[发明专利]一种菱形结构帽型齿刀圈及其制造工艺

说明书

本发明涉及盾构盘形滚刀领域，具体涉及一种新型菱形结构帽型齿刀圈及其制造工艺，本发明中菱形结构帽型合金齿选用硬质合金材料，并在刀圈本体上刃口部位两菱形结构帽型合金齿间的顶部和侧面设置两种U行槽，将高性能耐磨材料敷焊至U形槽内，菱形结构帽型合金齿能更有效保护刀圈本体刃口部位不受砂卵石的冲击，进而有效降低刀圈刃口部U型槽内敷焊的耐磨材料受岩石冲击而出现脱落和掉块现象，提高刀圈寿命，有效解决了在砂卵石地层、石英砂地层、软硬不均地层施工时，刀圈受冲击时合金齿偏转容易折断的问题，提高滚刀综合使用寿命，降低施工成本，提高施工效率。

技术领域

本发明涉及盾构盘形滚刀领域，具体涉及一种新型菱形结构帽型齿刀圈及其制造工艺。

背景技术

盘形滚刀在砂卵石和石英砂等磨砺性强的地层以及软硬不均岩石地层施工时，盘型滚刀刀圈经常出现刀圈刃口本体磨损过快和压堆捲刃的现象，以至于高价格购买的产品不能发挥应有的作用，同时因频繁更换刀具造成盾构施工效率的降低，增加了更换刀具的费用和人工成本，以及带压换刀的风险。

发明内容

为了解决背景技术中问题，本发明公开一种更耐磨、更耐冲击、能够切割软硬不均岩石地层综合性能更好的菱形结构帽型齿刀圈及其制造工艺，提高滚刀综合使用寿命、降低施工成本、提高施工效率。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种菱形结构帽型齿刀圈，包括菱形结构帽型合金齿、刀圈本体和耐磨材料，在刀圈本体上沿周向均匀开设有若干菱形槽，在每个菱形槽内分别镶装有菱形结构帽型合金齿，菱形结构帽型合金齿下半部分是圆柱结构，上半部分是帽型结构，菱形结构帽型合金齿帽型两侧设置菱形面，在刀圈本体上刃口部位相邻菱形结构帽型合金齿间的顶部和侧面均布有U形槽，在菱形槽和U形槽内分别敷焊有能耐磨材料，菱形结构帽型合金齿帽型外侧和顶部形状与刀圈本体刃口相同。

进一步地，菱形结构帽型合金齿的原料采用钨钴类硬质合金KE16，且钨钴类硬质合金KE16中钨的百分含量是：84±0.5；钴的百分含量是：16±0.5。

进一步地，钨钴类硬质合金KE16的硬度HRA85.5，抗弯强度≥2740MPa

一种菱形结构帽型齿刀圈的制造工艺，其特征是：包括下述步骤：

1）用国家标准的40CrNiMoA合金结构钢，加入质量百分含量为0.12-0.18的Nb和质量百分含量为0.10-0.15的Rh，炼制成新钢锭毛坯；

2）将炼制的新钢锭毛坯进行模锻预制成型，并将得到的刀圈本体进行第一次热处理；

3）将步骤2）得到的刀圈本体通过粗车、半精车加工出刀圈刃形，再进行半精加工，使用铣刀在刀圈本体刃口上部对菱形结构帽形合金齿槽进行预加工，并使用铣刀在刀圈本体刃口部位顶部和侧面加工两种敷焊耐磨材料的U形槽，再将上述半成品进行二次真空热处理；

4）参照U槽位置及耐磨层的尺寸进行耐磨材料的敷焊，敷焊前先将刀圈本体进行预热300~350℃左右，控制敷焊层圆周部位敷焊平整，与刀圈刃口顶部接平，刃形两侧U形槽内厚度2~3mm，并与刀圈本体刃口两侧面接平，完成耐磨材料敷焊，焊后保温300℃左右缓冷至常温，然后清理焊渣打磨光滑；

5）进行菱型帽型合金齿槽的精加工和圆柱孔的精加工；

6）利用镶齿工装，控制菱形结构帽型齿与合金槽孔过盈量0.04~0.06mm，采用对正认头、静压的方法，完成菱形结构帽型合金齿镶装；

7）精加工刀圈本体的内腔及两侧端面，并按相应标准进行检验后备用。

进一步地，国家标准的40CrNiMoA合金结构钢的化学成分及质量百分含量是：C：0.37-0.44、Si：0.17-0.37、Mn:0.50-0.80、Cr：0.60-0.90、Mo:0.56-0.25、Ni:1.25-1.75，余量为Fe。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：