煤炭机械

▏行业需求

煤炭机械工作环境复杂苛刻，设备运行时间长，承受载荷大，尤其是井下潮湿的环境、各类有害气体、粉尘颗粒等问题，容易对机械设备造成腐蚀、磨损，将大大缩短机械设备的使用寿命。这些设备的失效形式主要表现为磨损，腐蚀，划伤等，如截齿、刮板输送机运槽、齿轮、轴类等零部件的磨损失效，液压支架立柱油缸、活塞杆的腐蚀失效等。液压支架的立柱、油缸等零件当前多是采用电镀方法进行表面耐蚀层的制备与维修，由于镀层结合强度低易开裂、服役周期短，经常需要从井下运出进行拆卸维修，安装工作量大、周期长。如今智能化技术逐渐在煤机行业推广，实现井下无人操作，高质量、长服役性产品的应用是必然趋势，对液压支架立柱的性能、服役周期提出了更高要求。高效率、高质量、低成本的绿色制造技术的应用可为企业提高市场竞争力、创造长期价值增长。

▏激光解决方案

• 激光解决方案

用于液压支架活塞杆、活柱、中缸等轴类零件表面耐蚀涂层制备；因热输入低、变形小，在进行大长径比零件的表面熔覆具有独特优势。

• 内壁激光熔覆

用于中缸零件内壁表面耐蚀涂层制备，可替代传统电弧熔铜工艺，也可根据应用需求在内壁表面制备不锈钢、铜合金涂层，降低成本，或进行内表面局部受损区的快速修复。

• 常规激光熔覆修复

可进行受损零件的再制造、或新零件表面功能涂层的制造，如掘进机截齿表面耐磨层、刮板机表面耐磨带的激光熔覆。

▏激光应用案例

• 液压支架立柱超高速激光熔覆

超高速激光熔覆可以20-200m/min的超高线速度进行激光熔覆，与常规激光熔覆技术相比，效率更高、稀释率更低、涂层性能更好、成本更低；极高的表面光洁度使得后道工序仅仅通过表面磨削、抛光即可完成加工；热输入低、变形小，可用于大长径比零件的涂层加工。亚琛联合科技有限公司率先将该项技术应用到煤机行业活塞杆、活柱、中缸等零件的规模化生产中，在零部件表面以0.8-1.2m²/hr（取决于涂层厚度）的高效率快速制备0.05-1mm厚度的耐蚀涂层，硬度可以达到HRC50以上。无论是新品加工还是旧品维修，都形成了成熟的生产线加工工艺规范。

• 中缸内壁激光熔覆

液压支架立柱的中缸表面因使用乳化液不合格或升井后放置时间过长，易导致内壁锈蚀形成斑坑。目前比较常用的方法是采用电弧熔铜技术在内表面制备耐蚀涂层，其特点是效率高、涂层厚度大，但是热输入也相对较大、成本较高。内壁激光熔覆技术可以一定程度上替代或拓展传统电弧熔铜工艺，用于更小口径的零件熔覆。由于激光熔覆方法可以更方便地调节粉末材料，方便根据服役环境与成本的不同需求，快速制备铜合金、不锈钢或其他具有良好防腐性能的涂层。亚琛联合科技有限公司的内壁熔覆加工头，集成度高、稳定性好、工艺成熟、适应性广，在内壁激加工领域中一直占据领先地位。可适用的管件零件最小内径低至Ф33mm，单侧最长延伸长度达3000mm，为目前国内外内壁激光熔覆、修复技术可以达到的最高极限尺度范围。中缸的内壁熔覆表面光洁平整、无缺陷，不仅显著减少了后续加工量，且对产品几乎无热变形影响、无需预留加工余量、产品生产工序的安排上具有更大自由度。

• 截齿激光熔覆修复

截齿在工作时遇到煤层中的坚硬物质，齿刃承受的外部压应力和剪切应力突然增大，超过截齿的强度极限时，齿刃会发生崩刃的现象。崩刃后的齿刃受损钝化，齿刃受到的阻力变大，导致磨损加剧，加速了截齿的失效。将激光熔覆技术应用于截齿修复与再制造，可有效提高截齿表面的硬度和耐磨性，延长截齿使用寿命。截齿的激光熔覆单层熔覆厚度1-3mm，硬度HRC65，无裂纹、孔洞缺陷。高质量的耐磨涂层防护有效减少了截齿工作时的磨损、折断几率，降低了截齿的消耗量；而且，涂层的防护作用使得截齿在工作时不易产生火花，大大提升了采煤机械的运转率。

• 中缸激光-电弧复合热源焊接

中缸活塞段目前基本都是采用传统电弧焊方法进行焊接，如CO2气体保护焊、埋弧焊等，其优势是技术成熟、成本低；局限是生产效率低、焊接裂纹及变形等问题。激光-电弧复合热源焊接技术将先进激光焊接方法与传统电弧焊接方法复合在一起，以获得高熔透、高适应性的焊接效果，利用激光的高能量密度可以在打底层一次达到7-8mm厚的熔透深度，显著提高生产效率，并可以有效抑制裂纹、减小焊接变形。激光-电弧复合热源焊接在管线、轨道交通、汽车、重型机械等领域已经广泛推广应用，在煤机行业同样有不可估量的应用潜力。如中缸活塞段、液压支架本体、刮板机等。