Технология за лазерно напластяване: ремонт на лазерно напластяване на зъбно колело на машина за добив на въглища
В областта на добива на въглища, верижното колело на въгледобивната машина, като ключов компонент на тяговата система, е подложено на големи натоварвания, високо триене и силни удари за дълго време. Традиционните методи за ремонт често не успяват да постигнат задоволителни резултати.
Предизвикателства в индустрията
Традиционните методи за ремонт, като заваряване и термично пръскане, имат проблеми с ниска точност на ремонта, слаба якост на свързване и голяма зона на топлинно въздействие. Когато верижното колело на машината за добив на въглища работи при тежки условия, тези методи за ремонт често не отговарят на нуждите за ефективен и безопасен добив в съвременните въглищни мини.
Това пряко влияе върху стабилната работа и цикъла на поддръжка на оборудването. След като зъбното колело е силно износено или повредено, експлоатационният живот на традиционните методи за ремонт обикновено е кратък, а честата подмяна води до високи разходи за поддръжка на оборудването и загуби от престой.
Дългият цикъл на снабдяване и високата цена на новите компоненти, взети заедно, създават сериозни ограничения върху ефективността на производството и икономическите ползи от въгледобивните предприятия.
Техническо предимство
Технологията за лазерно наплакване се основава на характеристиките на високата енергийна плътност на лазерните лъчи, които бързо разтопяват прахове от сплави със специфични свойства върху повърхността на субстрата и се втвърдяват за много кратък период от време, за да образуват високоефективен облицовъчен слой, който е металургично свързан със субстрата.
В сравнение с традиционните техники за ремонт на повърхности, лазерното напластяване има уникални предимства. Кратката продължителност и концентрираната енергия на лазерното действие водят до минимално термично въздействие върху основата и ниска деформация по време на процеса на топене.
Тази технология може прецизно да контролира дебелината, формата и характеристиките на облицовъчния слой, като по този начин постига високопрецизен ремонт на износени и повредени части. Металургичните свързващи характеристики осигуряват силна якост на свързване между ремонтния слой и материала на основата.
Прецизен процес
Процесът на лазерен ремонт на облицовки следва строг набор от процедури. Първата стъпка е етапът на предварителна обработка, който включва цялостно почистване на повърхността на компонентите с органични разтворители за отстраняване на маслени петна, ръжда и замърсявания.
Впоследствие се извършва обработка за награпяване на повърхността, обикновено с помощта на методи като пясъкоструене и полиране, за да се увеличи грапавостта на повърхността и да се подобри адхезията между покритието и основата. Тези стъпки на предварителна обработка може да изглеждат прости, но те са основата за осигуряване на успешен ремонт.
След това ще бъде извършена оценка на дефектите, за да се оцени цялостно износването, пукнатините и други състояния на компонентите чрез техники за безразрушителен контрол и да се определи зоната за ремонт и планът за ремонт. Тази стъпка помага на инженерите да разработят най-ефективната стратегия за ремонт.
Основен процес
Отстраняването на грешки в оборудването е основният процес на ремонт на лазерно напластяване. Инженерите трябва да коригират параметрите на оборудването за лазерно напластяване въз основа на размера, формата и изискванията за ремонт на компонентите, включително мощност на лазера, скорост на сканиране, диаметър на петното, скорост на подаване на прах и др.
За по-дебели облицовъчни слоеве е необходимо да се увеличи мощността на лазера и скоростта на подаване на прах, като същевременно се намали съответно скоростта на сканиране. За тънкостенни части или части с високи изисквания за прецизност е необходимо да се намали мощността на лазера и да се увеличи скоростта на сканиране, за да се намали зоната на топлинно въздействие и деформацията. По време на процеса на облицоване трябва да се обърне внимание на контролирането на степента на припокриване на облицовъчния слой, обикновено между 30% -50%, за да се осигури непрекъснатост и еднородност на облицовъчния слой.
Контрол на качеството
Мониторингът на процеса е важна стъпка за осигуряване на качеството на облицовката. Мониторинг на процеса на топене в реално време с помощта на инфрачервени термометри, CCD камери и друго оборудване, като се наблюдават параметри като температурата на стопилката и морфологията на топящия се слой.
Когато температурата на разтопения басейн е твърде висока, това може да причини дефекти като груба структура и пори в облицовъчния слой. В този случай е необходимо своевременно да се намали мощността на лазера или да се увеличи скоростта на сканиране. Ако повърхността на облицовъчния слой е неравна, е необходимо да се регулира скоростта на подаване на прах и пътя на сканиране.
Тази прецизна възможност за контрол в реално време позволява на технологията за лазерно напластяване да осигури стабилност и постоянство на качеството на ремонта, отговаряйки на изискванията на индустриалното производство за висококачествен ремонт.
Процедура за последваща обработка
След завършване на лазерния ремонт на облицовката е необходима и серия от процедури за последваща обработка. Първо, за да се елиминират остатъчните напрежения вътре в облицовъчния слой и да се подобрят микроструктурата и свойствата, ремонтираните компоненти обикновено се подлагат на термична обработка.
Често използваните методи за термична обработка включват отгряване, темпериране и др. Отгряването може да намали твърдостта на облицовъчния слой, да подобри пластичността и жилавостта; темперирането може да елиминира остатъчното напрежение, да стабилизира структурата и да подобри цялостните характеристики на облицовъчния слой.
Съгласно изискванията за точност на размерите на зъбното колело, ремонтираните части се обработват механично, като например струговане, шлайфане и др., за да се гарантира, че размерите и грапавостта на повърхността на частите отговарят на проектните изисквания. Тази стъпка гарантира, че ремонтираните компоненти могат да паснат точно и да възстановят нормалната си функционалност.