盾構(gòu)刀具堆焊工藝

1、 盾構(gòu)刀具堆焊工藝北京固本科技有限公司 胡建平 對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀具進(jìn)行了失效分析，發(fā)現(xiàn)其失效原因主要是沖擊和高應(yīng)力磨粒磨損。針對(duì)盾構(gòu)刀具堆焊工藝，開(kāi)發(fā)了一種堆焊藥芯焊絲北京固本耐磨焊絲。再制造刀具的刃口堆焊層無(wú)裂紋，堆焊層硬度：HRC60-62無(wú)裂紋。再制造刀具的壽命高于進(jìn)口刀具。1 盾構(gòu)機(jī)刀具的失效分析 北京地鐵五號(hào)線盾構(gòu)試驗(yàn)段屬于砂卵石地層，沙礫含量大，見(jiàn)圖 3。地層中石英含量高達(dá) 45 %以上，石英沙是“很好”的磨料，使刀具磨損速度加快。如北京地鐵五號(hào)線盾構(gòu)試驗(yàn)段雍和宮站至張自忠站左線 1 510 m 為砂卵石及粘土混合地層，掘進(jìn)過(guò)程中更換了 5 批刀具。盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)直徑為 6.2 m，轉(zhuǎn)速為

2、03 r/min，通常為 1.5 r/min，刀盤(pán)最外邊刀具切削線速度最大可達(dá) 1 m/s，平均為 0.5 m/s3。周邊刀受到很大的沖擊力。盾構(gòu)試驗(yàn)段刀具磨損和折斷嚴(yán)重，見(jiàn)圖 4。可以看到，盾構(gòu)刀具的刃口部位鑲嵌的硬質(zhì)合金刀片存在不同程度的折斷破壞，即所謂“崩刃”；對(duì)于硬質(zhì)合金刀片，由于硬度很高，相對(duì)韌性較差，沖擊斷裂是其主要的失效形式。刃口部位的斜坡（內(nèi)側(cè)）為典型的犁溝式磨損（見(jiàn)圖 5）。刀具磨損情況可歸納為表 1 所示特征。通過(guò)對(duì)進(jìn)口刀具在砂卵石地層的磨損特點(diǎn)分析，可知在砂卵石地層施工中，盾構(gòu)機(jī)刀具主要的失效形式為：沖擊破壞、犁溝式磨粒磨損和碾壓磨損。2.盾構(gòu)刀具堆焊工藝 從盾構(gòu)機(jī)刀具磨

3、損情況來(lái)看 ,由于刀具本體基本完好 ,大部分刀具磨損在容許范圍內(nèi) ,剩余刀刃高度能夠滿足右線掘進(jìn)任務(wù) ,沒(méi)有必要更換整個(gè)刀盤(pán)或者是全部刀具 ,只需要對(duì)磨損的刀盤(pán)本體和刀具進(jìn)行焊接修復(fù)和更換 ,即可保證盾構(gòu)機(jī)正常進(jìn)行下階段的掘進(jìn)施工。盾構(gòu)刀具堆焊修復(fù)的原則是保證修復(fù)后的刀具本體性能不低于原設(shè)計(jì)制造的水平 ,保證更換的刀具與出廠配備的刀具性能相匹配。為此 ,在深入分析和研究之后 ,決定采用北京固本耐磨焊絲（焊絲樣品圖3）堆焊修補(bǔ)具體盾構(gòu)刀具堆焊工藝：1 對(duì)盾構(gòu)刀具本體外緣側(cè)板環(huán)面 ,采用埋弧堆焊的方式 ,首先填平一圈凹槽 ,然后堆焊整個(gè)側(cè)板環(huán)面 ,在環(huán)面上形成一圈耐磨層 ,使得刀具本體直徑恢復(fù)到出

4、廠時(shí)的 6240 mm。2 刀具外周邊緣的倒角磨損采用加焊一圈耐磨鋼板的方式對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)補(bǔ)強(qiáng)。鋼圈外徑為6240 mm,內(nèi)徑 5920 mm,厚度 30 mm。鋼圈面與刀盤(pán)本體面平齊 ,鋼圈與刀具本體焊接采用二氧化碳保護(hù)焊 ,用埋弧堆焊把鋼圈與刀具面板之間的縫隙和鋼圈與刀具外緣側(cè)板環(huán)面之間的凹槽填平。鋼圈表面采用二氧化碳保護(hù)焊堆焊柵格狀的耐磨堆焊層。3.盾構(gòu)刀具堆焊焊絲材料參數(shù)：焊絲直徑1.6mm焊接電流240-280A焊接電壓26-31V保護(hù)氣體純二氧化碳熔敷金屬化學(xué)成分：碳C錳Mn硅Si鈮Nb鎢V其他1%1.2%0.8%7%5%3%4、結(jié)束語(yǔ) 盾構(gòu)刀具堆焊工藝在盾構(gòu)刀具外緣加焊高強(qiáng)度的耐磨鋼板 ,提高了刀具的使用壽命 ,節(jié)省了工程投資。需要指出的是 ,需要采取合理的盾構(gòu)刀具堆焊工藝和保證良好的焊接質(zhì)量。 采用