煤炭企業智能維修與再制造技術的應用

王健銘

摘 要：隨著現代制造企業升級，結合現代智能技術對煤礦機械進行維修成為當前煤炭領域關注的重點。本文以平朔煤炭工業公司作為研究背景，就煤炭機械智能維修與再制造方面應用的技術進行闡述，然后重點就當前比較熱門的逆向工程技術的原理和特點闡述，進而通過研究為當前智能維修與再制造技術的應用推廣提供參考。

關鍵詞：智能維修；煤炭機械；采煤機；再制造

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A

隨著現代煤礦產業的發展，以及煤炭規模的不斷擴大，使得大量的煤炭企業大量增加。以山西朔州為例，在500公里半徑內，擁有生產煤礦749座，在建煤礦137座，選煤廠211個，2016 年晉陜蒙地區原煤產量占全國煤炭總量的66.8%，巨大的產能優勢，給維修產業帶來空前的業務空間。但對于傳統的煤炭機械維修來講，技術難點大、維修復雜等問題，嚴重制約著煤炭企業的生產效率。對此，為提高企業維修與再制造的效率，人們開始嘗試探索新的技術和方法，進而更好地對煤炭機械進行維修和再制造。因此，加強對現代維修與再制造技術的轉型應用，是當前機械維修與再制造領域探討的熱點話題。

1.智能維修與再制造技術應用現狀

現代智能裝備制造技術的發展，使得企業在智能維修與再制造技術方面有較大的提升。以平朔煤炭工業公司為例，在其服務的半徑內服務的煤炭企業超過17家，承擔的維修任務超過100項。在巨大客戶資源的同時，公司也積極加快企業技術升級，并依托智能維修與再制造研發中心，重點圍繞表面工程、逆向工程、增材再制造、新材料、3D打印技術等進行研究。

而從企業維修與再制造技術應用方面，主要集中在以下幾個方面：

第一，利用遠程監測和診斷技術及逆向設計技術，通過領先的互聯網服務平臺，以快速響應的本地化服務為企業提供零部件再制造、整機再制造、進口配件國產化及智能化生產設備運行保障服務。

第二針對煤機裝備、礦山設備、軌道交通等磨損嚴重、失效、報廢的零部件，采用熔覆技術（等離子熔覆、激光熔覆）、噴涂技術（超音速火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂）、表面工程技術（納米涂層、金屬表面陶瓷化、Tyon-D涂層），實現機電產品的再制造工程。通過再制造產業化方式，設備使用企業可以減少40%～60%備件采購成本，起到節省資金、節能、節材和保護環境的效果。

第三，通過引進逆向工程及3D打印技術，將有剩余壽命的廢舊零部件作為再制造毛坯，采用先進表面技術、快速成形技術和修復熱處理等加工技術，使其恢復或超過新品技術性能和應用價值；將不符合可持續發展要求的原型產品，通過先進的表面工程大幅提升原品的性能，延長使用壽命，進而解決煤炭行業目前普遍存在的液壓支架、采煤機和三機維修難度大的問題。

第四，通過引進表面噴涂、有色金屬表面陶瓷化、激光淬火、激光噴丸、激光熔覆技術，利用多弧離子鍍膜機、石墨烯化學氣相沉積系統、微弧氧化系統等設備對零部件、配件表面進行處理，解決煤炭采掘行業，石油開采行業設備在復雜工況下，易腐蝕、易磨損、抗壓力沖擊及撕裂等問題。

由此，通過上述技術的應用可以看出，未來智能維修與再制造領域呈現出涉及技術范圍廣、工業精度高等特點，并將在未來形成多學科綜合應用結合的發展趨勢。

2.逆向工程技術在采煤機制造中的應用

通過上述的歸納看出，逆向工程是當前企業在智能維修與再制造方面應用的重點。而在采煤設備中，掘進機是一種常用的機械設備。當前我國企業在掘進設備的引進中大部分都是采用國外的機械，這不僅成本高，并且維修難。一旦其中的易損件出現損壞，將嚴重影響煤炭企業的生產。因此，人們開始嘗試采用國產的零件替代國外的易損件，進而降低企業的成本。

2.1逆向工程技術原理

在工業設計領域中，傳統的產品開發是采用正向的開發流程，包括零部件設計、制造、檢驗、裝機、性能測試等。這種傳統的正向開發方法耗費成本高，并且開發周期長，從而嚴重制約了工業制造。而隨著測量技術、計算機技術的發展，人們開始將目光投入到逆向設計方面。所謂的逆向設計就是通過特定的測量技術和方法，從而獲得產品表面離散點的集合坐標，然后在該基礎上結合曲面建模技術對產品進行逆向還原和制造。該技術的核心和關鍵包括兩點：一是如何對數據進行測量和采集；二是如何借助采集到的數據對曲面進行建模。

目前，針對數據的采集中，主要包括接觸式測量和非接觸式測量兩種方法。其中接觸式測量主要采用三坐標測量機，可根據測量實物形狀的不同采用不同的探頭；非接觸式測量主要運用光學的原理，采用激光測距等方法對實物進行測量。在實際的應用中結合不同的實物可采用不同的測量方法。

2.2逆向工程技術的具體應用

為進一步說明逆向工程在機械維修與再制造中的應用，以煤炭企業中常用的采煤機導向滑靴為例，結合逆向工程設計步驟，對導向滑靴進行設計。首先對導向滑靴實物進行標點定位，具體操作則是通過3D掃描儀對設置在導向滑靴上的定位標點進行掃描，從而得到導向靴滑數據點云。然后根據上述的點云信息，構建3D數字化模型，然后根據上述的模型制作導向滑靴樣品。

3.激光熔覆技術在維修方面的應用

激光熔覆技術作為一種煤炭機械修復技術，當前在煤炭領域主要應用在液壓支架、掘進機、采煤機等失效零件的再制造。通過激光熔覆技術，可以修補機械作業過程中出現的磨損問題，并可在零部件的表面形成冶金結合，并且硬質點高的復合材料層，進而提高機械使用的壽命。而該技術的操作步驟可以分為以下幾步：

（1）外觀檢驗

對工件的外觀進行檢驗，查看其是否具有明顯的磨損，然后通過探傷的方式查看工件是否存在氣孔、砂眼等缺陷；最后再用硬度計對工件需要熔覆位置的硬度等進行檢測。

（2）表面處理

在進行修補以前，還需要對車床磨削加工，從而去除工件上存在的氧化層。

（3）裝卡待熔覆的工件，編制熔覆的程序，并進行激光熔覆。

（4）檢查激光熔覆后的質量，如存在缺陷對其進行局部修復，并在完成后緩慢冷卻工件，以減少殘余熱應力對工件的影響。

而通過上述的熔覆技術，可為企業節約大量的原材料成本。但是對于該技術的應用中，需要注意幾個突出的問題，那就是大面積的熔覆很容易讓工件表面產生裂紋，同時在熔覆中需要對熔覆的工藝參數進行優化。

結語

總之，對于煤炭企業智能維修與再制造來講，涉及大量的新技術和新方法，本文在總結當前企業應用現狀的前提下，重點就熔覆技術和逆向工程技術的應用進行了闡述，從而通過研究為煤炭企業的智能化維修提供借鑒與參考。

參考文獻

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