煤礦機(jī)械設(shè)備使用環(huán)境惡劣,工況苛刻,大量零部件工作表面由于磨損失效而造成整機(jī)報廢。中國產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)研究部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國每年約有15萬臺的煤礦設(shè)備報廢、閑置或者存在技術(shù)性和功能性缺陷而淘汰。通過再制造可以使廢舊煤礦設(shè)備磨損表面得到修復(fù),恢復(fù)零部件使用性能,最大程度地利用廢舊煤礦設(shè)備中蘊含的價值,有利于緩解資源和能源不足的矛盾。減少煤炭、企業(yè)設(shè)備投入,起到節(jié)省資金、降低消耗、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的效果,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,是實現(xiàn)節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要途徑。
目前零部件修復(fù)的方法有激光熔覆、真空釬焊、真空涂層法、鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)和等離子體熔覆修復(fù)等方法。激光熔覆是根據(jù)工件的工況要求,熔覆各種設(shè)計成分的金屬或者非金屬,制備耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。
激光熔覆是一種快速冷卻的過程,熔覆過程中對修復(fù)工件的熱輸入量少,熱影響區(qū)小,熔覆層組織細(xì)小,易于實現(xiàn)自動化等,因此使用激光熔覆的方法來修復(fù)轉(zhuǎn)子等零部件比其它的方法具有更大的優(yōu)勢。
應(yīng)用展現(xiàn)
據(jù)悉,鏈輪環(huán)長期與鏈條相互配合,在巨大沖擊力作用下,鏈輪環(huán)齒面極易磨損、斷裂,一般采用傳統(tǒng)氬弧焊補焊工藝對其進(jìn)行修復(fù),但需使用耐磨焊條對鏈輪環(huán)進(jìn)行補焊、上數(shù)控銑床銑出配套鏈條齒、對齒面進(jìn)行淬火處理等。工序繁復(fù),效果不佳。
激光立體成型技術(shù)結(jié)合了快速原型技術(shù)和激光熔覆技術(shù),是以實現(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件無模具、快速和全致密近凈成型為目的的先進(jìn)制造技術(shù)?;驹硎牵菏紫仍谟嬎銠C(jī)中生成零件的三維CAD模型,然后將該模型按一定的厚度分層“切片”,即將零件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列的二維輪廓信息,再采用激光熔覆的方法按照輪廓軌跡逐層堆積材料,最終形成三維實體零件或需進(jìn)行少量加工的毛坯。與傳統(tǒng)的加工方法相比,激光立體成型技術(shù)不再需要刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀,且其強度和塑性可達(dá)到鍛件水平,為解決設(shè)備維修部件的高性能直接成型和快速修復(fù)問題提供了一條技術(shù)捷徑。
采用激光立體成型技術(shù),在修復(fù)過程中,激光束方向、能量可控性好,這對精確確定修復(fù)區(qū)域、最大限度減少鏈輪環(huán)變形大有好處。待修復(fù)區(qū)域與鏈輪環(huán)本體處為致密冶金結(jié)合,不易導(dǎo)致復(fù)體脫落、剝離。修復(fù)區(qū)域形狀和部件缺損形狀接近,表面質(zhì)量高,不需后期加工,一次成形,而且整個過程由計算機(jī)控制,可靠性、重復(fù)性強,更美觀。利用3D打印技術(shù)修復(fù)煤機(jī)部件的前提是建立龐大的部件原型數(shù)據(jù)庫,這依托于一系列軟硬件,需要對新采購的部件在入庫前利用三坐標(biāo)、掃描儀等檢測設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)測量,測量數(shù)據(jù)的精度直接關(guān)系到后期修復(fù)部件的尺寸精度。而修復(fù)后的部件需在井下工作環(huán)境下進(jìn)行試用,并根據(jù)試用情況對修復(fù)工藝及粉末進(jìn)行調(diào)整。
激光熔覆技術(shù)解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工過程中不可避免的熱變形、熱疲勞損傷等一系列技術(shù)難題,同時也解決了傳統(tǒng)電鍍、噴涂等冷加工過程中覆層與基體結(jié)合強度差的矛盾,這就為表面修復(fù)提供了一個很好的途徑。而采用立體激光熔覆技術(shù)實現(xiàn)了復(fù)雜零部件幾近成型的效果,減少了機(jī)加工序及加工余量,是再制造的有效手段。