CN104141128A - 一种液压支架立柱的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压支架立柱的制备方法，其主要是将配制的稀有金属合金粉末通过三维混粉器混合均匀，采用重力送粉方法，利用大功率半导体激光器扫描输送到位的稀有金属合金粉末，在立柱表面制备耐磨抗蚀合金层。本发明生产过程无污染，明显提高了液压支架立柱的使用寿命，强化液压支架立柱达到了电镀铬立柱寿命的5倍以上，提高了采煤的安全性，降低了企业的生产成本。
Description
技术领域 本发明属于煤矿机械加工领域，特别涉及一种液压支架立柱。
背景技术 液压支架立柱是煤矿井下广泛使用的支护部件，用于支撑煤矿井下回采工作面顶板及煤壁。由于井下工作条件恶劣，腐蚀环境强烈，使得液压支柱表面磨损和腐蚀现象严重，导致液压支架立柱失效，同时由于煤层开采时崩落的矸石等硬物磕碰立柱表面，往往造成立柱早期失效。目前，液压支架立柱是通过表面电镀耐磨防腐蚀的镀层来实现表面改性，镀层材料一般为铬。在井下潮湿、富氧、腐蚀环境下，镀烙层容易出现起皮和脱皮的现象，使得其耐磨性极具下降，出现快速腐蚀，影响液压支柱的使用，给煤矿生产带来不安全因素，而且电镀铬技术由于污染严重，属于国家逐步淘汰的生产工艺，因此，新型液压支架立柱表面强化技术的研究倍受重视。
发明内容 本发明的目的在于提供一种成本低、能够提高液压支架立柱耐磨抗蚀性能和使用寿命的液压支架立柱的制备方法。
本发明的技术方案如下：
(1)依据标准图纸，将液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；
(2)配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.1-0.12％，Cr12-14％，Mo3-5％，Ti2-3.5％，余量为Fe；
(3)将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；
(4)将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上进行激光熔覆，采用重力送粉，稀有金属合金粉层厚度为1.2mm；用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：
半导体激光器功率P＝2000～3000W，
矩形光斑2.5×11.5mm，
搭接率10～50％，
扫描速度V＝300～700mm/min；
(5)对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，对存在表面缺陷的局部重复进行激光熔覆；
(6)将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、精度及光洁度均合格的产品。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、生产过程无污染、成本低。
2、可以获得超细晶组织，性能优异；特别是稀有合金Ti的添加，使得熔覆合金层组织致密一致，其间隙远远小于水分子，使液压支架立柱实现了最优防腐隔离效果；稀有合金Mo的添加，细化了熔覆合金层中的碳化物颗粒，起到了细化晶粒作用，达到了弥散强化效果，使液压支架立柱具有优异的抗硬物磕碰和擦伤能力。
3、所选择的稀有金属合金粉末在大功率半导体激光扫描下获得的合金层，与立柱表面金属基材为冶金结合，明显提高了液压支架立柱的使用寿命，强化液压支架立柱达到了电镀铬立柱寿命的5倍以上，提高了采煤的安全性。
具体实施方式
实施例1
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.1％，Cr12％，Mo3％，Ti2％，余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2000W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率10％，扫描速度V＝300mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
实施例2
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.12％，Cr14％，Mo5％，Ti3.5％，余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝3000W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率50％，扫描速度V＝700mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，对存在表面缺陷的局部重复进行激光熔覆；将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
实施例3
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.11％，Cr13％，Mo3.5％，Ti2.5％,余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2500W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率30％，扫描速度V＝550mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
实施例4
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.12％，Cr13.5％，Mo3.5％，Ti2.8％,余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2800W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率25％，扫描速度V＝450mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
实施例5
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.11％，Cr13％，Mo3.5％，Ti2.5％,余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2200W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率20％，扫描速度V＝650mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，对存在表面缺陷的局部重复进行激光熔覆；将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
实施例6
依据标准图纸，将27SiMn液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.12％，Cr13.5％，Mo4.5％，Ti3％,余量为Fe；将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上，采用重力送粉，粉层厚度为1.2mm；利用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2450W，矩形光斑2.5×11.5mm，搭接率25％，扫描速度V＝680mm/min；对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、形状、精度及光洁度均合格的产品，检验合格后涂防锈油，包装。
Claims (1)
1.一种液压支架立柱的制备方法，其特征在于：
(1)依据标准图纸，将液压支架立柱外圆按直径减少1mm加工出半成品，并使用墨汁涂黑立柱外圆表面，晾干；
(2)配制稀有金属合金粉末，粉末成分质量百分比为：C0.1-0.12％，Cr12-14％，Mo3-5％，Ti2-3.5％，余量为Fe；
(3)将配制好的稀有金属合金粉末放入机械式三维混粉器中充分混合，混合时间为2小时；
(4)将液压支架立柱固定在大功率半导体激光加工工装平台上进行激光熔覆，采用重力送粉，稀有金属合金粉层厚度为1.2mm；用大功率半导体激光器输出的高能量光束，扫描输送到位的稀有金属合金粉末，使得合金粉末与液压支架立柱表面金属发生快速冶金反应，获得均匀的1.0mm厚耐磨抗蚀合金层，具体工艺参数如下：半导体激光器功率P＝2000～3000W、矩形光斑2.5×11.5mm、搭接率10～50％、扫描速度V＝300～700mm/min；
(5)对熔覆后的液压支架立柱进行表面着色探伤，检测是否有裂纹、气孔等缺陷，对存在表面缺陷的局部重复进行激光熔覆；
(6)将探伤检验合格的液压支架立柱进行机械加工，得到尺寸、精度及光洁度均合格的产品。
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