一种液压支架油缸内壁激光熔覆方法与流程

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种高效率低成本的液压支架油缸内壁激光熔覆方法。

背景技术：

激光熔覆技术作为一种先进的表面改性技术和增材制造技术，通常应用于废旧零件的表面再制造以及新品表面强化等，其可以在零件表面制备一层呈冶金结合的熔覆层，使废旧零件恢复尺寸的同时提高表面耐磨、耐腐蚀性能，使零件具有更好的性能和更长的使用寿命，因此目前已广泛应用于多种废旧零件的表面再制造及多种新品零件的表面强化。

液压支架油缸作为煤机设备中数量多、价值高的一类设备，受恶劣的使用环境影响，油缸的外缸及中缸的内壁会产生腐蚀、划伤、磨损等各种缺陷，使油缸的功能和性能受到严重影响，因此目前已开始采用激光熔覆的方式对其内壁进行熔覆修复和性能提升。

由于液压支架油缸内壁为盲孔结构，且内壁具有多个倒角结构，为了对其内壁进行全面熔覆，目前主要有两种内壁激光熔覆工艺技术：

1.液压支架油缸斜角同轴激光熔覆技术

斜角同轴激光熔覆技术具有自由度高、熔覆方向没有限制、熔覆精度高等特点，且可以对油缸底部的角落、缸口的倒角等特殊结构进行很好的熔覆，因此，该项激光熔覆技术较多的应用于液压油缸的内壁熔覆。但实际生产中发现，该类型油缸内壁激光熔覆技术具有粉末利用率低，生产效率低的缺点。以内径300mm，深度1500mm的液压支架油缸外缸为例，采用4kw激光功率，内壁熔覆1.2mm厚熔覆层时，其粉末利用率约为60%-80%之间，熔覆效率为0.15㎡/h。由于油缸内壁熔覆总成本中金属粉末的成本较大，浪费掉的粉末会造成较高的成本压力，另外，较低的熔覆效率也使得产品的生产周期长，人工、设备折旧等间接成本上升，使该项技术的推广应用受到一定的局限性。

2.液压支架油缸宽光斑激光熔覆技术

宽光斑激光熔覆技术具有粉末利用率高，熔覆效率高的特点，目前为了降低液压支架油缸内壁熔覆的生产成本和提高生产效率，该项技术也得到了较多的应用。但由于宽光斑激光熔覆技术原理的限制，其熔覆头的光路不能向前倾斜，导致其不能对盲孔油缸的底部角落进行全面熔覆，另外该种类型的激光熔覆技术由于光斑宽，对油缸内壁中的倒角结构熔覆效果较差。为了解决该种技术不能对盲孔油缸的底部角落进行全面熔覆的问题，目前也有采用切断油缸缸底的工艺，即先切断油缸的缸底，使油缸变为通孔零件，然后通过宽光斑激光熔覆技术对油缸内壁全面熔覆，熔覆完成后再通过焊接技术将油缸缸底重新焊接。这种工艺方法虽然解决了油缸底部角落的熔覆问题，但也带来了工序复杂、成本增加等问题，限制了该项技术的推广应用。

因此如何解决现有液压支架油缸内壁激光熔覆存在的生产成本高、熔覆效率低同时无法全面熔覆油缸内壁缸底角落、缸口倒角等特殊结构的问题，成为油缸内壁激光熔覆技术获得广泛推广应用的技术瓶颈，也是非常值得研究的技术问题。

技术实现要素：

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种液压支架油缸内壁激光熔覆方法，在传统液压支架油缸内壁激光熔覆采用单一技术的基础上，吸取两种传统油缸内壁激光熔覆技术的优点，将两种传统油缸内壁激光熔覆技术进行复合，实现了液压支架油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产，同时解决了目前液压支架油缸内壁激光熔覆技术存在的材料利用率低及熔覆效率低的难题、生产成本难以降低的难题、以及无法实现角落、倒角等特殊结构熔覆的难题。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:

一种液压支架油缸内壁激光熔覆方法，包括如下步骤：

步骤一、对液压支架油缸内壁进行熔覆前缺陷加工处理和清洗处理；

步骤二、对步骤一处理后的液压支架油缸内壁的深孔底端角部区域和倒角结构区域采用斜角同轴送粉激光熔覆设备进行激光熔覆并形成熔覆层；

步骤三、对经步骤二熔覆后的液压支架油缸内壁的其他内壁区域采用宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备进行激光熔覆并形成熔覆层；

步骤四、对经步骤三熔覆后的液压支架油缸内壁进行成品后处理加工。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤一在对液压支架油缸内壁进行熔覆前缺陷加工处理时，对于液压支架油缸内壁的内壁浅孔区域采用车床加工处理，对于液压支架油缸内壁的内壁深孔区域采用深孔镗加工处理；优选的先对液压支架油缸内壁的内壁浅孔区域进行车床加工处理，然后对液压支架油缸内壁的内壁深孔区域进行深孔镗加工处理。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤一中，所述内壁浅孔区域为与油缸缸口的距离小于等于400mm的内壁区域，所述内壁深孔区域为与油缸缸口的距离大于400mm的内壁区域。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤一中，车床加工处理和深孔镗加工处理的单边加工量满足以下条件：

（1）若液压支架油缸为废旧油缸，当油缸内壁缺陷的最深深度大于0.4mm时，所述单边加工量不小于该最深深度；当油缸内壁缺陷的最深深度小于或等于0.4mm时，所述单边加工量为0.4～1mm；

（2）若液压支架油缸为全新油缸，所述单边加工量为0.4～1mm。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤二中，所述深孔底端角部区域包括位于液压支架油缸内壁深孔区域的底端角部和距离底端长度为30-100mm的内壁区域；所述倒角结构区域包括相对于内壁面倒角角度在60°以下且沿内壁延伸长度在20mm以内的内壁区域。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤二中，所述其他内壁区域为液压支架油缸内壁除所述深孔底端角部区域和倒角结构区域之外的其他内壁区域。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中所述斜角同轴送粉激光熔覆设备包括斜角同轴送粉激光熔覆头（8）和第一油缸安装座，液压支架油缸安装于所述第一油缸安装座上，所述斜角同轴送粉激光熔覆头（8）伸入所述液压支架油缸内部，并对油缸内壁的深孔底端角部区域和倒角结构区域进行激光熔覆；所述宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备包括宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头（7）和第二油缸安装座，液压支架油缸安装于所述第二油缸安装座上，所述宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头（7）伸入所述液压支架油缸内部，并对油缸内壁除深孔底端角部区域和倒角结构区域之外的其他内壁区域进行激光熔覆。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中所述斜角同轴送粉激光熔覆头采用的光源为半导体激光器或光纤激光器，激光输出功率为2kw-6kw，激光输出光斑为直径2-4mm的圆形光斑；所述宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头采用的光源为半导体激光器或光纤激光器，激光输出功率为4kw-10kw，激光输出光斑为长1-4mm、宽10-40mm的矩形光斑。

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤二和步骤三中熔覆层的厚度比步骤一中熔覆前缺陷加工处理的单边加工量厚0.4-1.0mm，即熔覆层厚度h满足：h=h+(0.4-1.0)mm，h为步骤一中熔覆前缺陷加工处理的单边加工量，单位均为mm；

进一步的根据本发明所述的液压支架油缸内壁激光熔覆方法，其中步骤四中，首先对液压支架油缸内壁的内壁深孔区域进行深孔镗加工处理和珩磨加工处理，然后对液压支架油缸内壁的内壁浅孔区域进行车床加工处理，处理尺寸精度和表面粗糙度达到与标准油缸内壁要求一致；所述内壁浅孔区域为与油缸缸口的距离小于等于400mm的内壁区域，所述内壁深孔区域为与油缸缸口的距离大于400mm的内壁区域。

通过本发明的技术方案至少能够达到以下有益效果：

1）本发明通过两种熔覆设备采用两种熔覆技术相结合的方式对待熔覆油缸内壁进行激光熔覆处理，同时兼顾了宽光斑激光熔覆技术具有粉末利用率高、熔覆效率高的优点和斜角同轴激光熔覆技术具有自由度高、熔覆方向没有限制、熔覆精度高的特点，整体降低了液压支架油缸内壁熔覆的生产成本。

2）由于乳化液会对油缸内壁造成污染，必须进行清洗才可进行激光熔覆施工，若不清洗会严重影响内壁激光熔覆的质量。本发明的技术方案采用自来水代替乳化液作为待熔覆油缸内壁加工的切削液，省去了一道油缸内壁清洗的工序，降低了油缸内壁激光熔覆的综合成本和总工时。

3）本发明采用了油缸内壁分区域和斜角同轴送粉激光熔覆头与宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头相结合的油缸内壁激光熔覆方案，充分发挥了上述两种内壁激光熔覆头的技术优势，解决了单纯采用前者时，粉末利用率低、熔覆效率低、综合成本高的问题，以及单纯采用后者时，具有特殊结构的区域不能熔覆（或者需要把油缸底座切掉）或熔覆质量差的问题，进而使油缸内壁激光熔覆在保证熔覆质量的情况下，综合成本大幅降低，熔覆效率大幅提升，促进了激光熔覆技术在各类液压支架油缸的表面加工处理与再制造中的应用。

4）综上所述，本发明所述方法采用斜角同轴送粉激光熔覆头与宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头相结合的方式，对油缸内壁分区域进行熔覆，并且熔覆前内壁加工采用自来水代替乳化液，实现了液压支架油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产效率，解决了目前液压支架油缸内壁激光熔覆技术存在的材料利用率低及熔覆效率低的难题、生产成本难以降低的难题以及无法实现角落、倒角等特殊结构全面熔覆的难题，进而使得本发明所述技术可广泛应用于液压支架油缸的外缸内壁和中缸内壁的熔覆修复和性能提升，既可进行废旧油缸的内壁再制造，也可进行全新油缸的内壁强化，具有非常好的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明所述液压支架油缸内壁区域划分结构示意图；

图2为本发明中斜角同轴送粉激光熔覆设备示意图；

图3为基于附图2的设备进行斜角同轴送粉激光熔覆过程示意图；

图4为本发明中宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备示意图；

图中各附图标记的含义如下：

1.第一区域，2.第二区域，3.第三区域，4.第四区域，5.第五区域，6.第六区域，7.宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头，8.斜角同轴送粉激光熔覆头，9.油缸安装座，10.油缸安装座。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

本发明提出一种高效率低成本液压支架油缸内壁激光熔覆方法，具体包括如下过程：

步骤一，对待熔覆油缸的内壁进行熔覆前缺陷加工和清洗，一方面通过加工去除掉油缸内壁表面的锈蚀、坑点、划伤等缺陷，另一方面通过加工给后续内壁激光熔覆留出一定的熔覆层厚度空间。其中所述待熔覆油缸既可以是因内壁腐蚀、划伤等原因损坏需要再制造的废旧油缸，也可以是刚生产出的需要强化内壁表面性能的全新油缸。油缸内壁的单边加工量(由于油缸为管状，单边加工量为油缸内壁一侧沿直径方向的加工厚度)为h（单位为mm），若为废旧油缸时，当油缸内壁的划伤、腐蚀坑等缺陷的最大深度大于0.4mm时，单边加工量h的值不小于最大缺陷深度，当油缸内壁缺陷的最大深度小于或等于0.4mm时，单边加工量h的数值为0.4～1mm；若为全新油缸时，单边加工量h的数值为0.4～1mm。

其中所述待熔覆油缸内壁的加工，首先对距离缸口较近的内壁浅孔区域进行内壁车床加工，所述内壁浅孔区域优选的为距离油缸缸口400mm以内的内壁区域，接着对于距离缸口较远的内部深孔区域进行深孔镗加工，所述内壁深孔区域优选的为距离缸口超过400mm的区域。由于油缸的盲孔较深，离缸口较远的位置一般车床无法加工，而深孔镗加工可加工至油缸盲孔底部，且深孔镗加工属于一种专门用于深孔零件内壁加工的机床，可以对零件深孔部位进行高精度加工。本发明创新的针对油缸深孔不同深度的区域分别采用普通机床加工和深孔镗加工，普通车床可加工的极限区域一般为距缸口400mm以内的深度区域，再考虑到深孔镗加工更换普通车床带来的多种误差，所以选择以400mm为界限，超出400mm深度的都选择深孔镗加工，在400mm之内的其他区域则选择简单方便快速的普通车床进行加工。但无论是深孔镗加工还是车床加工，单边加工量h均满足前述要求。

为了防止加工过程中乳化液类切削液对油缸内壁的污染，节省油缸内壁的清洗成本和时间，深孔镗和车床加工采用普通自来水代替乳化液，采用自来水对乳化液进行替换是因为：（1）乳化液是各类油、酯、添加剂和水的混合物，处理不当会对环境造成污染，且加工后熔敷前的缸内壁清理降低效率增加成本；（2）采用自来水可提高效率降低成本，且只须检测自来水中的氯离子含量小于25ppm即可。

深孔镗和车床加工的顺序可以互换，优选的先进行车床加工，后进行深孔镗加工，两者单边加工量优选的为相同。

步骤二，对经步骤一加工后的待熔覆油缸内壁进行激光熔覆处理，首先对待熔覆油缸内壁的内壁深孔区域的深孔底端角部区域和其他区域（包括内壁深孔区域和内壁浅孔区域）中的倒角结构区域采用斜角同轴送粉激光熔覆设备进行熔覆并形成熔覆层，其中所述斜角同轴送粉激光熔覆设备如附图2所示，包括斜角同轴送粉激光熔覆头8和油缸安装座10，带熔覆油缸安装于油缸安装座10上，斜角同轴送粉激光熔覆头8伸入油缸内部对其内壁面的深孔底端角部区域和倒角结构区域进行熔覆。其中激光熔覆头8采用的光源为半导体激光器或光纤激光器，激光功率为2kw-6kw，优选的激光功率为4kw，激光光斑为直径2-4mm的圆形光斑，优选的激光光斑直径为3mm。斜角同轴送粉激光熔覆技术的原理是将熔覆粉末用惰性气体斜向吹出去，并汇聚到激光熔池，因此对于包含倒角结构、底端角部在内的复杂结构位置的熔覆采用斜角同轴送粉激光熔覆技术能够很好的将粉料熔覆在对应位置，具体的如附图3所示，其中所述的斜角同轴送粉激光熔覆头8的输出光束与输出粉束形成的熔覆焦点超出了激光熔覆头8的端面，因此可以对角落位置及倒角结构进行熔覆而不受到干涉。其中所述的熔覆粉束材料为不锈钢粉末，不锈钢粉末的牌号和成分因客户需求而变化，优选的采用316l不锈钢牌号，熔覆后形成的熔覆层的厚度为h（单位为mm）且满足：h=h+(0.4-1.0)，优选的熔覆层厚度h=h+0.6mm，其中h为步骤一中对待熔覆表面位置的单边加工量。优选的所述深孔底端角部区域包括内壁深孔区域底端角部和距离底端长度为30-100mm，优选的为50mm的内壁区域；所述的倒角结构区域为相对于内壁面角度在60°以下且内壁长度在20mm以内的区域。由于斜角同轴送粉激光熔覆技术具有自由度高、熔覆方向没有限制、熔覆精度高等特点，本发明创新的将其应用于对油缸底部的角落、油缸倒角等特殊结构进行熔覆。

步骤三，对经步骤二熔覆处理后的待熔覆油缸的其他内壁位置（包括位于内壁深孔区域和内壁浅孔区域的内壁位置）采用宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备进行激光熔覆处理并形成激光熔覆层。其中所述宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备如附图4所示，包括宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头7和油缸安装座9，带熔覆油缸安装于油缸安装座9上，宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头7伸入油缸内部对其内壁面的除深孔底端角部区域和倒角结构区域之外的内壁区域进行熔覆。其中宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头7所采用的光源为半导体激光器或光纤激光器，激光功率为4kw-10kw，优选的激光功率为6kw，激光光斑为长1-4mm、宽10-40mm的矩形光斑，优选的激光光斑长2mm、宽24mm的矩形光斑。宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆技术的原理是先从侧向垂直进行铺粉、再用激光进行扫描实现熔覆，结合附图4，宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头7的输出光束与输出粉束直接在油缸内壁整面上聚焦形成熔覆焦点，利用其宽光斑和高送粉速率提高熔覆效率。其中熔覆材料为不锈钢粉末，不锈钢粉末的牌号和成分与步骤二的一致，熔覆层的厚度与步骤二的一致，为：h=h+(0.4-1.0)，优选的熔覆层厚度h=h+0.6mm，其中h为步骤一中对待熔覆表面位置的单边加工量。

通过步骤二和步骤三创新的通过两种熔覆设备采用两种熔覆技术相结合的方式对待熔覆油缸内壁进行激光熔覆处理，同时兼顾了宽光斑激光熔覆技术具有粉末利用率高、熔覆效率高的优点和斜角同轴激光熔覆技术具有自由度高、熔覆方向没有限制、熔覆精度高的特点，整体降低了液压支架油缸内壁熔覆的生产成本。

步骤四，对经上述步骤处理后的油缸内壁进行成品后处理加工，得到内壁光滑的激光熔覆油缸。本步骤中首先对距离缸口较远的内部深孔区域进行内壁深孔镗加工，并在深孔镗加工后进行珩磨加工，珩磨加工的尺寸精度和表面粗糙度与标准油缸内壁的图纸要求一致；然后对距离缸口较近的内壁浅孔区域进行内壁车床加工，车床加工后尺寸精度和表面粗糙度与标准油缸内壁的图纸要求一致；由于内部深孔区域作为油缸内部其服役条件需要有要求严格的表面及尺寸要求，需要进行高精度珩磨加工，其他区域为油缸的装配面，只需满足装配要求的粗糙度加工即可，无需进行珩磨加工。所述的内壁浅孔区域和内壁深孔区域同步骤一，两者以距离油缸缸口400mm为界限。通过步骤四加工后得到标准的液压支架油缸内壁，完成本发明目的。

本发明提供的上述油缸内壁激光熔覆方法通过采用斜角同轴送粉激光熔覆头与宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头相结合的方式，对油缸内壁分结构分区域进行熔覆，并且熔覆前内壁加工采用自来水代替乳化液，实现了液压油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产，解决了目前液压支架油缸内壁激光熔覆技术存在的材料利用率低及熔覆效率低的难题、生产成本难以降低的难题以及无法实现角落、倒角等特殊结构全面熔覆的难题，进而使得本发明所述技术可广泛应用于液压支架油缸的外缸内壁和中缸内壁的熔覆修复和性能提升，既可进行废旧油缸的内壁再制造，也可进行全新油缸的内壁强化，具有非常好的应用前景。

下面具体给出本发明的两个应用实施例。

实施例1

下面结合实施例1，对本发明作进一步的详细说明。

本实施例1针对400型废旧液压支架油缸外缸（以下简称400外缸）的内壁进行本发明的激光熔覆，该油缸外缸的材质为27simn，如附图1所示，油缸内壁的第一区域1、第二区域2和第三区域3的内径400mm，第四区域4、第五区域5和第六区域6的内径为420mm，内孔整体深度1900mm。经测量和计算，其中第一区域1作为底端角部区域其长度为50mm，面积0.0628㎡；第二区域2长度为1550mm的内壁面区域，面积1.9468㎡；第三区域3和第六区域6作为倒角结构区域，均为20°×10mm的倒角结构，面积分别为0.0126㎡和0.0132㎡；第四区域4和第五区域5为长度均为100mm的内壁面区域，面积均为0.1319㎡。经检查，油缸内壁由于受到腐蚀布满了腐蚀坑点，腐蚀坑点最深为0.7mm。本实施例中油缸内壁激光熔覆方案采用的深孔镗床、车床和珩磨机均为通用标准设备，斜角同轴送粉激光熔覆设备采用光纤激光器，激光功率为4kw、光斑直径3mm、熔覆效率为0.15㎡/h，粉末利用率为70%。宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备采用半导体激光器，激光功率为6kw，光斑为长2mm、宽24mm的矩形光斑，熔覆效率为0.4㎡/h，粉末利用率为95%；

本实施例1的具体过程为：

1）采用深孔镗床对400外缸内壁的第一区域1和第二区域2进行加工，加工的目的是去除第一区域和第二区域的内壁缺陷及疲劳层，并为后续激光熔覆层留出空间。由于内壁腐蚀坑点深度大于0.4mm，因此根据缺陷的深度单边加工量取0.7mm，加工过程采用自来水作为切削液，防止采用乳化液类切削液造成油缸内壁污染。

2）采用车床对400外缸内壁的第三区域3、第四区域4、第五区域5与和第六区域6进行加工，单边加工量取0.7mm，加工过程采用自来水作为切削液，防止采用乳化液类切削液造成油缸内壁污染。

3）采用斜角同轴送粉激光熔覆设备对400外缸内壁的第一区域1、第三区域3和第六区域6进行熔覆，其中第一区域作为角度的长度取50mm，熔覆材料为316l不锈钢，熔覆厚度为1.5mm。

4）采用宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆设备对400外缸内壁的第二区域2、第四区域4和第五区域5进行熔覆，其中第二区域的长度为1550mm，第四区域4和第五区域5的长度均为100mm，熔覆材料为316l不锈钢，熔覆厚度为1.5mm。

5）采用深孔镗床和珩磨机先后对400外缸内壁的第一区域1和第二区域2进行加工，然后采用车床对400外缸内壁的第三区域3、第四区域4、第五区域5和第六区域6进行加工，所有的加工尺寸和精度均按400外缸图纸要求执行。最终得到采用内壁激光熔覆技术再制造后的400外缸。

本实施例1通过采用斜角同轴送粉激光熔覆头与宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头相结合的方式，对油缸内壁分区域进行熔覆，并且熔覆前内壁加工采用自来水代替乳化液，实现了液压油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产。

本实施例1为400型废旧液压支架油缸外缸（以下简称400外缸）的内壁激光熔覆，该外缸材质为27simn，油缸内壁第一区域、第二区域和第三区域的内径400mm，第四区域、第五区域和第六区域的内径为420mm，内孔深度1900mm。经测量和计算，其中第一区域长度为50mm，面积0.0628㎡；第二区域长度为1550mm，面积1.9468㎡；第三区域和第六区域均为20°×10mm的倒角，面积分别为0.0126㎡和0.0132㎡；第四区域和第五区域的长度均为100mm，面积均为0.1319㎡。

本实施例1与传统单纯的斜角同轴送粉激光熔覆技术方案相比，本实施例中400外缸的激光熔覆总时长从：

（0.0628+1.9468+0.0126+0.1319+0.1319+0.0132）㎡÷0.15㎡/h=15.328h（外缸内壁总面积除以熔覆效率）缩短至：

（0.0628+0.0126+0.0132）㎡÷0.15㎡/h+（1.9468+0.1319+0.1319）㎡÷0.4㎡/h=0.591h+5.527h=6.118h（两种熔覆过程的总用时）；节省加工时间9.21h，大幅度提高了熔覆效率；

粉末利用率从70%提高至：

(0.0628+0.0126+0.0132)㎡÷(0.0628+1.9468+0.0126+0.1319+0.1319+0.0132)㎡×70%+(1.9468+0.1319+0.1319)㎡÷(0.0628+1.9468+0.0126+0.1319+0.1319+

0.0132)㎡×95%=0.0886㎡÷2.299㎡×70%+2.211㎡÷2.299㎡×95%=94.06%；

粉末材料利用率大幅度提高了24.06%，由于粉末成本是油缸内壁激光熔覆生产的主要成本之一，材料利用率的提高很大程度上降低了其综合成本，再加上本实施例中采用自来水代替乳化液作为切削液，省去了内壁熔覆前内壁清洗工序，省去了清洗成本，因此本实施例的综合生产成本远远小于传统方案。

本实施例1与传统宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆方案相比，虽然熔覆过程总时长从5.748h增加至6.118h，增加了0.370h，但由于传统方案不能对400外缸内壁第一区域进行熔覆（传统宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆技术的光斑宽，为了得到好的熔覆质量，一般采用90°反射镜将其垂直反向油缸内壁进行熔覆，因此光斑边缘与熔覆头的端面之间会有一定的距离，而油缸内壁第一区域的缸底面会与熔覆头端面干涉，光斑不能达到第一区域），必须将缸底切掉，熔覆完成后再重新焊接，由此产生的生产时长远远大于0.370h，因此本实施例的综合生产用时远远小于传统方案；虽然粉末利用率从95%降低至94.06%，降低了0.04%，但由于传统方案不能对400外缸内壁第一区域进行熔覆，必须将缸底切掉，熔覆完成后再重新焊接，由此产生的加工成本远远大于0.04%粉末利用率带来的成本效益，再加上本实施例中采用自来水代替乳化液作为切削液，省去了内壁熔覆前内壁清洗工序，省去了清洗成本，因此本实施例的综合生产成本远远小于传统方案。

实施例2

下面结合实施例2，对本发明作进一步的详细说明。

本实施例2为采用本发明的方案对300型全新液压支架油缸中缸（以下简称300中缸）的内壁进行激光熔覆，该中缸材质为27simn，机械结构如附图1所示，油缸中缸内壁第一区域1、第二区域2和第三区域3的内径为300mm，第四区域4、第五区域5和第六区域6的内径为320mm，中缸内孔总深度1900mm。经测量和计算，其中第一区域作为底端角部长度为50mm，面积0.0471㎡；第二区域2为长度为1550mm、面积1.4601㎡内壁面区域；第三区域3和第六区域6均为20°×10mm的倒角结构区，面积分别为0.0094㎡和0.0100㎡；第四区域4和第五区域5的长度均为100mm、面积均为0.1005㎡的内壁面。本实施例中油缸内壁激光熔覆方案采用的深孔镗床、车床和珩磨机均为通用标准设备，斜角同轴送粉激光熔覆头采用光纤激光器，激光功率为4kw，光斑直径3mm，熔覆效率为0.15㎡/h，粉末利用率为70%；宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头采用半导体激光器，激光功率为6kw，光斑为长2mm、宽24mm的矩形光斑，熔覆效率为0.4㎡/h，粉末利用率为95%。

本实施例2的具体过程为：

1）采用深孔镗床对300中缸内壁的第一区域1和第二区域2进行加工，加工的目的是为激光熔覆层留出空间。由于是全新油缸，单边加工量取0.5mm，加工过程采用自来水作为切削液，防止采用乳化液类切削液造成油缸内壁污染。

2）采用车床对300中缸内壁的第三区域3、第四区域4、第五区域5和第六区域6进行加工，单边加工量取0.5mm，加工过程采用自来水作为切削液，防止采用乳化液类切削液造成油缸内壁污染。

3）采用斜角同轴送粉激光熔覆头对300中缸内壁的第一区域、第三区域和第六区域进行熔覆，其中第一区域的长度取50mm，熔覆材料为17-4不锈钢，熔覆厚度为1.2mm。

4）采用宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头对300中缸内壁的第二区域2、第四区域4和第五区域5进行熔覆，其中第二区域的长度为1550mm，第四区域和第五区域的长度均为100mm，熔覆材料为17-4不锈钢，熔覆厚度为1.2mm。

5）采用深孔镗床和珩磨机先后对300中缸内壁的第一区域1和第二区域2进行加工，然后采用车床对300中缸内壁的第三区域3、第四区域4、第五区域5和第六区域6进行加工，所有的加工尺寸和精度均按300中缸标准图纸要求执行。最终得到采用内壁激光熔覆技术强化的300标准中缸。

本实施例2通过采用斜角同轴送粉激光熔覆头与宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆头相结合的方式，对油缸内壁分区域进行熔覆，并且熔覆前内壁加工采用自来水代替乳化液，实现了液压油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产。

本实施例2与传统单纯的斜角同轴送粉激光熔覆技术方案相比，300中缸的熔覆总时长从：

（0.0471+1.4601+0.0094+0.1005+0.1005+0.0100）㎡÷0.15㎡/h=11.517h（中缸内壁总面积除以熔覆效率）缩短至：

（0.0471+0.0094+0.0100）㎡÷0.15㎡/h+（1.4601+0.1005+0.1005）㎡÷0.4㎡/h=0.443h+4.153h=4.596h（两种熔覆过程的总用时）；节省加工时间6.921h，大幅度提高了熔覆效率；

粉末利用率从70%提高至：

(0.0471+0.0094+0.0100)㎡÷(0.0471+1.4601+0.0094+0.1005+0.1005+0.0100)㎡×70%+(1.4601+0.1005+0.1005)㎡÷(0.0471+1.4601+0.0094+0.1005+0.1005+

0.0100)㎡×95%=0.0665㎡÷1.7276㎡×70%+1.6611㎡÷1.7276㎡×95%=94.03%；

材料利用率大幅度提高了24.03%，由于粉末成本是油缸内壁激光熔覆生产的主要成本之一，材料利用率的提高很大程度上降低了其综合成本，再加上本实施例中采用自来水代替乳化液作为切削液，省去了内壁熔覆前内壁清洗工序，省去了清洗成本，因此本实施例的综合生产成本远远小于传统方案。

本实施例2与传统宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆方案相比，虽然熔覆过程总时长从4.319h增加至4.596h，增加了0.277h，但由于传统方案不能对300中缸内壁第一区域进行熔覆，必须将缸底切掉，熔覆完成后再重新焊接，由此产生的时长远远大于0.277h，因此本实施例2的综合生产用时远远小于传统方案；与传统宽光斑旁轴宽带送粉激光熔覆方案相比，虽然粉末利用率从95%降低至94.03%，降低了0.07%，但由于传统方案不能对300中缸内壁第一区域进行熔覆，必须将缸底切掉，熔覆完成后再重新焊接，由此产生的加工成本远远大于0.07%粉末利用率带来的成本效益，再加上本实施例中采用自来水代替乳化液作为切削液，省去了内壁熔覆前内壁清洗工序，省去了清洗成本，因此本实施例的综合生产成本远远小于传统方案。

综上，结合具体应用实例可知，本发明的技术方案实现了液压油缸内壁激光熔覆既经济又高效的熔覆生产，可广泛应用于液压支架油缸的外缸内壁和中缸内壁的熔覆修复和性能提升，既可进行废旧油缸的内壁再制造，也可进行全新油缸的内壁强化，具有非常好的推广应用前景。