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等離子堆焊機在煤礦液壓支架中的應用

近年來,我國等離子粉末噴焊機技術取得了極大的進展,等離子粉末堆焊技術是改善基體特性的一種表麵處理工藝,將合金粉末以不同的填料方式在基體表麵上塗覆,在等離子束作用下把塗覆粉末迅速加熱並熔化,快速凝固後與基體材料形成具有耐蝕、耐磨、耐熱等特性的冶金表麵塗層。 

1.等離子粉末堆焊的原理: 

離子粉末堆焊是以等離子弧作為熱源,應用等離子弧產生的高溫將合金粉末與基體表麵迅速加熱並一起熔化、混合、擴散、凝固,等離子束離開後自激冷卻,形成一層高性能的合金層,從而實現零件表麵的強化與硬化的堆焊工藝,由於等離子弧具有電弧溫度高、傳熱率大、穩定性好,熔深可控性強,通過調節相關的堆焊參數,可對堆焊層的厚度、寬度、硬度在一定範圍內自由調整。等離子粉末堆焊後基體材料和堆焊材料之間形成融合界麵,結合強度高;堆焊層組織致密,耐蝕及耐磨性好;基體材料與堆焊材料的稀釋減少,材料特性變化小;利用粉末作為堆焊材料可提高合金設計的選擇性,特別是能夠順利堆焊難熔材料,提高工件的耐磨、耐高溫、耐腐蝕性。 

2.等離子粉末堆焊的優勢: 

與熱噴塗、化學鍍、等離子噴塗及氣相沉積等傳統的表麵改性技術相比,等離子粉末堆焊技術具有如下特點: 

2.1適用的材料體係廣泛,尤其適於在低熔點金屬表麵堆焊高熔點合金,獲得致密的冶金結合塗層; 

2.2熱影響區域小,工件不易變形,堆焊成品率較高; 

2.3等離子堆焊合金塗層表麵性能穩定,成分及厚度可控,且工藝靈活,易實現自動化生產; 

2.4可對成形工件表麵局部區域進行堆焊處理; 

2.5表麵強化層組織致密,硬度高,質量好,表麵光潔五氧化,具有較高的韌性、強度、耐磨性與耐蝕性; 

2.6等離子堆焊技術屬於綠色再製造範疇,加工過程無汙染,勞動條件好; 

2.7等離子堆焊速度快,稀釋率低,等離子堆焊的稀釋率可控製在5%-10%,甚至更低。 

3立柱表麵堆焊修複工藝 

3.1加工設備 

采用DML-V03BD等離子粉末堆焊成套設備對液壓支柱表麵進行修複。該設備主要由等離子發生器、堆焊槍、送粉控製、加工機床等及部分組成,操作簡單,極大的提高了生產效率。 

3.2前期準備 

了解工況獲悉支柱失效原因、了解工件材質、修複位置尺寸和形狀、修複的工藝及性能要求等。液壓將支柱的失效方式有很多種,主要是由於各種磨損所致,如磨粒磨損、腐蝕磨損和疲勞磨損。在此基礎上確定修複方案,包括修複前工件表麵處理(除油,去鏽)、合金材料的選擇、堆焊電流、送粉速度、支柱旋轉速度、離子氣流量等。本次試驗選用鎳基自溶性合金粉末作為等離子堆焊材料,牌號NI45。該係列粉末適用於要求局部耐磨、耐腐蝕及抗疲勞的工件,能形成組織致密,無氣孔夾雜塌陷,無裂紋,高硬度的鎳基塗層,該塗層與基材為冶金結合。 

3.3修複過程 

等離子堆焊設備采用高純氬氣作為離子氣與保護氣,為保證長時間工作,在堆焊設備有冷水機組,冷卻水一般采用蒸餾水,以帶走等離子發生器在轉換過程中產生的熱量,以確保堆焊槍的穩定運行。修複過程中,隨時觀察堆焊狀況,包括堆焊層厚度,平整度,搭接率等。DML-V03BD堆焊設備可在堆焊過程中隨時調節電流,送粉速度,以此來調節堆焊層厚度與堆焊效果。堆焊的工藝參數如下: 

焊接電流(A):120~130; 

離子氣流量(NL/min):1.5-1.8 

保護氣流量(NL/min):5-10; 

焊接速度(m/min):0.9-1.1: 

3.4焊後處理 

堆焊結束後,要對堆焊層進行外觀質量檢驗,是否存在裂紋,氣孔等缺陷,采用便攜硬度計初步檢測堆焊層的硬度,並對工件的尺寸精度和位置精度進行檢測。符合要求後,對支柱進行處理,包括車削,磨削,以達到工件最終尺寸與精度。 

3.5堆焊效果 

經檢測,采用等離子堆焊技術對礦用液壓支柱堆焊的合金強化層表麵硬度打到HRC40,明顯的提高了礦用液壓支柱的耐蝕性,耐磨損性和其他機械性能。 

4結論 

經試驗與客戶反饋,等離子粉末堆焊技術已成功在液壓支柱修複行業中取得極大的成效。由於等離子粉末堆焊是在大氣環境下進行的無汙染操作,而且操作簡單,堆焊後質量得到很大的提升,從而可以減少液壓支柱的更換時間,以確保生產效率,並可節約大量資金,對於件設節約型社會有著更為廣大的意義。