等离子堆焊在煤矿行业的应用

等离子堆焊技术在煤矿的应用由于煤矿井下生产环境情况非常复杂，要求井下设备既要坚固耐用，又要具有很高的防爆性能。煤矿井下工作面使用的刮板输送机、转载机、采煤机等设备因为担负整个工作面的开采和运输任务，刮板输送机同时还作为刮板输送机的行走轨道，磨损都非常严重。同时这些设备的价值相对都比较高，现代化矿井的刮板输送机一般都在五六百万元以上，采煤机磨损部位主要是滚筒和截齿，滚筒的价值每个也要几煤矿企业每年都要损失近千万元，很大程度上影响了煤矿经济效益的提升。尤其在近几年煤矿行业进入“寒冬”时期，千方百计降低生产成本势在必行。应用一：刮板输送机耐磨处理1、机头架机尾架的中板、底板及槽帮钢。2、中部槽的中板底板槽帮及滑靴道。3、变线槽、过渡槽的中板、底板及槽帮。4、链轮的链窝。处理方案：利用等离子堆焊专用设备在刮板输送机的易磨损部位（如中板底板槽帮滑靴道等）堆焊一定形状的耐磨层，在刮板输送机运行时，刮板和链条不再直接磨损设备本体，而只磨损堆焊耐磨层，一个或两个工作面采完后刮板输送机基体基本不磨损，可以大大延长刮板输送机的使用寿命降低了因磨损给煤矿企业带来的损失。应用二：等离子堆焊无火花高强度截齿截齿是采煤机和掘进机的主要磨损易耗件，消耗量很大，尤其遇到断层或夹矸较多时，消耗量会剧增。每台采煤机每年需要消耗大约3000-5000支以上，每支按200元计算，每年将花费60万元以上。另外更换采煤机截齿还会占用大量采煤时间，降低开机率。如果不对损坏截齿进行及时更换，将不仅会对采煤机滚筒造成损坏，还会降低采煤效率。采煤机或掘进机截齿在使用过程中一直处在高冲击、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。等离子堆焊1、由于堆焊层的存在齿体头部得到了很好的保护，避免因齿体磨损导致合金头失去保护而脱落，提高了硬质合金的使用质量。2、3、焊料充满度高达96%以上，焊接强度高。4、堆焊合金层与顶底板岩石或矸石激烈碰撞或摩擦时不产生火花，提高了煤炭开采的安全性。应用三：液压杆，缸修复煤矿井下液压支架的磨损主要部位为：1，液压杆外圆局部划伤及大面积腐蚀；2，液压缸内壁磨损及腐蚀。处理方案：利用等离子粉末堆焊将所需合金粉末熔覆到待修复的位置（外圆，内壁），从而达到所需要求，由于液压杆，缸表面光洁度要达到镜面状态，所以堆焊后需要经过车，磨加工。等离子粉末堆焊热量低，加工余量小，成本低，堆焊后可以大大提高工件的使用寿命。等离子堆焊技术是提高金属表面耐磨性、耐腐蚀性和耐冲击等性能的有效技术方法之一。等离子堆焊技术是借助水冷系统的喷嘴对电弧产生拘束作用，以转移弧作为热源获得高能量密度的等离子弧，配合合金粉末材料进行的表面冶金方法。等离子炬的阴极电极和喷嘴（阳极）这两个部分被分别连接到负、正极，工作气体通过等离子炬，利用高频火花点火，气体被加热到很高的温度（约15000K）产生压缩的效果，在磁压缩、热压缩和机械压缩综合作用下从喷嘴射出一个温度极高，速度极大的等离子射流。合金粉末进入等离子束后被瞬时地加热加速形成粒子射线，粒子的状态为熔融或半熔融状态，喷射到待加工的工件表面，在零件的表面发生熔融、混合、凝固等物理化学变和零件表面冶金结合。等离子堆焊的特点：由于热压缩效应，磁压缩效应和机械压缩效应的综合影响，非转移型等离子弧的形成可以获得15000K或更高的温度，热量集中，它可以熔化高熔点，高硬度的粉末材料。所以可以得到组织致密，孔隙率低与基材粘接强度高易于控制涂层厚度的涂层。等离子堆焊过程中热影响区相对较小，零件变形小，堆焊过程中，显微组织和性能也无改变，不改变性质。特别适合高强度钢，薄壁件，细长零件。等离子堆焊具有以下优势：1、热影响区小，结构不发生变化。工件的温度可控制在小于250℃。2、涂层的氧化物和杂质含量少，比电镀，渗碳，渗氮的涂层更厚，更硬，更防腐。3、堆焊层与工件呈冶金结合，耐冲击，不脱落。4、涂层光滑平整，并且可以精确地控制厚度。5、堆焊速度快，低稀释率；等离子弧堆焊的稀释率可控制在5%一10%，或更低。6、堆焊层组织致密，成型美观；堆焊过程易实现机械化、自动化。7、可控性好。可以通过改变功率、改变气体的种类、流量及喷嘴的结构尺寸来调节等离子弧的气氛、温度等电弧参数，从而实现高效自动化生产，提高劳动生产率。8、使用材料范围广。堆焊合金粉末作为熔敷材料，不受铸造、轧制、拔丝等加工工艺的限制，可依据不同性能要求配置不同成分的合金粉末，特别适用于那些难于制丝但是易于制粉的硬质耐磨合金，以获得所需性能的堆焊层。