液壓支架雙伸縮立柱及千斤頂內孔鑲套工藝的研究與應用

趙雪峰

（開灤（集團）有限責任公司，河北 唐山 063000）

液壓支架立柱千斤頂是液壓支架的主要支護部件，在井下長期使用后，因漲缸、拉傷、腐蝕等現象而報廢的比例越來越大，給生產維修單位帶來了巨大壓力，直接影響工作面的有序生產。

圖1 缸筒表面拉傷

圖2 缸筒表面腐蝕

產生這些損壞的原因主要是采區頂板壓力過大、乳化液的配置比例不當、液壓介質中摻雜混合污染物等因素。原有的修復工藝主要是對液壓缸工作區堆焊、重新鏜孔、重新電鍍等，或采用低溫鍍鐵工藝。傳統的修復工藝，存在以下問題：

（1）缸筒堆焊處理，缸筒原有的冶金成分被破壞，缸筒硬度降低，降低了支護強度；

（2）堆焊處理帶來了缸口位置與工作區位置的同軸度差，缸筒變形嚴重；

（3）低溫鍍鐵，雖對缸筒的冶金成分、尺寸公差等無影響，但存在生產率低、能耗大等問題，且因節能環保問題而難以擴大產能，難以保證快速發展的綜采生產需求。

1 研究內容

本研究是替代原有液壓缸堆焊、鏜孔、電鍍或低溫鍍鐵等傳統修復工藝，通過研究缸筒內孔不銹鋼鑲套工藝，恢復設計尺寸，并提高缸筒內表面硬度和耐磨性，達到缸筒內表面抗拉傷、抗腐蝕的應用效果。

主要研究內容，如下：

（1）研究液壓支架雙伸縮立柱及千斤頂的內孔不銹鋼鑲套修復工藝過程，包括缸筒內孔粗鏜、不銹鋼筒卷圓、不銹鋼筒環焊與直縫焊接、不銹鋼筒滾壓加工等。

（2）研究匹配上述工藝過程的工藝裝備，包括專用焊接機床、可調整液壓滾壓工裝、高精度卷板機床、不銹鋼筒壓裝設備等。

（3）內孔不銹鋼鑲套修復工藝實踐，選擇待修的液壓支架雙伸縮立柱及千斤頂進行內孔鑲套，修復后尺寸性能達到圖紙和標準要求。

2 工藝過程

本研究以φ230/φ180液壓支架雙伸縮立柱的外缸筒為例，進行內孔鑲套，具體工藝過程如下：

圖3 φ230/φ180液壓支架雙伸縮立柱原始圖紙

（1）外缸筒的缸底車床切割；

（2）缸筒調直。檢驗缸筒是否存在彎曲變形，如有彎曲需采用壓力機校直，確保1m范圍內的彎曲度小于1mm；

（3）缸筒粗鏜。以原內孔為基準，在缸筒兩側的外圓上倒20°倒角（此倒角作為缸筒粗鏜的定位基準），缸筒在深孔鉆鏜床上進行粗鏜，粗鏜后尺寸達φ234+（0.05~+0.1）；

（4）鑲套前的焊接溝槽加工，溝槽寬7~8mm，深度2.5~3mm；

（5）不銹鋼套加工：

①根據原缸筒計算出所需尺寸進行剪板，不銹鋼板寬度＝（原缸筒直徑+不銹鋼板厚）*3.1416，長度按照缸筒長度確定，不銹鋼板厚2mm，材質304；

②卷板機卷筒；

③不銹鋼套對口點焊，用點焊機進行點焊，注意對口的嚴密性，保證平直不漏光；

④不銹鋼套直縫焊接，采用直縫氬弧焊機進行直縫焊接，焊接電流A85~A95，保證焊縫平直無缺陷；

⑤在壓縫機上進行不銹鋼套直縫壓縫處理，完畢后對焊縫做第一次PT探傷，確保焊縫無裂紋。

圖4 不銹鋼套實物照片

（6）在臥式壓力機上將不銹鋼套壓入缸筒內部，注意不銹鋼套在缸底位置要留出6~10mm，便于滾壓時固定不銹鋼套；

（7）在深孔鉆鏜床上采用液壓可調滾壓頭進行不銹鋼套滾壓處理，使不銹鋼套和缸筒內壁鑲嵌嚴密，滾壓頭在直徑方向上的擠壓量在0.25~0.5mm之間為宜，滾壓完畢后測量內孔尺寸，并對直縫進行第二次PT探傷，確保焊縫無裂紋；

（8）鑲套后車溝槽和碾壓，用于后續不銹鋼套和缸筒環焊；

（9）烘干處理，對碾壓完畢的缸筒進行烘干，溫度300℃，保溫2h，確保缸筒與不銹鋼套之間的水分能充分揮發；

（10）缸筒與不銹鋼套環焊，完畢后對環焊縫做第3次PT探傷；

圖5 外缸筒內孔鑲套后的實物照片

（11）修磨缸口、缸底環焊位置，使之不影響活塞密封的安裝；

（12）整體組裝后依據《GB25974.2-2010》進行壓力測試，確保符合標準要求。

3 工業試驗及效果

200顆采用內孔不銹鋼鑲套的液壓支架雙伸縮立柱，用于開灤集團單侯礦業分公司井下綜采工作面，使用250d后，井下實測雙伸縮立柱動作靈活，性能可靠，無爬液、漏液等現象。隨機抽取1顆返井解體后，觀察缸筒內孔效果，內孔表面完好，無劃傷、腐蝕等現象，活塞密封件完好無缺損。

4 結語

研究液壓支架雙伸縮立柱及千斤頂內孔鑲套工藝，取代了傳統的堆焊或低溫鍍鐵等修復工藝，達到了提高缸筒內表面耐磨性和耐腐蝕性的目的，且經過內孔鑲套修復后立柱千斤頂使用壽命顯著延長，極大地節約了煤礦綜采設備的修理成本，為煤礦產生顯著的經濟效益。