一种单体液压支柱的活柱修复方法技术

本发明专利技术提出一种单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，通过改进工艺实现活柱的不锈钢套镶嵌焊接，焊后不锈钢套和活柱之间无渗漏，且焊缝不位于活柱工作面。首先车掉活柱从上端到靠上的圆柱台部分外径，套接不锈钢套，然后将原圆柱台位置以限位圈替代，限位圈热胀后套接，冷却后箍紧不锈钢套，最后焊接限位圈与活柱，在填料焊接区域封闭不锈钢套下端。实现了不锈钢套下端与活柱的界面紧固、缝隙焊接，弥补了现有镶套修复活柱方法易致的渗、漏油的缺限。本方法没有薄壁焊接，不是异材焊接，不涉及不锈钢焊接，难度低，成本低，解决了原镶套修复中薄壁不锈钢套焊接的难题。修复后活柱裸露处均包裹不锈钢，可抵御环境侵害，提高了可靠性和寿命。

A method of repairing single hydraulic prop with movable column

【技术实现步骤摘要】
一种单体液压支柱的活柱修复方法
本专利技术属于矿山机械
，主要涉及一种单体液压支柱的活柱的修复方法，具体是一种单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法。
技术介绍
目前，单体液压支柱活柱广泛应用于矿山矿洞之中，是各类矿洞，特别是煤矿矿洞之中的必备设备之一。据统计，在全国通配煤矿普采工作面的支柱比重已占到65%至70%，有200万根在近千个固采工作面使用。单体液压支柱采用了柱塞悬浮式技术原理，在液体液压悬浮力作用下，实现对工作面安全可靠的支撑和承载，且具有一定的抗偏载能力。单体液压支柱的活柱作为液压活动部件，需要耐磨耐冲击，一般采用钢材质制成，表面要求光滑且外露，然而在矿洞之中环境条件确及其恶劣，具有阴暗、潮湿、风大和富氧等特点，这些均不利于金属防腐。特别是煤矿井下相对湿度常年在90%以上，即使常温下空气中的水分也能在活柱金属表面形成一层水膜；井下还存在不同程度的淋水，且水质大部分呈现碱性或酸性；井下往往会有腐蚀性的气体和矿物杂质会接触到活柱，导致金属发生电化学腐蚀；另外，活柱在井下也会受到机械磕碰，矿物击打剐蹭等机械性伤害而进一步加剧损伤。单体液压支柱的活柱的矿山用量是非常大的，从经济性上综合考虑，我国批量生产和使用的是热轧低碳合金钢材质。在矿山使用过程中，单体液压支柱均需要定期修复，防止金属腐蚀造成活柱自身强度下降，造成单体液压支柱变形、弯曲，导致顶板恶化，甚至冒顶的事故发生。目前单体液压支柱的活柱表面修复方法有：电镀、喷涂、表面发黑和镶不锈钢套。电镀、喷涂、表面发黑这几种方法工艺要求高，且会造成工业废水，限制了其在矿山企业自身范围内的自主修复使用。镶不锈钢套方法成本稍高于前面几种方法，但其主要是通用机械加工修复工艺，主要设备便于成套采购，设备操作易上手，工艺流程易于掌握，工艺条件成熟，产品性能稳定；镶不锈钢套方法对环境依赖性小，不占用大量水资源，能耗对企业来说也可接受，工业三废排放小，相比前面几种工艺对环境的污染极小；镶不锈钢套方法修复后的单体液压支柱的活柱具有一定的抗磨损、抗机械损伤的性能，有利于简化和降低在矿山、矿洞等复杂环境条件下搬运、操作、防护和保存要求，深受企业欢迎。单体液压支柱的活柱镶不锈钢套的修复方法是将大约为0.6mm至1.2mm厚度的不锈钢薄板对焊后再挤压到活柱外表面，形成不锈钢套，然后在底边采用二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等焊接工艺环形焊接将不锈钢套固定在活柱上。现有的单体液压支柱的活柱镶不锈钢套的修复方法仅是在不锈钢套底边与活柱进行焊接，然而不锈钢套为薄壁件，焊接时极易造成薄壁的烧孔、气孔等疵病。由于镶不锈钢套的活柱需要承受油压，焊接疵病孔洞会造成液压用的液体渗入不锈钢套与活柱之间的缝隙，造成渗油或漏油，甚至不锈钢套承压变形损害。为了减少薄壁焊接的疵病，有的厂家进行修复时在不锈钢套与活柱之间的缝隙中填充胶液，待胶液固化后再焊接不锈钢套的底边，然而由于不锈钢套与活柱的缝隙极小，导致胶液渗入不均匀，使得缝隙当中有胶液未完全填充区域，在油压条件下使用也易造成渗油或漏油。而且现有的不锈钢套的焊接焊缝均位于活柱的外圆柱面，而活柱的外圆柱面是其工作面，活柱的工作面对表面平整度是有要求的，但现有修复方法即使高等级焊接工人也很难100%保证焊接后的工作面平整，且焊接的是薄壁不锈钢材质，薄壁金属的焊接本身就具有工艺难度，且不锈钢与活柱焊接属于不同材质焊接，工艺控制更是困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提出一种新型的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，在不显著增加工艺难度和成本情况下，通过改进机械加工工艺实现单体液压支柱的活柱的不锈钢套的镶嵌和焊接，焊接后不锈钢套和活柱之间不产生渗油或漏油，且焊接焊缝不位于活柱的工作面。本专利技术的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法，具体修复过程与活柱的结构有关。单体液压支柱的活柱为圆筒形，上端内径大于下端内径，上端内径与下端内径形成的台阶内腔结构用于配装单体液压支柱的密封盖组件。单体液压支柱的活柱下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台外径A大于活柱的外径B。在单体液压支柱的活柱下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的外径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C。在单体液压支柱的活柱的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱内外流通。采用本专利技术的修复方法修复后的活柱包括活柱、不锈钢套和限位圈。本专利技术的单体液压支柱的活柱的镶不锈钢套的修复方法,具体步骤是：步骤一，将单体液压支柱的活柱从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱的外径变为B1，也就是说车掉部分的活柱外径B1小于原活柱外径B,车掉部分的活柱轴向长度为C1,C1大于活柱的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C,且C1等于C+X,其中B与B1的差值的分布范围为0.5mm至1.5mm,X的取值范围为0.2mm至1mm。步骤二，不锈钢套为圆筒形，不锈钢套内径为B1,外径为B2,长度为C1,将不锈钢套从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱上端套入，使得不锈钢套上端与活柱上端齐平，也就是说不锈钢套套满活柱在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套的外径B2大于B,其中B2与B的差值的分布范围为0.05mm至0.2mm。步骤三，将不锈钢套的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B2变形为B,且不锈钢套的外表圆柱面与原活柱结构同轴，切除不锈钢套挤压保型过程中超出活柱上端的部分。步骤四，采用钢材加工圆筒结构，这个圆筒结构我们定义为限位圈，限位圈内腔内径为B3,外圆柱面外径为A1,高度为D,其中B3小于B,B与B3差值的分布范围为0.01mm至0.2mm，A1大于A。步骤五，将限位圈放置在保温箱内加热，保温控制在60℃至150℃之间，保温时间不小于0.5小时。限位圈保温后体积膨胀，导致其内腔内径变大，限位圈内腔内径B3将大于步骤三中加工过的不锈钢套外径B。将限位圈从保温箱取出后快速地从不锈钢套上端套入，确保限位圈下端与不锈钢套的上端距离为C。由于热胀冷缩的原理，待限位圈冷却至常温，限位圈将箍紧并套接在不锈钢套的下端，将不锈钢套下端紧紧挤实在活柱上。限位圈下端与不锈钢套下端相距X距离。步骤六，采用填料焊接工艺将限位圈下端内腔边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套下端露出的活柱表面，角焊焊接时不锈钢套下端露出的X距离部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内。也就是说角焊焊条材料填充覆盖了一个类三角形截面区域，该区域连接了限位圈下端靠近内腔边缘区域和不锈钢套下端的活柱区域，并将不锈钢套下端露出限位圈下端的部分覆盖了。步骤七，将限位圈外径加工到A，加工时需保证限位圈外径与原活柱结构同轴。为了不锈钢套上端便于套接密封件等结构件，不锈钢套上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，也就是说上端边缘直径采用液压挤压工艺进一步挤压，使之直径稍微变小便于后续单体液压支柱的其它部件套接装配。本专利技术的实现还在于：步骤二中的不锈钢套可以是采用不锈钢薄板对焊后形成的圆筒形零件，也可以是专门定制的不锈钢管型材，也可以是不锈钢管加工后形成的圆筒形零件。本专利技术的实现还在于：步骤四中的限位圈为与活柱同材质的的钢材，限位圈可以采用报废的活柱进行锻造，然后机加制成，节省材料成本。本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单体液压支柱的活柱修复方法，具体修复过程与单体液压支柱的活柱（1）的结构有关；单体液压支柱的活柱（1）为圆筒形，上端内径大于下端内径；单体液压支柱的活柱（1）下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台外径A大于活柱（1）的外径B；在单体液压支柱的活柱（1）下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的外径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱（1）的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C；在单体液压支柱的活柱（1）的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱（1）内外流通；其特征在于：修复后的单体液压支柱的活柱包括活柱（1）、不锈钢套（2）和限位圈（3），修复方法具体步骤是：步骤一， 将单体液压支柱的活柱（1）从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱（1）的外径变为B1 ，车掉部分的活柱（1）外径B1小于原活柱（1）外径B，车掉部分的活柱（1）轴向长度为C1 ， C1大于活柱（1）的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C， 且C1等于C+X，其中B与 B1的差值的分布范围为0.5mm至1.5mm ，X的取值范围为0.2mm至1mm；步骤二，不锈钢套（2）为圆筒形，不锈钢套（2）内径为B1 ，外径为B2 ，长度为C1 ，将不锈钢套（2）从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱（1）上端套入，使得不锈钢套（2）上端与活柱（1）上端齐平，不锈钢套（2）套满活柱（1）在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套（2）的外径B2大于B，其中B2与B的差值的分布范围为0.05mm至0.2mm；步骤三，将不锈钢套（2）的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B2变形为B,且不锈钢套（2）的外表圆柱面与原活柱（1）结构同轴，切除不锈钢套（2）挤压保型过程中超出活柱（1）上端的部分；步骤四，采用钢材加工圆筒结构的限位圈（3），限位圈（3）内腔内径为B3 ，外圆柱面外径为A1，高度为D，其中B3小于B， B与 B3差值的分布范围为0.01mm至0.2mm，A1大于A；步骤五，将限位圈（3）放置在保温箱内加热，保温控制在60℃至150℃之间，保温时间不小于0.5小时，限位圈（3）保温后体积膨胀，导致其内腔内径变大，限位圈（3）内腔内径B3将大于步骤三加工过的不锈钢套（2）外径B；将限位圈（3）从保温箱取出后快速地从不锈钢套（2）上端套入，确保限位圈（3）下端与不锈钢套（2）的上端距离为C；由于热胀冷缩的原理，待限位圈（3）冷却至常温，限位圈（3）将箍紧并套接在不锈钢套（2）的下端，将不锈钢套（2）下端紧紧挤实在活柱（1）上；限位圈（3）下端与不锈钢套（2）下端相距X距离；步骤六，采用填料焊接工艺将限位圈（3）下端内腔边缘圆周角焊，角焊的范围覆盖到不锈钢套（2）下端露出的活柱（1）表面，角焊焊接时不锈钢套（2）下端露出的X距离部分被部分熔化，包含在角焊焊条材料填充区域内；角焊焊条材料填充覆盖了一个类三角形截面区域，该区域连接了限位圈（3）下端靠近内腔边缘区域和不锈钢套（2）下端的活柱（1）区域，将不锈钢套（2）下端露出限位圈（3）下端的部分覆盖了；步骤七，将限位圈（3）外径加工到A，加工时需保证限位圈（3）外径与原活柱（1）结构同轴；不锈钢套（2）上端边缘处采用液压挤压工艺加工稍度，使之直径变小。...

【技术特征摘要】
1.一种单体液压支柱的活柱修复方法，具体修复过程与单体液压支柱的活柱（1）的结构有关；单体液压支柱的活柱（1）为圆筒形，上端内径大于下端内径；单体液压支柱的活柱（1）下端具有一处凸起圆柱台，圆柱台外径A大于活柱（1）的外径B；在单体液压支柱的活柱（1）下端凸起圆柱台上部，也有一处凸起圆柱台，圆柱台的外径也为A，该圆柱台高度为D，从活柱（1）的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离为C；在单体液压支柱的活柱（1）的两处圆柱台之间的侧壁具有通孔，用于液压液体在活柱（1）内外流通；其特征在于：修复后的单体液压支柱的活柱包括活柱（1）、不锈钢套（2）和限位圈（3），修复方法具体步骤是：步骤一，将单体液压支柱的活柱（1）从上端开始至超出靠上的圆柱台下端X距离的外径车加工，使车掉部分的活柱（1）的外径变为B1，车掉部分的活柱（1）外径B1小于原活柱（1）外径B，车掉部分的活柱（1）轴向长度为C1，C1大于活柱（1）的上端到靠上的圆柱台下端的轴向距离C，且C1等于C+X，其中B与B1的差值的分布范围为0.5mm至1.5mm，X的取值范围为0.2mm至1mm；步骤二，不锈钢套（2）为圆筒形，不锈钢套（2）内径为B1，外径为B2，长度为C1，将不锈钢套（2）从步骤一加工过的单体液压支柱的活柱（1）上端套入，使得不锈钢套（2）上端与活柱（1）上端齐平，不锈钢套（2）套满活柱（1）在步骤一中的车掉部分，其中不锈钢套（2）的外径B2大于B，其中B2与B的差值的分布范围为0.05mm至0.2mm；步骤三，将不锈钢套（2）的外径采用液压工艺挤压保型，使之外径B2变形为B,且不锈钢套（2）的外表圆柱面与原活柱（1）结构同轴，切除不锈钢套（2）挤压保型过程中超出活柱（1）上端的部分；步骤四，采用钢材加工圆筒结构的限位圈（3），限位圈（3）内腔内径为B3，外圆柱面外径为A1，高度为D，其中B3小于B，B与B3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王二刚，王亚茜，梁左钰，
申请(专利权)人：王二刚，梁左钰，
类型：发明
国别省市：山西,14