一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置的制作方法

1.本发明涉及一种构件熔覆铜合金装置，特别是涉及一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置。


背景技术：

2.煤矿井下综采液压支架是保证煤企高效安全采煤的关键设备，其液压支架立柱、千斤顶是液压支架的核心部件。液压支架是靠立柱、千斤顶撑起的，可见立柱、千斤顶设备的重要性，由于煤矿井下环境制约特别是有的煤矿井下水中ph值不稳定，空气中有超标的氯离子、硫酸根离子、硫离子等强腐蚀介子长期侵袭液压支架立柱、千斤顶，造成立柱、千斤顶表面锈蚀破坏液压支架的使用安全，迫使煤矿频繁对液压支架升井维修，严重影响煤矿的经济效益和生产量。采用激光熔覆对液压支架立柱、千斤顶外表面进行激光熔覆不锈钢熔覆层起到强化作用。但立柱、千斤顶内壁无法实现激光熔覆（或者说目前内壁实现激光熔覆技术还过不了技术关）。采用内壁熔覆铜合金技术对立柱、千斤顶内壁熔覆上一层铜合金对工件内壁进行强化改性，起到耐磨损、耐腐蚀作用，延长液压支架的使用寿命。
3.为此发明内壁熔覆铜合金装置以实现对液压支架立柱、千斤项内壁熔覆铜合金提高煤矿安全采煤，为社会创造效益。我国是世界采煤大国，每年原煤产量40亿吨以上，矿井里的液压支架立柱、千斤顶内壁表面积达900万平方米以上。针对煤矿液压支架立柱、千斤顶内壁现状开发的内壁熔覆铜合金进行强化和再制造具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，本发明装置实现人机界面操作，自动上下件并有效装卡，在焊枪上设计一个马达由系统控制马达回抽运动，对工件的低温冷熔，装置易操作，自动化控制数字化生产，利于实现大规模化生产。熔覆铜合金层起到对工件内壁的强化和再制造作用，延长液压支架立柱、千斤顶的使用寿命，达到节能减排、绿色环保的目的。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，所述装置包括焊枪头、焊枪臂、升降机构、摆动送收丝机构、保护气管、电源、送丝管、焊丝仓、配电柜、马达、可移动液压托架、操作屏、可移动工作台、固定机架；装置的“电源”为数字化工艺控制自动跟踪监测；“电源”主电压3
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400v允许波动范围＋/－15%，主熔断电流35a、功率为15.1kav、功率因数0.99、效率89%、保护等级ip23；液压托架将被熔覆工件自动托起，并用v型卡具装上配备四个轮，工件在电脑控制下自动运转熔覆，焊枪将φ1.2mm的合金铜焊丝送到工件内孔进行熔覆铜合金，在焊枪的前部安装有马达对焊丝进行监测回抽冷熔，装置后面设有送丝机和盛装铜焊丝筒，焊枪用伺服电机和plc控制，内部设有摆动程序使之平整均匀熔铜层。
6.所述的一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，所述装置焊枪前部加装马达，当系统监测到焊丝接触到工件表面形成短路时系统指令马达开始回抽低温冷熔。
7.所述的一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，所述装置自动的液压托架，自动将被熔覆工件托起并用v形卡具将工件卡住，底部备有四个铁轮，系统控制铁轮转动带动工件360度运转自动熔覆。
8.所述的一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，所述装置焊枪探到工件内孔熔覆铜合金，并将焊枪用伺服电机和plc与系统连接在一起，有序摆动，平整熔覆。
9.所述的一种煤矿井下综采构件熔覆铜合金装置，所述合金铜焊丝为φ1.2mm合金铜焊丝，其化学成份是：cu76%、ni2%、a1 8%、mn10%、fe2%、微量稀土元素2%。
10.本发明的优点与效果是：1.本发明对煤矿井下综采液压支架立柱、千斤顶内壁易腐蚀的状态，以及经常出现内壁锈蚀，表面出现锈蚀点形成麻坑及环型锈，破坏液压支架的密封效果，造成泄压严重威胁液压支架的安全使用，给煤矿频繁升井维修造成巨大浪费，而专门开发了内壁熔覆铜合金装置，利用合金铜焊丝将铜合金焊丝用低温冷熔的方法熔覆在工件内壁表面，起到耐磨损、耐腐蚀作用，延长液压支架立柱、千斤顶使用寿命5倍以上，获得极佳的企业效益和社会效益。
11.2.本发明合金铜焊丝熔覆出与工件基体冶金结合的铜合金层有极高的耐磨损、耐腐蚀作用，煤矿液压支架立柱、千斤顶内圆采用熔覆铜合金，外圆采用激光熔覆强化或再制造后延长整个液压支架的使用寿命。
附图说明
12.图1为本发明内壁熔覆铜合金装置的整体构成示意图。
13.图中部件：焊枪头1、焊枪臂2、升降机构3、摆动送收丝机构4、保护气管5、电源6、送丝管7、焊丝仓8、配电柜9、马达10、可移动液压托架11、操作屏12、可移动工作台13、固定机架14。
具体实施方式
14.下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
15.本发明液压缸内壁熔覆铜合金装置是由智能“电源”、液压托架、焊枪、送丝机等核心部件组成。部件的“电源”是整个装置的“大脑”，给出电压、电流实现数字化工艺控制。液压托架是自动托起被熔覆工件的部件起到将工件平衡的装卡（并保证工件直线度）还能与系统连在一起，进行自动化控制并实现工件的圆周运转。焊枪的特点是能将工件内壁熔覆铜合金，并在焊枪的前面安装一个马达，系统监测到焊丝接触工件表面熔覆时即指令马达开启回抽模式，每秒钟回抽90次，保证低温冷熔覆铜合金的实现。
16.本发明修复强化液压支架立柱、千斤顶内壁熔覆铜合金装置关键部件作用：1、将“电源”连接380v上面，调试系统使用状况，制造配套的液压托架、送丝机、焊枪及马达，将各部件用plc联结在一起，建立系统操作屏实现人机界面操作。
17.2、将工件用液压托架自动托起并装卡平整，保证工件的直线度，并调整托架铁轮，将工件转起来。调整焊枪高度，定位焊枪的具体位置，设计好焊枪的摆动幅度。将工件内壁直径、熔覆长度、熔覆厚度等指标输入操作屏，调整好送丝机送丝参数；开启熔覆开关进行内壁熔覆铜合金。内壁熔覆时电流输入参数160-180，熔覆速度480-550mm/min。
18.3、“电源”监测到焊丝接触被熔覆工件表面发生短路时，指令焊枪上的马达开始回抽，自动控制变流压，减少热量输入，控制稀释率在3%-5%，以实现对工件内壁表面的低温冷熔，获得耐磨损、耐腐蚀的铜合金层。
19.实施例1：本实例中被熔覆工件即z8000n3.5-4.0m中缸筒为新件强化，内直径360mm，工件基材为30crmnsi，采用φ1.2mm的合金铜焊丝进行熔覆，其合金铜焊丝的主要化学成分如下：cu77%、ni2%、a1 8%、mn10%、fe2%，铜焊丝装置为一桶式盛装并用塑料压盖控制出丝速度，防止乱丝打扣。
20.将工件托起并装卡牢固，保证直线度0.1mm，将焊枪调好位置，设定好焊枪的摆动幅度，坚固好送丝机的两个压轮，杜绝因送丝机压的太紧影响送丝速度，造成熔覆缺陷。
21.将被熔覆工件的直径、熔覆长度、熔层厚度、熔覆速度参数输入系统操作屏。根据熔覆要求设计好冷却水系统，采用冷却水喷雾的方法在熔覆过程中对工件外表面冷却，进一步降低热输入量，避免工件因热而变形。
22.采用自动化模式开启内壁熔覆铜合金，此熔覆工件的内壁直径360mm，根据直径换算确定熔覆速度为510mm/min。
23.熔覆时电流给到160-180，并监控好数值的变化，本电源的功率15.1kva，通过数字监控，获得性能优良的内壁表面熔覆层。测试其硬度表1：表1熔覆层硬度测试以上实例仅用于本发明的解释和说明，不作为对本发明的限制。
24.实施例2：本实例中采用的被熔覆工件为z6000n3.0-3.5，内直径φ220mm的修复中缸，工件的基材为40grmo，且已严重腐蚀，中缸壁厚不足20mm，受热极易产生变形，经过实际内壁熔覆检查是否可以利用内壁熔覆铜合金技术进行再制造修复。
25.首先对修复的中缸内壁进行镗削，将中缸内壁的疲劳层镗削掉φ2mm，粗糙度ra≤1.6微米利于熔覆层的结合，且保证熔覆层的结合强度≥430n，镗削完后要对内壁进行清洗，将内壁残存的铁屑和油污彻底清洗干净后再对工件进行烘干。
26.其次，对工件没有镗削净的腐蚀点再用手动角磨机扣净，杜绝熔覆层出现气孔，用手动焊机将角磨机扣过的腐蚀点焊好并打磨光滑检查无误后待熔覆。
27.本实施特意安排旧工件且缸壁薄、而且腐蚀严重，目的检验此发明装置的使用效果。在熔覆过程中着重控制焊丝的回抽运动有助于短路过渡时熔滴分离，短路过渡始终被控制，并保持很小的电流，这样的结果是：无飞溅的金属熔滴过渡。
28.根据工件直径数值，推算出焊接速度为580mm/min，给电流不高于170，熔覆结果获得性能优良的内壁熔覆层，其测试的硬度和直线度如表2：表2熔覆层硬度和直线度
上表说明内壁熔覆铜合金层的硬度均匀且超过200hv满足煤矿要求的硬度值，从直线度上看通过发明所述的装置对工件内壁熔覆铜合金，没有对工件产生热变形，直线度控制在0.1mm以下满足液压支架立柱、千斤顶装配条件。说明所述发明装置可以规模化应用到对煤矿液压支架的旧工件进行内壁熔覆铜合金再制造修复，且比新件使用寿命还长。
29.以上实施例仅用于本发明的解释和说明，不作为对本发明的限制。
30.实施例3本实例中所述采用被熔覆的工件为液压支架平衡缸筒，其直径为φ160mm小工件主要试验所述发明装置对小直径的平衡缸体能否全方位的采用内壁熔覆铜合金强化和智能再制造。
31.被内壁熔覆的平衡缸筒为新件，缸筒基材为30crmnsi，缸筒长度1450mm，壁厚20mm。
32.根据工件直径换算出熔覆速度为680mm/min，开启外表面喷雾冷却机构，在熔覆时对外表面进行冷却，以减少热输入量。
33.在熔覆前对熔覆的工件面进行一次清洗并烘干，然后装卡开启熔覆，监控整个熔覆过程参数的变化。结果获得性能优良的内壁表面熔覆铜合金层，测试硬度如表3。
34.表3熔覆硬度测试从上表测试结果看对小直径的平衡缸筒内壁熔覆铜合金效果也非常理想，完全可以在整个煤矿行业推广应用。
35.以上实施例仅用于对本发明的解释和说明，不作为对本发明的限制。