1、等離子熔覆耐磨處理技術青島海納等離子科技有限公司一 公司簡介山東科技大學青島海納等離子科技有限公司是以本校材料學科為技術依托，以等離子表面改性為核心技術而成立的具有自主知識產權的高新技術企業，是山東省金屬材料與表面工程技術研究中心實驗基地。 數年來，公司致力于金屬材料表面改性技術的研究與開發，公司堅持以技術求進步、以質量謀發展，并取得了豐碩的科技成果。取得了“真空等離子束表面熔覆耐磨蝕涂層的方法”、“一種本安型耐磨鎬型截齒”、“一種耐磨可彎曲刮板輸送機”、“一種鎬型截齒的生產工藝方法”等多項國家發明專利，另外2008年“等離子控制原位冶金反應技術與工程應用”榮獲了國家科學技術進步二等獎， “等

2、離子熔覆強化技術及其在刮板輸送機上的應用”獲中國煤炭工業科學技術獎二等獎，“高溫等離子射流控制原位冶金反應技術及產業化”榮獲中國機械工業科學技術獎，“等離子多元共滲合金強化技術”獲中國高校技術發明二等獎，“一種鑄鐵表面快速掃描熔凝硬化的方法”獲山東省第六屆專利獎金獎。公司在國際上首次提出了負壓等離子熔覆涂層與熔射成型技術的新方法，獲得了國家發明專利。該技術是解決金屬表面高耐磨耐蝕耐沖擊的最新技術方法，并且研制成功了綜合經濟技術指標優于激光熔覆的大功率高穩定性等離子熔覆專用數控設備，該技術與設備于2002年12月21日通過了山東省科技廳組織的鑒定。鑒定結論認為該技術與設備填補了一項空白，是等離子

3、束表面冶金領域中的一項重大創新，整體技術水平達到了國際領先水平。公司擁有一批具有學士、碩士、博士學位的研發人員，具有中高級專業技術職務的人員占60%以上，同時，公司還擁有一支專業水平高，經驗豐富的職工隊伍。二 等離子熔覆技術簡介等離子熔覆技術是繼激光熔覆技術之后發展起來的最新表面改性技術，是我們公司擁有的具有原創性的國際領先技術。該技術汲取了激光熔覆技術和對焊技術的先進性，屏棄了堆焊和激光熔覆技術的不足。其基本原理是：在高溫等離子束流作用下，將合金粉末與工件基體表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴散、反應、凝固，等離子束離開后自激冷卻，在表面形成一層高硬度耐磨層，從而實現表面的強化與硬化，增強工件

4、的耐磨性能。等離子熔覆耐磨層不僅具有很高的硬度，而且耐磨層與工件的基體為冶金結合，在沖擊載荷下不會脫落。該項技術在2008年獲得了國家科技進步二等獎和多項發明專利。我們公司還研制成功了一系列等離子熔覆耐磨處理設備，可對不同類型的工件進行耐磨處理。三 技術特點1、可在銹蝕及油污的金屬零件表面不經清洗，直接等離子熔覆呈冶金結合的高耐磨耐蝕金屬陶瓷涂層，不產生前處理污染，成本低、效率高。2、合金層與加工工件基體之間為冶金結合，結合強度高，不脫落。3、等離子熔覆層為厚度均勻的純合金或金屬陶瓷層，而堆焊層為大量鐵水稀釋的不均勻合金層，故其外觀和內在質量不如等離子熔覆層。4、操作環境大幅度改善，消除了堆焊

5、時放出有害氣體對工人的危害，勞動強度大幅度降低，且生產效率比堆焊提高10倍，能耗降低20%。四 等離子熔覆技術的應用該技術現在已經廣泛應用于礦山設備、水泥行業、機械制造行業、工程機械、港口設備的耐磨處理。煤礦設備中的刮板輸送機由于使用環境比較惡劣，并且工作負荷大，使用壽命大大低于地面設備，每年煤礦企業都會花費大量的資金更換磨損失效的刮板輸送機或中部槽。采煤機和掘進機用截齒是用于截割煤層和巖石的主要部件，消耗量大，不僅增加了噸煤成本，而且截齒的更換需要停止生產，制約了煤礦產量的提高，這些都大大影響了煤礦經濟效益的提升。利用等離子熔覆技術在刮板輸送機的中板和封底板等易磨損部位熔覆一層金屬陶瓷層，可

6、明顯提高刮板輸送機的耐磨壽命。對于小型刮板輸送機中部槽（如SGB620/40T）經熔覆耐磨處理后，比處理前壽命可延長2倍以上，對于大型的刮板輸送機中部槽，利用等離子熔覆技術進行耐磨處理后，在使用過程中基本不磨損基體，只是耐磨層受到磨損，升井后視熔覆層磨損情況重新進行熔覆耐磨處理，如此可使中部槽反復使用，使刮板輸送機得到充分的利用。水泥行業、港口和工程機械行業和襯板磨損比較嚴重，需要頻繁更換，如使用利用該技術生產的等離子熔覆耐磨復合板可大大減少更換的頻率，提高了設備的開機率。五 等離子熔覆耐磨處理設備1、DRF-2型等離子熔覆耐磨處理設備（價格52萬元）用途：該設備可在金屬零件表面獲得呈冶金結合

7、的高耐磨耐蝕熔覆層，增強零部件的耐磨損耐腐蝕性能，極大的提高零件使用壽命。 該數控設備特別適合于熔覆大型鋼鐵構件，具有運行穩定可靠，抗干擾能力強，自動化程度及生產效率高，熔覆質量好等特點，適合于大面積推廣。       特點：1、 引弧可靠、熔覆精確可控、與引弧滅弧同步的送粉與斷粉功能；2、熔覆過程中熄弧時控制系統能夠自動切斷電源并停止送粉送氣；3、采用先進可靠的數控技術，程序設定后，熔覆過程自動完成。4、等離子炬可穩定連續的進行熔覆及熔射成型作業；5、生產效率高，適合于大規模工業化生產；6、熱轉換效率高，能耗低。主要技術指標和參數：

8、型 號項 目DRF-2電 源逆變等離子電源輸入電源電壓380±10%額定輸入容量30KVA額定負載持續率100%（20）額定熔覆電流300安培空 載 電 壓140VDC工 作 電 壓50VDC熔覆速度調節范圍1001000mm/min行 程1700×1000mm氬氣消耗量2m3/h占地面積2600×1800×2700mm設備重量約3噸2、DRF-5B型等離子熔覆耐磨處理設備（價格58萬元）功能：除具備DRF-2型等離子熔覆設備的功能外，還可對大型中部槽的封底板以及管道內壁等進行等離子熔覆，提高其耐磨性能。主要技術指標和參數：型 號項 目DRF-5B電 源

9、逆變等離子電源輸入電源電壓380±10%額定輸入容量30仟伏安額定負載持續率100%（20）額定熔覆電流300安培空 載 電 壓140VDC工 作 電 壓50VDC熔覆速度調節范圍1001000mm/min行 程1300×1700×700mm氬氣消耗量1.5m3/h占地面積3000×2100×2500mm3、DRF-S型手持式等離子熔覆耐磨處理設備（價格12萬元）該設備可以對刮板輸送機的鏈輪、掘進機和采煤機的滾筒、挖掘機的斗齒等形狀不規則的零部件以及中部槽槽幫鋼等操作空間有限的部件進行熔覆強化，提高其耐磨性能，延長其使用壽命。該設備可廣泛應用于

10、礦山、鋼鐵、水泥等迫切需要大幅度提高零件耐磨性的行業。基本參數：型 號項 目DRF-S電 源逆變等離子電源輸入電源電壓380±10%額定輸入容量15仟伏安額定負載持續率100%（20）額定熔覆電流220A空 載 電 壓140VDC工 作 電 壓40VDC熔覆速度調節范圍-行 程-氬氣消耗量1.5m3/h占地面積1600×900×1100mm設備重量約330KG設備特點：1）采用手持操作，靈活性強、對工件可進行全方位的熔覆操作；2）可以在狹小的工作空間內進行熔覆操作；3）熔覆層與基體呈冶金結合，不脫落；4）熔覆速度快，效率高；5）操作過程簡單易學；4、等離子熔覆耐磨

11、截齒生產成套設備（總價格180萬元）（1）DRF-3型截齒等離子熔覆強化設備該設備可在截齒的頭部熔覆一定厚度的PTA合金耐磨層，硬度可達到60-65HRC以上，有效提高截齒頭部的耐磨性，保護合金刀頭不過早脫落，延長截齒的使用壽命。設備的使用電壓為380V，功率約為25KW，占地約為1400mm*3500mm。（2）截齒齒頂孔加工數控車床該設備是為了嚴格保證截齒的齒頂孔尺寸和形狀與硬質合金底部形狀和尺寸的嚴格匹配，使硬質合金與齒體釬焊達到最高的剪切強度。該車床建議根據我公司制定的參數進行改造或定制。（3）截齒清洗設備利用該設備可對截齒齒體進行高效的清洗。設備使用電壓為380V，功率40KW，占地

12、約為5000mm*1500mm。（4）DPB-1雙工位釬焊淬火一體化設備該設備用途為對截齒齒體和合金頭進行釬焊，并且在釬焊完畢后進行淬火處理，使截齒齒體的硬度達到國標要求。整個釬焊和淬火過程通過數控系統進行自動控制，效率高，質量穩定。另外設備將釬焊與淬火合為一體可以減少二次加熱對基體材料組織性能和釬焊后焊縫質量、機械性能的不利影響，同時降低了電能的消耗。設備使用電壓為380V，功率為100KW，占地約為3000*4500mm。因本設備分三部分，占地面積視布置方式會有所不同。（5）截齒回火熱處理設備該設備對釬焊淬火后的截齒進行回火處理，提高基體的塑性和韌性、降低其脆性并降低或消除截齒內部的殘余內

13、應力。設備電源為380V，功率為45KW，占地面積約為7000*2000mm。（6）截齒拋丸機該設備作用是通過高速飛行的鋼丸把截齒表面的氧化皮打掉，可以提高截齒的外觀美觀度，提升產品檔次。設備的電壓為380V，功率為13KW，占地面積為4000*2000mm。（7）截齒自動打標機此設備作用為在截齒的尾部打印標記，標注生產日期、批號等，可更有效的管理或在市場上識別自己的產品并對其進行質量跟蹤分析。使用電壓220V，功率約1KW，占地2200*600mm。（8）截齒自動裝卡機本設備可實現對截齒自動裝卡簧，提高裝卡效率和質量。設備使用壓縮空氣，不需用電，占地800*800mm。六 其他產品1、等離子

14、熔覆采掘機械截齒采煤機或掘進機在煤礦井下的使用條件非常惡劣，在使用過程中負荷非常大，滾筒或掘進頭上的截齒在高沖擊、高應力、高摩擦的作用下，同時截齒還受到強大的彎曲應力和剪切應力，一般工作壽命都比較短。其主要失效形式表現為：1、在使用過程中因磨損合金頭逐漸變小直至消失。此種情況為正常失效，合金頭與齒體同步均勻磨損，并且能夠實現自銳性，保持齒尖的鋒利，使用壽命較長，否則會出現單面磨損。2、截齒頭部齒體磨損過快導致合金頭脫落。由于包裹合金頭的齒體耐磨性遠低于合金頭，在使用過程中快速磨損，致使合金頭失去夾持力而脫落，僅靠齒體工作，迅速磨損，并且阻力增大，影響工作效率。3、合金頭在使用過程中碎裂。由于合

15、金頭質量較差或在生產過程中熱處理工藝不合理，導致合金頭在熱處理時多次受到激冷而產生內部微裂紋，當受到較大外力時會發生碎裂而使截齒失效。4、齒身的彎曲或折斷。由于截齒的結構尺寸、剛度、布置方式不合理等原因，在受到很大的外力時發生齒身的彎曲或斷裂。我們公司在對截齒的失效形式進行詳細的調查和研究后，結合等離子熔覆耐磨處理技術研發出了全新的截齒生產工藝，使截齒的使用壽命大大提高。首先我們利用等離子熔覆耐磨技術在截齒齒體的頭部熔覆一層高硬度金屬陶瓷層，顯著提高了截齒頭部的硬度和耐磨性，有效的保護了截齒硬質合金刀頭不過早脫落。另外我們開發了全新的截齒熱處理工藝，提高了截齒的釬焊充滿度和焊接強度，使充滿度達

16、到96%以上，釬焊焊縫強度達到310Mpa以上。同時我們采取有效措施保護了硬質合金在熱處理過程中不受到損傷。從煤礦井下實際應用來看，截齒消耗量明顯減少，綜合質量在國內達到領先水平。2、等離子熔覆耐磨刮板輸送機刮板輸送機是井下煤炭運輸不可缺少的運輸設備之一，擔負著將煤炭運出工作面的重要任務，大型刮板機還作為采煤機的行走軌道，刮板機出現故障將導致工作面的停產，影響了出煤量。刮板輸送機故障主要是因為機頭機尾和中部槽的磨損失效以及斷鏈和壓溜等，出現故障后，不允許在井下進行焊接等維修，只能運到井上進行維修或更換。因為井下空間有限，刮板輸送機機頭機尾、中部槽等的更換非常浪費時間，同時也增加了發生安全事故的

17、概率。利用等離子熔覆強化技術對刮板輸送機耐磨處理后，機頭機尾和中部槽的耐磨壽命將大大延長，同時熔覆強化刮板輸送機還具有以下特點：1）刮板輸送機的易磨損部位如機頭架、機尾架、中部槽、鏈輪、刮板等都進行了熔覆耐磨處理，從整體上使刮板輸送機的耐磨壽命得到延長；2）由于熔覆合金陶瓷層的存在，變刮板、鏈條與中部槽的直接接觸磨損為刮板、鏈條與熔覆層的磨損，保護了中部槽，延長了中部槽的使用壽命；3）熔覆層為金屬陶瓷摩擦系數極低，運行阻力減少，熔覆層間存留的煤粉還可起到潤滑劑的作用進一步減少了運行阻力，節省了電力消耗，延長了電機和減速機的使用壽命；4）摩擦阻力減少，極大的減少了擠溜、斷鏈事故的發生，提高了生產

18、的安全性；3、大型刮板輸送機的耐磨處理對于煤礦購進的刮板輸送機，根據工作面煤炭儲量、煤炭硬度和地質條件，進行材料、熔覆厚度、熔覆密度等參數的設計，做到采完一個工作面后，僅熔覆層受到磨損，中部槽、機頭機尾基體不磨損；采下個工作面時，根據熔覆層磨損情況重新進行參數設計并熔覆處理，周而復始，可以使中部槽得到重復使用。已使用過的舊中部槽、機頭機尾，整體性較好仍具有使用價值，但再用到下個工作面時，其耐磨性和強度不能保證采完整個工作面，可采用該技術進行耐磨處理。根據工作面地質條件等具體情況進行熔覆參數的設計，做到回采過程中只磨損熔覆層，基體不磨損，仍保持原有強度，達到修舊利廢的目的。 利用等離子熔覆技術對中部槽的槽幫、中板和封底板進行了熔覆耐磨處理4、等離子熔覆耐磨復合鋼板等離子熔覆耐磨復合板是利用我公司自主研發的等離子束表面冶金技術在普通鋼板上熔覆一層高硬度合金陶瓷層而成。復合板表面平整美觀，耐磨層與基板呈冶金結合，不脫落，耐磨性能優異，可根據需要切割或焊接使用。等離子熔覆耐磨復合板可以用在水泥、鋼鐵、工程機械、礦山等行業的耐磨襯板、輸送管道、風機葉片、下料口等，減少設備的維護次數，提高產量。1）耐磨復合板的特點l 熔