一種液壓支架立柱的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液壓支架立柱的制備方法，其主要是將配制的稀有金屬合金粉末通過三維混粉器混合均勻，采用重力送粉方法，利用大功率半導體激光器掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，在立柱表面制備耐磨抗蝕合金層。本發(fā)明生產(chǎn)過程無污染，明顯提高了液壓支架立柱的使用壽命，強化液壓支架立柱達到了電鍍鉻立柱壽命的5倍以上，提高了采煤的安全性，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種液壓支架立柱的制備方法

【技術領域】 [0001] 本發(fā)明屬于煤礦機械加工領域，特別涉及一種液壓支架立柱。

【背景技術】 [0002] 液壓支架立柱是煤礦井下廣泛使用的支護部件，用于支撐煤礦井下回 采工作面頂板及煤壁。由于井下工作條件惡劣，腐蝕環(huán)境強烈，使得液壓支柱表面磨損和腐 蝕現(xiàn)象嚴重，導致液壓支架立柱失效，同時由于煤層開采時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，液壓支架立柱是通過表面電鍍耐磨防腐蝕的鍍層來實現(xiàn) 表面改性，鍍層材料一般為鉻。在井下潮濕、富氧、腐蝕環(huán)境下，鍍烙層容易出現(xiàn)起皮和脫皮 的現(xiàn)象，使得其耐磨性極具下降，出現(xiàn)快速腐蝕，影響液壓支柱的使用，給煤礦生產(chǎn)帶來不 安全因素，而且電鍍鉻技術由于污染嚴重，屬于國家逐步淘汰的生產(chǎn)工藝，因此，新型液壓 支架立柱表面強化技術的研究倍受重視。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、能夠提高液壓支架立柱耐磨抗蝕 性能和使用壽命的液壓支架立柱的制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0005] (1)依據(jù)標準圖紙，將液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品，并使用墨 汁涂黑立柱外圓表面，晾干；
[0006] ⑵配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為：C0. 1-0. 12%，Crl2-14%， Mo3-5%，Ti2-3. 5%，余量為 Fe ;
[0007] (3)將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械式三維混粉器中充分混合，混合時間 為2小時；
[0008] (4)將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光加工工裝平臺上進行激光熔覆，采 用重力送粉，稀有金屬合金粉層厚度為1. 2mm ;用大功率半導體激光器輸出的高能量光束， 掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生快速冶金 反應，獲得均勻的1.0mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：
[0009] 半導體激光器功率P = 2000?3000W，
[0010] 矩形光斑 2. 5 X 11. 5mm，
[0011] 搭接率10?50%，
[0012] 掃描速度 V = 300 ?700mm/min ；
[0013] (5)對熔覆后的液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷， 對存在表面缺陷的局部重復進行激光熔覆；
[0014] (6)將探傷檢驗合格的液壓支架立柱進行機械加工，得到尺寸、精度及光潔度均合 格的廣品。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：
[0016] 1、生產(chǎn)過程無污染、成本低。
[0017] 2、可以獲得超細晶組織，性能優(yōu)異；特別是稀有合金Ti的添加，使得熔覆合金層 組織致密一致，其間隙遠遠小于水分子，使液壓支架立柱實現(xiàn)了最優(yōu)防腐隔離效果；稀有合 金Mo的添加，細化了熔覆合金層中的碳化物顆粒，起到了細化晶粒作用，達到了彌散強化 效果，使液壓支架立柱具有優(yōu)異的抗硬物磕碰和擦傷能力。
[0018] 3、所選擇的稀有金屬合金粉末在大功率半導體激光掃描下獲得的合金層，與立柱 表面金屬基材為冶金結合，明顯提高了液壓支架立柱的使用壽命，強化液壓支架立柱達到 了電鍍鉻立柱壽命的5倍以上，提高了采煤的安全性。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1
[0020] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： CO. 1%，Crl2%，Mo3%，Ti2%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械式三維 混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光加工工 裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1.2mm;利用大功率半導體激光器輸出的高能量光 束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生快速 冶金反應，獲得均勻的1. 〇mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功率P =20001，矩形光斑2.5\11.5謹，搭接率10%，掃描速度￥ = 300臟/11^11;對熔覆后的液 壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，將探傷檢驗合格的液壓支架 立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及光潔度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油，包 裝。
[0021] 實施例2
[0022] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： C0. 12%，Crl4%，Mo5%，Ti3. 5%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械式三 維混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光加工 工裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1. 2_ ;利用大功率半導體激光器輸出的高能量光 束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生快速 冶金反應，獲得均勻的1. 〇mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功率P =3000W，矩形光斑2. 5X11. 5mm，搭接率50%，掃描速度V = 700mm/min ;對熔覆后的液壓 支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，對存在表面缺陷的局部重復進 行激光熔覆；將探傷檢驗合格的液壓支架立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及光潔 度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油，包裝。
[0023] 實施例3
[0024] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： C0. 11%，Crl3%，Mo3. 5%，Ti2. 5%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械 式三維混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光 加工工裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1. 2_ ;利用大功率半導體激光器輸出的高能 量光束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生 快速冶金反應，獲得均勻的1.0mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功 率？ = 25001，矩形光斑2.5\11.5臟，搭接率30%，掃描速度￥ = 550臟/11^11;對熔覆后的 液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，將探傷檢驗合格的液壓支 架立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及光潔度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油， 包裝。
[0025] 實施例4
[0026] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： CO. 12%，Crl3. 5%，Mo3. 5%，Ti2. 8%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械 式三維混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光 加工工裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1. 2_ ;利用大功率半導體激光器輸出的高能 量光束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生 快速冶金反應，獲得均勻的1.0mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功 率P = 2800W，矩形光斑2. 5X11. 5mm，搭接率25%，掃描速度V = 450mm/min ;對熔覆后的 液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，將探傷檢驗合格的液壓支 架立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及光潔度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油， 包裝。
[0027] 實施例5
[0028] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： C0. 11%，Crl3%，Mo3. 5%，Ti2. 5%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械 式三維混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光 加工工裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1. 2_ ;利用大功率半導體激光器輸出的高能 量光束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生 快速冶金反應，獲得均勻的1.0mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功 率P = 2200W，矩形光斑2. 5 X 11. 5_，搭接率20 %，掃描速度V = 650mm/min ;對熔覆后的 液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，對存在表面缺陷的局部重 復進行激光熔覆；將探傷檢驗合格的液壓支架立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及 光潔度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油，包裝。
[0029] 實施例6
[0030] 依據(jù)標準圖紙，將27SiMn液壓支架立柱外圓按直徑減少1mm加工出半成品， 并使用墨汁涂黑立柱外圓表面，晾干；配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為： C0. 12%，Crl3. 5%，Mo4. 5%，Ti3%，余量為Fe ;將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械 式三維混粉器中充分混合，混合時間為2小時；將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光 加工工裝平臺上，采用重力送粉，粉層厚度為1. 2_ ;利用大功率半導體激光器輸出的高能 量光束，掃描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生 快速冶金反應，獲得均勻的1.0mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功 率P = 2450W，矩形光斑2. 5 X 11. 5mm，搭接率25 %，掃描速度V = 680mm/min ;對熔覆后的 液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，將探傷檢驗合格的液壓支 架立柱進行機械加工，得到尺寸、形狀、精度及光潔度均合格的產(chǎn)品，檢驗合格后涂防銹油， 包裝。
【權利要求】
1. 一種液壓支架立柱的制備方法，其特征在于： (1) 依據(jù)標準圖紙，將液壓支架立柱外圓按直徑減少1_加工出半成品，并使用墨汁涂 黑立柱外圓表面，瞭干； (2) 配制稀有金屬合金粉末，粉末成分質(zhì)量百分比為：C0. 1-0. 12%，Crl2-14%， Mo3-5%，Ti2-3. 5%，余量為 Fe ; (3) 將配制好的稀有金屬合金粉末放入機械式三維混粉器中充分混合，混合時間為2 小時； (4) 將液壓支架立柱固定在大功率半導體激光加工工裝平臺上進行激光熔覆，采用重 力送粉，稀有金屬合金粉層厚度為1. 2mm ;用大功率半導體激光器輸出的高能量光束，掃 描輸送到位的稀有金屬合金粉末，使得合金粉末與液壓支架立柱表面金屬發(fā)生快速冶金 反應，獲得均勻的1. 〇mm厚耐磨抗蝕合金層，具體工藝參數(shù)如下：半導體激光器功率P = 2000?3000W、矩形光斑2. 5X1L 5mm、搭接率10?50%、掃描速度V = 300?700mm/min ; (5) 對熔覆后的液壓支架立柱進行表面著色探傷，檢測是否有裂紋、氣孔等缺陷，對存 在表面缺陷的局部重復進行激光熔覆； (6) 將探傷檢驗合格的液壓支架立柱進行機械加工，得到尺寸、精度及光潔度均合格的 產(chǎn)品。
【文檔編號】C22C38/28GK104141128SQ201410312353
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】張云江, 楊帆 申請人:唐山市豐南區(qū)天澤科技有限公司