Laserbekledingstechnologie: laserbekleding voor reparatie van tandwielen van kolenmijnbouwmachines.

In de kolenmijnbouw wordt het kettingwiel van de kolenmijnmachine, als essentieel onderdeel van het aandrijfsysteem, gedurende lange tijd blootgesteld aan zware belastingen, hoge wrijving en sterke schokken. Traditionele reparatiemethoden leveren vaak geen bevredigende resultaten op.

Uitdagingen voor de industrie

Traditionele reparatiemethoden zoals lassen en thermisch spuiten hebben problemen zoals een lage reparatienauwkeurigheid, een zwakke hechtsterkte en een grote warmtebeïnvloede zone. Wanneer het kettingwiel van de kolenmijnmachine onder zware omstandigheden werkt, voldoen deze reparatiemethoden vaak niet aan de eisen van efficiënte en veilige mijnbouw in moderne kolenmijnen.

Dit heeft directe gevolgen voor de stabiele werking en de onderhoudscyclus van de apparatuur. Zodra het tandwiel ernstig versleten of beschadigd is, is de levensduur van traditionele reparatiemethoden doorgaans kort en leidt frequente vervanging tot hoge onderhoudskosten en stilstandtijd.

De lange inkoopcyclus en de hoge kosten van nieuwe componenten vormen samen een ernstige belemmering voor de productie-efficiëntie en de economische voordelen van kolenbedrijven.

Technisch voordeel

Lasercladdingtechnologie is gebaseerd op de hoge energiedichtheid van laserstralen, waardoor legeringspoeders met specifieke eigenschappen snel op het oppervlak van het substraat smelten en in zeer korte tijd stollen tot een hoogwaardige bekledingslaag die metallurgisch aan het substraat is gehecht.

Vergeleken met traditionele oppervlaktereparatietechnieken heeft lasercladding unieke voordelen. De korte duur en geconcentreerde energie van de laserwerking resulteren in minimale thermische belasting van het substraat en geringe vervorming tijdens het smeltproces.

Deze technologie maakt nauwkeurige controle mogelijk over de dikte, vorm en eigenschappen van de bekledingslaag, waardoor zeer precieze reparaties van versleten en beschadigde onderdelen mogelijk zijn. De metallurgische hechtingseigenschappen zorgen voor een sterke hechting tussen de reparatielaag en het basismateriaal.

Precisieproces

Het lasercladding-reparatieproces volgt een strikte reeks procedures. De eerste stap is de voorbehandeling, waarbij het oppervlak van de onderdelen grondig wordt gereinigd met organische oplosmiddelen om olievlekken, roest en onzuiverheden te verwijderen.

Vervolgens wordt een oppervlaktebehandeling uitgevoerd, meestal met behulp van methoden zoals zandstralen en polijsten, om de oppervlakteruwheid te vergroten en de hechting tussen de coating en het substraat te verbeteren. Deze voorbehandelingsstappen lijken misschien eenvoudig, maar ze vormen de basis voor een succesvolle reparatie.

Vervolgens wordt een defectanalyse uitgevoerd om de slijtage, scheuren en andere toestanden van de componenten uitgebreid te evalueren met behulp van niet-destructieve testtechnieken, en om het reparatiegebied en het reparatieplan te bepalen. Deze stap helpt ingenieurs bij het ontwikkelen van de meest effectieve reparatiestrategie.

Kernproces

Het afstellen van de apparatuur is de kern van het reparatieproces bij lasercladding. Ingenieurs moeten de parameters van de lasercladdingapparatuur aanpassen aan de grootte, vorm en reparatievereisten van de onderdelen, waaronder laservermogen, scansnelheid, spotdiameter, poedertoevoersnelheid, enzovoort.

Voor dikkere bekledingslagen is het nodig het laservermogen en de poedertoevoersnelheid te verhogen, terwijl de scansnelheid dienovereenkomstig wordt verlaagd. Voor dunwandige onderdelen of onderdelen met hoge precisie-eisen is het nodig het laservermogen te verlagen en de scansnelheid te verhogen om de door warmte beïnvloede zone en vervorming te verminderen. Tijdens het bekledingsproces moet aandacht worden besteed aan het controleren van de overlap van de bekledingslagen, die doorgaans tussen de 30% en 50% ligt, om de continuïteit en uniformiteit van de bekledingslaag te garanderen.

Kwaliteitscontrole

Procesbewaking is een belangrijke stap om de kwaliteit van de bekleding te garanderen. Realtime monitoring van het smeltproces met behulp van infraroodthermometers, CCD-camera's en andere apparatuur, waarbij parameters zoals de temperatuur van het smeltbad en de morfologie van de smeltlaag worden bewaakt.

Wanneer de temperatuur van het smeltbad te hoog wordt, kan dit leiden tot defecten zoals een grove structuur en poriën in de bekledingslaag. In dat geval is het noodzakelijk om het laservermogen te verlagen of de scansnelheid tijdig te verhogen. Als het oppervlak van de bekledingslaag oneffen is, moeten de poedertoevoersnelheid en het scanpad worden aangepast.

Deze nauwkeurige realtime-controlemogelijkheid zorgt ervoor dat lasercladdingtechnologie de stabiliteit en consistentie van de reparatiekwaliteit waarborgt, en voldoet aan de eisen van de industriële productie voor hoogwaardige reparaties.

Nabewerkingsprocedure

Na de lasercladdingreparatie zijn er nog een aantal nabewerkingsprocedures nodig. Om restspanningen in de claddinglaag te elimineren en de microstructuur en eigenschappen te verbeteren, worden de gerepareerde onderdelen doorgaans eerst warmtebehandeld.

De meest gebruikte warmtebehandelingsmethoden zijn onder andere gloeien en temperen. Gloeien kan de hardheid van de bekledingslaag verminderen en de plasticiteit en taaiheid verbeteren. Temperen kan restspanningen elimineren, de structuur stabiliseren en de algehele prestaties van de bekledingslaag verbeteren.

Om te voldoen aan de maatnauwkeurigheidseisen van het tandwiel, worden de te repareren onderdelen mechanisch bewerkt, bijvoorbeeld door draaien of slijpen, zodat de afmetingen en oppervlakteruwheid van de onderdelen aan de ontwerpvereisten voldoen. Deze stap zorgt ervoor dat de gerepareerde onderdelen nauwkeurig passen en hun normale functionaliteit herstellen.