Công nghệ hàn phủ laser: sửa chữa bánh răng máy khai thác than bằng phương pháp hàn phủ laser.

Trong lĩnh vực khai thác than, bánh răng xích của máy khai thác than, là một bộ phận quan trọng của hệ thống truyền động, phải chịu tải trọng nặng, ma sát cao và va đập mạnh trong thời gian dài. Các phương pháp sửa chữa truyền thống thường không đạt được kết quả sửa chữa như mong muốn.

Những thách thức của ngành

Các phương pháp sửa chữa truyền thống như hàn và phun nhiệt gặp phải các vấn đề như độ chính xác sửa chữa thấp, độ bền liên kết yếu và vùng ảnh hưởng nhiệt lớn. Khi bánh răng xích của máy khai thác than hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, các phương pháp sửa chữa này thường không đáp ứng được nhu cầu khai thác hiệu quả và an toàn trong các mỏ than hiện đại.

Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động ổn định và chu kỳ bảo trì của thiết bị. Khi bánh răng bị mòn hoặc hư hỏng nghiêm trọng, tuổi thọ của các phương pháp sửa chữa truyền thống thường ngắn, và việc thay thế thường xuyên dẫn đến chi phí bảo trì thiết bị cao và tổn thất do thời gian ngừng hoạt động.

Chu kỳ mua sắm kéo dài và chi phí cao của các linh kiện mới, khi kết hợp lại, tạo ra những hạn chế nghiêm trọng đối với hiệu quả sản xuất và lợi ích kinh tế của các doanh nghiệp than.

Lợi thế kỹ thuật

Công nghệ phủ laser dựa trên đặc tính mật độ năng lượng cao của chùm tia laser, giúp nhanh chóng làm tan chảy các loại bột hợp kim có tính chất đặc biệt trên bề mặt chất nền, và đông đặc trong một khoảng thời gian rất ngắn để tạo thành một lớp phủ hiệu suất cao được liên kết luyện kim với chất nền.

So với các kỹ thuật sửa chữa bề mặt truyền thống, phương pháp phủ laser có những ưu điểm độc đáo. Thời gian ngắn và năng lượng tập trung của tia laser dẫn đến tác động nhiệt tối thiểu lên chất nền và độ biến dạng thấp trong quá trình nóng chảy.

Công nghệ này có thể kiểm soát chính xác độ dày, hình dạng và hiệu suất của lớp phủ, từ đó đạt được khả năng sửa chữa chính xác cao các bộ phận bị mòn và hư hỏng. Đặc tính liên kết luyện kim đảm bảo độ bền liên kết cao giữa lớp sửa chữa và vật liệu nền.

Quy trình chính xác

Quy trình sửa chữa bằng phương pháp phủ laser tuân theo một bộ quy trình nghiêm ngặt. Bước đầu tiên là giai đoạn tiền xử lý, bao gồm việc làm sạch kỹ lưỡng bề mặt các bộ phận bằng dung môi hữu cơ để loại bỏ vết dầu mỡ, rỉ sét và tạp chất.

Tiếp theo, quá trình làm nhám bề mặt được thực hiện, thường sử dụng các phương pháp như phun cát và đánh bóng để tăng độ nhám bề mặt và cải thiện độ bám dính giữa lớp phủ và chất nền. Các bước tiền xử lý này có vẻ đơn giản, nhưng chúng là nền tảng để đảm bảo quá trình sửa chữa thành công.

Tiếp theo, việc đánh giá khuyết tật sẽ được tiến hành để đánh giá toàn diện sự hao mòn, nứt nẻ và các tình trạng khác của các bộ phận thông qua các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy, và để xác định khu vực cần sửa chữa và kế hoạch sửa chữa. Bước này giúp các kỹ sư xây dựng chiến lược sửa chữa hiệu quả nhất.

Quy trình cốt lõi

Gỡ lỗi thiết bị là quy trình cốt lõi trong sửa chữa bằng phương pháp phủ laser. Các kỹ sư cần điều chỉnh các thông số của thiết bị phủ laser dựa trên kích thước, hình dạng và yêu cầu sửa chữa của các bộ phận, bao gồm công suất laser, tốc độ quét, đường kính điểm, tốc độ cấp bột, v.v.

Đối với các lớp phủ dày hơn, cần tăng công suất laser và tốc độ cấp bột, đồng thời giảm tốc độ quét một cách thích hợp. Đối với các chi tiết thành mỏng hoặc các chi tiết có yêu cầu độ chính xác cao, cần giảm công suất laser và tăng tốc độ quét để giảm vùng ảnh hưởng nhiệt và biến dạng. Trong quá trình phủ, cần chú ý kiểm soát tỷ lệ chồng lấp của lớp phủ, thường từ 30% - 50%, để đảm bảo tính liên tục và đồng nhất của lớp phủ.

Kiểm soát chất lượng

Giám sát quy trình là một bước quan trọng để đảm bảo chất lượng của lớp phủ. Giám sát quá trình nóng chảy theo thời gian thực bằng cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại, camera CCD và các thiết bị khác, theo dõi các thông số như nhiệt độ của vũng nóng chảy và hình thái của lớp nóng chảy.

Khi nhiệt độ của vũng nóng chảy quá cao, có thể gây ra các khuyết tật như cấu trúc thô và lỗ rỗng trong lớp phủ. Lúc này, cần giảm công suất laser hoặc tăng tốc độ quét kịp thời. Nếu bề mặt lớp phủ không đồng đều, cần điều chỉnh tốc độ cấp bột và đường quét.

Khả năng điều khiển thời gian thực chính xác này cho phép công nghệ phủ laser đảm bảo tính ổn định và nhất quán của chất lượng sửa chữa, đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp về sửa chữa chất lượng cao.

Quy trình xử lý hậu kỳ

Sau khi quá trình sửa chữa bằng phương pháp phủ laser hoàn tất, một loạt các quy trình xử lý sau đó cũng cần thiết. Đầu tiên, để loại bỏ ứng suất dư bên trong lớp phủ và cải thiện cấu trúc vi mô cũng như các đặc tính, các bộ phận được sửa chữa thường được xử lý nhiệt.

Các phương pháp xử lý nhiệt thường được sử dụng bao gồm ủ, ram, v.v. Xử lý ủ có thể làm giảm độ cứng của lớp phủ, cải thiện độ dẻo và độ dai; Xử lý ram có thể loại bỏ ứng suất dư, ổn định cấu trúc và cải thiện hiệu suất tổng thể của lớp phủ.

Theo yêu cầu về độ chính xác kích thước của bánh răng, các bộ phận được sửa chữa sẽ được gia công cơ khí, chẳng hạn như tiện, mài, v.v., để đảm bảo kích thước và độ nhám bề mặt của các bộ phận đáp ứng yêu cầu thiết kế. Bước này đảm bảo các bộ phận được sửa chữa có thể lắp ráp chính xác và khôi phục chức năng bình thường.