于子旺， 范永海
（河北理工大学， 河北 唐山 063009）
摘 要： 煤矿等采矿巷道临时支护多采用液压支柱。为保障临时支护液压系统的稳定运行，液 压支柱定期淘汰，废旧液压支柱数量大，再制造效益高。 分析了液压支柱的失效方式，提出了适合 的再制造工艺方法。
关键词： 液压支柱； 再制造； 表面修复
0 引言
维修或再制造都可以将 一个已经磨 损或损坏 的机械设备恢复到正常状态。 再制造不同于维修， 维修是在产品的使用阶段为了保持其良好技 术状 况及正常运行而采取的技术措施；再制造是将大量 废旧产品回收后，通过分类拆卸，对零部件进行清 洗、检测、批量修复所获得新的零部件或产品的工 艺过程，
再制造产品在技术性能上一般能达到新品 水平。 再制造加工技术主要是 对零件的损 伤表面进 行加工，通常添加一层材料覆盖磨损、腐蚀造成的 材料表面缺陷，以恢复报废零件表面形态和机械性 能。 液压支柱的主要失效原因是液压缸内壁和活塞 杆表面的磨损，其再制造包括拆解、清洗、检测、加 工（修复）、装配等步骤。 对废旧件的液压支柱的磨 损部位的再制造加工恢复是再制造的核心技术。 拆 解是对液压支柱进行再制造的前提，拆解的关键是 实现无损拆解，以便获取高质量废旧零件。 清洗是 采用机械、物理、化学和电化学等方法清除零件表 面污物(灰尘、油污、积炭、旧漆层和腐蚀层等)的工 艺过程。 通过件表面清洗实现零部表面形状及性能 鉴定。 通过零件检测可准确掌握零件的技术状况， 鉴别出哪些零件可直接利用，哪些零件可再制造修 复，哪些零件报废，包括对零件几何尺寸和物理力 学性能的鉴定以及对零件缺陷的检测。 加工（修复） 是对废旧零件磨损、变形、腐蚀和其他损伤的几何形状和尺寸的恢复，恢复零件的配合特性和工作能 力。 装配就是将恢复功能的零件同其他零件组装成 合格液压支柱的工艺过程。
1 液压支柱的失效方式
液压支柱的失效方式有多种，其中有些是属于 可现场维修修复的失效，例如密封圈的损坏。 导致 液压支柱成为报废品的主要原因是各种磨损，主要 包括腐蚀磨损、磨粒磨损、疲劳磨损。 对于因过载导 致的液压缸或活塞杆塑性变形、断裂等原因引起的 液压支柱失效，基本上已经失去再制造的意义。
（1）腐蚀磨损 由于液压支柱系统采用 的介质主要 是水基乳 化液，虽然其中添加了抗磨、抗氧化添加剂，但由于 水和水中杂质的存在仍可引起液压支柱的腐 蚀磨 损。 水和水中所含的氧气、氯离子、二氧化碳溶于水 后形成的碳酸根离子共同作用可以对液压支柱 发 生化学和电化学腐蚀作用。 液压支柱表面形成的腐 蚀产物在液流冲刷或摩擦过程中被剥落下来，加剧 磨粒磨损。 腐蚀磨损和磨粒磨损起着互相促进的作 用。 当介质中同时存在固体颗粒污染物和腐蚀性离 子时，固体颗粒磨去了元件表面的保护层不断暴露 出新的表面，新的表面又受到腐蚀磨损致使介质的 腐蚀作用加剧。
（2）磨粒磨损 液压支柱缸体和活塞杆 的磨粒磨损 液发生在 缸体和活塞杆的工作面。 缸体工作面磨损主要缘于 介质中的硬质颗粒杂质，活塞杆工作面的磨损除与 介质中的硬质颗粒杂质有关，还与活塞杆的防尘有 关。 在液压介质的污染物中，金属颗粒和金属氧化 物约占 75％，尘埃约占 15％，其他杂质约占 10％。 因 此控制磨粒磨损主要是控制液压介质中的金属 颗 粒和金属氧化物。 液压系统中的金属颗粒和金属氧 化物主要来自于液压元件制造加工环节残留、泵的 磨损、氧化物以及各种液压阀的冲蚀磨损。 液压介 质中磨粒含量越大、硬度越高，缸体和活塞杆的磨 粒磨损越严重。
（3）疲劳磨损 液压支柱缸体和活塞杆 的摩擦副表 面在交变 摩擦剪切应力长期反复作用下，超过表面抗疲劳极 限强度将导致工作面金属产生微小疲劳裂纹，产生 疲劳裂纹后交变摩擦剪切应力再作用就会有微小 金属片从工作面脱落造成疲劳磨损。 疲劳磨损一旦 发生，工作面的疲劳磨损呈磨损速度加剧现象。 疲 劳磨损最终导致液压支柱缸体内壁和活塞杆 的外 表面产生由众多洼坑连片而成的毛面，最终使液压 支柱失效。
2 液压支柱的表面修复技术
对于液压支柱的再制造，除了少量的机加工技 术，主要的是 2 个主要零件液压缸体和活塞杆表面 磨损的修复。 表面修复技术应用最多的是电喷涂技 术、复合电刷镀技术、冷焊技术和激光再制造技术。 由于液压支柱尺寸较大，表面磨损的其他尺寸修复 技术不适用。
（1）电喷涂技术 电喷涂技术是热喷涂技术的一种，电喷涂是以 电弧为热源将溶化的金属丝或金属粉末用高速 气 流雾化， 高速喷射到工件表面形成涂层的一 种工 艺。 高速电弧喷涂技术能够制备耐磨涂层、防腐涂 层等各种性能的涂层，可以应用于磨损零件的修复 和强化。 其中新型的高速电弧喷涂具有粒子速度 高、雾化效果好，涂层的结合强度高、涂层的孔隙率 和表面粗糙度低的特点，同时高速电弧喷涂具有优 质、高效、低成本的优点。 高速电弧喷涂技术用于液 压缸缸体和活塞杆的再制造，通过选择合理的电喷 涂材料，不仅可以恢复尺寸，还能提高再制造后零 件工作面的耐磨性，进而提高其寿命。 高速电弧喷 涂可以在干净的金属表面形成 0.5~2 mm 性能良好 的涂层，适用于磨损较大的液压缸缸体和活塞杆表 面修复再制造工艺。
（2）电刷镀技术 电刷镀技术是一种传统的表面特殊加工技术， 目前应用较多的是纳米复合电刷镀技术。 纳米复合 电刷镀技术是在传统电刷镀技术基础上把具有 特 定性能的纳米颗粒加入电刷镀镀液中，使得被修复 的表面获得纳米颗粒弥散分布的复合电刷镀涂层。 由于纳米复合电刷镀添加了纳米材料，使得电刷镀 涂层具有优异的力学性能，如超硬、高强、高韧等。 纳米复合电刷镀表面修复技术应用于液压支柱 再 制造，可以获得不超过 1 mm 的复合镀层，在恢复磨 损零件尺寸的同时提高零件表面的耐磨性，降低零 件表面的摩擦系数，而且还可以提高零件表面的高 温耐磨性和抗疲劳性能。
（3）冷焊技术 冷焊技术是一种采用特 殊设计电脉 冲电源的 电阻焊技术，是一项适用于零件修补的新型表面工 程技术。 冷焊技术利用电流通过电阻产生的高温将 补材施焊到母材。 冷焊修补工艺的热影响区小，在 修补区整体温升很小，因此冷焊技术特别适用于对 零件局部压坑、腐蚀坑、划伤、磨损等损伤修补。 冷 焊技术可以用于修补液压支柱缸体和活 塞杆的局部磨损或划痕。
3 结语
再制造技术涉及材料选 择和加工修 复工艺等 多个环节，引入新型材料和先进再制造技术再制造 的液压支柱不仅可以完全具备新产品的所有性能， 还可以提高其表面质量，增加寿命。 在深入理解再 制造工程工艺技术的特点及应用背景的基础上，不 断借鉴、吸纳维修工程、制造工程及绿色工程中的 先进工艺、技术及理念探讨液压支柱的再制造工艺 与技术，对于充分利用大量废旧液压支柱生产新产 品具有明显的经济价值。
参考文献：
［1］崔培枝，姚巨坤. 再制造生产的工艺步骤及费用分析［J］. 新技术 新工艺，2004(2):18-20.
［2］姚巨坤. 装备再制造工艺分析研究［J］. 设备管理与维修，2007(3): 8-10. 作者 简 介： 于 子 旺（1971- ），河 北 唐 山 人，河 北 理 工 大 学 实 验 师， 硕士， 主要从事机械设计制造方面的教学和科研工作， 电话： 0315-2592162，电子信箱：yulu962003@y
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乾坤矿山的便携式螺旋支柱介绍
【联 系 人】：苏女士
【联系电话】：18075188209
乾坤矿山的便携式螺旋支柱是一款矿井临时支护设备，是矿井适用的金属单体支柱。
便携式螺旋支柱由五部分组成：上承压板、上支柱、螺杆、下支柱、下承压板。
具有轻便、结构简单、价格实惠、可回收反复使用、可远距离拆除等特点。
上承压板：
尺寸：63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
上承压板主要用于增大支柱与顶板的接触面积，从而加大支柱承压重量。四个触角有利于加大支柱在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
下承压板：
下承压板尺寸与上承压板尺寸相同：
63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
下承压板主要用于增大支柱与底板的接触面积，从而加大支柱承压重量。中心的回环有利于加大支柱下承压板与下支柱的契合，加大在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
上支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于下支柱，上支柱稍长。
下支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于上支柱，下支柱稍短。
支柱常用的规格型号有：1.5米，1.8米，2.米，2.5米，3米，3.5米。
便携式螺旋支柱的含义：以1.5米为例，金属钢管直径有48和63两款，最高支撑高度为1.5米。该款支柱可支撑1-1.5米范围内的任意高度，其他以此类推。
钢管直径越大，支柱承重越大，可支撑高度越高；支柱高度越高，支柱承重越小。
螺杆：
支柱的螺杆由螺纹钢特制而成。
特制螺杆，尺寸为80厘米，安装在支柱上以后主要用来保证支护的升缩，一般升缩在50厘米之间。我们确认的型号为拉升后可支撑的高度，比喻63-3.5.就是这根支柱最高可支撑3.5米的高度，最低可支撑3米的高度，之间可以拧动螺杆拉升，可以支撑3-3.5米之间的任意高度。
在螺杆的中间有4个齿状设计，主要是方便员工使用时升缩方便。
乾坤矿山的这款便携式螺旋支柱，参数经过多次试验和客户使用数据验证的，正是因为这个原因，乾坤矿山的这款支柱不能超高度超承载能力使用，超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故；也正因为这个原因，本着客户至以上，一切从客户的利益出发的原则，乾坤矿山不提供定制和特殊规格的制作。为此，很多客户不理解，指责我们不满足客户需求。
其实，这款支柱自从研发十年来，我们的客户遍布全国各地，得到了客户的一致好评，虽然我们拒绝过不少的客户，但十年来，我们从没有因为质量和使用问题接到客户投诉，是一款轻便、简单、实用、实惠的好产品。
便携式螺旋支柱适用范围：
1、所有采场风爆工、出渣工、支护工作业时；
2、顶板破碎、倒三角节理发育、岩石不稳固的掘进工程作业时；
3、巷道破碎进行永久支护前。
便携式螺旋支柱使用方法和要求：
1、作业人员经过通风 、洒水、处理完松石后方可进行螺旋支柱支护；对上盘不稳固的采场要用锚杆和螺旋支柱结合支护。
2、支护时首先要根据矿体倾角或岩石破碎情况选择好支柱使用地点，在支柱的上下端均垫加长度适宜的木板，沿进入作业面的方向向前逐根支护，调整支柱顶住顶底板，用套管将丝杠拧紧确认无误后，方可进行作业。对当场用两根撬棍也无法撬下、需动炮处理的松石，对顶板破碎及上下盘围岩滑帮比较明显的采场，对上部有采空区的地点，必须进行加密支护。
3、便携式螺旋支柱支护时必须根据作业面的采幅宽度和顶板压力来确定使用支柱的数量，每个矿房不少于15根螺旋支柱。2米以上采幅采用双排支柱支护，1.5米以下的采幅采用单排支护，但不论是单排还是双排支柱支护，顶部都必须加承压板、木板等护住顶板，以加大接触面积。
4、便携式螺旋支柱不能超高度超承载能力使用（具体要求见附表），超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故。
5、作业过程中，作业人员要经常检查丝杠松紧和顶板变化情况，及时将支柱拧紧，确保作业安全。
6、风爆工装药结束后，要按顺序由前向后依次拆卸支柱并清点数量；拆卸支柱时要及时观察顶板变化情况，发现异常立即停止拆卸，迅速撤离。
7、出渣工和支护工作业完毕后，须对丝杠重新紧固确认无误方可离开作业现场。撤下来的支柱须将螺母调至最低点，将丝杠置于套管内进行防护。
便携式螺旋支柱使用规定
1、无论作业现场的岩石结构是否存在危险，出渣工、风爆工在进行采矿或掘进作业时必须使用、支护工在顺路支护时必须使用、使用时必须按照上述方法规范支护。
2、把螺旋支柱的使用作为作业现场安全确认的重要内容，带班长或跟班领导必须在确认卡上填写支柱使用情况。
3、螺旋支柱要作为工具进行管理，要及时涂油防锈。使用时必须轻拿轻放，不得随意乱扔。
4、支柱外表出现损伤（如开裂、压扁、明显弯曲等）不能继续使用。
【联 系 人】：苏女士
【联系电话】：18075188209
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