煤礦機(jī)械中激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦機(jī)械的廣泛應(yīng)用起到了關(guān)鍵性的作用。但由于煤礦生產(chǎn)條件惡劣，極易造成煤礦機(jī)械設(shè)備嚴(yán)重磨損失效，給煤礦企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用激光熔覆技術(shù)能夠?qū)κ艿侥p的煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，延長設(shè)備的使用壽命，從而降低企業(yè)生產(chǎn)成本?；诖?，本文就煤礦機(jī)械磨損失效的類別及原因進(jìn)行分析，探討激光熔覆技術(shù)在磨損失效的煤礦機(jī)械設(shè)備中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：激光熔覆技術(shù)；煤礦機(jī)械；應(yīng)用

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對煤炭等礦產(chǎn)資源的需求量也越來越大。煤炭資源的開采技術(shù)也隨之在不斷改進(jìn)更新，其中，煤礦機(jī)械作為煤礦開采中的主要工具，承擔(dān)著重要的角色。但是，煤礦開采通常環(huán)境惡劣、條件苛刻，煤礦機(jī)械設(shè)備會長期處于潮濕、腐蝕性較強(qiáng)的工作環(huán)境中，多數(shù)機(jī)械設(shè)備長期承受著高速、重載、摩擦等高負(fù)荷工作，同時，部分煤礦機(jī)械設(shè)備作業(yè)時不分晝夜，長年累月地運轉(zhuǎn)工作。因此，煤礦機(jī)械面臨的最主要問題就是受到嚴(yán)重的腐蝕和磨損，這不僅對煤礦開采造成了影響，還造成了大量的資源浪費，增加了生產(chǎn)成本。為了解決這一嚴(yán)重問題，激光熔覆技術(shù)開始發(fā)展并被廣泛應(yīng)用于煤礦機(jī)械的修復(fù)工作中，它能夠有效修復(fù)磨損機(jī)械設(shè)備，提高機(jī)械設(shè)備的使用性能，延長其使用壽命，對煤礦企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。

1煤礦機(jī)械磨損失效的主要類別

煤礦機(jī)械設(shè)備在煤礦開采工作中會受到不同類型的磨損失效，主要有截齒磨損失效、齒輪和軸類等零部件磨損、刮板輸送機(jī)溜槽磨損失效、液壓支護(hù)失效等。以下具體分析上述煤礦機(jī)械零部件的磨損情況。

1.1截齒磨損失效

截齒是采煤機(jī)中負(fù)責(zé)截割工作的零部件,在進(jìn)行煤炭開采作業(yè)時，直接作用于堅硬的煤層煤層的堅硬程度非常高，達(dá)到HV900～1100，因此，截齒在截割時，會受到較大的沖擊載荷以及剪切應(yīng)力，導(dǎo)致截齒經(jīng)常性受到損壞。此外，在截割作業(yè)時，遇到較硬的煤礦層時，會產(chǎn)生較大的摩擦力，進(jìn)而產(chǎn)生高溫，在高溫的影響下，進(jìn)一步加劇了截齒的磨損，甚至導(dǎo)致齒輪斷裂，直接造成了資金損失。

1.2齒輪和軸類等零部件磨損

煤礦機(jī)械在煤礦開采工作中，會長期處于井下環(huán)境，工作時機(jī)械設(shè)備運行時間長，承受著較強(qiáng)的載荷力，齒輪和軸類等零部件在高速運轉(zhuǎn)和長時間的高溫狀態(tài)下，再加上沒有及時注入潤滑油或者潤滑油注入不到位，極易造成齒輪和軸類等零部件產(chǎn)生顆粒磨損或者是膠合磨損，煤礦開采工作人員在更換時，會花費較大的時間和力氣以及較高的返修費用。

1.3刮板輸送機(jī)溜槽磨損失效

刮板輸送機(jī)溜槽在煤炭開采中扮演著煤炭運輸作用，其主要磨損失效的形式是摩擦磨損以及腐蝕磨損。它在煤礦機(jī)械設(shè)備中的磨損程度和破壞程度較為嚴(yán)重，主要磨損部位是中部槽以及鏈條。在煤炭的運輸過程中，由于煤礦硬度較大和地面不平整的影響，刮板鏈、煤渣與運輸溜槽會產(chǎn)生相對運動，進(jìn)而對運輸溜槽造成磨損。此外，鏈條與運輸溜槽和煤礦會產(chǎn)生摩擦作用，運輸時，摩擦力增大，使得鏈條的磨損程度進(jìn)一步加劇，最終導(dǎo)致斷鏈的發(fā)生。

1.4液壓支護(hù)失效

液壓支護(hù)在煤炭開采環(huán)境中起到支撐防護(hù)的重要作用，它的穩(wěn)定性保證了現(xiàn)場煤炭開采工作人員的安全，保障了機(jī)械設(shè)備的安全。支架是重要受力部分，其中，活塞桿由于長期處于酸性和堿性較強(qiáng)的工作環(huán)境中，極易使其表面被腐蝕而出現(xiàn)銹跡，此外，活塞桿會長期產(chǎn)生往復(fù)運動，致使其產(chǎn)生較為嚴(yán)重的劃痕，甚至成片剝落，從而導(dǎo)致密封套失效。因此，針對液壓支護(hù)失效問題，最主要的是改善活塞桿的抗腐蝕性能和耐磨性能，延長液壓支護(hù)的應(yīng)用效果。

2煤礦機(jī)械磨損失效的原因

在煤炭開采工作中，煤礦機(jī)械磨損失效的原因主要有環(huán)境問題、工作時長、維護(hù)難度等。首先，是煤礦機(jī)械所處的環(huán)境惡劣。我國煤礦開采主要是地下環(huán)境，露天煤炭開采僅是很小一部分。因此，煤炭機(jī)械經(jīng)常被應(yīng)用于礦井中。礦井中具有很強(qiáng)的腐蝕性和酸性，增加了煤礦機(jī)械的侵蝕。其次，由于礦井中屬于封閉狀態(tài)，存在著大量的顆粒物質(zhì)，當(dāng)煤礦機(jī)械在運轉(zhuǎn)過程中，這些顆粒極易進(jìn)入機(jī)械，使得各零部件間的摩擦力增加，導(dǎo)致機(jī)械磨損嚴(yán)重。煤礦機(jī)械在工作中通常會長時間地保持高速運轉(zhuǎn)，且不間斷地工作，這種高強(qiáng)度的持續(xù)工作會造成機(jī)械設(shè)備嚴(yán)重磨損，其中一些關(guān)鍵零部件的老化速度非?？?，使用壽命縮短。另外，工作人員會定期檢修維護(hù)各種機(jī)械設(shè)備，但是，效果卻是不理想的，因為處于礦井中的機(jī)械設(shè)備，停止運轉(zhuǎn)時間較少，且在潤滑注入和維護(hù)方面難度比較大，這就造成了磨損失效問題越來越嚴(yán)重。

3激光熔覆技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

激光熔覆技術(shù)是一種新型的表面改進(jìn)性技術(shù)，其工作原理主要是使用高能量的激光束對機(jī)械部件的局部或表面進(jìn)行高溫加熱，將激光熔覆材料與機(jī)械表面熔化，達(dá)到快速凝固的效果，并形成表面冶金熔覆層。激光熔覆技術(shù)具有較強(qiáng)的耐高溫性、耐磨性、抗氧化性、抗腐蝕性等優(yōu)點。它彌補(bǔ)了堆焊、鍍鉻等技術(shù)的缺點，在煤礦機(jī)械的應(yīng)用中，能夠有效修復(fù)磨損的機(jī)械或零部件，延長機(jī)械使用成本，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

3.1應(yīng)用于采煤機(jī)中的截齒

截齒是煤炭機(jī)械磨損失效中的重要磨損部件。使用激光熔覆技術(shù)對截齒表面進(jìn)行修復(fù)，使用硬度較高、耐磨性能較好的激光熔覆材料對磨損截齒的表面進(jìn)行修復(fù)，激光熔覆材料可以選擇鐵、鈷等元素為主的材料，能夠增強(qiáng)截齒的耐磨性，減少截齒的更換頻率，有效節(jié)約成本。

3.2應(yīng)用于齒輪和軸類等零部件

齒輪和軸類等零部件在是煤礦機(jī)械中的重要部件，為保證其在運轉(zhuǎn)過程中減少受損程度，減少維修和更換次數(shù)，需要使用激光熔覆技術(shù)，以提高抗腐蝕性能、耐磨性能。在進(jìn)行維修時，為保證獲得均勻致密的組織，激光功率和送粉速度等都要科學(xué)合理選擇，避免出現(xiàn)裂紋、夾渣和氣孔，影響零部件的使用效能。

3.3應(yīng)用于刮板輸送機(jī)溜槽和

在磨損失效的刮板輸送機(jī)溜槽的修復(fù)中，應(yīng)用激光熔覆技術(shù)，可以選擇自熔性含碳、錳含量較高的合金粉末，同時，加入耐磨高熔點碳化物顆粒，從而形成較強(qiáng)的耐磨層。在修復(fù)時，要充分利用道搭接熔覆技術(shù)，這樣可以避免裂紋、氣孔、夾渣等問題的出現(xiàn)。

3.4應(yīng)用于液壓支護(hù)

在煤礦開采工作中，液壓支架、活塞桿的修復(fù)常應(yīng)用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行表面的修復(fù)。在傳統(tǒng)的液壓支架修復(fù)中，往往采用表面鍍鉻，會產(chǎn)生較多的有害化合物，對環(huán)境造成較大的污染，同時，修復(fù)后由于貼合力不強(qiáng)，會出現(xiàn)鼓泡、龜裂等情況，長期使用后會出現(xiàn)銹跡、脫落等問題。而使用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，會獲得致密的熔覆層，同時，耐磨性和耐腐蝕性能均得到增強(qiáng)，使用壽命明顯提高。

4結(jié)語

激光熔覆技術(shù)是一種新興的表面處理技術(shù)，在煤礦機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。它不僅能夠有效修復(fù)磨損失效的煤礦機(jī)械設(shè)備，還能夠提高機(jī)械設(shè)備表面的耐磨性能以及抗腐蝕性能，顯著提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命。同時，該技術(shù)能夠減少有害氣體的排放，環(huán)保性較強(qiáng)，在具體應(yīng)用中，節(jié)約了大量的鋼材資源和水資源。激光熔覆技術(shù)符合綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的要求，為煤礦企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)利益和社會效益。

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作者：史強(qiáng) 王子騰 邵藝凱 單位：新疆工程學(xué)院