[发明专利]滚刀刀圈及制备方法

说明书

本发明提供了一种滚刀刀圈及制备方法，所述刀圈的合金粉末包括以下重量百分比的组分：Cr 4.75%‑5.50%，Mo 1.10%‑1.75%，Si 0.80%‑1.20%，C 0.40%‑0.50%，Mn 0.20%‑0.50%，V 0.80%‑1.20%，Ce 0.01%‑0.05%，余量为铁及不可避免的杂质元素。制备方法，步骤如下：（1）利用3D打印制备刀圈；（2）将刀圈进行均匀化退火和调质处理；（3）对调质处理后刀圈进行喷丸处理。本专利改善了用于3D打印刀圈的原材料，对原材料成分进行了重新设计，合金中添加了稀土元素，减少成型过程中制品的内部缺陷，保证打印制品的质量。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种滚刀刀圈及制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展进步，隧道施工和铁路交通高速发展，地下施工设备扮演着不可或缺的角色。其中盾构机作为主要的施工装备，得到广泛的关注。然而，盾构机刀具的磨损更换成为当前影响设备经济成本的关键因素，尤其在硬岩掘进过程中，滚刀刀具的磨损更为严重。因此，如何降低盾构机刀具的成本，快速制造高性能，低成本的滚刀刀具，成为迫切需要解决的问题。

目前，盾构机滚刀刀圈主要采用传统方法制造。其特征在于，将冶炼后的铸锭制成圆棒，然后采用锻造制成滚刀刀圈的毛坯，而后经过热处理、车削、磨削等加工成最终成品。刀圈的传统制造工艺繁琐，且原材料浪费严重，生产成本较高。

综上所述，如何有效的解决滚刀刀圈生产工艺繁琐，制造周期长等问题，是目前需要解决的关键问题。

发明内容

本发明提出了一种滚刀刀圈及制备方法，该滚刀刀圈的制备工艺可以有效地解决滚刀刀圈生产工序繁琐，制造周期长，原材料浪费等问题。

实现本发明的技术方案是：

一种滚刀刀圈，所述刀圈的合金粉末包括以下重量百分比的组分：Cr 4.75%-5.50%，Mo 1.10%-1.75%，Si 0.80%-1.20%，C 0.40%-0.50%，Mn 0.20%-0.50%，V 0.80%-1.20%，Ce 0.01%-0.05%，余量为铁及不可避免的杂质元素。

需要说明的是，上述各组分的总含量应为100%，且不可避免的杂质含量一般应符合相关的杂质含量要求。

将除铈以外的元素球磨混合4h，之后加入铈再次球磨1h，真空干燥得到合金粉末。

所述的滚刀刀圈的制备方法，步骤如下：

（1）利用3D打印制备刀圈；

首先根据滚刀刀圈整体形状，通过计算机建模软件对刀圈进行三维实体模型设计，对模型进行切片处理，并由所述截面数据生成相应的扫描路径，然后将三维模型信息输送到3D打印机中，指导3D打印机进行逐层打印；送入制造刀圈的合金粉末，并按照所述的扫描路径进行逐层打印直至刀圈成型；

（2）将刀圈进行均匀化退火和调质处理；

（3）对调质处理后刀圈进行喷丸处理。

所述步骤（2）中均匀化退火的步骤为：将成型的刀圈放置于加热炉中，然后炉温由室温加热至1100-1200℃后，升温速率为200-250℃/h，保温5-10h后炉冷。

所述步骤（2）中调质处理的步骤为：将加热炉由室温加热至1000-1080℃，将退火后的刀圈放置于加热炉中，保温2-3h后进行油淬，接着加热至500-580℃进行三次回火，回火时间2-4h。

所述步骤（3）中喷丸处理的步骤为：使用高压风机或压缩空气作为动力，将直径0.2-0.5mm的弹丸喷射到刀圈表面，喷射时间20-30min。

所述刀圈的硬度达到HRC55-60，冲击韧性32-35J/cm²。