CN103008993A - 一种盾构机刮刀制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种盾构机刮刀制造方法，将制好的钢锭，根据刀体图纸尺寸选择需要的下料用量，用锻模进行模锻制成刀体毛坯，将刀体毛坯置于热处理炉内进行退火处理，然后进行机械粗加工，再重新将粗加工后的刀体毛坯置于热处理炉内，进行的中间热处理，使其硬度在HRC42-45；然后在刀体两侧，堆焊涂覆耐磨层，而后在数控机床上对刀体一侧进行机械精密加工出合金刀刃台阶然后在刀体外周加工出至少一道U型槽，U型槽中钎焊辅助刀刃，刀体外侧的台阶上依次钎焊端主刀刃与主刀刃。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构机刀具配件制造技术，具体涉及一种盾构机刮刀制造方法。
背景技术
随着我国现代化经济建设的高速发展，以地铁为代表的隧道工程建设事业正如火如荼，大型隧洞工程建设越来越多，并且正朝着直径越来越大、里程越来越长、质量要求越来越高的方向发展。盾构施工法在隧洞建设中得到广泛的应用，是现代隧洞工程施工的最佳选择，而盾构机是盾构工法中应用的现代化的专业设备。各形状刮刀是盾构机用于切削卵石和岩石地层的专用刀具之一，它们或组合安装或单独安装在刀盘上且在隧道施工时被贯入岩石卵石或土层中，同时刀盘在旋转装置驱动下实现公转，使刀具在岩石卵石或土层上连续进行连续开挖剥离卵石渣土，而国内目前盾构机用大型刮刀大都采用在合金刀体上加装大块硬质合金刀刃的结构，连接方法多为钎焊，焊接强度不高，一般适应范围小，遇到大卵石宜产生冲击地层容易发生脱落进而刀体磨损等缺点，不能满足对刀具强度日益提高的要求。本发明提供一种有足够硬质合金焊接强度、刀刃硬度和刀体耐磨性和适应卵石地层的大型盾构机用刮刀和制造工艺方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有足够强度、刀刃部分各刃角合理、耐磨性好和安装更换方便的能适应复杂大粒径卵石地质条件的盾构机刮刀部件和制造工艺方法。为实现上述发明目的，本发明为解决上述技术制造工艺方法采用如下所述的技术方案：
一、本案发明的卵石地层用盾构机大型刮刀，包括刀体1、主刀刃2和辅助刀刃3以及端主刀刃4，耐磨层5构成，所述刀体1顶面依次开有台阶和U型槽，所述主刀刃2和端主刀刃4钎焊固联在台阶上，使其主刀刃高出刀体表面，所述辅助刀刃3设置两排并钎焊固联在U型槽内并高出刀体顶面。
二、为更好的实施本发明创造，所述刀体1设置为园弧形，且沿刀体经向设置两列阶梯安装孔。使所述的本发明卵石刮刀通过连接螺栓穿过刀体上的阶梯孔刚性固定安装到盾构机的刀盘上，由硬质合金块组成的主刀刃部分面对开挖的卵石掌子面进行撞击切割破碎掘进。进一步的，所述刀体1的前端面和后端面设有高耐磨性的耐磨层5。
三、所述主刀刃2设有a角度的后角，b角度的刃倾角，内半径为r且夹角为9度的扇形，端主刀刃4设有e角度的后角，且将后刀面设底部外半径为R1且往上过渡为直平面的特殊后刀面、f角度的负刃倾角，内半径为R2的偏置内圆弧台阶，使之便于切割卵石和减少阻力提高卵石渣土的流动性。辅助刀刃3设置成扇形镶焊刀U形槽内，起辅助切割保护刀体的作用。
四、为保证上述发明刮刀刀刃的钎焊焊缝强度，实施制造钎焊工艺方法及其过程是本发明的核心内容，其具体实施控制过程是：刀体的制作，结合附图所示，将制好的钢锭，根据刀体图纸尺寸选择需要的下料用量，用锻模进行模锻制成刀体毛坯，将刀体毛坯置于热处理炉内进行退火处理，然后进行机械粗加工，再重新将粗加工后的刀体毛坯置于热处理炉内，进行的中间热处理，使其硬度在HRC40-45；然后在刀体两侧，堆焊涂覆耐磨层，而后在数控机床上对刀体一侧进行机械精密加工出合金刀刃台阶然后在刀体外周加工出至少一道U型槽，U型槽中钎焊辅助刀刃，刀体外侧的台阶上依次钎焊端主刀刃与主刀刃。
<1>先做好准备工作，选用功率匹配的中频感应加热电源，调整好钎焊工装，制作开口式加热线圈，使线圈保持与焊接刀体之间的距离为3～4mm；再根据钎焊贴面大小裁剪合适尺寸的片状钎料(该钎料是根据刮刀特性进行选定的含有银、镍、铜、锌、镉等多种合金元素的制成的片状)和中间夹垫的不锈钢网垫片；然后将刮刀体和硬质合金各刀刃用超声波清洗液进行清洗待用。<2>配制阻流钎剂方法，选用银钎剂和纯净水按3∶1的比例(立方米＝m3)调匀成糊状，并加热55℃～60℃搅拌均匀且无颗粒物存在待用。注意该糊状钎剂出现分层现象时不得使用，必须重新加热搅拌均匀后方可使用。<3>不锈钢网状垫片的选用和清洗，选不锈钢垫网，先用工业酒精清洗油污，而后硝酸和水按3∶17的比例(重量)配成酸洗液浸蚀清洗5分钟(去除氧化膜)，该步骤要严格按所需比例配制酸洗液，按所规定时间清洗，避免出现清洗不彻底或过腐蚀现象。再用热水漂洗干净后立即放入配好的糊状钎剂中浸透再进行使用。
该步工序必须随用随行，不得使清洗过的不锈钢网再受污染。否则钎焊强度会大大降低。<4>刀体与合金刀刃钎焊前的配装固定，用干净的毛刷蘸配制好的糊状钎剂均匀的涂刷到硬质合金各刀刃与刀体的待焊面上，再在刀体待焊面上叠装片状特制钎料+不锈钢网+片状钎料+硬质合金刀刃的顺序进行叠加装配固好待焊。<5>钎焊过程：先把配装好钎料、垫网和合金刀刃的刀体固定到专用焊接胎具上，套好加热开式线圈，用中频加热电源启动功率3Kw，边加热边均匀转动胎具，使得被焊大型刮刀刀体均匀预热到300℃；然后再从大型刮刀一端开始起焊，加大功率使焊接温度快速达到760～780℃，使钎料逐渐熔化且及时补充，同时给合金刀刃适当加力使之蠕动，排出多余汽化气体，保证钎料不过氧化焊接牢固，依次逐段进行，当最后一段刮刀焊接完成后，放入已加热到600℃的保温炉内，并以45℃/小时的冷却速度缓慢冷却，待冷却到常温后，取出经检验合格的，进行清理涂装，本案所述产品制造完成。
有益效果：刀具组合安装在旋转的切削刀盘上，在刀盘的推进作用下对掌子面进行掘进开挖。本发明能够提供一种有足够合金焊接强度、刀刃和刀体有足够硬度和耐磨性的大型盾构机刮削刀具，解决了长期以来困扰本领域技术人员关于刀刃和刀体都有足够硬度和强度的难题，特别适合盾构施工难度较大的卵石地层的刮削刀具的加工和硬质合金钎焊工艺方法和工艺过程，取得了意想不到的效果，是使用方获得了更大的收益。
附图说明：
下面结合附图对本发明进行说明。
图1是，总装结构示意图。
图2是，刀体截面剖视图。
图1、2中，刀体1、主刀刃2、辅助刀刃3、端主刀刃4，耐磨层5。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
刀体1的制作，结合附图所示，将制好的钢锭，根据刀体1图纸尺寸选择需要的下料用量，用锻模进行模锻制成刀体1毛坯，将刀体1毛坯置于热处理炉内进行退火处理，然后进行机械粗加工，再重新将粗加工后的刀体1毛坯置于热处理炉内，进行的中间热处理，使其硬度在HRC40-45；然后在刀体1两侧，堆焊涂覆耐磨层5，而后在数控机床上对刀体1一侧进行机械精密加工出合金刀刃台阶然后在刀体1外周加工出至少一道U型槽，U型槽中钎焊辅助刀刃3，刀体1外侧的台阶上依次钎焊端主刀刃4与主刀刃2。
实施例2
先做好准备工作，选用功率匹配的中频感应加热电源，调整好钎焊工装，制作开口式加热线圈，使线圈保持与焊接刀体之间的距离为3～4mm；再根据钎焊贴面大小裁剪合适尺寸的片状钎料(该钎料是根据刮刀特性进行选定的含有银、镍、铜、锌、镉等多种合金元素的制成的片状)和中间夹垫的不锈钢网垫片；然后将刮刀体和硬质合金各刀刃用超声波清洗液进行清洗待用。
实施例3
配制阻流钎剂方法，选用银钎剂和纯净水按3∶1的比例(立方米＝m3)调匀成糊状，并加热55℃～60℃搅拌均匀且无颗粒物存在待用。注意该糊状钎剂出现分层现象时不得使用，必须重新加热搅拌均匀后方可使用。不锈钢网状垫片的选用和清洗，选不锈钢垫网，先用工业酒精清洗油污，而后用硝酸和水按3∶17的比例(重量％)配成酸洗液浸蚀清洗5分钟(去除氧化膜)，该步骤要严格按所需比例配制酸洗液，按所规定时间清洗，避免出现清洗不彻底或过腐蚀现象。再用热水漂洗干净后立即放入配好的糊状钎剂中浸透再进行使用。该步工序必须随用随行，不得使清洗过的不锈钢网再受污染。否则钎焊强度会大大降低。
实施例4
刀体与合金刀刃钎焊前的配装固定，用干净的毛刷蘸配制好的糊状钎剂均匀的涂刷到硬质合金各刀刃与刀体的待焊面上，再在刀体待焊面上叠装片状特制钎料+不锈钢网+片状钎料+硬质合金刀刃的顺序进行叠加装配固好待焊。实施例5
钎焊过程：先把配装好钎料、垫网和合金刀刃的刀体固定到专用焊接胎具上，套好加热开式线圈，用中频加热电源启动功率3Kw，边加热边均匀转动胎具，使得被焊大型刮刀刀体均匀预热到300℃；然后再从大型刮刀一端开始起焊，加大功率使焊接温度快速达到760～780℃，使钎料逐渐熔化且及时补充，同时给合金刀刃适当加力使之蠕动，排出多余汽化气体，保证钎料不过氧化焊接牢固，依次逐段进行，当最后一段刮刀焊接完成后，放入加热到600℃的保温炉内，并以45℃/小时的冷却速度缓慢冷却，待冷却到常温后，取出检验合格的，进行清理涂装，本案所述产品制造完成。
Claims (5)
1.一种盾构机刮刀制造方法，包括刀体(1)、主刀刃(2)、辅助刀刃(3)、端主刀刃(4)、耐磨层(5)构成，其特征在于：将制好的钢锭，根据刀体(1)图纸尺寸选择需要的下料用量，用锻模进行模锻制成刀体(1)毛坯，将刀体(1)毛坯置于热处理炉内进行退火处理，然后进行机械粗加工，再重新将粗加工后的刀体(1)毛坯置于热处理炉内，进行的中间热处理，使其硬度在HRC42-45；然后在刀体(1)两侧，堆焊涂覆耐磨层(5)，而后在数控机床上对刀体(1)一侧进行机械精密加工出合金刀刃台阶然后在刀体(1)外周加工出至少一道U型槽，U型槽中钎焊辅助刀刃(3)，刀体(1)外侧的台阶上依次钎焊端主刀刃(4)与主刀刃(2)。
2.根据权利要求1中所述的一种盾构机刮刀制造方法，其特征在于：先做好准备工作，选用功率匹配的中频感应加热电源，调整好钎焊工装，制作开口式加热线圈，使线圈保持与焊接刀体之间的距离为3～4mm；再根据钎焊贴面大小裁剪合适尺寸的片状钎料(该钎料是根据刮刀特性进行选定的含有银、镍、铜、锌、镉等多种合金元素的制成的片状)和中间夹垫的不锈钢网垫片；然后将刮刀体和硬质合金各刀刃用超声波清洗液进行清洗待用。
3.根据权利要求1中所述的一种盾构机刮刀制造方法，其特征在于：配制阻流钎剂方法，选用银钎剂和纯净水按3∶1的比例(立方米＝m3)调匀成糊状，并加热55℃～60℃搅拌均匀且无颗粒物存在待用，注意该糊状钎剂出现分层现象时不得使用，必须重新加热搅拌均匀后方可使用，不锈钢网状垫片的选用和清洗，选不锈钢垫网，先用工业酒精清洗油污，而后用硝酸和水按3∶17的比例(重量％)配成酸洗液浸蚀清洗5分钟(去除氧化膜)，该步骤要严格按所需比例配制酸洗液，按所规定时间清洗，避免出现清洗不彻底或过腐蚀现象，再用热水漂洗干净后立即放入配好的糊状钎剂中浸透再进行使用，该步工序必须随用随行，不得使清洗过的不锈钢网再受污染，否则钎焊强度会大大降低。
4.根据权利要求1中所述的一种盾构机刮刀制造方法，其特征在于：刀体与合金刀刃钎焊前的配装固定，用干净的毛刷蘸配制好的糊状钎剂均匀的涂刷到硬质合金各刀刃与刀体的待焊面上，再在刀体待焊面上叠装片状特制钎料+不锈钢网+片状钎料+硬质合金刀刃的顺序进行叠加装配固好待焊。
5.根据权利要求1中所述的一种盾构机刮刀制造方法，其特征在于：钎焊过程：先把配装好钎料、垫网和合金刀刃的刀体固定到专用焊接胎具上，套好加热开式线圈，用中频加热电源启动功率3Kw，边加热边均匀转动胎具，使得被焊大型刮刀刀体均匀预热到300℃；然后再从大型刮刀一端开始起焊，加大功率使焊接温度快速达到760～780℃，使钎料逐渐熔化且及时补充，同时给合金刀刃适当加力使之蠕动，排出多余汽化气体，保证钎料不过氧化焊接牢固，依次逐段进行，当最后一段刮刀焊接完成后，放入加热到600℃的保温炉内，并以45℃/小时的冷却速度缓慢冷却，待冷却到常温后，取出经检验合格的，进行清理涂装，本案所述产品制造完成。
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