CN218991594U - 一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于盾构机配件技术领域，具体涉及一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀。具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，包括刀柄和刀头。所述刀柄和刀头为一体，所述刀头包括刀锋部和刀体部，所述刀锋部外表面设有抗磨损纳米涂层。本实用新型解决了贝壳刀镶嵌硬质合金条的脆裂掉块的问题，提高了贝壳刀抗磨损能力，延长贝壳刀的使用寿命；在与各类砂石泥土等地质接触的刀锋上制备金属陶瓷复合涂层，提高了其耐磨抗损的性能，降低损耗，减少更换刀具的次数，且实现带有抗磨损纳米涂层的普碳钢或低合金钢或45#钢的贝壳刀其掘进量在3000米以上。
Description
技术领域
本实用新型属于盾构机配件技术领域，具体涉及一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀。
背景技术
随着我国道路交通建设的不断发展，隧道或地铁在缓解交通压力方面发挥着重要的作用，目前在隧道或地铁施工中，贝壳刀的应用越来越广泛，贝壳刀是盾构机刀具的一种，在施工中承担着推进“前锋”的作用，切削刀起到切削岩土作用。
受到土质状况和地下水压随机变化的影响，随着施工的不断推进、刀盘的不断转动，切削刀承受着持续或变化的挤压、刮削、冲击及磨损。贝壳刀在施工生成的碎石块碰撞下，容易产生裂纹破损，加重滚刀的磨损，需要频繁地更换刀具，盾构机的掘进效率难以提升。
实用新型内容
针对上述问题，尤其是针对TBM硬岩的地质状况，本实用新型提供
一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，包括刀柄和刀头，所述刀柄和刀头为同一种材质，一体化制造；
所述刀柄，刀柄一端设置刀头；所述刀头，其包括刀锋部和刀体部，所述刀锋部位于所述刀体部远离所述刀柄的一端，所述刀锋部的外表面设有抗磨损纳米涂层。
在一些方式中，所述刀锋部截面为三角形。
在一些方式中，所述刀头的材质为普碳钢，所述普碳钢至少为Q235钢、Q345钢、45#钢中任一，所述的Q235材质的刀具表面硬度为HRc19-20，所述的Q345材质的刀具表面硬度为HRc25-30，所述45#钢材质的道具表面硬度为HRc39-42。
在一些方式中，所述抗磨损纳米涂层通过喷涂的方式制备于所述刀锋部；所述抗磨损纳米涂层的结合力在80-120MPa，显微硬度HV800-1000,致密度大于99％，且抗磨损抗冲击纳米涂层具有良好的韧性。
在一些方式中，所述刀体部的外表面设有抗磨损抗冲击纳米涂层。
在一些方式中，所述抗磨损抗冲击纳米涂层为镍钴基碳化物层。
在一些方式中，所述镍钴基碳化物层厚度为100-150um。
在一些方式中，所述抗磨损纳米涂层由金属陶瓷材料制备而成。
本实用新型的有益效果是：
解决了现有贝壳刀镶嵌硬质合金条的脆裂掉块的问题。提高了贝壳刀抗磨损能力，延长贝壳刀的使用寿命；在与各类砂石泥土等地质接触的刀锋上制备金属陶瓷复合涂层，提高了其耐磨抗损的性能，降低损耗，减少更换刀具的次数，且实现带有抗磨损纳米涂层的普碳钢或低合金钢或45#钢的贝壳刀其掘进量在3000米以上。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2为刀头涂层设置方式示意图。
图中：
10刀柄，20刀头，210刀锋部，220刀体部，201抗磨损纳米涂层，202抗磨损抗冲击纳米涂层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，如图1中所示，包括刀柄10和刀头20；
所述刀柄10；
所述刀头20，位于刀柄10的前端，其包括刀锋部210和刀体部220，所述刀锋部210的外表面设有抗磨损纳米涂层201。
如图1中所示，刀头20和刀柄10采用一体形成的方式设置。
其中一实例为，所述刀锋部210截面为三角形。使得刀头20安装在刀柄10后能够与刀体安装端的截面相匹配。
所述抗磨损纳米涂层201通过喷涂的方式制备于所述刀锋部210。
所述刀头20的材质为普碳钢，所述普碳钢包括但不限于Q235钢、Q345钢、45#钢，以低成本普碳钢替代高成本高价格的高锰或高铬合金钢，并解决和替代了所镶嵌的钨钢硬质合金的脆硬性，大幅度的提高了贝壳刀的使用寿命。
所述的Q235材质的刀具表面硬度为HRc19-20，所述的Q345材质的刀具表面硬度为HRc25-30，所述45#钢材质的道具表面硬度为HRc39-42。
所述抗磨损纳米涂层201由金属陶瓷材料制备而成。所述抗磨损纳米涂层201的结合力在80-120MPa，显微硬度HV800-1000,致密度大于99％，且抗磨损抗冲击纳米涂层具有良好的韧性。
其中，抗磨损纳米涂层201为金属陶瓷复合涂层，如此可减小碎石块对刀头的冲撞损伤，制备有抗磨损纳米涂层201的刀锋部210不容易出现裂缝或缺口，有利于保持切削刀结构的完整度，确保切削刀内部受力均匀。可大幅提高凸柱部的耐磨抗损性能，降低磨损消耗，减少更换刀具的次数，以此缩短盾构机停工换刀的时间，最终提高整个盾构机的掘进效率。在刀体和刀头刀锋部表面全部制备纳米涂层，其掘进量可达到3000米以上。
刀体部220的外表面设置有抗磨损抗冲击纳米涂层202。
如图2中所示，所述刀体部220的外表面设有抗磨损抗冲击纳米涂层202。其中之一情况，所述抗磨损抗冲击纳米涂层202为镍钴基碳化物层。镍钴基碳化物层厚度为100-150μm，通常，纳米涂层不宜过厚，且一般来说，本涂层的耐磨性能是依靠纳米材料本身的性能提供，且抗磨损抗冲击纳米涂层111在冷却凝固时伴随着收缩过程，在熔滴撞击基体并快速冷却、凝固的同时颗粒内部产生张应力，其大小与涂层厚度成正比，涂层厚度达到一定程度时，涂层内的张应力超过涂层与基体的结合强度或涂层自身的结合强度时，涂层就会发生破坏。抗磨损抗冲击纳米涂层111在此厚度下，即可使切削刀的刀头表面具有良好的抗撞击效果。
本领域的技术人员可以明确，在不脱离本实用新型的总体精神以及构思的情形下，可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护方案以本实用新型所附的权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，包括刀柄(10)和刀头(20)；
所述刀柄(10)，刀柄(10)一端设置刀头(20)，另一端用于连接盾构机；
所述刀头(20)，其包括刀锋部(210)和刀体部(220)，所述刀锋部(210)位于所述刀体部(220)远离所述刀柄(10)的一端，所述刀锋部(210)的外表面设有抗磨损纳米涂层(201)；
所述刀柄和刀头为同一种材质，且一体化制造。
2.根据权利要求1所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述刀锋部(210)截面为三角形。
3.根据权利要求1所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述刀头(20)的材质为普碳钢，所述普碳钢至少为Q235钢、Q345钢、45#钢中任一；所述的Q235钢的刀具表面硬度为HRc19-20，所述的Q345钢的刀具表面硬度为HRc25-30，所述45#钢的道具表面硬度为HRc39-42。
4.根据权利要求1所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述抗磨损纳米涂层(201)通过喷涂的方式制备于所述刀锋部(210)；所述抗磨损纳米涂层(201)的结合力在80-120MPa，显微硬度HV800-1000,致密度大于99％，且抗磨损抗冲击纳米涂层具有良好的韧性。
5.根据权利要求1所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述刀体部(220)的外表面设有抗磨损抗冲击纳米涂层(202)。
6.根据权利要求5所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述抗磨损抗冲击纳米涂层(202)为镍钴基碳化物层。
7.根据权利要求6所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述镍钴基碳化物层厚度为100-150um。
8.根据权利要求1所述的具抗磨损纳米涂层的普碳钢贝壳刀，其特征在于，所述抗磨损纳米涂层(201)由金属陶瓷材料制备而成。
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