鄭 偉 李玉剛 石 虎

（山東能源重裝集團魯南裝備制造公司，山東 棗莊 277500）

立柱、千斤頂作為承受外力和動作完成的工作部件，是煤礦綜合機械化采煤工作面液壓支架的主要構(gòu)成部分，其性能好壞直接決定支架性能和煤礦安全高效生產(chǎn)。魯南裝備制造公司作為從事綜機設(shè)備修復(fù)與再制造的專業(yè)廠家，研究立柱、千斤頂缸體內(nèi)壁失效形式、發(fā)生原因與再制造工藝，對于提高立柱、千斤頂修復(fù)與再制造質(zhì)量十分必要。

1 缸體制造材料、工藝及技術(shù)參數(shù)

立柱、千斤頂缸體一般采用27SiMn無縫鋼管與缸底組焊而成，在粗鏜加工、調(diào)質(zhì)熱處理的基礎(chǔ)上，進行二次精鏜削、滾壓而成?；谏a(chǎn)工藝、生產(chǎn)成本的諸多因素，一般對內(nèi)壁不進行電鍍、熔覆等表面防腐處理。在缸體制造時，內(nèi)孔配合面的尺寸精度不得低于H 9，表面粗糙度0.8μm，內(nèi)表面硬度在HB240～280之間，其屈服強度為σb≥1000MPa、抗拉強度為σs≥800MPa，安全系數(shù)不低于3。

2 缸體的主要失效形式

針對魯南裝備制造公司設(shè)計制造升井后的ZF7000-23/47型支架的立柱、千斤頂缸體內(nèi)壁失效形式進行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)其主要存在漲缸、點蝕、刮痕、磨損等幾種失效形式。選取失效缸體50件作進一步分析統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)點蝕、刮痕占失效形式的87%，磨損、漲缸占失效形式的13% ?？梢婞c蝕、刮痕是缸體失效的主要形式。

3 缸體失效原因分析

（1）漲缸：漲缸主要是由于立柱、千斤頂超過承載壓力或缸體綜合機械性能差造成。承載壓力超標由立柱、千斤頂?shù)陌踩y在額定壓力下不開啟或不及時開啟、安全閥開啟時溢流量小等因素造成；綜合機械性能差由調(diào)質(zhì)熱處理硬度不夠、材料不合格等因素造成。

（2）點蝕：點蝕主要是由于立柱、千斤頂在工作過程中發(fā)生汽蝕現(xiàn)象和缸體耐沖擊性能差造成。引發(fā)汽蝕現(xiàn)象的主要原因是乳化液壓力急劇變化、乳化液成酸堿性、乳化液濃度配比不夠等；缸體耐沖擊性能差主要是缸體使用材料性能差、制造工藝不標準、調(diào)質(zhì)硬度不夠造成。

（3）刮痕：主要是由于活塞上的金屬零件與缸體刮擦造成。

（4）磨損：主要指活塞密封與缸體往復(fù)運動造成的尺寸變化。

4 修復(fù)工藝

一般有縮缸、擴缸、激光熔覆、等離子熔覆、低溫鍍鐵等工藝。

（1）縮缸工藝。采用感應(yīng)線圈對缸體內(nèi)壁進行加熱、外壁采用噴冷卻水進行收縮的一種工藝，主要有清洗、烘干、縮缸、珩磨等工序。缸體內(nèi)徑尺寸縮小0.8～1.5mm,然后進行珩磨恢復(fù)尺寸；同時造成硬度增加，屈服強度、抗拉強度降低，安全系數(shù)低于3。

該工藝主要針對存在漲缸、點蝕、刮痕等缺陷嚴重的缸體進行修復(fù)。優(yōu)點是修復(fù)后缸徑尺寸不變；缺點是感應(yīng)加熱造成內(nèi)應(yīng)力增加，性能下降，成本較高。

（2）珩磨擴缸工藝。采用珩磨機對缸體進行擴缸，從而消除缺陷的一種工藝，主要有清洗、烘干、初珩磨、焊補、打磨、終珩磨等工序。初珩磨一般去除厚度尺寸0.5mm，然后進行檢查，對個別存在的缺陷進行釬焊焊補、直磨機打磨，最終珩磨去除厚度尺寸0.5mm。這樣珩磨擴孔后直徑尺寸比原尺寸大1mm,使用加大非標密封，實現(xiàn)缸體整體性能恢復(fù)。缸體珩磨后，內(nèi)表面硬度、屈服強度、抗拉強度不變，安全系數(shù)一般不低于3。

該工藝主要針對存在輕微漲缸、點蝕、刮痕等缺陷的缸體進行修復(fù)，優(yōu)點是修復(fù)效率高，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟性好；缺點是非標缸體和密封的使用，給后續(xù)維修帶來不便。

（3）激光熔覆工藝。采用光纖激光機對缸體進行不銹鋼粉末熔覆，從而消除缺陷的一種工藝，主要有清洗、烘干、初珩磨、激光熔覆、終珩磨等工序。初珩磨一般去除厚度尺寸0.4mm，然后進行激光熔覆，待冷卻后進行最終珩磨恢復(fù)圖紙尺寸。這樣珩磨直徑尺寸不變。激光熔覆工藝后，內(nèi)表面硬度達到HRC40～50，屈服強度、抗拉強度、安全系數(shù)基本不變。

該工藝主要針對存在點蝕、刮痕、磨損等缺陷的缸體進行修復(fù)。優(yōu)點是熔覆層結(jié)合力高，缸體耐腐蝕性、耐磨性較高；缺點是加工困難，生產(chǎn)成本高。

（4）等離子熔覆工藝。采用專用等離子熔覆機對缸體進行不銹鋼粉末熔覆，從而消除缺陷的一種工藝，主要有清洗、烘干、拋光除銹、熔覆、珩磨等工序。拋光除銹去除尺寸在0.1mm左右，露出材料底色，然后進行熔覆，待冷卻后進行珩磨恢復(fù)尺寸。工藝實施后，內(nèi)表面硬度達到HRC40～45，屈服強度、抗拉強度、安全系數(shù)基本不變。

該工藝主要針對存在點蝕、刮痕、磨損等缺陷的缸體進行修復(fù)，優(yōu)點是熔覆層結(jié)合力高，缸體耐腐蝕性、耐磨性較高，加工較激光熔覆簡單一些；缺點是生產(chǎn)成本較高，與激光熔覆相當。

（5）低溫鍍鐵工藝。采用電化學(xué)沉積的方式，從而消除缺陷的一種工藝，主要有清洗、烘干、焊補、打磨、初次珩磨、電鍍、珩磨等工序。缸體清洗烘干后進行檢查，發(fā)現(xiàn)點蝕、刮痕等缺陷進行焊補，使用直磨機進行手工或機械打磨，然后進行初次珩磨去除厚度尺寸0.3～0.5mm,再進行鍍鐵、珩磨恢復(fù)圖紙尺寸。

該工藝主要針對存在輕微漲缸、點蝕、刮痕等缺陷的缸體進行修復(fù)。優(yōu)點是修復(fù)后缸徑尺寸不變；缺點是結(jié)合力不強，工藝復(fù)雜，污染環(huán)境，成本較高。

5 結(jié)束語

立柱、千斤頂缸體失效是液壓支架發(fā)生質(zhì)量問題的重要環(huán)節(jié)，魯南裝備制造公司采取科學(xué)合理的工藝進行修復(fù)，恢復(fù)其使用性能，有效減少了立柱、千斤頂報廢數(shù)量，有效降低了液壓支架維修成本，保證礦山安全高效生產(chǎn)。