Технология лазерной наплавки: ремонт ведущей шестерни угольной шахтной машины с помощью лазерной наплавки.
В угольной промышленности цепное колесо угольной машины, являясь ключевым компонентом тяговой системы, длительное время подвергается большим нагрузкам, высокому трению и сильным ударам. Традиционные методы ремонта часто не позволяют добиться удовлетворительных результатов.
Проблемы отрасли
Традиционные методы ремонта, такие как сварка и термическое напыление, имеют недостатки, связанные с низкой точностью ремонта, слабой прочностью сцепления и большой зоной термического воздействия. Когда цепное колесо угольной шахты работает в суровых условиях, эти методы ремонта часто не соответствуют требованиям эффективной и безопасной добычи угля в современных шахтах.
Это напрямую влияет на стабильную работу и цикл технического обслуживания оборудования. При сильном износе или повреждении звездочки срок службы при использовании традиционных методов ремонта обычно короткий, а частая замена приводит к высоким затратам на техническое обслуживание оборудования и простоям.
Длительный цикл закупок и высокая стоимость новых компонентов в совокупности создают серьезные ограничения для эффективности производства и экономической выгоды угольных предприятий.
Техническое преимущество
Технология лазерной наплавки основана на высокой плотности энергии лазерных лучей, которая быстро расплавляет порошки сплавов с определенными свойствами на поверхности подложки и за очень короткий промежуток времени затвердевает, образуя высокоэффективный наплавляющий слой, металлургически связанный с подложкой.
По сравнению с традиционными методами ремонта поверхностей, лазерная наплавка обладает уникальными преимуществами. Кратковременное воздействие и концентрированная энергия лазера приводят к минимальному тепловому воздействию на подложку и низкой деформации в процессе плавления.
Эта технология позволяет точно контролировать толщину, форму и характеристики плакирующего слоя, обеспечивая высокоточный ремонт изношенных и поврежденных деталей. Металлургические характеристики сцепления гарантируют прочное соединение между ремонтным слоем и материалом подложки.
Точный процесс
Процесс лазерной наплавки включает в себя строгий набор процедур. Первым этапом является предварительная обработка, которая включает в себя тщательную очистку поверхности компонентов органическими растворителями для удаления масляных пятен, ржавчины и загрязнений.
Затем проводится обработка поверхности для повышения ее шероховатости, обычно с использованием таких методов, как пескоструйная обработка и полировка, для увеличения шероховатости поверхности и улучшения адгезии между покрытием и подложкой. Эти этапы предварительной обработки могут показаться простыми, но они являются основой для обеспечения успешного ремонта.
Далее будет проведена оценка дефектов для всесторонней оценки износа, трещин и других состояний компонентов с помощью неразрушающих методов контроля, а также для определения зоны ремонта и плана ремонта. Этот этап помогает инженерам разработать наиболее эффективную стратегию ремонта.
Основной процесс
Отладка оборудования является ключевым процессом ремонта после лазерной наплавки. Инженерам необходимо настроить параметры оборудования для лазерной наплавки в соответствии с размерами, формой и требованиями к ремонту компонентов, включая мощность лазера, скорость сканирования, диаметр пятна, скорость подачи порошка и т. д.
Для более толстых наплавленных слоев необходимо увеличить мощность лазера и скорость подачи порошка, одновременно соответствующим образом снизив скорость сканирования. Для тонкостенных деталей или деталей с высокими требованиями к точности необходимо снизить мощность лазера и увеличить скорость сканирования, чтобы уменьшить зону термического воздействия и деформацию. В процессе наплавки следует уделять внимание контролю степени перекрытия наплавленного слоя, обычно в пределах 30–50%, для обеспечения непрерывности и однородности наплавленного слоя.
Контроль качества
Мониторинг процесса является важным этапом обеспечения качества облицовки. Мониторинг процесса плавления в режиме реального времени с использованием инфракрасных термометров, ПЗС-камер и другого оборудования позволяет контролировать такие параметры, как температура расплавленной ванны и морфология расплавленного слоя.
Слишком высокая температура расплавленной ванны может привести к дефектам, таким как грубая структура и поры в наплавленном слое. В этом случае необходимо своевременно снизить мощность лазера или увеличить скорость сканирования. Если поверхность наплавленного слоя неровная, необходимо скорректировать скорость подачи порошка и траекторию сканирования.
Возможность точного управления в режиме реального времени позволяет технологии лазерной наплавки обеспечивать стабильность и единообразие качества ремонта, отвечая требованиям промышленного производства к высококачественному ремонту.
Процедура постобработки
После завершения лазерной наплавки требуется также ряд процедур постобработки. Во-первых, для устранения остаточных напряжений внутри наплавленного слоя и улучшения микроструктуры и свойств отремонтированные компоненты обычно подвергаются термической обработке.
К наиболее распространенным методам термической обработки относятся отжиг, отпуск и т. д. Отжиг позволяет снизить твердость облицовочного слоя, улучшить пластичность и ударную вязкость; отпуск устраняет остаточные напряжения, стабилизирует структуру и улучшает комплексные характеристики облицовочного слоя.
В соответствии с требованиями к точности размеров звездочки, отремонтированные детали подвергаются механической обработке, такой как токарная обработка, шлифовка и т. д., чтобы обеспечить соответствие размеров и шероховатости поверхности деталей проектным требованиям. Этот этап гарантирует точную посадку отремонтированных компонентов и восстановление их нормальной функциональности.