Гірничодобувна промисловість

Галузева інформація та аналіз застосування технології лазерного плакування

1. Аналіз галузевої історії

1. Вплив суворих умов праці на обладнання

Підземні вугільні шахти створюють надзвичайні труднощі для довговічності обладнання. Через рівень вологості, який часто перевищує 90%, та присутність агресивних газів, таких як H₂S та SO₂, металеві компоненти піддаються прискореній електрохімічній корозії. Наприклад, гідравлічні циліндри гвинтів, критично важливі для підтримки стабільності тунелю, схильні до поверхневої іржі, що погіршує герметичність та призводить до відмов гідравлічної системи. Крім того, частинки вугільного пилу (твердість за шкалою Мооса 3-4) діють як абразивні речовини, спричиняючи сильний знос деталей трансмісії, таких як зірочки та скребки. Високошвидкісний вугільний пил може скоротити термін служби цих компонентів до 40% порівняно з чистішим середовищем.

2. Механізми відмови компонентів

(1) Знос від втоми: Циклічне навантаження на зірочки та скребки викликає мікротріщини на поверхнях. Приблизно через 1000 годин роботи ці тріщини можуть проникати на глибину 0,5 мм, що призводить до відколювання матеріалу та погіршення функціональності.

(2) Розшарування покриття: Традиційні гальванічні шари (наприклад, тверде хромування) слабо зв'язуються з підкладками (20-30 МПа), що робить їх схильними до відшаровування під ударом. Натомість лазерне плакування забезпечує міцність з'єднання 400-600 МПа, що забезпечує довготривалу адгезію.

2. Переваги технології лазерного плакування

Зовнішнє лазерне облицювання

Ця техніка чудово підходить для підготовки зносостійких та корозійностійких покриттів на компонентах валів, таких як циліндри та поршневі штоки. Основні переваги включають:

● Низький коефіцієнт розведення: Менше 5%, що зберігає початкові властивості матеріалу.

● Мінімальна деформація: Зони термічного впливу зазвичай

● Ефективність використання матеріалів: Коефіцієнт використання порошку перевищує 90%, що знижує витрати порівняно з традиційним покриттям.

● Якість поверхні: Оздоблення Ra ≤ 6,3 мкм, що у багатьох випадках усуває необхідність подальшої обробки.

Лазерне облицювання внутрішніх стін

Цей метод ідеально підходить для гідравлічних циліндрів та поршневих штоків, оскільки дозволяє наносити різноманітні леговані покриття (наприклад, нержавіюча сталь, нікелеві сплави) товщиною від 0,5 мм до 3 мм. Наприклад:

● Покриття з нержавіючої сталі: Забезпечують у 5 разів вищу корозійну стійкість, ніж необроблена сталь, у кислому середовищі.

● Сплави на основі нікелю: Підвищує твердість з 200 HV до понад 600 HV, значно покращуючи зносостійкість.

Лазерне покриття криволінійної поверхні

Розроблений для складних геометрій, таких як зірочки та зубці, цей процес пропонує:

● Адаптивне керування траєкторією: Використовує 5-осьові системи ЧПК для досягнення рівномірної товщини покриття (±0,1 мм) на нерівних поверхнях.

● Висока міцність зчеплення: Металургійне з'єднання забезпечує стійкість до ударних навантажень. Наприклад, шари плакування на зубцях зберігають цілісність навіть при ударній енергії 200 Дж.

3. Технічні параметри та показники продуктивності

4. Тематичне дослідження: Ремонт гідравлічного циліндра гвинта

Вугільна шахта в провінції Шаньсі повідомила про 65% скорочення витрат на заміну циліндрів після впровадження лазерного плакування. Процес відновив кородовані циліндри (спочатку φ140 мм × 2,5 м) до робочого стану, при цьому шар плакування (сплав NiCrBSi, товщиною 1,2 мм) демонстрував:

● Коефіцієнт тертя на 86% нижчий, ніж у оригінальної сталі.

● Утричі довший термін служби за результатами випробувань на абразивне зношування.

● 100% успішне проходження випробувань на герметичність під високим тиском (35 МПа).

5. Екологічні та економічні переваги

● Економія матеріалів: Для лазерного наплавлення використовується на 70% менше порошку сплаву порівняно з традиційними методами наплавлення.

● Енергоефективність: Зменшує споживання енергії на 40% під час ремонтних процесів.

● Скорочення викидів: Усуває викиди шестивалентного хрому, пов'язані з гальванічним покриттям, що відповідає суворішим екологічним нормам.

На завершення, технологія лазерного напилення забезпечує комплексне рішення для боротьби з деградацією компонентів у суворих гірничодобувних умовах, пропонуючи кращу продуктивність та екологічність порівняно з традиційними методами.

Заява про справу

Лазерне напилення зірочки

Лазерне напилення внутрішнього отвору циліндра

Лазерне напилення зовнішнього кола циліндра