液压支架立柱维修工艺研究

液压支架立柱维修工艺研究

韩世玉

鄂尔多斯市泰力机械制造有限公司  内蒙古自治区鄂尔多斯市  017000

  摘要：随着我国经济的高速发展，我国各行各业也呈现出良好的发展趋势，为了提高立柱的维修质量，提高立柱维修后的使用寿命，降低维修成本。提出了关于缸体内壁、缸口、中缸及活柱的维修及再造技术。实践证明，立柱的维修及再造技术，极大地提高立柱修复质量，保证了液压支架的使用性能，降低了液压支架立柱的维护成本，有效延长了立柱修复后的使用寿命。

关键词：液压支架；立柱；维修工艺

引言

  液压支架在综采工作面起支护、推移作用，其中支护主要的承载部件是立柱。在液压支架大项修工作中，立柱是主要的维修对象，无论是大采高、中厚煤层还是薄煤层液压支架，随着支架大修次数的增加，立柱的维修量也有上升的趋势。液压支架立柱维修技术越来越受到人们的关注。

1液压支架结构及立柱工作原理

  液压支架主要包括顶梁、立柱、掩护梁、活动侧护板、连杆、底座、推移装置、护帮装置及控制系统等部分。立柱支撑在底座和掩护梁或顶梁之间，两头采用球面铰接。立柱主要由外缸、中缸、活柱、密封件及大、小导向套等零部件组成，工作压力范围为30～50MPa，常用缸径范围为140～320mm，立柱伸出高度在液压支架工作半径范围内可按需要任意调节，动作迅速，具有较强的抗压、抗弯及密封性能。立柱伸出控制液压阀将乳化液泵入外缸中，在乳化液压力的作用下推出中缸，随着外缸内乳化液注入量的不断增加，中缸伸出到设定位置，乳化开始进入中缸，活柱被推出到工作高度，液压系统进入保压状态，提供恒定的支撑力。

2立柱常见的故障及原因分析

2.1缸体内壁腐蚀

  立柱外缸、中缸材料通常采用具有高强度和耐磨性的27SiMn合金钢，缸内壁采用珩磨或刮削滚光工艺，立柱的工作介质是乳化液，缸壁依靠乳化液内的添加剂来防锈、防腐。一般不进行电镀处理。但是由于乳化液品质、乳化液浓度或水质等因素的影响，缸壁常发生腐蚀，腐蚀坑容易损坏密封件，同时也影响密封系统的密封效果。
2.2缸口腐蚀

  立柱中缸、外缸缸口与导向套之间为螺纹联接，某些厂家将螺纹设计在最外侧，静密封布置在螺纹内侧；某些厂家将螺纹设计在中部，将静密封布置在最外侧。静密封无论是布置在内侧还是外侧，其所在部位都会发生腐蚀，俗称缸口腐蚀。缸口腐蚀的机理比较复杂，静密封段工况特殊，既没有介质的流动，也没有密封面之间的相对运动进行清洁、除锈，乳化液性质、钢材性质、环境污染等任何原因引起的腐蚀都会积累下来，日积月累造成缸口严重锈蚀。中缸、外缸缸口是装配密封件的必经通道，微小不规则的腐蚀边会割伤密封件，造成密封件微观破口，使用初期不明显，使用一段时间后微观破口会逐渐扩大，引起泄漏。缸口腐蚀是影响装配质量的重要因素。

2.2中缸及活柱电镀层损坏

  电镀层的作用是提高工作表面的的耐磨性能，立柱中缸及活柱外表面具有一定厚度的电镀层。电镀层的使用寿命与立柱的偏载、乳化液品质及本身电镀质量有关，一旦由于某种原因发生腐蚀、起皮、脱落等电镀层损坏现象，将造成与中缸及活柱外表面直接接触的密封件或导向套的磨损或刮伤。

3.1缸体内壁维修

  缸体修复前，首先检测缸体内壁的磨损量及腐蚀程度，根据不同磨损及腐蚀程度，选择对应的修复工艺。（1）珩磨修复。珩磨修复技术适用于缸体内表面的腐蚀或轻微划痕深度小于图纸公差范围的情况，使用珩磨机珩磨缸体内孔，达到设计精度要求直径小于图纸允许的公差上限，采用原型号密封件直接装配。采用珩磨技术修复缸体生产效率高，尺寸精度好，缸体内表面质量好。随着密封技术及珩磨精度的不断提高，目前，对于深度小于0.25mm的腐蚀或划痕都可利用珩磨技术来修复，后期有可能扩展到0.3mm。（2）配制非标准密封件。随着密封件现场加工技术的不断提高，利用专用数控车床制作非标密封件的技术已经逐渐成熟，对于缸体内表面均匀磨损、腐蚀或磨损量在一定范围内的情况下，可通过配置大尺寸密封件的方法来修复。配置非标密封件的原则是保证壁厚满足强度要求的前提下，密封件满足“最大挤出间隙”要求。密封材料性质决定最大挤出间隙的大小，过大的间隙会时密封件受力超过屈服极限，导致密封材料变形后挤入间隙。对于缸体内孔均匀磨损后间隙扩大，或通过珩磨内壁后可满足使用要求的缸体，如果扩大后的直径满足“最大挤出间隙”要求，可采用放大密封件外径尺寸的方法进行现场修复。最大挤出间隙需要根据密封件材料、工作压力、生产工艺及使用经验进行确定，目前配置的非标密封件可满足内径扩大0.8mm的缸体修复。（3）缸体内壁再制造技术。当缸体内孔磨损或腐蚀量超过允许的尺寸时，如果缸体无变形及裂纹，可采用熔覆锰铜合金技术修复至设计尺寸，修复后采用原型号密封件进行装配。熔覆技术通过数字化协调送丝运动与熔滴过渡过程，合理控制焊接热输入量，将送丝速度于焊接速度科学搭配，实现高质量无飞溅焊接。锰铜合金具有优良的力学性能（抗拉强度430MPa）、表面硬度（HB190～HB210）、抗腐蚀及耐磨性能。采用锰铜合金熔覆时热影响少、产生的热变形少、熔覆层收缩系数小，并且容易进行切削加工，具有非常好的加工工艺，非常适合熔覆在缸体内表面进行缸体内壁修复。具体的加工工艺：粗车缸体内壁，去除损坏表层，车至缸体基体材料层—在缸体内表面熔覆单边厚度为2.4～3.0mm的铜合金层—车削加工完成熔覆后的缸体内表面，预留珩磨加工余量—珩磨缸体内表面至原始设计尺寸精度及表面质量。

3.2缸口修复工艺

 针对缸口腐蚀与圆度超差等问题，一般采用熔覆不锈钢的工艺来修复。不锈钢具有防锈、耐腐蚀的特点，满足井下使用要求。首先，粗车缸口区域，车削深度推荐为3mm，露出缸体材料，车削时注意空间大小，防止打刀；其次，采用环缝焊机在缸口完成车削的区域堆焊不锈钢，焊接时注意缸体表面的保护；最后，将完成堆焊的缸体进行时效处理，消除焊接应力后再进行粗车、精车加工至要求尺寸。

3.3立柱中缸及活柱外表面电镀层修复

  目前激光熔覆技术比较成熟，操作简单，环保性好，与母材结合强度高，不锈钢成份可根据水质及密封材料进行配置。针对立柱外表面电镀层损伤问题，可采用激光熔覆技术进行处理。具体工艺路线是：车削中缸、活柱外表面损坏的电镀层→激光熔覆不锈钢→粗车熔覆不锈钢后的外表面→精车→抛光至需要的粗糙度。不锈钢抗拉强度可达1100MPa，硬度大于HRC50。完成激光熔覆不锈钢再制造的中缸及活柱外表面寿命普遍超过电镀处理。很好地满足了井下复杂工况条件。

 结语

  采用机械技术的采煤办法是采煤产业为了跟随时代的发展所必须采用的一项技术，我们不仅可以增大产量还能提高经济效益。而且，随着数控机床的技术发展和应用，液压支架技术也得到了迅猛的发展，增强了立柱抗腐蚀性能，立柱维修技术延长了其的使用寿命，所以说立柱维修技术将会得到进一步的发展。立柱维修由于内外表面的工作不同，所采用的相对的再制造技术也不同，如果我们采用溶铜、激光熔覆不锈钢再制造技术就可以同时兼顾技术和经济要求。

参考文献：

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