矿用活柱的加工方法与流程

本发明涉及煤炭机械领域，特别涉及一种矿用活柱的加工方法。

背景技术：

伴随30多年煤炭的大规模开采与使用，煤炭机械也得到蓬勃发展。尤其是支护类产品(也称活柱)，从摩擦支柱到单体液压支柱的升级，再发展到大综采(全机械化采煤)所使用的悬移液压支架。全国每年大约生产300万架悬移液压支架，产生巨大的市场，同时有约30多家企业在生产该产品。因煤矿里环境的特殊性(高湿度、高粉尘、高酸性或碱性环境)会对铁基材料造成严重腐蚀，使支架关键部件立柱的油缸和支撑杆锈蚀损坏或报废。所以生产悬移液压支架的企业在生产过程中都要对支架油缸的密封表面进行防腐处理，才能使立柱有一定的寿命。由此产生各种防腐工艺应用到立柱的生产过程中。

目前市场上采用的修复工艺有两种方法：1.电镀工艺2.镍钛合金复合工艺。以上两种方法设计思路相同，都是在钢管工作表面施加一层防腐层，来隔离腐蚀介质与基体的接触，达到防腐的目的。但实施工艺因不同而造成适用范围和防腐性能差别巨大。当前普遍使用的电镀工艺因其生产过程会造成环境严重污染，使用寿命低(约一年左右)等缺点，满足不了现代工业的要求，逐浙被放弃使用转而研发新工艺来替代。镍钛合金复合工艺因其生产过程环保无污染、生产效率高和制成品使用寿命长(理论上可永久防腐)等特点，逐渐被各家企业视为理想的新工艺，并投入大量资金进行研发。但其技术含量高，参数要求精密，过程控制难、复合成型不稳定等技术难点一直未被攻克。

目前，采用镶套法来生产一种复合管，在该方法中，用1.2mm厚的镍钛合金复焊管加热膨胀，用液压力套进钢管表面，冷却后利用收缩力使合金管附着在钢管表面，并形成防腐层。但是其有以下缺点：

①对工件的机械尺寸精度要求极其严格，如尺寸精度(合金管的内径尺寸、圆度和圆柱度)不达标则会造成合金层和钢管层存在间隙而相对松滑进而影响使用效果。

②要求薄壁合金管(因其刚度差，易变形)具有精密的尺寸精度，在技术上难度太高，不易实现。

③成型后，两金属层之间始终存在间隙，影响活柱的机械性能和强度。

④生产效率低，产品废品率高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿用活柱的加工方法，复合后的合金层的附着力极强，能达到进行机械加工的强度，生产效率高。

为实现上述目的，本发明提供了一种矿用活柱的加工方法，该矿用活柱为管状体，该加工方法包括如下步骤：将活柱本体需要复合处的外圆进行车加工，并清洗烘干；用合金板材滚压成合金管，将合金管的表面清洗并烘干；将合金管套设在活柱本体上进而形成一种复合工件；以及拉动复合工件穿过具有定径孔的合金拉模，定径孔的内径小于合金管的外径，复合工件在定径孔内挤压穿过时，合金管产生塑性变形并与活柱本体的表面复合成一体进而形成矿用活柱。

优选地，复合工件通过拉头驱动活柱本体的尾端进而穿过定径孔。

优选地，在活柱本体的头部安装导向头，合金管固定在导向头上，复合工件先由其导向头部分穿过定径孔。

优选地，活柱本体为碳钢管，合金管为镍钛合金管。

优选地，镍钛合金管厚0.5-2mm。

优选地，定径孔的内径小于合金管的外径0.25mm～0.4mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：对合金管尺寸精度不做要求，制管成型容易。复合后的合金层对钢管的附着力极强，能达到进行机械加工的强度。成型后，两金属层之间无间隙，不影响活柱表面的密封性能和强度。生产效率高，无废品率。

附图说明

图1是根据本发明的矿用活柱的加工方法中冷挤压复合加工中心的结构示意图；

图2是根据本发明的矿用活柱的加工方法中冷挤压复合加工中心的一种状态示意图；

图3是根据本发明的矿用活柱的加工方法中冷挤压复合加工中心的另一种状态示意图；

图4是根据本发明的矿用活柱的加工方法中冷挤压复合加工中心的钳车机构的结构图；

图5是根据本发明的矿用活柱的加工方法中冷挤压复合加工中心的合金拉模的结构图；

图6是根据本发明的矿用活柱的加工方法中复合工件的拼装示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

根据本发明具体实施方式的一种矿用活柱的加工方法，该矿用活柱为管状体，结合图1至图6，该加工方法包括如下步骤：

第一步，将活柱本体61需要复合处的外圆进行车加工，并清洗烘干。

第二步，用合金板材滚压成合金管62，将合金管62的表面清洗并烘干。

第三步，将合金管62套设在活柱本体61上进而形成一种复合工件6。以及

第四步，拉动复合工件6穿过具有定径孔的合金拉模71，定径孔的内径小于合金管62的外径，复合工件6在定径孔内挤压穿过时，合金管62产生塑性变形并与活柱本体61的表面复合成一体进而形成矿用活柱。，。

作为一种优选实施例，复合工件6通过拉头驱动活柱本体61的尾端进而穿过定径孔。

作为一种优选实施例，在活柱本体61的头部安装导向头9，合金管62固定在导向头9上，复合工件6先由其导向头部分穿过定径孔(参加图2)。

作为一种优选实施例，活柱本体61为碳钢管，合金管62为镍钛合金管。

作为一种优选实施例，镍钛合金管厚0.5-2mm，优选0.8mm。

作为一种优选实施例，定径孔的内径小于合金管的外径0.25mm～0.4mm。

以下以一种具体的矿用活柱为例，以复合外径为Φ260(-0.052^-0.182)的活柱为列，对该加工方法进行详细说明：

制胚：将活柱需复合处外圆车加工到Φ258.7mm，再用外圆磨床磨削至尺寸Φ258.4+0.08mm，外圆的椭圆度和直线度不超过0.03mm。加工完成后用工业清洗剂除去表面的油渍﹑污渍和灰尘。然后放入烘箱烘干，等待复合。

制管：将0.8mm厚的合金板材下料，滚压成内径为Φ260的圆管，再用直缝焊机焊好接缝处，同时对焊缝进行滚光处理。保证焊缝平整、光滑无缺陷。加工完成后用业清洗剂除去表面的油渍﹑污渍和灰尘。然后放入烘箱烘干，等待复合。

装模：将分体式的合金拉模各部分清洗干净组装成一体(参加图5)，然后用内径千分尺检查内径尺寸(Φ258.74mm)和三处接缝是否平滑(手感不许有错位感)。然后安装在复合中心的合金模座内，再用复合剂涂抹在模具的定径带上。等待复合加工。

拼装：先将导向头9安装在工件内孔，中心穿上芯轴81，然后把合金管套在工件外圆上，用液压机把合金管与导向头压缩在一起，并用4个固定销91把合金管固定在导向头上(参加图6)。再整体吊装安放在复合中心的支撑架上，在合金管外表面均匀涂抹复合剂，等待复合。

装卡：启动复合中心的液压泵站，开启钳车驱动油缸21，带动传动齿轮22转动，并使齿轮22上的传动铰链23前伸来推动钳嘴25沿着钳口导轨24闭合(参加图4)，实现卡紧芯轴81的目的。等待复合。

复合：开启液压油缸3，驱动钳车机构2往左运动，拉着芯轴81带动工件6穿过合金拉模71的定径内孔实现复合加工。

该方法的成型原理及技术参数如下：

在复合中心强大的拉力作用下，使镍钛合金管受到模具和工件的强力挤压并产生永久性塑性变形，从而实现与工件复合成一体的目的。其厚度挤压量的设计计算公式如下：

d(工件外径)+2δ(合金管壁厚0.8mm)＝D(模具定径带内径)+0.3mm(挤压量)。

复合成型后，获得的工件外圆直径为Φ260(目标尺寸)-0.05mm。复合过程中使合金管产生1.65mm的塑性变形。∑(塑性变形量)＝2δ(合金管壁厚)+0.05mm。

以下为本实施例提供的一种冷挤压复合加工中心，如图1至图6所示，该冷挤压复合加工中心包括床身1、合金模座7、钳车机构2以及液压油缸3，其中床身1的前端位置设有移动的工件支撑架11，该工件支撑架11用来装卡和支撑待复合工件6，合金模座7设置在工件支撑架11后侧的床身1上，合金模座7用来安装具有定径孔的合金拉模71，本实施例中，合金拉模71包括模盒712、复原板711、硬质合金磨具714，硬质合金磨具714通过压板713固定在模盒712内，复原板711设置在模盒712的一侧。钳车机构2通过直线导轨安装在床身1上，该钳车机构2用来夹紧待复合工件的拉头(参见图3)，拉头包括芯轴81和固定在芯轴81尾端的法兰盘82，拉头通过法兰盘82驱动活柱本体61的尾端移动。液压油缸3设置在床身1后端，液压油缸3用来驱动钳车机构2在直线导轨上移动来拉动待复合工件6从合金拉模71的定径孔中挤压穿过进而将合金管产生塑性变形与碳钢管表面复合成一体。

另外，床身1的后端设置有油缸座31，液压油缸3装配在油缸座31上。本方案中，需要保证液液压油缸3、钳车机构2、合金模座7和待加工的工件6中心保持同心。靠近油缸座31设置有液压动力站4，液压动力站4用来给液压油缸3提供液压油。直线导轨铺设在合金模座7后侧的床身上。

当然，该冷挤压复合加工中心由数控控制系统5控制。通过设计一套数控控制系统5，来控制冷挤压复合加工中心的各项规定性动作，并实现整个工作流程。

采用本案设计制造的冷挤压复合加工中心(也称复合中心)，使复合过程变得简单高效，复合效果稳定，复合后取得的工件质量好、耐用。通过冷挤压复合加工中心，使0.8mm厚的镍钛合金管经冷挤压产生塑性变形，与碳钢管表面复合成一体，并形成防腐层。其特点如下：

①对合金管尺寸精度不做要求，制管成型容易。

②复合后的合金层对钢管的附着力极强，能达到进行机械加工的强度。

③成型后，两金属层之间无间隙，不影响活柱表面的密封性能和强度。

④生产效率高，无废品率。

下表以几点性能指标与现有的镶套法作技术对比：

综上，本实施例的冷挤压复合加工中心，根据冷挤压的加工原理进行设计，该设备主要功能是让合金管产生塑性变形，使其改变外形尺寸，并与内部碳钢管的外形尺寸相吻合，对合金焊管尺寸精度不做要求，制管成型容易，复合后的合金层对钢管的附着力极强，能达到进行机械加工的强度。成型后，两金属层之间无间隙，不影响活柱表面的密封性能和强度，生产效率高，无废品率。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。