一種塊齒狀盾構刀具及其刀圈材料和熱處理工藝的製作方法
2023-05-17 05:25:51 1
本發明涉及盾構刀具技術領域，尤其涉及一種塊齒狀盾構刀具及其刀圈材料和熱處理工藝。
背景技術：
盾構切削刀具主要用於地鐵、隧道的盾構機掘進，其結構是在刀體的前面焊接一排或兩排以上圓柱狀合金。當盾構刀具隨刀盤沿圓周方向轉動時，開始切削，遇砂卵石時容易出現刀體磨損過快和合金崩裂現象，但當逆時針轉動時，背部受到物體的嚴重磨損，就會造成刀體背角面嚴重磨損後衝擊掉主合金造成刀具報廢。因此，有必要對盾構刀具的耐磨性能進行改良，通過對盾構刀具的結構性能進行改進，提高盾構刀具的耐磨性能，降低盾構刀具在採挖過程中的磨損程度，相應地延長盾構刀具的使用壽命，降低維護或更換成本。
中國發明專利，公開號：204476417U，公開日：2015年7月15日，涉及新型耐磨盾構刀具，包括盾構刀體和硬質合金塊，所述盾構刀體包括設置在盾構刀體上的數條合金槽，所述硬質合金塊嵌入設置在所述的合金槽內，在所述盾構刀體與切削物體接觸的工作面上設置碳化鎢顆粒耐磨層，所述碳化鎢顆粒耐磨層包括金屬基體和碳化鎢顆粒，所述碳化鎢顆粒包覆設置於金屬基體內。本發明提供的新型耐磨盾構刀具，碳化鎢顆粒耐磨層焊接在刀體的工作面上，有效保證了盾構刀具在作業時的耐磨性能；延長了盾構刀具的使用壽命，降低了更換或維修成本。其不足之處是：該專利的盾構刀具實質上是利用碳化鎢顆粒耐磨層的耐磨性能提高了刀具的整體使用壽命，工藝複雜，造價較高。
技術實現要素：
1.發明要解決的技術問題
針對現有技術的盾構刀具耐磨性能差的問題，本發明提供了一種塊齒狀盾構刀具及其刀圈材料和熱處理工藝。它可以提高盾構刀具的耐磨性能，延長刀具整體的使用壽命。
2.技術方案
為解決上述問題，本發明提供的技術方案為：
一種塊齒狀盾構刀具，它包括刀體和刀圈，刀體和刀圈均為圓環狀，刀圈內表面與刀體的外表面連接，刀體由內向外呈階梯狀，刀體的內表面與刀盤的外表面連接，刀圈上均勻設有塊齒。
優選地，所述的刀圈的外圓面上均勻設有與塊齒相匹配的凹槽，凹槽在刀圈的形狀為長方體。
優選地，所述的塊齒高出刀圈外圓面1-10mm。
優選地，刀盤的圓心周圍均勻有固定孔，固定孔的圓心成為刀盤圓心的分布圓。
優選地，所述的塊齒分別高出刀圈上下表面1-10mm。
優選地，刀圈的截面為梯形，刀圈上靠近刀體的外表面一側比靠近刀圈外表面一側的厚度大，從刀圈的內表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐漸遞減趨勢。
優選地，刀圈圓周的外表面上設有倒角。
一種塊齒狀盾構刀具的刀圈材料，它的化學元素重量組份為：C：0.46份；Si：0.91份；Mn：0.39份；P：0.009份；S：0.002份；Cr：4.39份；Ni：0.14份；Cu：0.02份；Mo：1.24份；V：1.15份，餘量為Fe。
一種塊齒狀盾構刀具的刀圈熱處理工藝，包括以下步驟：
A、將權利要求1所述的一種塊齒狀盾構刀具的刀圈放置在真空爐內；
B、在1h內勻速加熱到660℃，在660℃保溫2h；
C、在1h內由660℃勻速加熱到870℃，在870℃保溫2h；
D、在0.5-1h內，從870℃勻速加熱到1050℃，1050℃保溫0.5-1h；
E、從1050℃在0.5-1h內降溫至0℃，刀具從爐內調出風冷後；
F、刀圈再次放入爐內，回火兩次即可。
優選地，步驟F中回火的步驟為：0℃勻速升溫至370℃，在370℃保溫0-15min，勻速加溫至550℃，在550℃保溫2h；從550℃勻速降溫至0℃，停留1h。
3.有益效果
採用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：
(1)本發明有效保證了盾構刀具在作業時的耐磨性能；延長了盾構刀具的使用壽命，降低了更換或維修成本；
(2)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，利用刀體和刀圈的圓環結構，將刀具製成圓環狀，在刀圈上均勻設有塊齒，利用塊齒的突出結構，對巖土進行破壞掘進，以實現挖掘巖土層的效果；
(3)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，在刀圈的外圓面上均勻設有與塊齒相匹配的凹槽，用於裝載塊齒，凹槽設成與塊齒形狀相匹配的長方體，用於與塊齒密切吻合，便於刀具的裝配加工；
(4)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，刀圈外圓面上分布的塊齒高出刀圈外圓面1-10mm，使得刀圈外圓面凹凸不平整，在刀具使用過程中，與巖土接觸產生阻力，以便巖石和土層的挖掘；
(5)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，刀盤上的固定孔用於固定盾構機具上，固定孔的孔徑與螺栓直徑相匹配，便於利用螺栓通過道具上的刀盤固定孔，固定在盾構機具上，用於地鐵、隧道施工掘進；
(6)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，刀圈上下表面上分布的塊齒高出刀圈表面1-10mm，使得刀圈上下表面凹凸不平整，在刀具使用過程中，與巖石、花崗巖和超硬石塊等巖石土層接觸時，產生阻力，以便巖石和土層的挖掘；
(7)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，從刀圈的內表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐漸遞減趨勢，一方面增大了刀圈與刀體的外表面連接的牢固性，另一方面增大了刀圈挖掘性能，便於刀圈和刀圈外表面的塊齒一起施力，掘進堅硬的巖石；
(8)本發明的一種塊齒狀盾構刀具，刀圈上的倒角進一步增加了刀圈的耐磨性能，和塊齒一起能夠掘進堅硬的巖石；
(9)本發明的一種塊齒狀盾構刀具的刀圈材料，硬度達到180HBW，用在刀圈上，大幅提高了刀具的耐磨性能，延長刀具的使用壽命；
(10)本發明的一種塊齒狀盾構刀具的熱處理工藝，經過熱處理的盾構刀具，硬度達到56-58HRC，提高了刀圈的硬度以及耐磨性能，延長了刀具的使用壽命。
附圖說明
圖1為本發明的刀具結構示意圖；
圖2為本發明的刀圈熱處理工藝圖。
具體實施方式
為進一步了解本發明的內容，結合附圖及實施例對本發明作詳細描述。
一種塊齒狀盾構刀具，它包括刀體1和刀圈3，刀體1和刀圈3均為圓環狀，刀圈3內表面與刀體1的外表面連接，其特徵在於，刀體1由內向外呈階梯狀，刀體1的內表面與刀盤2的外表面連接，刀圈3上均勻設有塊齒302。
所述的刀圈3的外圓面上均勻設有與塊齒302相匹配的凹槽，凹槽在刀圈3的形狀為長方體；所述的塊齒302高出刀圈3外圓面1-10mm；刀盤2的圓心周圍均勻有固定孔，固定孔的圓心成為刀盤2圓心的分布圓；所述的塊齒302分別高出刀圈3上下表面1-10mm；刀圈3的截面為梯形，刀圈3上靠近刀體1的外表面一側比靠近刀圈3外表面一側的厚度大，從刀圈3的內表面到刀圈3的外表面，刀圈3的厚度呈逐漸遞減趨勢；刀圈3圓周的外表面上設有倒角32。
一種塊齒狀盾構刀具的刀圈材料，它的化學元素重量組份為：C：0.46份；Si：0.91份；Mn：0.39份；P：0.009份；S：0.002份；Cr：4.39份；Ni：0.14份；Cu：0.02份；Mo：1.24份；V：1.15份，餘量為Fe。
一種塊齒狀盾構刀具的刀圈熱處理工藝，包括以下步驟：
A、將權利要求1所述的一種塊齒狀盾構刀具的刀圈放置在真空爐內；
B、在1h內勻速加熱到660℃，在660℃保溫2h；
C、在1h內由660℃勻速加熱到870℃，在870℃保溫2h；
D、在0.5-1h內，從870℃勻速加熱到1050℃，1050℃保溫0.5-1h；
E、從1050℃在0.5-1h內降溫至0℃，刀具從爐內調出風冷後；
F、刀圈再次放入爐內，回火兩次即可。
所述步驟F中回火的步驟為：0℃勻速升溫至370℃，在370℃保溫0-15min，勻速加溫至550℃，在550℃保溫2h；從550℃勻速降溫至0℃，停留1h。
實施例1
結合圖1-2，一種塊齒狀盾構刀具，它包括刀體1和刀圈3，刀體1和刀圈3均為圓環狀，刀圈3內表面與刀體1的外表面連接，其特徵在於，刀體1由內向外呈階梯狀，刀體1的內表面與刀盤2的外表面連接，刀圈3上均勻設有塊齒302。
所述的刀圈3的外圓面上均勻設有與塊齒302相匹配的凹槽，凹槽在刀圈3的形狀為長方體；所述的塊齒302高出刀圈3外圓面1-10mm；刀盤2的圓心周圍均勻有固定孔，固定孔的圓心成為刀盤2圓心的分布圓；所述的塊齒302分別高出刀圈3上下表面1-10mm；刀圈3的截面為梯形，刀圈3上靠近刀體1的外表面一側比靠近刀圈3外表面一側的厚度大，從刀圈3的內表面到刀圈3的外表面，刀圈3的厚度呈逐漸遞減趨勢；刀圈3圓周的外表面上設有倒角32。
本發明利用刀體和刀圈的圓環結構，將刀具製成圓環狀，在刀圈上均勻設有塊齒，利用塊齒的突出結構，對巖土進行破壞掘進，以實現挖掘巖土層的效果；在刀圈的外圓面上均勻設有與塊齒相匹配的凹槽，用於裝載塊齒，凹槽設成與塊齒形狀相匹配的長方體，用於與塊齒密切吻合，便於刀具的裝配加工；刀圈外圓面上分布的塊齒高出刀圈外圓面1-10mm，使得刀圈外圓面凹凸不平整，在刀具使用過程中，與巖土接觸產生阻力，以便巖石和土層的挖掘；刀盤上的固定孔用於固定盾構機具上，固定孔的孔徑與螺栓直徑相匹配，便於利用螺栓通過道具上的刀盤固定孔，固定在盾構機具上，用於地鐵、隧道施工掘進；刀圈上下表面上分布的塊齒高出刀圈表面1-10mm，使得刀圈上下表面凹凸不平整，在刀具使用過程中，與巖石、花崗巖和超硬石塊等巖石土層接觸時，產生阻力，以便巖石和土層的挖掘；從刀圈的內表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐漸遞減趨勢，一方面增大了刀圈與刀體的外表面連接的牢固性，另一方面增大了刀圈挖掘性能，便於刀圈和刀圈外表面的塊齒一起施力，掘進堅硬的巖石；刀圈上的倒角進一步增加了刀圈的耐磨性能，和塊齒一起能夠掘進堅硬的巖石。
實施例2
結合圖1-2，一種塊齒狀盾構刀具的刀圈材料，它的化學元素重量組份為：C：0.46份；Si：0.91份；Mn：0.39份；P：0.009份；S：0.002份；Cr：4.39份；Ni：0.14份；Cu：0.02份；Mo：1.24份；V：1.15份，餘量為Fe。
本發明的刀圈材料，硬度達到180HBW，用在刀圈上，大幅提高了刀具的耐磨性能，延長刀具的使用壽命。
實施例3
結合圖1-2，一種塊齒狀盾構刀具的刀圈熱處理工藝，包括以下步驟：
A、將權利要求1所述的一種塊齒狀盾構刀具的刀圈放置在真空爐內；
B、在1h內勻速加熱到660℃，在660℃保溫2h；
C、在1h內由660℃勻速加熱到870℃，在870℃保溫2h；
D、在0.5-1h內，從870℃勻速加熱到1050℃，1050℃保溫0.5-1h；
E、從1050℃在0.5-1h內降溫至0℃，刀具從爐內調出風冷後；
F、刀圈再次放入爐內，回火兩次即可。
所述步驟F中回火的步驟為：0℃勻速升溫至370℃，在370℃保溫0-15min，勻速加溫至550℃，在550℃保溫2h；從550℃勻速降溫至0℃，停留1h。
經過該熱處理工藝的盾構刀具，硬度達到56-58HRC，提高了刀圈的硬度以及耐磨性能，延長了刀具的使用壽命。
以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。