專利名稱：液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)屬機械設(shè)計、制造和金屬材料加工以及多金屬內(nèi)表面電化學(xué)處理的范疇，主要用于煤礦支護設(shè)備中單體液壓支柱、液壓支架和綜合采煤機中液壓油缸的產(chǎn)品生產(chǎn)和修復(fù)。也可用于礦山、冶金、石油、化工、汽車、工程、農(nóng)機行業(yè)的液壓油缸系統(tǒng)。
目前國內(nèi)廣泛使用的DZ型單體液壓支柱油缸，由于井下工作環(huán)境惡劣，使用1-2年后油缸內(nèi)表面的鍍銅層就會出現(xiàn)局部麻點、剝落，導(dǎo)致漏液，從而使液壓支柱油缸失效或報廢。從金屬腐蝕機理分析，出現(xiàn)麻點、剝落的主要原因是鍍銅層的電極電位高于金屬基體的電極電位，故先腐蝕金屬基體，而后損壞鍍層。
據(jù)不完全統(tǒng)計全國失效或報廢的油缸約有150萬根，如能將這些油缸修復(fù)，可為國家節(jié)約資金5-6億元。
為解決這一問題，十余年來先后公開了多種修復(fù)技術(shù)方案，如金屬粉沫涂補法，電刷鍍法，尼龍噴涂法等，因性能差，質(zhì)量低，不可靠，已逐步被淘汰，近幾年主要使用的是鑲鐵皮、不銹鋼套的修復(fù)方法。但這一方法仍存在如下三個缺點而難以大量推廣應(yīng)用。
1、成本高需采用進口(日本、韓國)0.5-0.6mm的不銹鋼薄板，價格高，并需經(jīng)剪裁、卷管、對焊、滾壓等較復(fù)雜的工藝過程，因此成本很高。
2、不耐磨不銹鋼本身硬度低，僅為HV120-180，因此易擦傷或拉缸而漏液使油缸失效。
3、易松動由于不銹鋼彈性較大，經(jīng)滾壓后易回彈，因此不易和油缸內(nèi)壁巾合緊密，易松動失效。
因此目前國內(nèi)急需一種成本低，壽命長、性能好的單體液壓支柱油缸修復(fù)技術(shù)。
本發(fā)明液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)目的在于公開一種集機械設(shè)計為一體的成本低、壽命長、性能好的單體液壓支柱液壓油缸修復(fù)技術(shù)方案。本發(fā)明液壓油缸鑲鋁合金襯技術(shù)，其特征在于是一種集機械設(shè)計、機械制造、金屬材料表面電化學(xué)處理為一體的綜合性成套技術(shù)方案，包括I、材料的設(shè)計與選擇按照不同尺寸的油缸，選擇不同型號的鋁合金成型薄管，其組分含量為(重量百分比)鋁(96-98)，鎂(0.1-1.2)，硅(0.2-1.0)，鐵(0.4-0.8)，其余為銅、鋅、鈦、錳、釩共計(0.1-0.4)。
II、硬化液的配制硬化液組分為蒸餾水+硫酸+草酸硬化液配比為(按重量百分比計)蒸餾水(55-98)，硫酸(1-40)，草酸(0.2-5)硬化參數(shù)工作電壓 5-30V電流密度 0.5-5A/dm2硬化時間 0.5-10h硬化溫度 -20至+30℃III、工藝流程a、將報廢的油缸首先進行校正，使不直度小于0.60mm；b、然后在車床上車油缸架口，兩端按圖紙要求導(dǎo)角；c、在深孔鏜床上粗鏜內(nèi)徑，粗糙度為
d、將選擇成型的鋁合金薄管插入油缸內(nèi)，并鉚邊；e、在深孔鏜床上滾壓成型，使鋁合金薄管與油缸內(nèi)壁緊密牢固地結(jié)合，鋁合金薄管壓延后的壁厚為0.5-1.5mm；f、去毛刺，水清洗；g、在10％的NaOH水溶液中活化，溫度20至+30℃，活化時間3秒-1.5分鐘；h、在預(yù)先配制好的硬化液中進行鋁合金表面電化學(xué)處理，硬化條件及參數(shù)為直流電源電壓5-30V，電流密度0.5-5A/dm2，硬化時間0.5-10h，硬化溫度-20--+30℃；而后用水清洗即可完成。
本發(fā)明液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)，可將已經(jīng)失效或報廢的油缸修復(fù)，由于鋁合金內(nèi)襯的電極電位低于原油缸基體，因而首先保護了油缸基體。而經(jīng)過硬化處理的鋁合金表面形成一層性能穩(wěn)定的抗腐蝕層，在乳化液中和含微量酸、鹼、鹽介質(zhì)的水溶液中浸泡360天未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，經(jīng)礦井下試用二年也無任何腐蝕現(xiàn)象。
同時經(jīng)硬化處理的鋁合金內(nèi)襯表面硬度達到HV350-450，原不銹鋼內(nèi)襯的硬度為HV120-180，經(jīng)國家煤礦支護設(shè)備質(zhì)量檢驗中心，在油缸上腔加500g，Ф0.2mm的煤粉，2000次重復(fù)加卸載荷磨損試驗完全合格，鋁合金內(nèi)襯表面無擦傷和劃痕，符合MT112-93標(biāo)準(zhǔn)。
另外本發(fā)明液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)可取代現(xiàn)行的油缸生產(chǎn)中的鍍銅工藝，徹底解決了油缸內(nèi)壁的鍍銅層出現(xiàn)麻點或剝落現(xiàn)象，大大延長了油缸的使用壽命。
綜上所述，本發(fā)明不僅工藝簡單，成本低，而且使用壽命長，硬度高，耐腐蝕，耐磨損，更重要的是為煤碳部發(fā)展“水柱”開辟了一條新途徑，奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。所謂“水柱”就是以水為工作介質(zhì)的單體液壓支柱，現(xiàn)用的單體液壓支柱所用工作介質(zhì)為乳化液，這種乳化液排入井下造成礦井水資源的嚴(yán)重污染。
最佳實施例以液壓支柱油缸Ф100孔為例，列舉以下三個實例說明。
實施例11995年6月投入霍州礦務(wù)局鋁合金內(nèi)襯油缸500根，1996年12月抽檢5根一切正常。其內(nèi)襯鑲嵌及硬化工藝如下a、將油缸校正，不直度不大于0.60mm；b、在車床上車油缸架口，兩端導(dǎo)15°角，距手把體端200mm處車寬25mm，深度見圓為止；c、在深孔鏜上粗鏜油缸內(nèi)孔至Ф101.5+0+0.03，粗糙度
d、將成型的鋁合金薄管插入油缸內(nèi)并在手把體端鉚15°邊；鋁合金成分為(重量百分比)鎂0.2-0.4，硅0.4-0.8，鐵0.7，鋅0.25，鉻0.35，鈦0.15錳0.15，其余為鋁；e、在深孔鏜床上用滾壓頭將鋁合金薄管緊壓于油缸內(nèi)壁上，成形后內(nèi)孔為Ф100+0+0.016，粗糙度
f、去毛刺；g、水清洗；h、在10％的NaOH水溶液中活化5秒鐘；i、硬化，硬化液的配比為蒸餾水75％，硫酸24％，草酸1％，硬化時工作電壓15V，電流密度1.5A/dm2，硬化時間2小時；j、水清洗。
實施例21995年8月投入邢臺礦務(wù)局鑲鋁合金內(nèi)襯油缸300根，井下試驗，1996.11抽樣5根檢查，正常，其工藝過程如下a、將油缸校正，不直度不大于0.60mm；b、在車床上車架口，兩端導(dǎo)15°角，距手把提端200mm處車寬25mm，深度見圓為止；c、在深孔鏜床上粗鏜油缸內(nèi)孔至Ф102+0+0.03，粗糙度
d、將成型的鋁合金薄管插入油缸內(nèi)并在手把體端鉚15°邊，鋁合金成分為(重量百分比)鎂0.3-0.6，硅0.3-0.6，鐵0.5，鋅、鉻、鈦、釩、錳等小于0.1，其余為鋁；e、在深孔鏜床上用滾壓頭將鋁合金薄管緊壓于油缸內(nèi)壁上，成形后內(nèi)孔為Ф100+0+0.016，粗糙度
f、去毛刺；g、水清洗；h、在10％的NaOH水溶液中活化3秒鐘；
i、硬化，硬化液的配比為蒸餾水80％，硫酸18％，草酸2％硬化工作電壓30V，電流密度2.5A/dm2硬化時間1.5小時；j、水清洗。
實施例31995年12月送太原東山煤礦400根鑲鋁合金內(nèi)襯油缸，投入井下式驗，1996年12月抽檢5根，正常，其工藝過程如下a、將油缸校正，不直度不大于0.60mm；b、在車床上車加口，兩端導(dǎo)15°角，距手把體端200mm處車寬25mm，深度見圓為止；c、在深孔鏜床上粗鏜油缸內(nèi)孔至102.5+0+0.03，粗糙度
d、將成型的鋁合金薄管插入油缸內(nèi)并在手把體端鉚15°邊，鋁合金成分為(重量百分比)鎂0.4-0.8，鐵小于0.35，硅0.2-0.6，銅、鉻、鋅鈦、錳小于0.1，其余為鋁；e、在深孔鏜床上用滾壓頭將鋁合金薄管緊壓于油缸內(nèi)孔上，成形后內(nèi)孔為Ф100+0+0.016，粗糙度為
f、去毛刺；g、水清洗；h、在10％的NaOH水溶液中活化20秒鐘；i、硬化，硬化液的配比為蒸餾水85％，硫酸13％，草酸2％，硬化工作電壓20V，電流密度2A/dm2，硬化時間2小時；j、水清洗。
權(quán)利要求
1.一種液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)，其特征在于是一種集機械設(shè)計、機械制造、金屬材料內(nèi)表面電化學(xué)處理為一體的綜合性成套技術(shù)，包括I、材料的設(shè)計與選擇按照不同尺寸的油缸，選擇不同型號的鋁合金成型薄管，其組分含量為(重量百分比)鋁(96-98)，鎂(0.1-1.2)，硅(0.2-1.0)，鐵(0.4-0.8)，其余為銅、鋅、鈦、錳、釩共計(0.1-0.4)；II、硬化液的配制硬化液組分為蒸餾水+硫酸+草酸硬化液配比為(按重量百分比計)蒸餾水(55-98)，硫酸(1-40)，草酸(0.2-5)；硬化參數(shù)工作電壓 5-30V電流密度 0.5-10A/dm2硬化時間 0.5-10h硬化溫度 -20至+30℃III、工藝流程a、將報廢的油缸首先進行校正，使不直度小于0.60mm；b、然后在車床上車油缸架口，兩端按圖紙要求導(dǎo)角；c、在深孔鏜床上粗鏜內(nèi)徑，粗糙度為
d、將選擇成型的鋁合金薄管插入油缸內(nèi)，并鉚邊；e、在深孔鏜床上滾壓成型，使鋁合金薄管與油缸內(nèi)壁緊密牢固地結(jié)合，鋁合金薄管壓延后的壁厚為0.5-1.5mm；f、去毛刺，水清洗；g、在10％的NaOH水溶液中活化，溫度20-30℃，活化時間3秒-1.5分鐘；h、在預(yù)先配制好的硬化液中進行鋁合金表面電化學(xué)處理，硬化條件及參數(shù)為直流電源電壓5-30V，電流密度0.5-5A/dm2，硬化時間0.5-10h，硬化溫度-20-至+30℃；而后用水清洗即可完成。
全文摘要
一種液壓油缸鑲鋁合金內(nèi)襯技術(shù)，屬于機械設(shè)計、制造和金屬材料加工以及金屬材料內(nèi)表面電化學(xué)處理的范疇，主要用于煤礦支護設(shè)備中單體液壓支柱液壓油缸的修復(fù)或生產(chǎn)新油缸取代鍍銅工藝，其特征在于將機械設(shè)計、機械制造，以及金屬表面電化學(xué)處理集為一體，在報廢和失效的液壓油缸內(nèi)表面鑲鋁合金內(nèi)襯，代替其它鍍銅、鑲不銹鋼套等修復(fù)工藝，為煤炭部解決“水柱”難題奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，是一種成本低，耐腐蝕、耐磨損、工藝簡單的修復(fù)油缸技術(shù)的新途徑。
文檔編號C25D11/04GK1161895SQ9710155
公開日1997年10月15日 申請日期1997年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月14日
發(fā)明者楊慶佛, 李新華 申請人:太原工業(yè)大學(xué)