开发了S890钢作为缸筒材料,通过热处理工艺、焊接工艺研究,确定其最佳工艺方案,对比缸筒材料的力学性能和耐腐蚀性能,分析了S890钢应用于液压油缸的优点。结果表明:将S890钢应用于液压油缸的缸筒,其热处理工艺为:淬火温度930℃,保温100 min,水冷;回火温度(630~640℃),保温240 min,水冷,其窄间隙焊接工艺为:采用ER76-G焊丝,80%Ar+20%CO2保护气体,焊前预热100~150℃,打底焊电流220 A,电压23.4 V,填充焊电流280 A,电压28.6 V,层间温度100~300℃。S890、30CrMnSi、27SiMn和30CrMo这4中材料中,采用S890钢的液压油缸的强度、韧性和耐腐蚀性最好。

从结构设计、零件加工工艺和部件焊接工艺三方面详细介绍了高可靠薄煤层液压支架顶梁的关键制造技术,以期为高工作阻力和高可靠性薄煤层液压支架的制造提供借鉴。

针对液压支架压架过程中立柱控制阀座焊缝出现裂纹的情况进行原因分析,通过静载和液压冲击受力分析、金相和显微硬度分析确定裂纹产生原因,并提出改进措施,重新进行压架试验验证改进效果。研究结果表明,静载荷不足以导致焊缝开裂,在压架试验中,立柱经历高保压—卸载—加压的循环过程,产生高强液压冲击;高强液压冲击经过控制阀座与缸筒的接触缝隙及45°角未熔透处,导致接触缝隙交汇的焊缝根部存在500~1 000μm的裂纹;提出优化控制阀座尺寸、调整液体进入控制阀座的角度和提高焊接质量的改进措施,改进后的立柱经历60 000余次循环加载后没有出现开裂和漏液问题。

从以H_(2)S气体对主的腐蚀性煤矿环境出发,选取全铜、铜铬及双铬镀层为研究对象,采用酸性盐雾腐蚀试验、实验室模拟环境、井下挂块等试验方法研究Cl^(-)、H_(2)S气体等复杂环境对镀层的腐蚀作用,以金相组织、SEM图像以及EDS能谱表征失效镀层的微观结构和腐蚀产物,并探讨了镀层在煤矿井下的失效原因和腐蚀机理。结果表明,在以Cl^(-)为腐蚀介质的盐雾试验中,铜铬镀层耐蚀性优于双铬镀层;全铜镀层在实验室模拟H_(2)S环境中出现变暗变色等现象;以H_(2)S为主的实际煤矿井下环境中,双铬镀层未发现腐蚀,但铜铬镀层出现脱落、掉皮等严重腐蚀现象,全铜和铜铬的腐蚀产物中发现Cu、S、Cr、Fe等元素;井下H_(2)S气体在高湿环境中,黏附在镀层表面,腐蚀破坏穿透镀层后Cl^(-)、H^(+)等有害离子进入镀层内部,铜、铁组成原电池导致腐蚀进一步恶化。

针对薄煤层液压支架立柱缸底结构及加工工艺存在的问题,对其进行优化研究。通过改进缸底加工工艺方案,实现缸底结构及缸底模具的优化,提高生产效率,降低生产成本,同时提高产品质量的稳定性。经过产品的批量使用,效果良好,并且推荐成为厂标。

液压支架油缸在服役过程中承受交变载荷,容易发生疲劳破坏,一旦油缸发生疲劳失效将会对生产安全产生不利影响。为了保证液压支架在服役过程中的安全可靠性,对现有的3种液压支架油缸材料27SiMn、30CrMo、30CrMnSi的微观组织形貌,交变载荷下的疲劳性能以及疲劳断口形貌进行研究,从而确定高可靠性油缸的材料选择标准。研究结果表明,材料光滑试样的疲劳性能存在区别,相比之下疲劳性能30CrMnSi>30CrMo>27SiMn,疲劳强度与屈服强度存在正比关系,理论上提高材料的屈服强度可以提高其疲劳性能。