河南省煤科院耐磨技術(shù)有限公司 河南鄭州 450001

礦用減速器是煤炭開(kāi)采運(yùn)輸中的常用設(shè)備，為煤炭運(yùn)輸設(shè)備傳遞動(dòng)力。由于其長(zhǎng)期在井下復(fù)雜惡劣的工況下作業(yè)，受到大負(fù)荷扭轉(zhuǎn)、擠壓、振動(dòng)、噪聲、潮濕腐蝕環(huán)境等因素的影響，減速器軸會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損和腐蝕[1-3]，嚴(yán)重影響減速器運(yùn)轉(zhuǎn)甚至引起事故，影響煤礦安全，同時(shí)造成經(jīng)濟(jì)損失。直接更換減速器軸或減速器整機(jī)，不僅增加成本而且浪費(fèi)資源。因此，以煤礦的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，研究減速器軸的再制造技術(shù)，將激光熔覆技術(shù)用于減速器軸的修復(fù)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 激光熔覆再制造技術(shù)

激光熔覆再制造技術(shù)已成熟應(yīng)用于冶金、煤礦、水泥等領(lǐng)域，該技術(shù)利用激光熔覆金屬對(duì)即將報(bào)廢或磨損嚴(yán)重的工件進(jìn)行修復(fù)[4-6]，恢復(fù)工件尺寸和使用性能，延長(zhǎng)使用壽命。

激光熔覆再制造技術(shù)是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來(lái)的表面改進(jìn)性技術(shù)，用高功率激光發(fā)生器的激光束作為熱源，將熔覆材料與工件基材表面同步熔化，形成液態(tài)熔池，并發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，凝結(jié)成與工件基材表面相結(jié)合的熔覆層，從而達(dá)到提高工件表面強(qiáng)度、硬度、耐磨耐蝕等性能[7-8]。該技術(shù)因具有熱輸入小、工件變形小、稀釋率低、熔覆材料可選擇范圍廣、綠色無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2 礦用減速器軸再制造修復(fù)

激光熔覆再制造技術(shù)在煤礦液壓支架立柱活塞桿的修復(fù)應(yīng)用上得到認(rèn)可，研究應(yīng)用該技術(shù)對(duì)大型運(yùn)輸設(shè)備的部件，如減速器軸的修復(fù)，可以確保減速器軸的再制造利用，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本，提高效益。

礦用減速器軸應(yīng)用激光熔覆再制造流程為：減速器拆解—減速器軸清理與檢查—車(chē)削去疲勞層—激光熔覆處理—熔覆層粗加工—粗磨加工—檢驗(yàn)(尺寸、探傷)—合格成品。

采用激光熔覆再制造技術(shù)對(duì)礦用減速器軸進(jìn)行修復(fù)，如圖 1 所示，圖 1(a)為激光熔覆處理后的減速器軸，圖 1(b)為精加工后再制造完成的減速器軸。

圖1 礦用減速器軸激光熔覆再制造

3 減速器軸表面激光熔覆層的組織與性能

對(duì)減速器軸表面的激光熔覆層進(jìn)行顯微組織觀察和耐磨性能測(cè)試。

3.1 熔覆層顯微組織

對(duì)工件的激光熔覆層取金相觀察試樣，金相腐蝕劑選用現(xiàn)配的王水進(jìn)行輕微腐蝕，利用光學(xué)金相顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行觀察，熔覆層與基體結(jié)合處的金相結(jié)構(gòu)如圖 2(a)所示，試樣熔覆層的顯微組織如圖 2(b)所示。

由圖 2(a)可以看出，基材與熔覆層結(jié)合處有一條清晰的亮白色條帶，說(shuō)明激光熔覆層與基材呈現(xiàn)明顯的冶金結(jié)合特點(diǎn)，結(jié)合牢固。由圖 2(b)可以看出，熔覆層中部為較均勻的等軸晶，晶粒細(xì)小均勻，組織致密，為激光熔覆層具有良好的力學(xué)性能提供了基礎(chǔ)的組織保障。

圖2 激光熔覆層微觀組織

3.2 激光熔覆層的耐磨性能

為了檢測(cè)激光熔覆層相對(duì)于基材的耐磨性能，采用干式橡膠輪磨粒磨損的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，磨料選用棕剛玉，磨損轉(zhuǎn)數(shù)為 2 000 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為 200 r/min，試驗(yàn)結(jié)果如圖 3 所示。

由圖 3 可知，激光熔覆層的耐磨性約為基材的4.28 倍，耐磨性能明顯提高，能夠延長(zhǎng)減速器軸的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

采用激光熔覆再制造技術(shù)對(duì)即將失效的減速器軸進(jìn)行修復(fù)再制造，恢復(fù)減速器軸的尺寸和使用性能，賦予其新的生命活力，并提高減速器軸表面的強(qiáng)度和耐磨性能，改善減速器軸的綜合性能，為煤炭企業(yè)節(jié)約設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著提高，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖3 激光熔覆層相對(duì)于基材的耐磨性試驗(yàn)結(jié)果