28 марта 2024, Четверг22:02 МСК
Вход/Регистрация

Будущее за аддитивными технологиями: как лазерная наплавка позволяет восстановить механизмы, сохранив деньги и время

ионов.jpgАлександр Ионов — генеральный директор ООО «Реман-Сервис»





Отечественной горнодобывающей отрасли, как и всему промышленному сектору, за последние полгода пришлось столкнуться с серьёзными вызовами в части поставки и обслуживания горнодобывающей техники. Это и нарушения логистических цепочек, связанных с ограничением импорта, и рост себестоимости продукции, и потеря доступа к технологиям, и вопросы восстановительного ремонта и многое другое. По оценке экспертов, эта сфера — одна из наиболее импортозависимых областей российской промышленности. Так, в соответствии с данными на 2021 год, опубликованными в журнале «Горная промышленность», почти 100 % импорта здесь приходится на многоковшовые экскаваторы, очистные комбайны, бульдозеры и другие. Чуть менее — на одноковшовые экскаваторы, погрузочные машины, проходческие комбайны. И это только одно из направлений.

Вопрос стоит очень остро. Производственная деятельность ряда предприятий на данный момент затруднена либо приостановлена из-за нехватки запасных частей и комплектующих. Властями разрабатывается план мероприятий по господдержке импортозамещения путем организации производства на территории страны оборудования, в том числе для горношахтных работ. Однако, пока эта система в должной степени не выстроена, в условиях ограничения поставок импортных комплектующих использование аддитивных технологий может сыграть ключевую роль в сохранении уже имеющегося оснащения. А именно — заместить изделиями, восстановленными методом лазерной наплавки. Мы в компании Реман-Сервис, имея опыт обслуживания импортного промышленного оборудования, за 12 лет столкнулись с длительным сроком оставки запасных частей из зарубежа, поэтому 4 года назад организовали дочернее предприятие IRS Laser Tech, которое развивает аддитивные лазерные технологии.

металл.jpg

Стоит отметить, что за последние годы рынок аддитивных технологий значительно вырос и продолжает развиваться ускоренными темпами. Так, к 2024 году их объем может увеличиться в четыре раза, а к 2030 — в более чем 10 раз. Об этом на полях Международной промышленной выставки ИННО ПРОМ-2022 рассказала исполнительный директор Ассоциации развития аддитивных технологий Ольга Оспенникова. По её словам, на фоне беспрецедентных санкций развитие этих разработок может дать шанс российской промышленности перейти из состояния догоняющего в опережающее. И в подтверждение этому заместитель директора департамента станкостроения и тяжелого машиностроения Минпромторга РФ Александр Львов, участвуя в международном форуме, заявил о готовности государства поддерживать данное направление.

Технология восстановления деталей состоит из трёх основных этапов: механическая очистка детали, лазерная наплавка и механическая обработка с целью приведения в номинальный размер. Более подробно остановлюсь на втором этапе, так как это наиболее высокотехнологичная фаза, и именно она отличает от других способов ремонта.

схема подачи.jpg

Рис. 1. Схема подачи газопорошковой лазерной наплавки при подаче порошка сбоку

Наплавку используют для восстановления изношенных деталей машин и оборудования путём нанесения одного расплавленного металла на другой с использованием лазера и наноматериалов. Благодаря локально направленному лазерному лучу удается вернуть изделию исходную форму и целостность, а также добиться более высокой прочности детали за счет того, что зона ремонта не перегревается и структура поверхности не разрушается. Таким образом, восстановленная деталь по своим параметрам не уступает новой, что наиболее актуально в случае с дорогими комплектующими, снятыми с производства или отсутствующими на территории России.

В настоящее время в промышленности разработано несколько реновационных способов наплавки. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, всё зависит от конкретных технико-экономических показателей (табл. 1).

Способ наплавки Производительность,
кг/час
 Доля основного
металла
в наплавленном
слое,
%
 Толщина
наплавленного
слоя (один проход),
мм
 Зона
термического
влияния,
мм
 Аргонодуговая
плавящимся
электродом
в защитном газе
 1,5-9   30–60  3–5  3–4
 Плазменная
порошковая
 0,8–6   5-15   0,3–6  1-2
 Лазерная*   4–5  < 1  0,1–4  < 1
Табл. 1. Сравнительные характеристики некоторых способов наплавки
*Для волоконного лазера мощностью 10 кВт

Более широко распространена га зопорошковая лазерная наплавка. Она осуществляется тремя способами. В одном из них металлические порошки наносятся в виде пасты. При другом методе газопорошковый состав подается сбоку к лазерному лучу.

В этом методе газопорошковый состав подается сбоку к лазерному лучу и до недавнего времени он являлся наиболее распространенным (рис. 1).

схема коаксидной.jpg

Рис. 2. Схема коаксиальной подачи порошка

В третьем походе, признанном универсальным — используется коаксиальный способ наплавления. Газопорошковая смесь подается в область воздействия лазерного луча через сопло со всех сторон симметрично (поток конусообразно сходится в одну точку-фокус). Формирование такой равномерной симметричной подачи — главная сложность этой технологии (рис. 2).

В целом применение технологий лазерной наплавки позволяет устранить различные повреждения, вызванные сколами, смятием, износом или изломом деталей. Метод рекомендован для ремонта как крупногабаритных, так и мелких изделий.

Нашими специалистами ООО «ИРС Лазер Технолоджи» лазерные технологии отработаны на более чем для 1000 деталей импортного оборудования Caterpillar, Cummins, Komatsu, Sandvik и других лидеров рынка.

станок.jpg

Приведу несколько примеров произведенного нами ремонта, когда восстановить изношенную деталь в оптимальном виде можно было только при помощи лазерной наплавки. В каждом из них заказчику удалось избежать длительного простоя и сэкономить до 70 % от стоимости новой детали.

Восстановление оси самосвала САТ 785

Ось самосвала CAT 785 удалось в осстановить лазерной наплавкой. Прежде всего, удалили изношенный слой, наплавили в два прохода износостойкий материал 4 мм на сторону и проточили в чистовой размер. Получили твердость от 58 до 65 hrc и идеальное качество покрытия.

р1.jpg

Воостановление посадочной шейки кулака передней подвески самосвала CAT 785

А в посадочных шейках кулака передней подвески того же самосвала удалили изношенный слой, в два прохода наплавили износостойкий материал толщиной 3 мм на сторону и проточили в чистовой размер. Параллельно специалистами была изготовлена оснастка для позиционирования и вращения детали. В результате удалось добиться идеального качества покрытия и твердости материала детали.

р2.jpg

Восстановление посадочной части мотор-колеса от карьерного самосвала Komatsu 830Е

В работу поступила посадочная часть мотор-колеса от карьерного самосвала Komatsu 830Е для официального дилера Sumitec International. Масштабы работы были беспрецедентными. Полная снаряженная масса самосвала — около 400 т, а детали — 4,5 т. Диаметр фланца — 1800 мм. Методом наплавки мастера увеличили наружный диаметр на 12 мм, обеспечив достаточный припуск под механическую обработку. Данная работа — яркий пример правильно выбранной заказчиком тактики: ремонт позволил сохранить 18 млн руб. и избежать простоя техники на период не менее 10 месяцев. Подобные детали изготавливаются под заказ и поставляются из США, что в текущих условиях становится трудно выполнимо даже в установленные сроки.

р3.jpg

Восстановление штока от Komatsu PC 2000

В другом случае специалистам также с помощью лазерной наплавки за четыре дня удалось восстановить шток гидроцилиндра подворота ковша карьерного экскаватора Komatsu PC2000. Наша технология позволила полностью заменить гальванический хром с увеличением толщины финишного износостойкого покрытия минимум в 10 раз, получив металлургическое сцепление наплавленного металла с основным.

р4.jpg

В качестве вывода отмечу, что ряд отечественных производственных площадок находится на этапе изучения и внедрения подобных технологий, поэтому важно знать возможности различных методов лазерной наплавки, а ее эффективность подтверждается практикой и большой материаловедческой и технологической базой.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (57)/сентябрь 2022 г.




Новый порядок использования побочных продуктов производства
Оспаривание и применение результатов экспертиз в спорах недропользователей
Практика налогообложения попутного серебра может измениться
Новый порядок использования и добычи отходов недропользования
Заказать журнал
ФИО
Телефон *
Это поле обязательно для заполнения
Электронный адрес
Введён некорректный e-mail
Текст сообщения *
Это поле обязательно для заполнения
Пройдите проверку:*
Поле проверки на робота должно быть заполнено.

Отправляя форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

X