矿山废旧机械修复工艺的制作方法

本发明属于机械再制造领域，具体涉及一种矿山废旧机械修复工艺。

背景技术：

我国作为资源大国，矿山开采量巨大，矿山机械设备使用量巨大，矿山机械设备再制造潜力巨大。再制造工程是指以装备全寿命周期理论为指导，以实现废旧装备性能提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧装备的一系列技术措施或工程活动的总称。简言之，再制造工程是废旧装备高技术修复、改造的产业化。煤矿是矿山机械的主要应用场合，生产设备主要包括：掘进机、采煤机、梭车、综采支架、刮板输送机、转载机、破碎机、带式输送机、乳化液泵站、移动变电站、高压开关等。其结构件和传动元件主要有：齿轮箱、行星减速器行星架、铰接座、曲轴、链轮轴、电机轴、链轮、液压缸、中部槽、铲板、爬爪等。我国煤炭主要为地下开采，煤矿井下往往存在大量的SO2、H2S等腐蚀介质，且环境湿度一般在75％以上，有些重要部件开采过程汇中，需要长期承载和不断运动。使用工况恶劣，损伤形式多种多样，断裂、变形、磨损、腐蚀等损伤形式是最常见的。其中最主要的损伤形式为磨损和腐蚀损伤。常见的磨损有：各类平面磨损、各类铰接孔磨损、轴类零件磨损、齿轮磨损等；腐蚀损伤主要出现在各类液压缸中。孔磨损是采煤设备磨损的一类重要类型，采煤机、连续采煤机上的一些铰接孔由于重载、交变载荷的作用，极容易造成磨损。每次大修检测时都发现有部分孔超差，有的超差在2mm以上。部分螺纹孔和非铰接位置的孔也有损伤现象。链轮也是采煤设备中广泛使用的部件，主要用于刮板输送机和转载机的驱动链条。在和链条的接触过程中，链轮轮齿会出现严重磨损现象，以至于挂不住链条。销排安装在中部槽上，与采煤机驱动部齿轮啮合，使用中磨损现象也很严重。

由此，造成全国每年报废大型煤矿设备如采煤机200余台，约10000余吨；掘进机600台，约25万吨；刮板运输机达到近20万吨；液压支架近50万吨。此外，全国每年约有15万台左右的各类矿山机械以各种形式：如报废、检修、技术性和功能性淘汰等退出使用，造成了巨大的浪费和经济损失，矿山机械的再制造势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以废旧矿山机械零部件为毛坯，通过一系列表面工程技术修复失效表面，恢复其几何尺寸，最大程度降低再制造加工过程中新材料使用的绿色环保型矿山废旧机械修复工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种矿山废旧机械修复工艺，包括以下步骤：

⑴清洗分拣

先将待修复矿山机械设备升井运输至原料堆场统一放置存储，然后按需求顺序将存储的待修复矿山机械设备运输至清洗分拣车间，接着采用高压水枪冲洗机械设备除去表面油渍污泥，再进行拆卸，清理及分拣归类，分类后的零部件使用专用清洗液在超声处理条件下进行超声清洗，之后用55-65℃温水清洗一遍，最后用热压缩空气吹干零部件，将清洗分拣车间内产生的废物、废水利用回收装置进行回收处理；所述专用清洗液是按重量份计的6#溶剂油30-40份、二甲基硅油8-12份、乙二醇35-45份、月桂酰胺基丙基甜菜碱5-10份、山药皮水提物3-5份、醋酸钠3-5份、去离子水50-60份组成的；

⑵分析评估

将零部件运输至寿命分析中心，结合采用超声波探伤仪、洛氏硬度计、体式显微镜、四柱压力机及支架用阀综合试验台、液压支架综合实验台、减速机加载试验台、立柱千斤顶试验台的检测手段对零部件进行寿命分析与评估；

⑶除锈及预加工

将能够用于修复再制造的零部件运至除锈车间进行高压水喷砂除锈，接着零部件磨损部位进行磨削磨平加工，直至没有裂缝或裂纹痕或划痕；

⑷修复再制造

将预加工后的需要表面强化处理的零部件运至光纤激光多功能柔性系统工作站点，对零部件表面进行强化处理，将内壁、内孔磨损或腐蚀的零部件经预加工后运至内环自动堆焊再制造系统工作站点进行内壁、内孔的修复；

所述光纤激光多功能柔性系统能够进行淬火、毛化、熔覆、焊接及切割多种处理；

所述内环自动堆焊再制造系统是长管内外自动堆焊的主要工艺装备，采用MIG/TIG焊接方法，采用了包括焊接速度自动控制，横摆自动控制，弧长控制，焊缝对中以及保护气时间控制、上下位接口控制的关键技术，实现了内环零部件的自动堆焊作业，对不同规格厚度、长度的阀门能顺利、可靠高效、自动地完成焊接工序，焊接过程中工件旋转、焊枪移动，焊接过程自动完成，采用气动卡盘，带有工装辅助支架，支架采用电机驱动，夹持直径范围φ50-800mm，能驱动3000kg以下工件，当发生非正常断弧时，系统自动记录停弧位置，调整焊枪后恢复至断点位置重新开始焊接；

⑸质检及组装

将修复后的零部件运至质量检测车间，结合洛氏硬度计、体式显微镜、金相显微镜、图像分析系统、光谱分析仪、扫描电镜、万能试验机的检测手段对零部件的结构及性能进行质量检测，并按标准零部件要求的技术指标磨削抛光处理，然后运至组装车间进行矿山机械设备组装成成品。

本发明的有益技术效果：以废旧矿山机械产品为毛坯，通过再制造质量控制和先进表面工程技术，修复失效表面，恢复其几何尺寸，最大程度降低了再制造加工过程中新材料的使用，恢复和提升产品的质量和性能，提高了产品的使用寿命和可靠性，降低了再制造产品的维修和保养成本，减少了制造链条中产生的能源消耗和污染排放，在较小费用下，实现装备的性能提升和跨越式发展的要求，最大限度地挖掘废旧零部件中蕴含的附加值，使成本降低50％，节能60％，节材70％。

附图说明

图1为本发明的矿山废旧机械修复工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步对本发明的技术方案作详细的阐述，但不都成对本发明的范围性限制。

实施例

以煤矿机械中用量最大的液压支架立柱为例，采用本发明的修复工艺，包括以下步骤：

⑴清洗分拣

先将待修复矿山机械设备升井运输至原料堆场统一放置存储，然后按需求顺序将存储的待修复矿山机械设备运输至清洗分拣车间，接着采用高压水枪冲洗机械设备除去表面油渍污泥，再使用CZ-1-45型单体支柱拆装机进行拆卸，清理及分拣归类，分类后的零部件使用专用清洗液在超声处理条件下进行超声清洗，之后用60℃温水清洗一遍，最后用24立方米空压机产生热压缩空气吹干零部件，将清洗分拣车间内产生的废物、废水利用回收装置进行回收处理；所述专用清洗液是按重量份计的6#溶剂油35份、二甲基硅油10份、乙二醇40份、月桂酰胺基丙基甜菜碱8份、山药皮水提物4份、醋酸钠4份、去离子水55份组成的；

⑵分析评估

将零部件运输至寿命分析中心，结合采用超声波探伤仪、洛氏硬度计、体式显微镜、400T四柱压力机及ZFS-2W型支架用阀综合试验台、CZST/N-2W型液压支架综合实验台、JSJ-2W型减速机加载试验台、ZJLS-2型立柱千斤顶试验台的检测手段对零部件进行寿命分析与评估；

⑶除锈及预加工

将能够用于修复再制造的零部件运至除锈车间进行高压水喷砂除锈，接着零部件磨损部位进行磨削磨平加工，直至没有裂缝或裂纹痕或划痕；

⑷修复再制造

将预加工后的需要表面强化处理的零部件运至光纤激光多功能柔性系统工作站点，对零部件表面进行强化处理，将内壁、内孔磨损或腐蚀的零部件经预加工后运至内环自动堆焊再制造系统工作站点进行内壁、内孔的修复；

所述光纤激光多功能柔性系统能够进行淬火、毛化、熔覆、焊接及切割多种处理；

所述内环自动堆焊再制造系统是长管内外自动堆焊的主要工艺装备，采用MIG/TIG焊接方法，采用了包括焊接速度自动控制，横摆自动控制，弧长控制，焊缝对中以及保护气时间控制、上下位接口控制的关键技术，实现了内环零部件的自动堆焊作业，对不同规格厚度、长度的阀门能顺利、可靠高效、自动地完成焊接工序，焊接过程中工件旋转、焊枪移动，焊接过程自动完成，采用气动卡盘，带有工装辅助支架，支架采用电机驱动，夹持直径范围φ50-800mm，能驱动3000kg以下工件，当发生非正常断弧时，系统自动记录停弧位置，调整焊枪后恢复至断点位置重新开始焊接；

⑸质检及组装

将修复后的零部件运至质量检测车间，结合洛氏硬度计、体式显微镜、金相显微镜、图像分析系统、光谱分析仪、扫描电镜、万能试验机的检测手段对零部件的结构及性能进行质量检测，并按标准零部件要求的技术指标磨削抛光处理，然后运至组装车间进行矿山机械设备组装成成品。