[发明专利]一种耐磨刀圈的堆焊工艺

说明书

一种耐磨刀圈的堆焊工艺，涉及刀圈耐磨层的堆焊技术领域，在刀圈外缘两侧以及刃宽位置采用等离子弧堆焊热喷涂粉形成堆焊耐磨层，所述热喷涂粉由硬质相铸造碳化钨粉末与粘结相金属粉末按照一定的比例混合得到。本发明有益效果：本发明通过在刀圈外缘两侧以及刀刃上，采用等离子弧堆焊热喷涂粉的工艺，提高刀具的整体耐磨性能，焊接材料的强度可以达到3000MPa，且堆焊耐磨层具有耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性，满足盾构刀具在复杂工况下使用要求。

技术领域

本发明属于刀圈堆焊技术领域，具体涉及一种耐磨刀圈的堆焊工艺。

背景技术

已知的，滚刀刀圈有钢制刀圈和耐磨堆焊刀圈，被广泛应用于盾构机滚刀的生产，根据其使用的环境和条件不同，选择不同强度的刀圈满足不同地层需要。由于刀圈是热锻成型，因此对材料的韧性和抗冲击强度要求较高，近几年来，随着有些地区施工地层越来越复杂，对盾构刀具施工要求不断提高，因此对盾构滚刀在耐磨性和抗冲击性能都有较高的要求。耐磨堆焊刀圈相对于钢制刀圈强度有所提高，更具有耐磨性和抗冲击性，一般的耐磨堆焊刀圈堆焊层材料为铁基或者镍基，耐磨堆焊刀圈强度一般可以达到80Mpa，适应于一般地层盾构机的使用。

但无论采用钢制刀圈还是耐磨堆焊刀圈，都要提高刀圈的强度，以及刀圈的耐磨性和抗冲击韧性，最重要的是刀圈的冲击韧性降低，如果不进行综合改性则难于提高刀圈的耐磨性能和抗冲击强度等，因此，研究和开发新型耐磨堆焊刀圈就显得尤其重要，这也是本领域技术人员的长期诉求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨刀圈的堆焊工艺，解决现有技术中存在盾构刀具制作工艺复杂且耐磨性不足等问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨刀圈的堆焊工艺，在刀圈外缘两侧以及刃宽位置采用等离子弧堆焊热喷涂粉形成堆焊耐磨层，所述热喷涂粉由硬质相铸造碳化钨粉末与粘结相金属粉末按照一定的比例混合得到。

本发明所述硬质相铸造碳化钨粉末与粘结相金属粉末的混合比例为（15%~45%）：（55%~85%）。

本发明所述粘结相金属粉末的成分为Ni、Cr、B、Si等几种元素的混合。

本发明所述热喷涂粉为HPFe1200铁基微米级粉末，粉末的粒径为45μm~150μm，微米级堆焊粉可以提高堆焊过程中的送粉效率，同时可以使堆焊层更均匀。

本发明所述刀圈外缘两侧以及刃宽位置堆焊耐磨层的厚度为3-5mm，侧面堆焊耐磨层的宽度为刀圈直径的1/6~1/5，刀圈刃宽耐磨层的宽度为对应的刃宽宽度。

本发明所述刀圈在堆焊前采用喷砂机对刀圈表面进行处理以提高热喷涂粉的附着性。

本发明所述刀圈堆焊过程中采用数控的方式控制刀圈的移动以及热喷涂粉的用量。

本发明的有益效果是：本发明通过在刀圈外缘两侧以及刀刃上，采用等离子弧堆焊热喷涂粉的工艺，提高刀具的整体耐磨性能，焊接材料的强度可以达到3000MPa，且堆焊耐磨层具有耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性，满足盾构刀具在复杂工况下使用要求，具体效果表现在以下方面：

（1）本发明的堆焊过程采用等离子堆焊技术，堆焊覆熔合金层与工件机体成冶金结合，结合强度高；堆焊覆熔速率快，低稀释率；堆焊层组织致密，成型美观；可以在锈蚀以及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊，焊接过程以实现机械化、自动化；

（2）本发明不仅在刀圈的两侧进行堆焊，同时在刀圈的刃宽部位进行堆焊，刀刃是直接跟岩石接触的部位，对刀刃的耐磨性、耐冲击性要求更高，通过在刀刃上焊接耐磨材料，可以提高刀刃的耐磨性以及耐冲击性，提高破岩的效率；