一种液压支架的立柱及其制造方法.pdf

1、10申请公布号CN102677043A43申请公布日20120919CN102677043ACN102677043A21申请号201210159340X22申请日20120522C23C24/10200601C22C38/40200601E21D15/4420060171申请人山东能源机械集团大族再制造有限公司地址271219山东省泰安市新泰市新汶街道办事处张庄72发明人李希勇李伦实周峰杜伯奇杨庆东苏伦昌尚传申董春春王自艳74专利代理机构北京恒都律师事务所11395代理人安筱琼54发明名称一种液压支架的立柱及其制造方法57摘要本发明涉及一种液压支架的立柱及其该立柱的制造方法。该液压支架的立柱，

2、包括作为基体的金属筒体以及在所述金属筒体的表面上的激光熔覆层，所述激光熔覆层的层数仅为一层。虽然本发明的液压支架的立柱仅具有一层激光熔覆层，但是却能够使得液压支架能够达到实际矿用的使用要求。51INTCL权利要求书2页说明书9页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图1页1/2页21一种液压支架的立柱，其特征在于，包括作为基体的金属筒体以及在所述金属筒体的表面上的激光熔覆层，所述激光熔覆层的层数仅为一层。2根据权利要求1所述的液压支架的立柱，其特征在于，所述金属筒体基体为合金结构钢制的筒体基体，激光熔覆层的厚度为0509MM。3根据权利要求1或2所述

3、的液压支架的立柱，其特征在于，所述激光熔覆层的组成为001015的C，0510的SI，0408的MN，175195的CR，2125的NI，余量的FE和不可避免的杂质；其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，4根据权利要求1或2所述的液压支架的立柱，其特征在于，所述激光熔覆层的组成为005020的C，1015的SI，0408的MN，150158的CR，4045的NI，余量的FE和不可避免的杂质；其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，5根据权利要求4所述的液压支架的立柱，其特征在于，所述激光熔覆层的组成为008013的C，1213的SI，0607的MN，152156的CR，4043的NI，余

4、量的FE和不可避免的杂质。6一种液压支架的立柱的制造方法，包括以下步骤A对作为基体的金属筒体进行表面清理；B对所述金属筒体的表面进行粗糙化处理；C在输送激光熔覆用合金粉末的同时，扫描激光束，其中，输送激光熔覆用合金粉末的速度为3840G/MIN，激光束为1525MM矩形光斑，激光束扫描线速度为480720MM/MIN；D进行机械加工；得到液压支架的立柱。7根据权利要求6所述的液压支架的立柱的制造方法，其特征在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为权利要求书CN102677043A2/2页3001015的C，0510的SI，0408的MN，175195的CR，2125的NI，余量的FE和不可避免的杂

5、质；其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，8根据权利要求6所述的液压支架的立柱的制造方法，其特征在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为005020的C，1015的SI，0408的MN，150158的CR，4045的NI，余量的FE和不可避免的杂质；其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，9根据权利要求8所述的液压支架的立柱的制造方法，其特征在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为008013的C，1213的SI，0607的MN，152156的CR，4043的NI，余量的FE和不可避免的杂质。权利要求书CN102677043A1/9页4一种液压支架的立柱及其制造方法技术领域0001本发明涉及一种

6、液压支架的激光熔覆表面不锈钢立柱及其制造方法，属于激光加工制造领域。背景技术0002液压支架立柱是矿山开采设备中的关键部件，在国内，对于液压支架立柱通常采用镀铬的方面进行表面处理，从而来防止表面的生锈以及防腐蚀。然而镀铬层的耐磨性较差，一般经过115年之后，镀铬层就会出现起皮以及脱皮等现象，因此，乳化液就会腐蚀立柱表面，从而会影响到液压支架的使用效果。0003公告为CN101875128B的中国专利公开了一种矿用液压支架立柱的激光熔覆方法，其通过特定的激光熔覆工艺条件来熔覆三层冶金材料，从而解决了矿用液压支架立柱表面的耐磨性、防腐蚀性的问题，提高了使用寿命。具体的技术方案是，在对矿用液压支架立

7、柱进行表面处理之后，进行预热，然后在特定的工艺条件下，用熔覆用合金粉末材料依次熔覆底层、中层和面层。其中，底层选用的熔覆用合金粉末材料的重量百分比为01的C、32的SI、05的MN、102的CR、88的NI、08的NB、01的B、05的P和余量的FE。0004对于上述的矿用液压支架立柱的激光熔覆方法所得到的矿用液压支架立柱，其存在的问题是，熔覆层数较多，因此激光熔覆过程也会较为复杂。发明内容0005为了解决上述技术问题，本发明提供一种液压支架的激光熔覆立柱，虽然本发明的液压支架的立柱仅具有一层激光熔覆层，但是却能够使得液压支架能够达到实际矿用的使用要求。0006另外，本发明的液压支架的立柱的制

8、造方法，因为只需要进行一次熔覆，所以总体来说制造方法更加简单。0007具体地，本发明所提供的技术方案如下0008技术方案10009一种液压支架的立柱，包括作为基体的金属筒体以及在所述金属筒体的表面上的激光熔覆层，所述激光熔覆层的层数仅为一层。0010技术方案20011根据技术方案1所述的液压支架的立柱，其改变之处在于，所述金属筒体基体为合金结构钢制的筒体基体，激光熔覆层的厚度为0509MM。所述合金结构钢优选为27SIMN合金结构钢。0012技术方案30013根据技术方案1或2所述的液压支架的立柱，其改变之处在于，所述激光熔覆层的组成为说明书CN102677043A2/9页5001400101

9、5的C，00150510的SI，00160408的MN，0017175195的CR，00182125的NI，0019余量的FE和不可避免的杂质；0020其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，0021技术方案40022根据技术方案1或2所述的液压支架的立柱，其改变之处在于，所述激光熔覆层的组成为0023005020的C，00241015的SI，00250408的MN，0026150158的CR，00274045的NI，0028余量的FE和不可避免的杂质；0029其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，0030技术方案50031根据技术方案4所述的液压支架的立柱，其改变之处在于，所述激光熔覆

10、层的组成为0032008013的C，00331213的SI，00340607的MN，0035152156的CR，00364043的NI，0037余量的FE和不可避免的杂质；0038技术方案60039一种液压支架的立柱的制造方法，包括以下步骤0040A对作为基体的金属筒体进行表面清理；0041B对所述金属筒体的表面进行粗糙化处理；0042C在输送激光熔覆用合金粉末的同时，扫描激光束，0043其中，输送激光熔覆用合金粉末的速度为3840G/MIN，激光束为1525MM矩形光斑，激光束扫描线速度为480720MM/MIN；0044D进行机械加工；0045得到液压支架的立柱。0046所述1525MM矩

11、形光斑是指，长为15MM、宽为25MM的矩形光斑。0047技术方案70048根据技术方案6所述的液压支架的立柱的制造方法，其改变之处在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为说明书CN102677043A3/9页60049001015的C，00500510的SI，00510408的MN，0052175195的CR，00532125的NI，0054余量的FE和不可避免的杂质；0055其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，0056技术方案80057根据技术方案6所述的液压支架的立柱的制造方法，其改变之处在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为0058005020的C，00591015的SI，006004

12、08的MN，0061150158的CR，00624045的NI，0063余量的FE和不可避免的杂质；0064其中，以上各种元素的含量为重量百分比含量，0065技术方案90066根据技术方案8所述的液压支架的立柱的制造方法，其改变之处在于，所述激光熔覆用合金粉末的组成为0067008013的C，00681213的SI，00690607的MN，0070152156的CR，00714043的NI，0072余量的FE和不可避免的杂质；0073根据本发明的技术方案12，由于仅具有一层激光熔覆层，所以既可以减少熔覆工艺操作，又可以满足相关的使用要求。这在现有技术中是不能够实现的，现有技术中使用的是多层熔覆

13、。虽然在现有技术中能够得到具有多层熔覆层的矿用液压支架的立柱，但是由于配方和制造方法的配合不恰当，所以只能够通过多层熔覆以提高立柱的表面性能。而本发明人通过多次试验，潜心研究，在调整激光熔覆用合金粉末的配方和熔覆工艺之后，得到的具有单层激光熔覆层的立柱就能够满足使用要求，例如，所形成的矿用液压立柱具有良好的表面硬度、使用寿命、熔覆层与金属基体的结合强度和耐盐雾性能。对于技术方案2中的厚度选择也是经过试验所确定的。厚度大于09MM则浪费材料，厚度小于05MM，则有不能满足产品性能的可能性。0074根据本发明的技术方案3的液压支架的立柱，由于激光熔覆层的组成采用了特定的组成，所以能够得到良好的表面

14、硬度、使用寿命、熔覆层与金属基体的结合强度和耐盐雾性能。该液压支架的立柱的表面硬度能够达到30HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。说明书CN102677043A4/9页70075根据本发明的技术方案45的液压支架的立柱，其相对于技术方案3是进一步的改进方案，一方面，其可以满足技术方案3的液压支架的立柱的各种性能，例如，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。除此之外，其洛氏硬度HRC能够达到45以上。而且，由于NI含量较低，所以成本较低。007

15、6根据技术方案69的液压支架的立柱的制造方法，由于激光束的能量、扫描速度、送粉速度以及激光熔覆用合金粉末的配方配合恰当，所以才能够制造出，能够满足各项使用要求的液压支架的立柱。并且由于只需要一次熔覆过程，所以相对于现有技术，可以提高工作效率，并且节省原材料等的成本。附图说明0077图1是本发明的液压支架的立柱的截面的示意图。0078图2是本发明的液压支架的立柱的正面的示意图。0079图中的标号分别表示00801金属筒体，2激光熔覆层。具体实施方式0081为了使得本领域的技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例进行详细说明。0082首先通过附图来说明本发明的液压支架的立柱

16、的结构。0083图1表示本发明的液压支架的立柱的截面的示意图。图2是本发明的液压支架的立柱的正面的示意图。可以看出，本发明的液压支架的立柱包括作为基体的金属筒体1和在金属筒体上的激光熔覆层2。本发明的液压支架的立柱仅具有一层激光熔覆层。通过该激光熔覆层就可以实现对液压支架的立柱的保护。0084由于本发明的液压支架的立柱是采用激光熔覆方式制造得到的液压支架的立柱，所以在金属筒体和激光熔覆层之间还不可避免的具有一层熔合层即，01MM03MM，所述熔合层是金属筒体的金属和激光熔覆用合金粉末的混合物。这是因为在激光熔覆过程中，激光束的能量较大，在熔化激光熔覆用合金粉末的同时也会熔化一定量的金属筒体，在

17、本发明中，也可以认为该熔合层是激光熔覆层的一部分，如果不认为熔合层是激光熔覆层的一部分，那么本发明还可以认为是以下的技术方案。0085一种液压支架的立柱，其特征在于，包括作为基体的金属筒体、熔合层以及熔合层上的激光熔覆层，所述激光熔覆层的层数和熔合层的层数均为一层。所述熔合层是金属筒体的金属和激光熔覆用合金粉末的混合物。由于熔合层在形成过程中，金属筒体的金属和激光熔覆用合金粉末都熔化，熔合层的深度直接影响熔覆层合金性能的发挥，所以为满足性能要求，熔合层在01MM03MM为优选。0086下面说明本发明所提供的具体制造方法的实施例。0087实施例10088矿用液压支架立柱的激光熔覆0089本实施例

18、为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为说明书CN102677043A5/9页8300MM。0090采用以下方法进行激光熔覆00911将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。00922装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。00933在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7400W，激光扫描线速度为480MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0094采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为44178M。该合金粉末包含013的C，05的SI，08的MN，175的CR，2

19、5的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。00954进行机械加工。0096加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM。其中，熔合层厚度为02MM。0097对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下00981无裂纹。00992熔覆层硬度能够达到30HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0100关于使用寿命，本发明的熔覆有熔覆层的立柱已经在新汶矿业集团新巨龙能源有限公司的推广使用，效果良好，目前已在采面使用4年，没有出现任何质量问题。0101关于熔覆层与立柱基体的

20、结合强度之所以能够达到310MPA以上，是因为，在激光熔覆过程中，不仅激光熔覆用合金粉末熔化，而且作为立柱基体的钢铁也熔化，因此激光熔覆用合金粉末与立柱基体已经形成一体，所以它们之间的结合强度非常高。0102关于耐盐雾性能试验，采用的是中国国家标准GB/T101251997，试验所用的药品为氯化钠的水溶液，浓度为50G/L5G/L，PH为6572，温度为352。0103实施例20104矿用液压支架立柱的激光熔覆0105本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为400MM。0106采用以下方法进行激光熔覆01071将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01082装入激

21、光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01093在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7200W，激光扫描线速度为720MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0110采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为53165M。该组合物包含015的C，10的SI，04的MN，195的CR，21的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01114进行机械加工。0112加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚度为015MM。0113对于

22、得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下说明书CN102677043A6/9页901141无裂纹。01152熔覆层硬度能够达到30HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0116实施例30117矿用液压支架立柱的激光熔覆0118本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为300MM。0119采用以下方法进行激光熔覆01201将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01212装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01223在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在

23、一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7400W，激光扫描线速度为480MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0123采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为63165M。该合金粉末包含002的C，15的SI，04的MN，158的CR，40的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01244进行机械加工。0125加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚度为02MM。0126对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下01271无裂纹。01282熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿

24、命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0129由于本实施例中的NI含量不高，所以成本较低。0130实施例40131矿用液压支架立柱的激光熔覆0132本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为400MM。0133采用以下方法进行激光熔覆01341将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01352装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01363在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7200W，激光扫描线速度为720MM/MIN，激光束为

25、1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0137采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为53165M。该合金粉末包含015的C，10的SI，08的MN，150的CR，45的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01384进行机械加工。0139加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为045MM，其中，熔合层厚度为015MM。0140对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下说明书CN102677043A7/9页1001411无裂纹。01422熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310M

26、PA以上，耐盐雾性能能够达到96小时以上无变化。0143实施例50144矿用液压支架立柱的激光熔覆0145本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为300MM。0146采用以下方法进行激光熔覆01471将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01482装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01493在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7200W，激光扫描线速度为560MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0150采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为531

27、78M。该合金粉末包含01的C，14的SI，05的MN，157的CR，40的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01514进行机械加工。0152加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚度为02MM。0153对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下01541无裂纹。01552熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0156实施例60157矿用液压支架立柱的激光熔覆0158本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用

28、液压支架立柱，直径为300MM。0159采用以下方法进行激光熔覆01601将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01612装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01623在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7300W，激光扫描线速度为680MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0163采用的激光熔覆用组合物为粉末状，粒径为63165M。该合金粉末包含014的C，11的SI，07的MN，151的CR，44的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为384

29、0G/MIN。01644进行机械加工。0165加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚度为02MM。0166对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下01671无裂纹。说明书CN102677043A108/9页1101682熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0169实施例70170矿用液压支架立柱的激光熔覆0171本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为300MM。0172采用以下方法进行激光熔覆01731将矿用液压支架立柱进行除锈、

30、毛化处理。01742装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01753在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉与激光熔覆同步进行；激光输出功率7300W，激光扫描线速度为680MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0176采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为53165M。该合金粉末包含013的C，12的SI，07的MN，152的CR，43的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01774进行机械加工。0178加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚

31、度为02MM。0179对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下01801无裂纹。01812熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。0182实施例80183矿用液压支架立柱的激光熔覆0184本实施例为新汶矿业集团新巨龙能源有限公司使用的矿用液压支架立柱，直径为300MM。0185采用以下方法进行激光熔覆01861将矿用液压支架立柱进行除锈、毛化处理。01872装入激光加工机床，该激光加工机床为二氧化碳激光加工机床。01883在主轴C的旋转运动及激光头X线性轴的进给运动配合下，在一个工步中送粉

32、与激光熔覆同步进行；激光输出功率7300W，激光扫描线速度为680MM/MIN，激光束为1525MM宽带矩形光斑；进行扫描熔覆的方式进行熔覆；0189采用的激光熔覆用合金粉末，粒径为53150M。该合金粉末包含008的C，13的SI，06的MN，156的CR，40的NI，余量的FE和不可避免的杂质。该激光熔覆用该激光熔覆用合金粉末的送粉速度为3840G/MIN。01904进行机械加工。0191加工完成后，包括熔合层的熔覆层的厚度为05MM，其中，熔合层厚度为02MM。0192对于得到的立柱进行试验测试，各项性能指标如下01931无裂纹。01942熔覆层硬度能够达到45HRC以上，矿井中使用寿命为5年以上，熔覆层与立柱说明书CN102677043A119/9页12基体的结合强度能够达到310MPA以上，耐盐雾性能96小时以上无变化。说明书CN102677043A121/1页13图1图2说明书附图CN102677043A13