Technologie de rechargement laser : réparation par rechargement laser des pignons de machines minières de charbon

Dans le secteur minier du charbon, la roue à chaîne de la machine d'extraction, composant essentiel du système de traction, est soumise de manière prolongée à de fortes charges, à un frottement important et à des chocs violents. Les méthodes de réparation traditionnelles s'avèrent souvent inefficaces.

Défis de l'industrie

Les méthodes de réparation traditionnelles, telles que le soudage et la projection thermique, présentent des problèmes de précision, de faible adhérence et de zone affectée thermiquement importante. Lorsque la roue à chaîne d'une machine d'extraction de charbon fonctionne dans des conditions difficiles, ces méthodes de réparation ne répondent souvent pas aux exigences d'une exploitation minière efficace et sûre dans les mines de charbon modernes.

Cela influe directement sur le bon fonctionnement et le cycle de maintenance de l'équipement. Lorsqu'un pignon est fortement usé ou endommagé, la durée de vie des méthodes de réparation traditionnelles est généralement courte, et son remplacement fréquent engendre des coûts de maintenance élevés et des temps d'arrêt importants.

Le long cycle d'approvisionnement et le coût élevé des nouveaux composants, combinés, constituent de sérieuses contraintes pour l'efficacité de la production et les avantages économiques des entreprises charbonnières.

Avantage technique

La technologie de rechargement laser repose sur les caractéristiques de haute densité énergétique des faisceaux laser, qui font fondre rapidement des poudres d'alliage aux propriétés spécifiques sur la surface du substrat et se solidifient en très peu de temps pour former une couche de rechargement haute performance liée métallurgiquement au substrat.

Comparé aux techniques traditionnelles de réparation de surface, le rechargement laser présente des avantages uniques. La courte durée et l'énergie concentrée de l'action laser minimisent l'impact thermique sur le substrat et limitent la déformation lors de la fusion.

Cette technologie permet de contrôler avec précision l'épaisseur, la forme et les performances de la couche de revêtement, assurant ainsi une réparation de haute précision des pièces usées et endommagées. Les caractéristiques de liaison métallurgique garantissent une forte adhérence entre la couche de réparation et le matériau du substrat.

Processus de précision

Le procédé de réparation par rechargement laser suit une procédure rigoureuse. La première étape est le prétraitement, qui consiste à nettoyer soigneusement la surface des composants avec des solvants organiques afin d'éliminer les taches d'huile, la rouille et les impuretés.

On procède ensuite à un traitement de rugosification de surface, généralement par sablage et polissage, afin d'accroître la rugosité et d'améliorer l'adhérence entre le revêtement et le substrat. Ces étapes de prétraitement peuvent paraître simples, mais elles sont essentielles à la réussite de la réparation.

Ensuite, une évaluation des défauts sera réalisée afin d'analyser en détail l'usure, les fissures et autres états des composants grâce à des techniques de contrôle non destructif, et de déterminer la zone et le plan de réparation. Cette étape permet aux ingénieurs d'élaborer la stratégie de réparation la plus efficace.

Processus de base

Le réglage des équipements est une étape essentielle de la réparation par rechargement laser. Les ingénieurs doivent ajuster les paramètres de l'équipement en fonction de la taille, de la forme et des exigences de réparation des composants, notamment la puissance du laser, la vitesse de balayage, le diamètre du spot, le débit d'alimentation en poudre, etc.

Pour obtenir des couches de revêtement plus épaisses, il est nécessaire d'augmenter la puissance du laser et le débit d'alimentation en poudre, tout en réduisant la vitesse de balayage. Pour les pièces à parois minces ou celles exigeant une grande précision, il est nécessaire de réduire la puissance du laser et d'augmenter la vitesse de balayage afin de limiter la zone affectée thermiquement et les déformations. Lors du processus de revêtement, il convient de contrôler le taux de recouvrement, généralement compris entre 30 % et 50 %, afin de garantir la continuité et l'uniformité du revêtement.

Contrôle de qualité

Le contrôle du procédé est une étape essentielle pour garantir la qualité du revêtement. Il s'agit d'une surveillance en temps réel du processus de fusion, réalisée à l'aide de thermomètres infrarouges, de caméras CCD et d'autres équipements, permettant de contrôler des paramètres tels que la température du bain de fusion et la morphologie de la couche fondue.

Lorsque la température du bain de fusion est trop élevée, cela peut engendrer des défauts tels qu'une structure grossière et des porosités dans la couche de revêtement. Dans ce cas, il est nécessaire de réduire la puissance du laser ou d'augmenter la vitesse de balayage. Si la surface de la couche de revêtement est irrégulière, il convient d'ajuster le débit d'alimentation en poudre et la trajectoire de balayage.

Cette capacité de contrôle précis en temps réel permet à la technologie de rechargement laser d'assurer la stabilité et la constance de la qualité de réparation, répondant ainsi aux exigences de la production industrielle en matière de réparation de haute qualité.

procédure de post-traitement

Une fois la réparation par rechargement laser terminée, une série d'opérations de post-traitement est nécessaire. Premièrement, afin d'éliminer les contraintes résiduelles dans la couche de rechargement et d'améliorer la microstructure et les propriétés, les composants réparés sont généralement soumis à un traitement thermique.

Les méthodes de traitement thermique couramment utilisées comprennent le recuit, le revenu, etc. Le recuit permet de réduire la dureté de la couche de revêtement et d'améliorer sa plasticité et sa ténacité ; le revenu permet d'éliminer les contraintes résiduelles, de stabiliser la structure et d'améliorer les performances globales de la couche de revêtement.

Conformément aux exigences de précision dimensionnelle du pignon, les pièces réparées sont usinées mécaniquement (tournage, rectification, etc.) afin de garantir que leurs dimensions et leur rugosité de surface répondent aux spécifications. Cette étape assure un ajustement précis des composants réparés et le rétablissement d'un fonctionnement normal.