Technológia laserového oplášťovania: oprava laserového oplášťovania ozubeného kolesa uhoľného ťažobného stroja
V oblasti ťažby uhlia je reťazové koleso uhoľného banského stroja ako kľúčová súčasť trakčného systému dlhodobo vystavené veľkému zaťaženiu, vysokému treniu a silným nárazom. Tradičné metódy opravy často nedosahujú uspokojivé výsledky.
Výzvy v odvetví
Tradičné metódy opravy, ako je zváranie a tepelné striekanie, majú problémy s nízkou presnosťou opravy, slabou pevnosťou spoja a veľkou tepelne ovplyvnenou zónou. Keď reťazové koleso uhoľného ťažobného stroja pracuje v náročných podmienkach, tieto metódy opravy často nespĺňajú požiadavky efektívnej a bezpečnej ťažby v moderných uhoľných baniach.
To priamo ovplyvňuje stabilnú prevádzku a cyklus údržby zariadenia. Keď je ozubené koleso vážne opotrebované alebo poškodené, životnosť tradičných metód opravy je zvyčajne krátka a častá výmena prináša vysoké náklady na údržbu zariadenia a straty z dôvodu prestojov.
Dlhý cyklus obstarávania a vysoké náklady na nové komponenty v kombinácii predstavujú vážne obmedzenia efektívnosti výroby a ekonomických prínosov uhoľných podnikov.
Technická výhoda
Technológia laserového nanášania je založená na charakteristikách vysokej energetickej hustoty laserových lúčov, ktoré rýchlo tavia práškové zliatiny so špecifickými vlastnosťami na povrch substrátu a vo veľmi krátkom čase tuhnú za vzniku vysokoúčinnej nanášacej vrstvy, ktorá je metalurgicky spojená so substrátom.
V porovnaní s tradičnými technikami opravy povrchov má laserové nanášanie jedinečné výhody. Krátke trvanie a koncentrovaná energia laserového pôsobenia majú za následok minimálny tepelný vplyv na substrát a nízku deformáciu počas procesu tavenia.
Táto technológia dokáže presne kontrolovať hrúbku, tvar a výkonnosť obkladovej vrstvy, čím sa dosahuje vysoko presná oprava opotrebovaných a poškodených častí. Metalurgické spojovacie vlastnosti zabezpečujú silnú spojovaciu pevnosť medzi opravnou vrstvou a podkladovým materiálom.
Presný proces
Proces opravy laserového povlakovania sa riadi prísnym súborom postupov. Prvým krokom je fáza predbežnej úpravy, ktorá zahŕňa dôkladné čistenie povrchu komponentov organickými rozpúšťadlami, aby sa odstránili olejové škvrny, hrdza a nečistoty.
Následne sa vykoná zdrsnenie povrchu, zvyčajne metódami ako pieskovanie a leštenie, aby sa zvýšila drsnosť povrchu a zlepšila priľnavosť medzi náterom a podkladom. Tieto kroky predbežnej úpravy sa môžu zdať jednoduché, ale sú základom pre zabezpečenie úspešnej opravy.
Následne sa vykoná posúdenie chýb, aby sa komplexne vyhodnotilo opotrebovanie, praskliny a ďalšie stavy komponentov pomocou nedeštruktívnych testovacích techník a aby sa určila oblasť opravy a plán opravy. Tento krok pomáha inžinierom vyvinúť najefektívnejšiu stratégiu opravy.
Základný proces
Ladenie zariadení je základným procesom opravy laserového nanášania. Inžinieri musia upraviť parametre zariadenia na laserové nanášanie na základe veľkosti, tvaru a požiadaviek na opravu komponentov vrátane výkonu lasera, rýchlosti skenovania, priemeru bodu, rýchlosti podávania prášku atď.
Pri hrubších vrstvách plátovania je potrebné zvýšiť výkon laseru a rýchlosť podávania prášku a zároveň primerane znížiť rýchlosť skenovania. Pri tenkostenných dieloch alebo dieloch s vysokými požiadavkami na presnosť je potrebné znížiť výkon laseru a zvýšiť rýchlosť skenovania, aby sa znížila tepelne ovplyvnená zóna a deformácia. Počas procesu plátovania je potrebné venovať pozornosť kontrole miery prekrytia vrstvy plátovania, zvyčajne medzi 30 % – 50 %, aby sa zabezpečila kontinuita a rovnomernosť vrstvy plátovania.
Kontrola kvality
Monitorovanie procesu je dôležitým krokom pri zabezpečovaní kvality plátovania. Monitorovanie procesu tavenia v reálnom čase pomocou infračervených teplomerov, CCD kamier a ďalších zariadení, monitorovanie parametrov, ako je teplota taveniny a morfológia taveniny.
Ak sa zistí, že teplota roztaveného kúpeľa je príliš vysoká, môže to spôsobiť chyby, ako je hrubá štruktúra a póry v plátovacej vrstve. V takom prípade je potrebné včas znížiť výkon laseru alebo zvýšiť rýchlosť skenovania. Ak je povrch plátovacej vrstvy nerovný, je potrebné upraviť rýchlosť podávania prášku a dráhu skenovania.
Táto presná schopnosť riadenia v reálnom čase umožňuje technológii laserového navárania zabezpečiť stabilitu a konzistentnosť kvality opravy a splniť požiadavky priemyselnej výroby na vysoko kvalitné opravy.
Postup dodatočného spracovania
Po dokončení opravy laserového plášťa je potrebná aj séria dodatočných procesov. Po prvé, aby sa eliminovalo zvyškové napätie vo vnútri plášťovej vrstvy a zlepšila sa mikroštruktúra a vlastnosti, opravené komponenty sa zvyčajne podrobia tepelnému spracovaniu.
Medzi bežne používané metódy tepelného spracovania patrí žíhanie, popúšťanie atď. Žíhanie môže znížiť tvrdosť obkladovej vrstvy, zlepšiť plasticitu a húževnatosť; popúšťanie môže eliminovať zvyškové napätie, stabilizovať štruktúru a zlepšiť komplexný výkon obkladovej vrstvy.
Podľa požiadaviek na rozmerovú presnosť ozubeného kolesa sa opravené diely mechanicky opracovávajú, ako je sústruženie, brúsenie atď., aby sa zabezpečilo, že rozmery a drsnosť povrchu dielov spĺňajú konštrukčné požiadavky. Tento krok zabezpečuje, že opravené komponenty presne zapadnú a obnovia normálnu funkčnosť.