专利名称：液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法
技术领域：
本发明涉及机械加工，特别是一种液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法。
背景技术：
综合机械化 采煤是煤炭开采技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高工作效率、增加经济效益的重要手段。液压支架是综采设备的重要组成部分，由于煤矿井下采掘工作面的工作环境比较恶劣，煤层中相对湿度几乎为100%，包含着大量的S02、H2CO3和Cl2等有害物质，在这种环境下工作时，液压支架活塞杆将受到硬质煤块的撞击、腐蚀性介质以及液压支架乳化液的多重作用，其摩擦段表面因磨损和晶间腐蚀而形成麻坑、划伤、锈蚀等缺陷，影响密封效果，导致活塞杆因举升力下降而报废，甚至造成整个采煤工作面停产，经济损失巨大。在国内，镀鉻是液压支架活塞杆常见的表面处理方式之一，但是该工艺对人体健康和环境都造成恶劣的影响，且镀鉻层易出现起皮及脱皮现象，效果并不明显。另外，公告102677044A、102777193A、101942657A、102703899A、101338427 等专利均采用激光熔覆技术对液压支架活塞杆摩擦段进行处理，均取得了良好的效果，明显的提高了活塞杆的使用寿命，但是也存在设备价格昂贵、占地面积大、不利于工业化推广等问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明提供一种液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法，有效解决活塞杆表面耐磨耐腐性能高，节约成本，易于实现工业化生产的问题。本发明解决的技术方案是，由以下步骤实现:
(O液压支架活塞杆表面预处理
清除待加工液压支架活塞杆摩擦段表面的油污、杂质；
(2)在微弧等离子熔覆设备上安装被加工的活塞杆，调整微弧等离子熔覆设备上的维护等离子炬的喷嘴底部与活塞杆的高度为5-20mm，喷嘴中心与活塞杆旋转的反方向偏离l-15mm ；
(3)配制熔覆合金粉，熔覆合金粉粒径为75 250μπι，是由重量计的:0.Γθ.2%C、
0.5 2.0%Β、0.5 2.0%S1、10 20%Cr、5 25%N1、0.5 3.0%Μο、1 4%Nb 和余量为 Fe 组成；
(4)将熔覆合金粉装入微弧等离子熔覆设备的送粉器中，经控制器控制设定熔覆参数，其中送粉量为活塞杆摩擦段进行微弧等离子熔覆处理，将送粉量为15 100g/min，离子气和送粉流量调整到0.r1.0m3/h，熔覆电流调整到3(Γ300Α，熔覆速度调整到20(T800mm/min，摆动幅度为l(T50mm，冷却水流量控制在0.Γ .5m3/h，搭接率控制在1(Γ40%，将等离子炬前面感应线圈的感应预热温度设定在10(T30(TC，后保温线圈的电流设定在1(Γ80Α，制备
0.5^2.0mm厚的合金熔覆层；
(5)设定熔覆参数，其中送粉量为15 100g/min，离子气流量为0.Γ .0m3/h，熔覆电流为3(Γ300Α，熔覆速度为20(T800mm/min，摆动幅度为l(T50mm，冷却水流量控制在
0.r1.5m3/h，搭接率控制在1(Γ40%，将等离子炬前面感应线圈的感应预热温度设定在10(Γ300 ，后保温线圈的电流设定在1(Γ80Α，熔覆0.5^2.0mm厚的合金层；
(6)开启微弧等离子熔覆设备；
按设定的技术参数和工作程序对活塞杆表面进行熔覆；
(7 )对活塞杆熔覆层表面进行机械加工成镜面光洁度即成。本发明方法简单，易操作，熔覆效果好，强度高，耐腐蚀性能强，成本低，是液压支架活塞杆生产上的创新。
图1为本发明的工艺流程 图2为本发明生产设备的结构装配主视 图3为本发明熔覆后活塞杆结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。由图1-3给出，本发明在具体生产时，利用微弧等离子束作为热源，活塞杆表面形成0.5 2mm且与其呈冶金结合的合金熔覆层，该合金熔覆层致密、均匀，无气孔、裂纹，具有优异的耐磨蚀性能，具体的实现步骤如下:
(1)清除待加工液压支架活塞杆I摩擦段表面的油污、杂质；
(2)将待加工液压支架活塞杆I安装在微弧等离子熔覆设备的卡盘8上，并通过尾座11控制其中心位置，调整等离子炬3的喷嘴的位置距离活塞杆I的高度为5 20mm，离子炬3的喷嘴中心与活塞杆I旋转的反方向偏离f 15mm，然后将合金粉末装至送粉器5中；
(3)对活塞杆I摩擦段进行微弧等离子熔覆处理，打开氩气瓶12的开关，调节熔覆设备的控制柜13，使送粉器5的送粉量为15 100g/min，离子气和送粉流量为0.Γ .0m3/h (注:此处的离子气从何而来，另外前边已给出送粉量为15 100g/min，怎么这里又出现离子气和送粉量为0.r1.0m3/h，请说明或修改)，熔覆电流为3(Γ300Α，等离子炬3的熔覆速度为20(T800mm/min，摆动器4的摆动幅度为l(T50mm，摆动电机的电压为1(T50V，卡盘8转速为
0.3^3.0r/min，冷却水流量为 0.4 L 5m3/h ；
(4)开启控制柜13的启动按钮，微弧等离子电源14、冷却机15、氩气12、送粉器5、摆动器4、等离子炬3、电机的旋转动力头10、卡盘8和尾座11在控制器控制下协调工作，电机的旋转动力头10驱动卡盘8为活塞杆I的旋转提供稳定的动力，微弧等离子电源14为等离子炬3供电产生等离子束流，感应电源16控制等离子炬3前的感应圈6的感应预热温度设定在10(T30(TC之间，后保温线圈7的电流设定在1(Γ80Α之间，熔覆机床9上的横向电机驱动等离子炬沿横梁做横向移动，摆动器4控制等离子炬3横向摆动幅度和频率，合金粉末在送粉器5的控制下通过等离子炬3在活塞杆I表面形成搭接率控制在1(Γ40%之间，制备成0.5^2.0mm厚的熔覆合金层；
(5)对活塞杆熔覆层2外表面进行机械加工，在微弧等离子熔覆设备的熔覆机床9上利用刀具17和超声波滚研装置18 (现有设备)进行加工成型达到镜面光洁度。所述的合金粉末粒径为75 250 μ m，由按重量比的:(λ Γθ.2%C,0.5^2.0%B、0.5 2.0%S1、10 20%Cr、5 25%N1、0.5 3.0%Μο、1 4%Nb 和余量为 Fe 组成。所述的液压支架活塞杆合金熔覆层2与活塞杆I外表面呈冶金结合，单道宽度为l(T50mm，所述的单道宽度是指活塞杆外表面在转动一周时被一次熔覆的宽度。所述的微弧等离子熔覆设备由图2给出，包括熔覆机床、送粉器、氩气瓶、冷却机、摆动器、等离子炬、卡盘和控制器(控制柜)，熔覆机床9后上部有尾座，熔覆机床9前部经动力支撑座装有电机的旋转动力头10和与旋转动力头相连的卡盘8，卡盘8与尾座11间装有被加工的活塞杆I外周分别装有前感应线圈6、后保温线圈7和等离子炬3，等离子炬3经摆动器4与装在熔覆机床3上部机架上的送粉器5相连，控制器13与微弧等离子电源相连，微弧等离子电源14与等离子炬3相连，等离子炬3与水冷机15相连，前感应线圈6、后感应线圈7分别与用于感应的电源16和控制器13相连,控制器与IS气瓶12、冷水机15、用于感应的电源16相连。由上述情况可以看出，本发明通过微弧等离子熔覆技术在液压支架活塞杆摩擦段制备具有高耐磨蚀性能的合金熔覆层，可有效解决液压支架活塞杆在受到硬质煤块撞击、腐蚀性介质腐蚀等多重作用下，其摩擦段表面出现麻坑、划伤、锈蚀等问题，可显著提高液压支架活塞杆的机械强度、耐磨耐腐蚀性能及延长其使用寿命。与现有技术相比具有以下突出的特点:
(1)本发明无污染且成本低，可降低成本50%以上，有效替代目前污染严重的镀鉻技术和价格昂贵的激光熔覆技术；
(2)合金粉末配方设计独到合理，既增加了活塞杆的前度，又使处理后的活塞杆表面具有极高的耐磨蚀性能，是原来的10-20倍，硬度为40-65HRC，大大延长了使用寿命； (3)本发明方法设计简单，易操作，能批量生产，生产效率提高5倍以上，具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求
1.一种液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法，其特征在于，利用微弧等离子束作为热源，活塞杆表面形成冶金结合的熔覆合金层，该熔覆冶金层致密、均匀，无气孔、无裂纹，具有优异的耐磨蚀性能，具体的实现步骤如下: (I )、清除待加工液压支架活塞杆(I)摩擦段表面的油污、杂质； (2)、将待加工液压支架活塞杆(I)安装在微弧等离子熔覆设备的卡盘(8)上，并通过尾座(11)控制其中心位置，调整等离子炬(3)喷嘴的位置距离活塞杆(I)的高度为5 20mm，等离子炬(3)的喷嘴中心与活塞杆(I)旋转的反方向偏离f 15mm，然后将合金粉末装至送粉器(5)中； (3)、对活塞杆(I)摩擦段进行微弧等离子熔覆处理，打开氩气瓶(12)的开关，调节熔覆设备的控制柜(13)，使送粉器(5)的送粉量为15 100g/min，离子气和送粉流量为0.Tl.0mVh (注:此处的离子气从何而来，另外前边已给出送粉量为15 100g/min，怎么这里又出现离子气和送粉量为0.Π.0m3/h，请说明或修改)，熔覆电流为3(Γ300Α，等离子炬(3)的熔覆速度为20(T800mm/min，摆动器(4)的摆动幅度为l(T50mm，摆动电机的电压为10 50V，卡盘(8)转速为0.3 3.0r/min，冷却水流量为0.4 1.5mVh ； (4)、开启控制柜(13)的启动按钮，微弧等离子电源(14)、冷却机(15)、氩气(12)、送粉器(5)、摆动器(4)、等离子炬(3)、电机的旋转动力头(10)、卡盘(8)和尾座(11)在控制器控制下协调工作，电机的旋转动力头(10)驱动卡盘(8)为活塞杆(I)的旋转提供稳定的动力，微弧等离子电源(14)为等离子炬(3)供电产生等离子束流，感应电源(16)控制等离子炬(3)前的感应圈(6)的感应预热温度设定在10(T30(TC之间，后保温线圈(7)的电流为1(Γ80Α，熔覆机床(9)上的横向电机驱动等离子炬沿横梁做横向移动，摆动器(4)控制等离子炬(3)横向摆动幅度和频率，合金粉末在送粉器(5)的控制下通过等离子炬(3)在活塞杆(I)表面形成搭接率控制在1(Γ40%，制备成0.5^2.0mm厚的熔覆合金层；· (5)、对活塞杆熔覆层(2)外表面进行机械加工，在微弧等离子熔覆设备的熔覆机床(9)上利用刀具(17)和超声波滚研装置(18)进行加工成型达到镜面光洁度； 所述的合金粉末粒径为75 250 μ m，由按重量比的:0.Γθ.2%C、0.5 2.0%B、0.5 2.0%S1、10 20%Cr、5 25%N1、0.5 3.0%Μο、1 4%Nb 和余量为 Fe 组成。
2.根据权利要求1所述的液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法，其特征在于，所述的液压支架活塞杆合金熔覆层(2)与活塞杆(I)外表面呈冶金结合，单道宽度为l(T50mm，所述的单道宽度是指活塞杆外表面在转动一周时被一次熔覆的宽度。
3.根据权利要求1所述的液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法，其特征在于，所述的微弧等离子熔覆设备，其结构是包括熔覆机床、送粉器、氩气瓶、冷却机、摆动器、等离子炬、卡盘和控制器(控制柜)，熔覆机床(9)后上部有尾座，熔覆机床(9)前部经动力支撑座装有电机的旋转动力头(10)和与旋转动力头相连的卡盘(8)，卡盘(8)与尾座(11)间装有被加工的活塞杆(I)外周分别装有前感应线圈(6)、后保温线圈(7)和等离子炬(3)，等离子炬(3 )经摆动器(4 )与装在熔覆机床(3 )上部机架上的送粉器(5 )相连，控制器(13 )与微弧等离子电源相连，微弧等离子电源(14)与等离子炬(3)相连，等离子炬(3)与水冷机(15)相连，前感应线圈(6)、后感应线圈(7)分别与用于感应的电源(16)和控制器(13)相连，控制器与IS气瓶(12)、冷水机(15)、用于感应的电源(16)相连。
全文摘要
本发明涉及液压支架活塞杆微弧等离子熔覆方法，有效解决活塞杆表面耐磨耐腐性能高，节约成本，易于实现工业化生产的问题，方法是，在微弧等离子熔覆设备上安装被加工的活塞杆，等离子炬的喷嘴底部与活塞杆的高度为5-20mm，喷嘴中心与活塞杆旋转的反方向偏离1-15mm；将熔覆合金粉装入送粉器中，经控制器控制设定熔覆参数，送粉量为15~100g/min，离子气和送粉流量为0.4~1.0m3/h，熔覆电流30~300A，熔覆速度200~800mm/min，摆动幅度为10~50mm，冷却水流量0.4~1.5m3/h，搭接率10~40%，将等离子炬前面感应线圈的感应预热温度100~300℃，后保温线圈的电流10~80A，制备0.5~2.0mm厚的合金熔覆层；对活塞杆熔覆层表面进行机械加工成镜面光洁度即成，本发明方法简单，易操作，熔覆效果好，强度高，耐腐蚀性能强，成本低。
文档编号C23C24/10GK103233225SQ20131017825
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者张兵权, 张文平, 刘鸣放, 张天顺, 李运宏, 李会玲, 宋文献, 张敏, 王腾飞, 韩光普 申请人:山西潞安煤炭技术装备有限责任公司, 河南省煤科院耐磨技术有限公司