[发明专利]一种盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法

说明书

本发明属于盾构机刀具技术领域，具体涉及一种盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法。本发明提供的盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法，包括以下步骤：按照硬岩刀圈的中轴线与转轴的中轴线重合，将硬岩刀圈固定在转轴上；固定喷枪喷嘴，对固定好的硬岩刀圈的刀刃区域进行喷丸；所述喷枪喷嘴对称设置在硬岩刀圈刀刃的正反两面；所述喷丸中，喷嘴与硬岩刀圈刀刃表面的相对位移速率为20～34cm/s，喷枪喷嘴的直径为14～16mm，喷枪喷嘴与硬岩刀圈刀刃的距离为90～110mm，喷射入射角为80～100°，喷丸压力为0.4～0.6MPa。本发明提供的喷丸工艺，各个步骤协同增效，极大地提高了喷丸加工对盾构机硬岩刀圈的强化处理效果。

技术领域

本发明属于盾构机刀具技术领域，具体涉及一种盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法。

背景技术

盾构机是专用于硬质岩层掘进的超大型机械设备。盾构机刀盘上整齐装备着可更换的盘形滚刀，通过刀盘的旋转与推进，利用滚刀最外侧刀圈的碾压与冲击使岩石破碎剥落，进而逐步贯通隧洞。在硬岩地质条件下，由于刀圈在工作过程中需承受剧烈的冲击与磨损，加之金属材料固有的强韧性匹配难题，使得刀圈极易发生失效。

目前，主流盾构机刀圈表面强化主要采用在刀圈表面覆盖耐磨涂层的方法，依靠耐磨涂层中耐磨颗粒增强刀圈耐磨性，但耐磨颗粒易脱落，服役寿命短，导致换刀频率高、成本高、效率低。随着盾构工程的发展，对刀圈需求量的增加及性能和使用寿命要求的提高，亟需新的刀圈表面强化技术，而喷丸技术就是一种简单高效的表面强化技术。盾构机刀圈的滚刀刀刃经喷丸处理后发生晶格畸变，产生形变强化，增强了刀刃表面硬度和耐磨性；同时，形成残余压应力，可有效抑制刀圈表面裂纹的扩展速率，显著提高零件的抗疲劳性能；此外，喷丸技术还能够缓解热处理过程中产生的热应力和组织应力，并达到细化晶粒组织的效果。然而，对于盾构机硬岩刀圈来说，为提高破岩效率，刀圈刀尖部分通常设计成薄形刃状结构。传统喷丸技术，容易使薄形刀刃发生形变，改变刀圈应力方向，会缩短硬岩刀圈的掘进寿命，因此，传统喷丸技术不适于对盾构机硬岩刀圈的喷丸加工。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法，由本发明提供的方法加工的盾构机硬岩刀圈具有硬度和耐磨性高、抗疲劳性能优异和寿命长的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种盾构机硬岩刀圈的喷丸加工方法，包括以下步骤：

按照硬岩刀圈的中轴线与转轴的中轴线重合，将硬岩刀圈固定在转轴上；

固定喷枪喷嘴，对固定好的硬岩刀圈的刀刃区域进行喷丸；所述喷枪喷嘴对称设置在硬岩刀圈刀刃的正反两面；

所述喷丸中，喷嘴与硬岩刀圈刀刃表面的相对位移速率为20～34cm/s，喷枪喷嘴的直径为14～16mm，喷枪喷嘴与硬岩刀圈刀刃的距离为90～110mm，喷射入射角为80～100°，喷丸压力为0.4～0.6MPa。

优选的，所述喷丸中喷丸强度为0.09～0.11A·mm。

优选的，所述刀刃区域为自刀刃边界至内延28～32mm的区域。

优选的，所述喷丸的覆盖量≥98％。

优选的，所述喷丸使用的丸粒为铸钢丸。

优选的，所述铸钢丸的硬度为45～52HRC。

优选的，所述铸钢丸的化学元素组成包括：C：0.85～1.2wt.％，Si：0.4～1.2wt.％，Mn：0.6～1.2wt.％，P0.05wt.％，S0.05wt.％，余量为Fe。