層內(nèi)部的殘余應(yīng)力,改善組織性能,對(duì)熔覆后的鏈輪進(jìn)行熱處理。常用的熱處理方法有退火、回火等。退火處理可以降低熔覆層的硬度,提高塑性和韌性;回火處理可以消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定組織,提高熔覆層的綜合性能。熱處理工藝參數(shù)需要根據(jù)合金粉末的成分和熔覆層的厚度進(jìn)行合理選擇。

機(jī)械加工:根據(jù)鏈輪的尺寸精度要求,對(duì)熔覆后的鏈輪進(jìn)行機(jī)械加工,如車削、磨削等,使鏈輪的尺寸和表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在機(jī)械加工過程中,要注意選擇合適的刀具和切削參數(shù),避免損傷熔覆層。

 
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