液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺

摘要

液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺，包括以下工艺过程：首先立柱缸筒、活塞杆表面预处理：室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净；然后合金粉末的选择和自动送粉装置的调节：选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；最后自动送粉装置的调节：调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.6－1.2mm；本发明合金涂层均匀、致密，具有优良的耐磨抗蚀性能，采用本发明技术制造的立柱缸筒、活塞杆具有较电镀显著提高的耐磨抗蚀性能和使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于激光熔覆技术领域，特别涉及矿山液压支架立柱缸筒、活塞杆表面制备耐磨抗蚀合金涂层的工艺。

背景技术

液压支架立柱是矿山开采设备中的关键部件，立柱缸筒、活塞杆是立柱的主要组成部分。液压支架立柱缸筒、活塞杆工作时不仅承受强大的力学载荷，而且受到乳浊液的腐蚀和进入乳浊液中硬质颗粒的磨损和划伤。因此立柱缸筒、活塞杆通常采用高强度27SiMn合金结构钢制造，而其工作表面通常采用电镀耐磨防腐蚀的镀层来满足耐磨抗蚀功能，镀层材料一般为铜锡合金或铬等。由于电镀镀层与基材之间为物理结合，结合力不高，在活塞杆与缸筒长期滑动工作时经常发生镀层脱落，引起立柱密封和动力性能显著下降而报废或需大修，不仅增大了矿山材料消耗，而且降低了生产作业效率。电镀工艺还存在着排污引起环境污染的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺。该工艺采用具有良好的抗腐蚀性和耐磨性的合金粉末作为激光熔覆合金材料，采取激光熔覆方法将具有耐磨抗蚀性能的合金粉末均匀地熔覆在缸筒、活塞杆工作表面上，形成均匀致密的冶金结合涂层，耐蚀性能达到不锈钢的水平。

采用的技术方案是：

液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺，其特征在于包括以下工艺过程：

(1)立柱缸筒、活塞杆表面预处理

室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净。

(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调节

选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末。

调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.6-1.2mm。

上述的调节自动送粉装置已在再先专利申请文件中公开，申请号为：200720013899.6，专利名称为《多料仓送粉器》。

(3)耐磨抗蚀涂层激光熔覆

选用DL-HL-T5000型CO₂激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，高功率聚焦激光束和自动送粉头沿缸筒、活塞杆轴向进给，缸筒、活塞杆按设定转速旋转，在缸筒内孔壁、活塞杆外表面形成均匀致密的激光熔覆层。

熔覆工艺参数如下：

激光功率P＝3500～4500W

光斑直径D＝2.5～3.5mm

扫描速度V＝1.5～2.5m/min

搭接率40～50％

涂层厚度：0.6-1.2mm。

本发明的原理是：采用具有优良的耐磨抗蚀性能与立柱基体具有良好冶金与力学相容的铁基合金粉末，在高功率激光束辐照立柱表面的同时，采用自动送粉装置同步向激光熔池送入合金粉末，合金粉末在熔池内发生快速熔化和凝固，形成均匀致密的耐磨抗蚀熔覆层，熔覆层与基体形成牢固的冶金结合。熔覆层硬度可在HRC30-60内选择，熔覆层厚度在0.6-1.2mm，硬度、厚度均匀分布。

本发明具有以下优点和特点：

1、激光熔覆合金涂层均匀、致密，与基体形成牢固的冶金结合，涂层具有优良的耐磨抗蚀性能，采用本发明技术制造的立柱缸筒、活塞杆具有较电镀显著提高的耐磨抗蚀性能和使用寿命。

2、激光熔覆技术无排污排废问题，而电镀存在排废问题，激光熔覆技术具有显著的环保优势。

3、本发明可用于立柱缸筒、活塞杆的制造和修复再制造。

具体实施方式

液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺，包括以下工艺过程：

(1)立柱缸筒、活塞杆表面预处理

室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净。

(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调节

选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末为已知技术，其化学成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；其化学成份按重量百分比为：C：0.8％、Cr：16％、Ni：3％、Mo：1％、Si：1％、N：0.8％、Nb：0.8％、Ta：0.3％、B：0.3％，余量为Fe。

其制备方法：

将Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B按上述重量百分比提取后放入中频感应炉内，在氩气气氛下加热到1450-1550℃，使粉末完全融化并混合均匀，将熔融的金属液流注入水雾化设备的漏包坩埚，在漏包坩埚的下方置有水雾化喷嘴，当熔融的金属液流通过导流嘴流经喷嘴时，被喷嘴射出的高速水流击碎成小液滴、随后合金液滴落在水中凝固成粉末。

调节自动送粉头使粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量使涂层厚度达到1mm。

(3)耐磨抗蚀涂层激光熔覆

选用DL-HL-T5000型CO₂激光器，工作台为SIMENS数控激光加工机。采用同步送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，高功率聚焦激光束和自动送粉头沿缸筒、活塞杆轴向进给，缸筒、活塞杆按设定转速旋转，在缸筒内孔壁、活塞杆外表面形成均匀致密的激光熔覆层。

熔覆工艺参数如下：

激光功率P＝4000W；

光斑直径D＝3mm；

扫描速度V＝2m/min；

搭接率45％。