等离子熔覆耐磨处理技术2012
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等离子熔覆与激光熔覆的优缺点关键词:薄板焊接、等离子表面处理、中部槽堆焊、粉末堆焊机、等离子堆焊机、等离子堆焊、上海粉末堆焊哪家好、等离子焊机说明、等离子熔覆工艺一、激光熔覆特点1. 技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中,加热快冷却快热影响区小,特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点,也正是这一特殊的加热和冷却过程,在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆(喷焊·堆焊·普通焊接等)手段,甚至可以产生非晶态组织,特别是脉冲激光更为明显。
这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。
但我以为这只是从工件整体宏观讲,而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时,你会看到另一种景象,这一点我将在后面讲到。
2. 设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型;CO2激光器,YAG激光器。
前者为连续输出,熔覆用机一般在3KW以上;YAG激光为脉冲输出,一般在600W左右。
对于设备,一般使用者很难吃透,严重依赖生产方的服务,购买价格昂贵,维护成本、零部件价格很高,再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。
因此激光熔覆机一般用在特殊领域,普通工业制造、维修领域难有效益。
3. 工艺特点第一前期处理:激光熔覆一般只需将工件打磨干净,除油,除锈,去疲劳层等,比较简单。
第二送粉:CO2激光器功率较大,一般用氩气送粉;YAG激光功率小,一般用自然落粉的方式。
这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池,倾斜稍大粉末便不能正常送达,激光的使用范围受到限制,特别是YAG激光器。
第三从熔池形成的状态看:由于激光的控制精度高,输出功率恒定,且没有电弧接触,所以熔池大小深度一致性好。
第四加热快冷却快:影响金属相形成的均匀度,也对排气浮渣不利,这也是造成激光熔覆形成气孔,硬度不均的重要原因,特别是YAG激光倾向更严重。
第五材料选择:由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同,造成激光熔覆材料选择限制较大,激光更适于镍基自熔性合金等一些材料,对碳化物,氧化物的熔覆更困难一些。
《等离子喷涂TiB2-Cu复合涂层的制备及改性研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展,对材料表面性能的要求日益提高。
TiB2-Cu复合涂层因其优异的导电性、高硬度及良好的耐磨、耐腐蚀性能,在航空航天、机械制造、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
等离子喷涂技术作为一种高效的涂层制备方法,具有工艺简单、涂层致密、结合力强等优点。
本文旨在研究等离子喷涂TiB2-Cu复合涂层的制备工艺及其改性方法,以提高涂层的综合性能。
二、等离子喷涂TiB2-Cu复合涂层的制备1. 材料选择与预处理选择高质量的TiB2粉末和Cu基体材料。
对基体材料进行预处理,包括清洗、抛光等,以获得清洁、无缺陷的表面,提高涂层与基体的结合力。
2. 制备工艺采用等离子喷涂技术,将TiB2粉末与Cu基体材料进行复合喷涂。
在喷涂过程中,控制喷涂距离、喷涂速度、等离子气体流量等参数,以获得均匀、致密的涂层。
3. 涂层性能检测对制备的TiB2-Cu复合涂层进行性能检测,包括硬度、导电性、耐磨性、耐腐蚀性等指标。
检测结果表明,制备的涂层具有较高的硬度和导电性,良好的耐磨和耐腐蚀性能。
三、TiB2-Cu复合涂层的改性研究1. 表面处理技术采用激光熔覆、微弧氧化等表面处理技术对TiB2-Cu复合涂层进行改性。
通过改变处理参数,调整涂层的微观结构,提高其综合性能。
2. 复合改性技术将其他具有优异性能的材料与TiB2-Cu复合涂层进行复合改性,如添加纳米颗粒、陶瓷颗粒等。
通过复合改性,进一步提高涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过制备及改性实验,得到了具有优异性能的TiB2-Cu复合涂层。
改性后的涂层在硬度、导电性、耐磨性、耐腐蚀性等方面均有所提高。
2. 结果分析分析改性前后涂层的微观结构、成分及性能变化。
结果表明,表面处理技术和复合改性技术均能有效改善涂层的性能。
其中,激光熔覆和微弧氧化等表面处理技术能显著提高涂层的硬度和耐磨性;而复合改性技术则能进一步提高涂层的综合性能。
工业和信息化部、科学技术部关于印发《机电产品再制造技术及装备目录》的通知文章属性•【制定机关】工业和信息化部,科学技术部•【公布日期】2012.04.28•【文号】工信部联节[2012]198号•【施行日期】2012.04.28•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】质量管理和监督正文工业和信息化部、科学技术部关于印发《机电产品再制造技术及装备目录》的通知(工信部联节〔2012〕198号)各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化、科技主管部门:为引导再制造技术装备研发,推动先进适用工艺技术及装备的示范应用和推广,加快提升再制造产业技术水平,在各地推荐、专家评审基础上,我们组织编制了《机电产品再制造技术及装备目录》(以下简称《目录》)。
现印发你们,请据此指导和支持有关企业、科研院所等加强研发攻关,推进示范应用和推广。
有关要求如下:一、加强组织领导。
各级工业和信息化、科技主管部门要密切协调配合,切实加强对机电产品再制造技术及装备研究开发和应用推广工作的组织领导,积极支持搭建产学研用合作机制和平台,充分发挥行业协会及科研院所等单位支撑作用,进一步促进再制造技术进步,提升再制造装备水平,为再制造产业发展奠定坚实的技术基础。
二、强化分类指导。
对研究开发类,要紧紧围绕企业再制造工艺装备需求,强化供需对接,引导各方面科技资源加大投入;对产业化示范类,要积极组织实施产业化示范项目,加强技术验证和评估;对应用推广类,要进一步加大推广力度,扩大应用范围和领域。
三、加大支持力度。
优先支持再制造相关科技创新项目及企业技术中心等建设。
支持和鼓励建设再制造技术开发平台和产业创新战略联盟,联合攻克关键共性再制造技术。
各级工业和信息化主管部门要积极引导企业实施再制造技术装备产业化示范和应用推广技术改造项目,优先纳入技术改造等资金渠道予以支持。
各级科技主管部门要大力支持再制造领域重大关键共性技术装备研发,择优列入相关科技专项予以支持。
第52卷第7期表面技术2023年7月SURFACE TECHNOLOGY·167·等离子熔覆Fe基/WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能研究崔陈1,朱协彬1,程敬卿2,刘振华2,韩顺顺1(1.安徽工程大学 材料科学与工程学院,安徽 芜湖 241000;2.安徽鼎恒再制造产业技术研究院,安徽 芜湖 241000)摘要:目的制备高强度和高硬度的耐磨性涂层,用于已磨损的机械零件表面,以延长其使用寿命,避免机器因磨损而带来的各种故障。
方法采用等离子熔覆技术在40CrMnMo表面制备WC-10Co-4Cr/Fe300合金复合熔覆层,研究不同质量分数WC-10Co-4Cr对熔覆层组织和性能的影响。
利用金相显微镜、超景深光学显微镜、SEM、EDS、XRD对熔覆层的组织形貌进行表征和物相分析,借助数显显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试熔覆层的硬度和耐磨性。
结果 WC-10Co-4Cr/Fe300合金作为一种复合材料,与基材形成了冶金结合,结合区域无孔洞和裂纹。
熔覆层微观结构随着WC-10Co-4Cr含量的增加,逐渐由柱状晶向树枝晶过渡,它主要由Fe6W6C、(Cr、Fe)23C6和WC相组成。
熔覆层的平均硬度大致随着WC-10Co-4Cr含量的增加而提高,当WC-10Co-4Cr的质量分数达到20%时,熔覆层的硬度最高(518.5HV0.2),大约是基体硬度的1.7倍。
熔覆层的主要摩擦机理为磨粒磨损,随着WC-10Co-4Cr含量的增加,熔覆层的耐磨性得到显著改善。
当WC-10Co-4Cr的质量分数为30%时,其磨损量比基体的总磨损量少0.018 6 g,熔覆层的耐磨性最好。
结论加入的WC-10Co-4Cr粉末与Fe300合金粉末反应生成了Fe6W6C、(Cr、Fe)23C6强化相,显著提高了熔覆层的硬度和耐磨性。
关键词:等离子熔覆技术;WC-10Co-4Cr/Fe300合金;显微组织;硬度;耐磨性能中图分类号:TG455 文献标识码:A 文章编号:1001-3660(2023)07-0167-10DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.07.014Microstructure and Properties of Fe-Based/WC-10Co-4CrCoatings by Plasma CladdingCUI Chen1, ZHU Xie-bin1, CHENG Jing-qing2, LIU Zhen-hua2, HAN Shun-shun1(1. School of Materials Science and Engineering, Anhui Polytechnic University, Anhui Wuhu 241000, China;2. Anhui Dingheng Remanufacturing Industrial Technology Research Institute, Anhui Wuhu 241000, China)ABSTRACT: The work aims to prepare wear-resistant coatings with high strength and hardness for the worn surface of mecha-收稿日期:2022–06–09;修订日期:2022–10–25Received:2022-06-09;Revised:2022-10-25基金项目:国家科技重点实验室基金(6142005180208)Fund:Foundation of Key Laboratory of National Defense Technology (6142005180208)作者简介:崔陈(1996—),男,硕士,主要研究方向为金属材料的再制造工艺。
钛合金融合技术和钛合金熔覆技术钛合金是一种重要的金属材料,具有优异的力学性能和抗腐蚀性能,被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
钛合金融合技术和钛合金熔覆技术是两种常见的钛合金加工技术,本文将分别介绍这两种技术的原理、应用和优势。
钛合金融合技术是指通过热源将钛合金加热至一定温度,使其熔化,并与其他材料进行融合。
常用的钛合金融合技术包括钨极氩弧焊、激光焊接和电子束焊接等。
钨极氩弧焊是最常用的钛合金融合技术之一,它采用直流钨极氩弧焊机进行焊接,通过高温电弧将钛合金加热并融化,然后通过电弧熔化的热量传递给焊缝两端,使其融合在一起。
这种融合技术具有焊缝强度高、成形性好等优点,广泛应用于航空航天和船舶制造等领域。
钛合金熔覆技术是指将钛合金粉末或丝材喷射到基体表面,通过热源使其熔化并与基体表面融合。
常用的钛合金熔覆技术包括等离子熔覆、电弧喷涂和激光熔覆等。
等离子熔覆是一种常用的钛合金熔覆技术,它通过等离子弧将钛合金粉末或丝材加热至高温,使其熔化并喷射到基体表面,然后与基体表面发生冷凝反应,形成一层钛合金涂层。
这种熔覆技术具有熔覆层与基体结合牢固、涂层质量高等优点,广泛应用于航空发动机叶片、石油化工设备等领域。
钛合金融合技术和钛合金熔覆技术在钛合金加工中具有重要的应用价值。
首先,这两种技术可以实现钛合金与其他材料的连接和覆盖,扩展了钛合金的应用领域。
其次,这两种技术可以提高钛合金零部件的性能和寿命,增强其抗腐蚀性能和耐磨性能。
再次,这两种技术可以实现钛合金的精密加工,提高产品的加工精度和表面质量。
此外,这两种技术还可以实现钛合金的修复和再制造,延长其使用寿命,降低生产成本。
尽管钛合金融合技术和钛合金熔覆技术在钛合金加工中具有广泛的应用前景,但仍然存在一些挑战和问题。
首先,钛合金的熔点较高,加工难度大,需要控制好加热温度和焊接速度。
其次,钛合金容易与氧、氮等元素发生反应,形成氧化物和氮化物,降低其性能。
再次,钛合金的价格较高,加工成本较高,限制了其在一些领域的应用。
铁陶熔覆技术铁陶熔覆技术是一种先进的表面修复技术,它可以在金属表面上形成一层陶瓷涂层,从而提高金属的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
这种技术在航空、航天、汽车、机械等领域得到了广泛应用,成为了现代工业中不可或缺的一部分。
铁陶熔覆技术的原理是利用高温熔融的金属粉末和陶瓷粉末,通过火焰喷涂或等离子喷涂的方式,将它们喷涂在金属表面上,形成一层坚硬、耐磨的涂层。
这种涂层可以有效地保护金属表面,延长其使用寿命,同时还可以提高金属的机械性能和化学性能。
铁陶熔覆技术的优点在于它可以在金属表面上形成一层坚硬、耐磨的涂层,从而提高金属的耐磨性能。
这种涂层可以有效地保护金属表面,延长其使用寿命,同时还可以提高金属的机械性能和化学性能。
此外,铁陶熔覆技术还具有成本低、工艺简单、操作方便等优点,因此在工业生产中得到了广泛应用。
铁陶熔覆技术的应用范围非常广泛,它可以用于修复各种金属零件的表面,包括轴承、齿轮、涡轮叶片、汽车发动机缸体、航空发动机叶片等。
这些零件在使用过程中经常会受到磨损、腐蚀、高温等因素的影响,导致其性能下降甚至失效。
通过铁陶熔覆技术,可以在这些零件的表面上形成一层坚硬、耐磨的涂层,从而提高其使用寿命和性能。
铁陶熔覆技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代,当时它主要用于航空航天领域的发动机叶片修复。
随着技术的不断发展,铁陶熔覆技术逐渐应用于汽车、机械、电力等领域,成为了现代工业中不可或缺的一部分。
目前,铁陶熔覆技术已经成为了一种成熟的表面修复技术,得到了广泛的应用和推广。
铁陶熔覆技术是一种先进的表面修复技术,它可以在金属表面上形成一层陶瓷涂层,从而提高金属的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
这种技术在航空、航天、汽车、机械等领域得到了广泛应用,成为了现代工业中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展,铁陶熔覆技术将会在更多的领域得到应用,为工业生产带来更多的便利和效益。
表面技术第53卷第5期42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能罗亮斌,梁国星*,刘东刚,郝新辉,黄永贵,赵建(太原理工大学 a.机械与运载工程学院 精密加工山西省重点实验室b.高端精密刀具系统省技术创新中心,太原 030024)摘要:目的增强42CrMo钢的耐磨性,改善其严重的磨损失效情况。
方法采用激光熔覆技术同步送粉的方式在42CrMo钢表面制备金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层,借助SEM、EDS、XRD、显微硬度仪和多功能综合性能测试仪,研究了熔覆层宏观形貌与微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。
结果使用Ti/TiC 粉末对金刚石进行预处理可以改善其烧蚀和石墨化;适量ZrH2提升了熔覆层宽厚比,促进了熔池对流传质作用,同时,活性元素Zr改善了金刚石颗粒的润湿性能,提高了黏结相对金刚石的把持力。
熔覆层多道搭接过渡均匀,其显微组织主要由细小枝晶及致密网状碳化物共晶组成,熔覆层与基体结合区域反应生成了平面晶组织,进而提高了熔覆层结合强度。
激光熔覆热特性使W2C、ZrC、γ-(Co,Fe)、M6W6C、CoZr2、(Ti,Zr)O2、TiC x、Co3Ti等物相存在于熔覆层内,细晶强化及弥散强化作用使得熔覆层的平均显微硬度(1 002HV0.2)是基体的3倍。
熔覆层平均磨损量是基体平均磨损量的1/2,熔覆层平均摩擦因数也明显低于基体,表明熔覆层的耐磨性能得到提升,其磨损机制主要为磨粒磨损,熔覆层内金刚石因承担摩擦载荷而钝化,但磨痕中的金刚石完整且未发生脱落。
结论金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层的耐磨性显著提高,可用于42CrMo钢表面强化。
关键词:激光熔覆;复合熔覆层;显微组织;显微硬度;耐磨性中图分类号:V261.8 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)05-0096-12DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.05.010Microstructure and Properties of Laser Cladding Co-based DiamondWear Resistant Layer on 42CrMo Steel SurfaceLUO Liangbin, LIANG Guoxing*, LIU Donggang, HAO Xinhui, HUANG Yonggui, ZHAO Jian(a. Shanxi Key Laboratory of Precision Machining, College of Mechanical and Vehicle Engineering, b. Provincial TechnologyInnovation Center of Advanced Precision Tool System, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China) ABSTRACT: The work aims to enhance the wear resistance of 42CrMo steel and improve the serious wear failure of 42CrMo收稿日期:2022-12-23;修订日期:2023-04-27Received:2022-12-23;Revised:2023-04-27基金项目:中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2021B003);国家自然科学基金资助项目(52105473);山西省基础研究计划项目(20210302124050,20210302124121);山西省创新平台基地建设专项(202104010911007);山西省高等学校科技创新项目(2021L086)Fund:Central Government Guided Local Development Foundation (YDZJSX2021B003); National Nature Science Foundation of China (52105473); Shanxi Provincial Research Foundations for Basic Research (20210302124050, 20210302124121); Special Project for the Construction of Shanxi Provincial Innovation Platform Base (202104010911007); Science and Technology Innovation Project of Colleges and Universities in Shanxi Province (2021L086)引文格式:罗亮斌, 梁国星, 刘东刚, 等. 42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能[J]. 表面技术, 2024, 53(5): 96-107.LUO Liangbin, LIANG Guoxing, LIU Donggang, et al. Microstructure and Properties of Laser Cladding Co-based Diamond Wear Resistant Layer on 42CrMo Steel Surface[J]. Surface Technology, 2024, 53(5): 96-107.*通信作者(Corresponding author)第53卷第5期罗亮斌,等:42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能·97·steel. The cladding layer with material of diamond/WC particles reinforced Co-based composites was produced on the 42CrMo steel surface by a laser synchronous powder feeding machine. The laser power was 700 W during the cladding process, the powder feeding rate was 21 g/min, the scanning speed of the spot was 180 mm/min, the carrier gas flow rate was 4 L/min, the distance between the substrate and the laser cladding head was 13 mm, and the overlap rate between the adjacent cladding passes was 30%. The polished cross section was corroded with 10% HNO3 alcohol solution to prepare metallographic samples.Macro morphology and microstructure of the cladding layer were observed by SEM and EDS. The phase composition was detected by XRD, the microhardness of the cladding layer was measured by microhardness tester and the friction and wear tests were carried out. The diamond particles pretreated by Ti/TiC powder could improve graphitization and ablation. An appropriate amount of ZrH2 powder could improve the ratio of the width of the cladding layer to its thickness, and promote the convection mass transfer in the molten pool. At the same time, the active element Zr could improve the wettability of diamond and the metal bond could hold the diamond particles strongly. The overlapping cladding layer performed a regular surface and the microstructure of the cladding layer was mainly composed of fine dendrites and dense network carbide eutectic. Rapid melting and freezing velocity at the bonding interface could make all elements diffuse and change in gradient, and generate planar crystals with appropriate dislocation and slip ability. Therefore, the bonding strength between the cladding layer and the substrate was enhanced. The thermal characteristics of laser cladding was contributed to obtain the W2C, ZrC, M6W6C, γ-(Co,Fe), CoZr2, (Ti,Zr)O2, TiC x, Co3Ti and other substances in the laser cladding, and the dispersion distribution of new carbide phase could significantly improve the microhardness of the cladding layer. The average microhardness (1 002HV0.2) of the cladding layer was 3 times that of the substrate due to the fine grain and dispersion strengthening. The average wear mass loss with a value of 1.6 mg was obtained in sliding the cladding layer, which was the 1/2 compared with that in sliding the substrate. The average friction coefficient of the cladding layer was evidently lower than that of the substrate, indicating that the wear resistance of the cladding layer increased. The friction and wear test of the cladding layer showed that abrasive wear became the dominant wear mechanism in sliding the cladding layer, the diamond particles in the cladding layer were passivated, contributing to bearing the friction load. However, the diamond particles located in the wear track on the cladding layer kept an integrity statue and few grains were falling out. The microstructure of the cladding layer is uniform and dense, the microhardness and the wear resistance are significantly improved, so it can be used for surface strengthening of 42CrMo steel.KEY WORDS: laser cladding; composite cladding layer; microstructure; microhardness; wear resistance42CrMo钢属于合金结构钢材,一般被用于制造高负荷下工作的重要零部件,钻头、齿轮、截齿等构件的材料常用42CrMo钢,其磨损是主要的失效形式[1],严重制约了机械设备高效率、智能化的发展。
等离子熔覆耐磨处理技术 青岛海纳等离子科技有限公司 一、等离子熔覆技术简介 等离子金属表面熔覆处理技术(等离子束金属表面原位冶金技术)是我公司在堆焊以及激光熔覆的基础上自主研发的提高金属表面性能的一项新技术,利用该技术可在金属零部件的表面获得一层具有特殊性能的合金熔覆层,以提高金属零部件的耐磨损、耐冲击和耐腐蚀性能,熔覆层与基体为冶金结合,结合强度高。该项技术获得了多项国家专利,并且在2008年荣获“国家级科技进步奖二等奖”,以及“中国煤炭工业科学技术奖二等奖”和“中国机械工业科学技术奖二等奖”等多项奖励。 等离子熔覆技术的基本原理是在柔性高温等离子束流作用下,将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固,等离子束离开后自激冷却,从而实现表面的强化与硬化。 2002年12月份通过了对负压等离子束熔覆金属陶瓷涂层技术和数控等离子熔覆强化机床的鉴定,鉴定结论认为该项技术与设备是等离子表面冶金领域的一项重大创新,填补了一项空白,总体技术达到了国际领先水平。等离子熔覆已在抗冲击耐磨损防腐蚀方面显示其很大的优越性和强大的生命力。 等离子熔覆的特点是: (1)等离子束能量密度高,熔覆耐磨层与基体为冶金结合,结合强度高,不脱落。
(2)无需喷砂等前处理过程,生产工艺简单,降低了生产成本,提高了生产效率。 (3)整个熔覆过程在数控系统控制下实现,自动化程度高,适合进行批量工业化生产。 (4)对使用环境要求低,无需设备降温、除尘等辅助要求,操作简单,设备维修维护容易。 (5)电热转换效率高,能效比高。 (6)熔覆过程稀释率低,熔覆层性能容易控制。 (7)粉末适用范围广,可使用铁基、镍基、钴基等粉末熔覆。 (8)根据使用要求不同,熔覆层单层厚度可调(0.5mm~6.0mm)。
二、等离子熔覆耐磨处理系列设备
DRF-2型数控等离子熔覆耐磨处理设备 1、可对中部槽的中板进行耐磨处理。 2、可对平面零部件进行耐磨处理。 3、采用先进的数控技术,根据需要编好程序后自动完成熔覆过程,自动化程度高。 4、熔覆层平整度高,材质均匀,稀释率低。 5、程序控制自动送粉,送粉速度可调。 DRF-5B型数控等离子熔覆耐磨处理设备 1、不仅可对中部槽的中板进行耐磨处理,而且可对中部槽的封底板进行自动熔覆处理。 2、可对平面零部件进行耐磨处理。 3、可对管道内壁进行熔覆耐磨处理。 4、采用先进的数控技术,根据需要编号程序后自动完成熔覆过程,自动化程度高。 5、熔覆层平整度高,材质均匀,稀释率低。 6、程序控制自动送粉,送粉速度可调。
DRF-S型等离子熔覆耐磨处理设备 1、采用手持操作,不需编程,灵活性高。 2、一键操作,操作简单。 3、可对形状不规则的零部件(如链轮等)进行耐磨处理。 4、可对空间狭小的位置(中部槽槽帮两端)进行耐磨处理。
截齿耐磨处理设备 可以在截齿的头部合金头周围熔覆一层高耐磨合金层,提高截齿头部的耐磨性能,保护合金头不过早脱落,提高截齿的使用寿命,同时熔覆合金层与夹矸或顶底板等岩石碰撞时不产生火花,提高了机械化采煤的安全性能。 等离子耐磨复合板生产设备 1、采用数控系统进行控制,自动化程度高,熔覆质量稳定。 2、熔覆层与基板呈冶金结合,耐冲击,不脱落。 3、表面平整度高,外观美观。 4、生产效率高,适合工业规模化生产。
三、等离子熔覆耐磨“无火花”截齿 (一)截齿的失效形式 采煤机或掘进机在煤矿井下的使用条件非常恶劣,在使用过程中负荷非常大,滚筒或掘进头上的截齿在高冲击、高应力、高摩擦的作用下,同时截齿还受到强大的弯曲应力和剪切应力,一般工作寿命都比较短。 其主要失效形式表现为: 1、在使用过程中因磨损合金头逐渐变小直至消失。此种情况为正常失效,合金头与齿体同步均匀磨损,并且能够实现自锐性,保持齿尖的锋利,使用寿命较长,否则会出现单面磨损。 2、截齿头部齿体磨损过快导致合金头脱落。由于包裹合金头的齿体耐磨性远低于合金头,在使用过程中快速磨损,致使合金头失去夹持力而脱落,仅靠齿体工作,迅速磨损,并且阻力增大,影响工作效率。 3、合金头在使用过程中碎裂。由于合金头质量较差或在生产过程中热处理工艺不合理,导致合金头在热处理时多次受到激冷而产生内部微裂纹,当受到较大外力时会发生碎裂而使截齿失效。 4、齿身的弯曲或折断。由于截齿的结构尺寸、刚度、布置方式不合理等原因,在受到很大的外力时发生齿身的弯曲或断裂。
(二)等离子熔覆耐磨无火花截齿 等离子熔覆技术的出现为截齿性能的提高开辟了新的途径,利用等离子熔覆技术在截齿的头部熔覆一定厚度的合金涂层,并且应用全新的热处理等生产工艺,使截齿的整体性能指标得到质的改善。传统的生产工艺是在钎焊硬质合金后再进行调质热处理或盐浴等温淬火,该生产工艺由于硬质合金受到多次激冷,容易使内部组织受到破坏,并且由于合金头周围的齿体在热处理时发生退火,硬度大大降低。 针对以上破坏特点及截齿的使用状态,公司研发出了等离子熔覆强化“无火花”截齿。该种截齿具有以下特点: 1、使用过程中“不产生火花”。普通截齿在使用过程中特别是割岩石过程中会产生大量的火花,给煤矿生产带来了极大的安全隐患。我公司生产的等离子熔覆强力“无火花”截齿因为在截齿头部熔覆一层高硬度的金属陶瓷层,该陶瓷层在与煤层或岩石碰撞的过程中基本不再产生火,极大的提高了煤炭开采的安全性,解决了一直困扰煤矿安全生产的国际性难题。 普通截齿在打磨过程中产生呈发散的长度约为100cm的明亮火花,如图1所示:而等离子熔覆强化截齿在打磨的过程中基本不产生火花只是有极少较暗的火花出现,并且火花长度只有10-20cm,如图2所示:
图1 图2 2、截齿的耐磨性能显著提高。使用先进的等离子熔覆强化技术在截齿头部熔覆一层高硬度金属陶瓷层,该金属陶瓷层与齿体为冶金结合,抗冲击强度高,不脱落。金属陶瓷层的硬度和耐磨性不受热处理影响,热处理前后的硬度都在55HRC以上,因此极好的保证了截齿的耐磨性能。另外由于采用的特殊的生产工艺,齿体表面的熔覆层不明显增加截齿头部的尺寸,保证了截齿的锋利程度。因此金属陶瓷层与硬质合金齿尖耐磨性能相匹配,基本达到同步磨损,既防止齿尖过早脱落,又能保持自锐性;
3、采用了全新的钎焊工艺,并且整个钎焊过程采用数控自动化技术进行自动控制,使截齿硬质合金头与齿体间的焊料充填率达到了90%以上,保证了足够的剪切强度,同时由于熔覆合金层的存在,使齿体与合金头基本达到同步磨损,消除了合金头脱落的现象。 4、根据无火花截齿生产工艺特点,以及传统热处理生产工艺的弊端,研制出了全新的热处理工艺,并且整个热处理过程采用数字自动化控制,热处理质量可以在任何气候环境下都能达到理想状态。 5、针对在钎焊和热处理过程中合金头容易因受到反复的激冷激热而在合金头的内部产生肉眼无法看到的微裂纹,我公司创制了合金头保护装置,避免了合金头在热处理过程中受到伤害,从而降低了在使用过程中合金头碎裂的现象。 由上所述,等离子熔覆金属陶瓷强化技术的出现为我国截齿性能的提高找到了一条新的途径,突出解决了截齿既保持齿体强韧性,又大幅度提高截齿头部耐磨性,同时又使硬质合金刀头和钎焊焊缝不受激热激冷的问题,最重要的是解决了截齿在使用中产生火花对煤矿安全生产造成极大威胁的国际性难题。 经过该工艺生产的无火花截齿经过在临沂矿业集团、新汶矿业集团、宁煤集团、沈煤集团、西山煤电、皖北煤电、大同煤电等单位的井下实际应用表明,截齿消耗量明显减少,超过了国产同类截齿的质量水平,并且可以在低成本的情况下替代进口截齿,同时在使用过程中不产生火花,提高了煤矿生产的安全性。
三、刮板输送机等离子熔覆耐磨处理 煤炭生产的特点,决定了煤矿机械对许多零部件的表面耐冲击磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损性能要求很高,生产过程中往往由于这些部件的过早失效而导致整个装备的停产维修,对煤炭生产成本的降低和产煤量的提升带来了诸多不利影响。刮板运输机是煤炭生产的必备设备,由于煤矿井下刮板输送机的工作环境十分恶劣,对其表面耐冲击磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损等性能要求很高,往往由于中部槽过早磨损报废而导致整个刮板机瘫痪,增加了应用成本,制约了生产效率的提高。煤矿每年都报废相当数量的中部槽,这些报废的中部槽有些整体性还比较好,只是因为某些部位的磨损程度较大而不能完成下一个工作面的采煤任务,如果就此报废十分可惜,如果下井服役也会因为中途更换中部槽而影响生产,造成更大的浪费。 如果将这些中部槽重新修复,不仅会给矿方节省大量采购费用,而且会为国家节省大量宝贵的钢铁资源,降低能耗,减少碳排放。现在我公司可以利用等离子熔覆技术对刮板输送机的机头架、机尾架、刮板、中部槽和过渡槽的中板、封底板、滑靴道和槽帮等部位等进行全面的耐磨处理,使刮板输送机的整体耐磨寿命得到明显的提高,修复后的旧中部槽使用寿命可以达到甚至超过新购进的中部槽的使用寿命。 2005年10月份,我们公司对淮南矿物局张集煤矿旧SGZ800/1050板输送机中部槽进行了熔覆耐磨处理,熔覆层的熔覆密度约为8%,2006年3月份下井,到2006年11月工作面回采结束,共使用7个月,过煤量达到310万吨。升井后中部槽中板基本没有受到明显磨损,厚度没有明显减小,说明等离子熔覆层很好的保护了中部槽中板,延长了中板的寿命。2007年5月份下井前又对其升井的这批中部槽进行了熔覆强化。这样周而复始,每采一至两个工作面,熔覆强化一次,可以大大延长其使用寿命,预计其整体过煤量可达到一千万吨以上。通过这种方式为该矿节省了大量的采购资金。
对淮南矿业集团张集矿上井旧中部槽进行了熔覆处理 下井前和过煤量在310万吨后的效果图 对于新购进的中部槽利用等离子熔覆技术进行耐磨处理效果更好,在下井前根据所服役的工作面的地质条件、工作面储量等因素,确定熔覆的密度、熔覆图案等熔覆参数,对中部槽的中板、封底板、槽帮、滑靴道等易磨损部位进行处理,工作完一个工作面后中部槽的原基体基本不磨损,只磨损熔覆耐磨层,在用到下一个工作面前同样进行一次熔覆耐磨处理,可以使中部槽周而复始使用,数倍延长中部槽的使用寿命。