CN111702176B - 一种盾构机刀具的制备方法 - Google Patents
一种盾构机刀具的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111702176B CN111702176B CN202010605027.9A CN202010605027A CN111702176B CN 111702176 B CN111702176 B CN 111702176B CN 202010605027 A CN202010605027 A CN 202010605027A CN 111702176 B CN111702176 B CN 111702176B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- cutter
- layer
- machine cutter
- tunneling machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 109
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co].[Ni] Chemical compound [Fe].[Co].[Ni] KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003892 spreading Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/22—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for drills; for milling cutters; for machine cutting tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/248—Thermal after-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种盾构机刀具的制备方法，包括构建盾构机刀具的三维模型，并对盾构机刀具的刀刃、中间层和刀体进行切片分层，得到各截面轮廓数据，并由截面轮廓数据生成对应的扫描路径；送入刀刃粉末，并按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀刃成型；送入中间层粉末，并在成型的刀刃上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至中间层成型；送入刀体粉末，并在成型的中间层上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀体成型，从而成型出盾构机刀具；对成型的盾构机刀具进行热处理调质。采用该盾构机刀具的制备方法，使刀体、刀刃整体打印成型，减少制造环节，缩短制造周期。可有效节省原材料，制造出结构优化的高性能刀具，提高刀具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机技术领域，更具体地说，涉及一种盾构机刀具的制备方法。
背景技术
随着城市地下空间的开发和铁路交通的高速发展，盾构机作为主要工程装备在地铁与隧道施工中应用广泛。然而，盾构机刀具的磨损更换成为影响施工进度和经济成本的关键因素。因此，快速制造出低成本，高耐磨性的刀具对于提高盾构机的掘进效率和节约施工成本具有重要意义。
目前传统刀具主要采用刀体、刀刃焊接的方式进行制造，具有生产工序多、原材料损耗大、制造周期长的缺点。
综上所述，如何有效地解决盾构机刀具生产工序多、制造周期长等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构机刀具的制备方法，该盾构机刀具的制备方法可以有效地解决盾构机刀具生产工序多、制造周期长的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种盾构机刀具的制备方法，包括：
构建盾构机刀具的三维模型，并对所述盾构机刀具的刀刃、中间层和刀体进行切片分层，得到各截面轮廓数据，并由所述截面轮廓数据生成对应的扫描路径；
送入刀刃粉末，并按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述刀刃成型；
送入中间层粉末，并在成型的所述刀刃上方按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述中间层成型；
送入刀体粉末，并在成型的所述中间层上方按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述刀体成型；
对成型的盾构机刀具进行热处理调质。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述刀刃粉末包括碳化钨硬质合金粉末。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述碳化钨硬质合金粉末，按质量百分比计，包括80%-90%的钨，5%-10%的碳，5%-10%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述碳化钨硬质合金粉末为将碳化钨粉末球磨10小时以上后与钴粉混合获得的硬质合金粉末。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述中间层粉末包括铁钴镍合金粉末。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述铁钴镍合金粉末，按质量百分比计，包括10%-15%的铁，10%-15%的钴，余量为镍。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述刀体粉末包括低合金钢粉末。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，低合金钢粉末，按质量百分比计，包括0.3%-0.5%的碳，1%-2%的铬，0.2%-0.3%的锰，余量为铁。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述对成型的盾构机刀具进行热处理调质，具体包括：
将成型的所述盾构机刀具加热至850-900℃后进行油淬，而后加热至550-600℃进行回火。
优选地，上述盾构机刀具的制备方法中，所述对成型的盾构机刀具进行热处理调质之后，还包括：
对热处理调质后的所述盾构机刀具进行抗冲击和耐磨试验。
应用本发明提供的盾构机刀具的制备方法，首先构建盾构机刀具的三维模型，并对盾构机刀具的刀刃、中间层和刀体进行切片分层，得到各截面轮廓数据，并由截面轮廓数据生成对应的扫描路径；而后送入刀刃粉末，并按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀刃成型；再送入中间层粉末，并在成型的刀刃上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至中间层成型；再送入刀体粉末，并在成型的中间层上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀体成型，从而成型出盾构机刀具；最后对成型的盾构机刀具进行热处理调质。相较于传统制造工艺，3D打印技术具有制造周期短、节省原材料、成型复杂程度高的优点。因而，采用该盾构机刀具的制备方法，使刀体、刀刃整体打印成型，减少制造环节，缩短制造周期，可快速制造成型。且能够有效节省原材料，制造出结构优化的高性能刀具，提高刀具的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例的盾构机刀具的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种盾构机刀具的制备方法，以快速制造出结构优化，性能优异的刀具。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的盾构机刀具的制备方法的流程示意图。
在一个具体实施例中，本发明提供的盾构机刀具的制备方法，包括以下步骤：
S1：构建盾构机刀具的三维模型，并对盾构机刀具的刀刃、中间层和刀体切片分层，得到各截面轮廓数据，并由截面轮廓数据生成对应的扫描路径；
采用选区激光熔化的3D打印技术，或者其他电子束选区成型或者激光净成型技术，通过构建盾构机刀具的三维模型，具体可以通过三维造型软件构建，根据三维模型进行切片分层，而后在3D打印机内逐层铺粉打印。具体可以通过切片软件对三维模型进行三维切片分层，得到各截面轮廓数据，并由截面轮廓数据生成相应的扫描路径。具体分层方式可参看现有技术中常规分层原理，此处不做具体限定。盾构机刀具包括刀刃、刀体和连接刀刃和刀体的中间层，上述切片分层具体可以针对刀刃、刀体和中间层均进行切片分层。其中，根据中间层的厚度需求，其至少具有一层。
S2：送入刀刃粉末，并按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀刃成型；
S3：送入中间层粉末，并在成型的刀刃上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至中间层成型；
S4：送入刀体粉末，并在成型的中间层上方按照扫描路径进行逐层铺粉打印直至刀体成型；
盾构机包括刀刃、刀体和连接刀刃和刀体的中间层，对应各部分分别采用刀刃粉末、刀体粉末和中间层粉末成型。逐层打印过程中，按照合金粉末熔点和分层结构进行排序打印。先送入高熔点的刀刃粉末，设定相应的打印参数，进行激光熔化。而后送入熔点低于刀刃粉末的中间层粉末，即在刀刃粉末上方铺设中间层粉末，并设定相应的打印参数，进行激光熔化。最后送入熔点低于中间层粉末的刀体粉末，即在中间层粉末上方铺设刀体粉末，并设定相应的打印参数，进行激光熔化。通过逐层打印，直至盾构机刀具成型。具体刀刃粉末、中间层粉末和刀体粉末的成分可根据盾构机刀具的性能要求相应选材。与之对应的打印参数，则可以根据选材的熔点等特性相应设置。为了保证刀刃与刀体连接的可靠性，在刀刃粉末上方铺设中间层粉末时，使中间层粉末在刀刃粉末上方均匀铺满。刀刃、中间层和刀体的成型，具体根据切片分层分别逐层打印。
S5：对成型的盾构机刀具进行热处理调质。
为了提高打印成型的盾构机刀具的使用性能，对成型的盾构机刀具进行热处理调质，以使工件具有良好的综合机械性能。具体调质参数可根据需要设置。
综上，本发明提供的盾构机刀具的制备方法相较于传统制造工艺，具有制造周期短、节省原材料、成型复杂程度高的优点。采用该盾构机刀具的制备方法，使刀体、刀刃整体打印成型，减少制造环节，快速制造成型，缩短制造周期。因而，采用该盾构机刀具的制备方法，使刀体、刀刃整体打印成型，减少制造环节，缩短制造周期，可快速制造成型。且能够有效节省原材料，制造出结构优化的高性能刀具，提高刀具的使用寿命。同时，该工艺还可以用于刀具再制造，避免以前刀具磨损后丢弃这一极大浪费。3D打印成型技术能有效缩短研发周期，降低研发制造成本。
在一实施例中，刀刃粉末包括碳化钨硬质合金粉末。碳化钨硬质合金粉末成型出的硬质合金件具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，其高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。因此，采用碳化钨硬质合金粉末用作刀刃粉末，成型的刀刃性能优异。
具体的，碳化钨硬质合金粉末，按质量百分比计，包括80%-90%的钨，5%-10%的碳，5%-10%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。在该种成分比例下成型的刀刃硬度可达到HRA88～90，抗弯强度可达到1200-1400MPa。碳化钨高硬度耐高温，钴用作粘接剂。含钴越多硬度也越低，但对应的抗冲击的能力越强。需要说明的是，上述各组分的总含量应为100%，且不可避免的杂质含量一般应符合相关的杂质含量要求。在一具体实施例中，该碳化钨硬质合金粉末，按质量百分比计，包括85%的钨，7%的碳，7%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
上述实施例中的碳化钨硬质合金粉末，具体可以为将碳化钨粉末球磨10小时以上后与钴粉混合获得的硬质合金粉末。也就是通过将碳化钨粉末球磨10小时以上，在与钴粉混合，制得碳化钨硬质合金粉末。通过该工艺获得的碳化钨硬质合金粉末成型出的结构具有优异的综合机械性能。
在一实施例中，中间层粉末包括铁钴镍合金粉末。采用铁钴镍合金粉末，能够很好的起到将刀刃粉末和刀体粉末粘结的作用。如在刀刃粉末采用碳化钨硬质合金粉末，刀体粉末采用低合金钢粉末时，铁钴镍合金粉末将二者有效粘结，一方面结合3D打印技术实现盾构机刀具一体成型，且保证了刀体与刀刃部分间的可靠连接，有利于延长盾构机刀具的使用寿命。
具体的，铁钴镍合金粉末，按质量百分比计，包括10%-15%的铁，10%-15%的钴，余量为镍。该成分比例的中间层粉具备良好的硬度，及抗塑性变形能力。需要说明的是，上述各组分的总含量应为100%。在一具体实施例中，该铁钴镍合金粉末，按质量百分比计，包括80%的镍，10%的铁和10%的钴。
在一实施例中，刀体粉末包括低合金钢粉末。在碳素钢钢的基础上，加入一些合金元素，其含量少于5%，称为低合金钢。低合金钢的含碳量在0.85%-1.5%之间，常用的合金元素有Si，Cr，Mn，W，V等。低合金钢成本较低，因此采用低合金钢粉末成型刀体，既可以降低成本，且低合金钢粉末成型后经热处理可获得高的硬度和耐磨性，因而适用于盾构机刀具，可满足盾构机刀具的刀体机械性能要求。
具体的，低合金钢粉末，按质量百分比计，包括0.3%-0.5%的碳，1%-2%的铬，0.2%-0.3%的锰，余量为铁。在该种成分比例下成型的刀体其抗拉强度可达到900~1000MPa，硬度可达到HRC38～40。需要说明的是，上述各组分的总含量应为100%。钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。锰的加入使得钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。在一具体实施例中，该低合金钢粉末，按质量百分比计，包括0.4%的碳，1.5%的铬，0.2%的锰，余量为铁。
在上述各实施例的基础上，步骤S5具体包括：
将成型的盾构机刀具加热至850-900℃后进行油淬，而后加热至550-600℃进行回火。通过上述热处理工艺参数的限定，提升了盾构机刀具的综合机械性能。
在上述各实施例中，步骤S5之后还包括：
对热处理调质后的盾构机刀具进行抗冲击和耐磨试验。
具体抗冲击和耐磨试验的操作请参考现有技术，此处不再赘述。通过进行抗冲击试验和耐磨试验，可优化结构设计和耐磨层参数。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种盾构机刀具的制备方法，其特征在于，包括：
构建盾构机刀具的三维模型，并对所述盾构机刀具的刀刃、中间层和刀体进行切片分层，得到各截面轮廓数据，并由所述截面轮廓数据生成对应的扫描路径；
送入刀刃粉末，并按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述刀刃成型，所述刀刃粉末包括碳化钨硬质合金粉末；
送入中间层粉末，并在成型的所述刀刃上方按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述中间层成型，所述中间层粉末包括铁钴镍合金粉末；
送入刀体粉末，并在成型的所述中间层上方按照所述扫描路径进行逐层铺粉打印直至所述刀体成型，所述刀体粉末包括低合金钢粉末；
对成型的盾构机刀具进行热处理调质。
2.根据权利要求1所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述碳化钨硬质合金粉末，按质量百分比计，包括80%-90%的钨，5%-10%的碳，5%-10%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述碳化钨硬质合金粉末为将碳化钨粉末球磨10小时以上后与钴粉混合获得的硬质合金粉末。
4.根据权利要求1所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述铁钴镍合金粉末，按质量百分比计，包括10%-15%的铁，10%-15%的钴，余量为镍。
5.根据权利要求1所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述低合金钢粉末，按质量百分比计，包括0.3%-0.5%的碳，1%-2%的铬，0.2%-0.3%的锰，余量为铁。
6.根据权利要求1-5任一项所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述对成型的盾构机刀具进行热处理调质，具体包括：
将成型的所述盾构机刀具加热至850-900℃后进行油淬，而后加热至550-600℃进行回火。
7.根据权利要求1-5任一项所述的盾构机刀具的制备方法，其特征在于，所述对成型的盾构机刀具进行热处理调质之后，还包括：
对热处理调质后的所述盾构机刀具进行抗冲击和耐磨试验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010605027.9A CN111702176B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种盾构机刀具的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010605027.9A CN111702176B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种盾构机刀具的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111702176A CN111702176A (zh) | 2020-09-25 |
| CN111702176B true CN111702176B (zh) | 2022-07-19 |
Family
ID=72544393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010605027.9A Active CN111702176B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种盾构机刀具的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111702176B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113106450A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-13 | 泉州市双滢新材料科技有限公司 | 一种复合硬质涂层刀具及其制备方法 |
| CN115446330A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-12-09 | 山东建筑大学 | 一种利用3d打印技术制备高强度高韧性盾构刀具的方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102086768A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-08 | 昆山众备机械设备有限公司 | 盾构机的切削刀片结构 |
| EP2444184A1 (de) * | 2010-10-22 | 2012-04-25 | HILTI Aktiengesellschaft | Schneidwerkzeug und Herstellungsverfahren |
| CN103008993A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-03 | 洛阳九久技术开发有限公司 | 一种盾构机刮刀制造方法 |
| CN103763984A (zh) * | 2011-08-27 | 2014-04-30 | 博朗有限公司 | 用于提供耐磨切刃的方法和具有所述切刃的修剪装置 |
| CN205587661U (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 刀具 |
| CN106270492A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 广东工业大学 | 一种复合金属陶瓷及其制备方法与应用 |
| CN107267979A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 山东省科学院激光研究所 | 一种盾构机刀头的强化方法以及高强度盾构机刀头 |
| CN108914118A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 福建工程学院 | 化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法 |
| WO2019096539A1 (de) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Ceratizit Luxembourg S.À.R.L. | Schneidwerkzeug |
| CN110318767A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种盾构机及其刀盘 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019056227A1 (zh) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 杭州巨星科技股份有限公司 | 一种带有刃口的工具及其制造方法 |
-
2020
- 2020-06-29 CN CN202010605027.9A patent/CN111702176B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2444184A1 (de) * | 2010-10-22 | 2012-04-25 | HILTI Aktiengesellschaft | Schneidwerkzeug und Herstellungsverfahren |
| CN102086768A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-08 | 昆山众备机械设备有限公司 | 盾构机的切削刀片结构 |
| CN103763984A (zh) * | 2011-08-27 | 2014-04-30 | 博朗有限公司 | 用于提供耐磨切刃的方法和具有所述切刃的修剪装置 |
| CN103008993A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-03 | 洛阳九久技术开发有限公司 | 一种盾构机刮刀制造方法 |
| CN205587661U (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 刀具 |
| CN106270492A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 广东工业大学 | 一种复合金属陶瓷及其制备方法与应用 |
| CN107267979A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 山东省科学院激光研究所 | 一种盾构机刀头的强化方法以及高强度盾构机刀头 |
| WO2019096539A1 (de) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Ceratizit Luxembourg S.À.R.L. | Schneidwerkzeug |
| CN108914118A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 福建工程学院 | 化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法 |
| CN110318767A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-10-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种盾构机及其刀盘 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111702176A (zh) | 2020-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111702176B (zh) | 一种盾构机刀具的制备方法 | |
| CN102905821B (zh) | 粉末烧结层叠用金属粉末、使用了其的三维形状造型物的制造方法以及所得三维形状造型物 | |
| CN102766817B (zh) | 一种半高速钢刃钢 | |
| CN101382072B (zh) | 金刚石孕镶截齿及其制作工艺 | |
| KR20090086965A (ko) | 초경 팁 및 그의 제조 방법 | |
| CN102776446B (zh) | 一种半高速钢铜钎焊镶钢切纸刀片及其制备方法 | |
| CN103627943A (zh) | 一种TiC系钢结硬质合金 | |
| CN107557704A (zh) | 一种热作模具材料及其制备方法 | |
| CN101440462A (zh) | 一种经济型长寿命机锻模具用材料及其制造方法 | |
| CN216446854U (zh) | 强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头 | |
| CN111761734A (zh) | 一种陶瓷切割锯片及其制备方法 | |
| CN110408828A (zh) | 一种人造金刚石钻头材料及其钻头、生产工艺 | |
| CN106413959B (zh) | 制造切削刀具用的粗加工材料的方法及相应的粗加工材料 | |
| CN109454952B (zh) | 一种多层耐磨复合金属板及其制备方法 | |
| CN113073942A (zh) | 一种用于钻探的钻头 | |
| CN100389926C (zh) | 热作模具钢焊接材料 | |
| CN101550517A (zh) | 一种合金材料、其生产方法以及用其制造的刀具 | |
| CN201405549Y (zh) | 一种粉末高速钢与结构钢双金属复合结构 | |
| CN205189866U (zh) | 一种新型采煤机截齿 | |
| CN111687405B (zh) | 一种金刚石钻头胎体粉末及制造金刚石钻头的方法 | |
| CN114535751A (zh) | 矿用刮板cmt梯度堆焊层及制备方法 | |
| JP4230025B2 (ja) | 熱間プレス用クラッド金型およびその製造方法 | |
| KR100669850B1 (ko) | 냉각링이 구비된 건식 절단용 다이아몬드 와이어쏘 | |
| CN112458376B (zh) | 滚刀刀圈及制备方法 | |
| CN101530949A (zh) | 系列复合冷作模具钢制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |