采煤機鏈輪激光熔覆修復加工

一、引言

在煤炭開采行業中，采煤機是核心設備，而鏈輪作為采煤機牽引系統的關鍵部件，長期處于重載、高摩擦、強沖擊的惡劣工況下運行，極易出現磨損、腐蝕、斷齒等問題。傳統的修復方法如堆焊、熱噴涂等存在修復精度低、結合強度弱、熱影響區大等缺陷，難以滿足現代煤礦高效、安全開采的需求。激光熔覆修復加工技術憑借其獨特的優勢，為采煤機鏈輪的修復提供了新的解決方案，有效延長了鏈輪的使用壽命，降低了設備維護成本，在煤炭行業中具有廣闊的應用前景。

二、激光熔覆修復加工原理

激光熔覆修復加工是基于激光束的高能密度特性，將具有特定性能的合金粉末與采煤機鏈輪基體表面快速熔化，在極短時間內凝固形成與基體呈冶金結合的高性能熔覆層。在這個過程中，激光束作為熱源，瞬間將合金粉末和基體表面薄層加熱至熔化狀態，利用合金粉末的填充和熔化，在鏈輪表面形成一層具有良好耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能的新涂層 。由于激光作用時間短、能量集中，使得熔覆過程中對基體的熱影響小，變形量低，能夠精確控制熔覆層的厚度、形狀和性能，從而實現對磨損、損壞鏈輪的高精度修復。

三、采煤機鏈輪激光熔覆修復加工工藝流程

1、鏈輪預處理

清洗：使用有機溶劑(如酒精)對采煤機鏈輪表面進行徹底清洗，去除油污、銹跡、雜質等，確保表面清潔。這一步驟是為了保證后續的修復層能夠與基體更好地結合，如果表面存在雜質，會阻礙冶金結合的形成，降低結合強度。

表面粗化：采用噴砂、打磨等方法對鏈輪表面進行粗化處理，增加表面粗糙度，提高涂層與基體的結合力。噴砂處理通常使用石英砂或氧化鋁砂，以一定的壓力噴射到鏈輪表面，形成微小的凹凸結構，使合金粉末在熔覆過程中能夠更好地附著和浸潤。

缺陷評估：通過無損檢測技術(如超聲波檢測、磁粉檢測)對鏈輪的磨損、裂紋等缺陷進行全面評估，確定修復區域和修復方案。例如，對于輕微磨損的鏈輪，可以采用單層熔覆修復;對于嚴重磨損或存在裂紋的鏈輪，則需要進行多層熔覆，并對裂紋進行特殊處理。

2、合金粉末選擇

根據采煤機鏈輪的工作條件和性能要求，選擇合適的合金粉末。常用的合金粉末有鎳基、鈷基、鐵基合金等。鎳基合金粉末具有良好的耐腐蝕性、耐磨性和高溫性能，適用于在腐蝕環境下工作的鏈輪;鈷基合金粉末具有優異的耐磨、耐高溫和抗熱疲勞性能，常用于高負荷、高轉速的鏈輪修復;鐵基合金粉末成本較低，具有一定的耐磨性和強度，適用于對性能要求相對較低的場合。此外，還可以根據實際需求在合金粉末中添加碳化鎢、碳化鉻等硬質相顆粒，進一步提高熔覆層的硬度和耐磨性。

3、激光熔覆修復加工

設備調試：根據鏈輪的尺寸、形狀和修復要求，調整激光熔覆設備的參數，包括激光功率、掃描速度、光斑直徑、送粉速率等。例如，對于較厚的熔覆層，需要提高激光功率和送粉速率，同時適當降低掃描速度;對于薄壁件或精度要求高的部位，則需要降低激光功率，提高掃描速度，以減少熱影響區和變形量。

熔覆操作：將預處理后的鏈輪安裝在工作臺上，通過送粉系統將合金粉末輸送至激光作用區域，在激光束的照射下，合金粉末與鏈輪基體表面熔化并快速凝固，形成熔覆層。在熔覆過程中，要注意控制熔覆層的搭接率，一般搭接率控制在 30% - 50% 之間，以保證熔覆層的連續性和均勻性。

過程監控：利用紅外測溫儀、CCD 攝像頭等設備對熔覆過程進行實時監控，監測熔池溫度、熔覆層形貌等參數，及時調整工藝參數，確保熔覆質量。例如，如果發現熔池溫度過高，可能會導致熔覆層組織粗大、氣孔等缺陷，此時需要降低激光功率或提高掃描速度;如果熔覆層表面不平整，需要調整送粉速率和掃描路徑。

4、激光熔覆修復后處理

熱處理：為消除熔覆層內部的殘余應力，改善組織性能，對熔覆后的鏈輪進行熱處理。常用的熱處理方法有退火、回火等。退火處理可以降低熔覆層的硬度，提高塑性和韌性;回火處理可以消除殘余應力，穩定組織，提高熔覆層的綜合性能。熱處理工藝參數需要根據合金粉末的成分和熔覆層的厚度進行合理選擇。

機械加工：根據鏈輪的尺寸精度要求，對熔覆后的鏈輪進行機械加工，如車削、磨削等，使鏈輪的尺寸和表面粗糙度達到設計要求。在機械加工過程中，要注意選擇合適的刀具和切削參數，避免損傷熔覆層。