一种液压支架中缸激光熔覆工艺优化

赵 鹏，白育波，石慧林，文宝红，高兵川

西安重装铜川煤矿机械有限公司 陕西铜川 727031

西安重装铜川煤矿机械有限公司 (以下简称“西安重装铜川煤矿”) 是以生产、维修液压支架为主的企业，根据用户现场工况条件，对液压支架进行差异化设计、生产和制造。液压支架的立柱和千斤顶是重要的执行元件，其顶梁和底板支撑着顶板压力，为综采工作面的人员和设备建立起安全空间，因此要求立柱和千斤顶必须具有足够的强度，且工作可靠、使用寿命长。矿井工作面中含氯、硫等腐蚀性离子，会对立柱和千斤顶造成腐蚀，腐蚀后的液压缸在往复运动过程中会划伤密封，导致液压缸失效，影响工作面支护性能，危及安全生产。

为了提高液压支架的工作寿命，需要对液压缸工作区域进行防腐处理。常见的防腐处理为表面镀铬或者激光熔覆不锈钢粉末，根据环保要求，行业内现已逐步采用激光熔覆不锈钢粉末工艺进行防腐处理。在激光熔覆过程中，高温会导致缸筒收缩，影响液压缸质量[1]，笔者对现有激光熔覆工艺进行优化，减少激光熔覆过程中高温对液压缸质量的影响。

1 现有激光熔覆工艺

激光熔覆是一种表面改良性技术，采用高能量激光作为热源，合金粉末作为焊材，通过激光与合金粉末同步作用于金属表面，快速熔化形成熔池，凝固形成致密、均匀并且厚度可控的冶金结合层。这是可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及零部件特性等的工艺方法。

西安重装铜川煤矿现阶段将立柱中缸需要表面处理的工序外委，以缩短生产周期，减少工件运输过程中磕碰。中缸加工时，中缸筒内圆留有余量，防止中缸筒外圆在激光熔覆后产生缩变，待所有工序完成后，最后一道工序为激光熔覆。但该工艺也存在不足，首先，存在预留防缩量不准确的问题，导致缸筒内壁尺寸不符合设计要求；其次，在激光熔覆过程中会产生热量，导致缸筒发生热变形，但变形量不均匀，造成缸筒内壁尺寸不一致，出现缸筒内壁尺寸与设计尺寸存在偏差等问题，需要对缸筒进行推镗加工，造成生产成本增高。

2 优化后的激光熔覆工艺

立柱是承载部件，必须有足够的强度和良好的密封性能。采用激光熔覆工艺对缸筒进行防腐处理，可防止缸筒热变形。笔者对激光熔覆工艺进行优化，在缸筒内壁完成粗推之后、精推之前，对中缸筒外圆进行激光熔覆处理。优化后的加工工序：下料—热处理—喷丸—车熔覆外圆—激光熔覆—车倒角—粗推—时效处理—修倒角—精推滚压—精车缸口—焊缸底—精车外圆 (非镀层区) —磨外圆。待加工立柱中缸筒如图1 所示，加工完成的立柱中缸筒如图2 所示。

图1 待加工立柱中缸筒

图2 加工完成的立柱中缸筒

通过优化加工工艺，将中缸外圆激光熔覆放在内壁推镗之前完成，可有效控制熔覆过程中缸筒产生的热变形量，确保缸筒外壁与内孔尺寸在公差范围内，防止因缸筒内壁变形造成密封失效，从而引起立柱漏液蹿液等问题。优化后的激光熔覆工艺可有效避免熔覆缸筒变形、二次加工等问题的发生，提高了激光熔覆工艺的实用性[2]。

3 结语

随着煤炭产能提高，煤企对煤炭机械设备的需求持续上升，这对煤机设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。激光熔覆表面处理技术有效解决了液压支架立柱和千斤顶的防腐、耐磨问题，提高了设备的使用寿命，具有广阔的市场前景。