一、引言
在煤炭開采行業(yè)中，采煤機(jī)是核心設(shè)備，而鏈輪作為采煤機(jī)牽引系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，長期處于重載、高摩擦、強(qiáng)沖擊的惡劣工況下運(yùn)行，極易出現(xiàn)磨損、腐蝕、斷齒等問題。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如堆焊、熱噴涂等存在修復(fù)精度低、結(jié)合強(qiáng)度弱、熱影響區(qū)大等缺陷，難以滿足現(xiàn)代煤礦高效、安全開采的需求。激光熔覆修復(fù)加工技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢，為采煤機(jī)鏈輪的修復(fù)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(shè)備維護(hù)成本，在煤炭行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
二、激光熔覆修復(fù)加工原理
激光熔覆修復(fù)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(jī)鏈輪基體表面快速熔化，在極短時間內(nèi)凝固形成與基體呈冶金結(jié)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(tài)，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(shí)現(xiàn)對磨損、損壞鏈輪的高精度修復(fù)。
三、采煤機(jī)鏈輪激光熔覆修復(fù)加工工藝流程
1、鏈輪預(yù)處理
清洗：使用有機(jī)溶劑(如酒精)對采煤機(jī)鏈輪表面進(jìn)行徹底清洗，去除油污、銹跡、雜質(zhì)等，確保表面清潔。這一步驟是為了保證后續(xù)的修復(fù)層能夠與基體更好地結(jié)合，如果表面存在雜質(zhì)，會阻礙冶金結(jié)合的形成，降低結(jié)合強(qiáng)度。
表面粗化：采用噴砂、打磨等方法對鏈輪表面進(jìn)行粗化處理，增加表面粗糙度，提高涂層與基體的結(jié)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(jié)構(gòu)，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(shù)(如超聲波檢測、磁粉檢測)對鏈輪的磨損、裂紋等缺陷進(jìn)行全面評估，確定修復(fù)區(qū)域和修復(fù)方案。例如，對于輕微磨損的鏈輪，可以采用單層熔覆修復(fù);對于嚴(yán)重磨損或存在裂紋的鏈輪，則需要進(jìn)行多層熔覆，并對裂紋進(jìn)行特殊處理。
2、合金粉末選擇
根據(jù)采煤機(jī)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(huán)境下工作的鏈輪;鈷基合金粉末具有優(yōu)異的耐磨、耐高溫和抗熱疲勞性能，常用于高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的鏈輪修復(fù);鐵基合金粉末成本較低，具有一定的耐磨性和強(qiáng)度，適用于對性能要求相對較低的場合。此外，還可以根據(jù)實(shí)際需求在合金粉末中添加碳化鎢、碳化鉻等硬質(zhì)相顆粒，進(jìn)一步提高熔覆層的硬度和耐磨性。
3、激光熔覆修復(fù)加工
設(shè)備調(diào)試：根據(jù)鏈輪的尺寸、形狀和修復(fù)要求，調(diào)整激光熔覆設(shè)備的參數(shù)，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(dāng)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(qū)和變形量。
熔覆操作：將預(yù)處理后的鏈輪安裝在工作臺上，通過送粉系統(tǒng)將合金粉末輸送至激光作用區(qū)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(xù)性和均勻性。
過程監(jiān)控：利用紅外測溫儀、CCD 攝像頭等設(shè)備對熔覆過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，監(jiān)測熔池溫度、熔覆層形貌等參數(shù)，及時調(diào)整工藝參數(shù)，確保熔覆質(zhì)量。例如，如果發(fā)現(xiàn)熔池溫度過高，可能會導(dǎo)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(diào)整送粉速率和掃描路徑。
4、激光熔覆修復(fù)后處理
熱處理：為消除熔覆層內(nèi)部的殘余應(yīng)力，改善組織性能，對熔覆后的鏈輪進(jìn)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(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高熔覆層的綜合性能。熱處理工藝參數(shù)需要根據(jù)合金粉末的成分和熔覆層的厚度進(jìn)行合理選擇。
機(jī)械加工：根據(jù)鏈輪的尺寸精度要求，對熔覆后的鏈輪進(jìn)行機(jī)械加工，如車削、磨削等，使鏈輪的尺寸和表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在機(jī)械加工過程中，要注意選擇合適的刀具和切削參數(shù)，避免損傷熔覆層。