一种盾构刀具的刀圈材料和热处理工艺的制作方法

本发明涉及盾构刀具技术领域，尤其涉及一种盾构刀具的刀圈材料和热处理工艺。

背景技术：

盾构切削刀具主要用于地铁、隧道的盾构机掘进，其结构是在刀体的前面焊接一排或两排以上圆柱状合金。当盾构刀具随刀盘沿圆周方向转动时，开始切削，遇砂卵石时容易出现刀体磨损过快和合金崩裂现象，但当逆时针转动时，背部受到物体的严重磨损，就会造成刀体背角面严重磨损后冲击掉主合金造成刀具报废。因此，有必要对盾构刀具的耐磨性能进行改良，通过对盾构刀具的结构性能进行改进，提高盾构刀具的耐磨性能，降低盾构刀具在采挖过程中的磨损程度，相应地延长盾构刀具的使用寿命，降低维护或更换成本。

中国发明专利，公开号：204476417u，公开日：2015年7月15日，涉及新型耐磨盾构刀具，包括盾构刀体和硬质合金块，所述盾构刀体包括设置在盾构刀体上的数条合金槽，所述硬质合金块嵌入设置在所述的合金槽内，在所述盾构刀体与切削物体接触的工作面上设置碳化钨颗粒耐磨层，所述碳化钨颗粒耐磨层包括金属基体和碳化钨颗粒，所述碳化钨颗粒包覆设置于金属基体内。本发明提供的新型耐磨盾构刀具，碳化钨颗粒耐磨层焊接在刀体的工作面上，有效保证了盾构刀具在作业时的耐磨性能；延长了盾构刀具的使用寿命，降低了更换或维修成本。其不足之处是：该专利的盾构刀具实质上是利用碳化钨颗粒耐磨层的耐磨性能提高了刀具的整体使用寿命，工艺复杂，造价较高。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的盾构刀具耐磨性能差的问题，本发明提供了一种盾构刀具的刀圈材料和热处理工艺。它可以提高盾构刀具的耐磨性能，延长刀具整体的使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种块齿状盾构刀具，它包括刀体和刀圈，刀体和刀圈均为圆环状，刀圈内表面与刀体的外表面连接，刀体由内向外呈阶梯状，刀体的内表面与刀盘的外表面连接，刀圈上均匀设有块齿。

优选地，所述的刀圈的外圆面上均匀设有与块齿相匹配的凹槽，凹槽在刀圈的形状为长方体。

优选地，所述的块齿高出刀圈外圆面1-10mm。

优选地，刀盘的圆心周围均匀有固定孔，固定孔的圆心成为刀盘圆心的分布圆。

优选地，所述的块齿分别高出刀圈上下表面1-10mm。

优选地，刀圈的截面为梯形，刀圈上靠近刀体的外表面一侧比靠近刀圈外表面一侧的厚度大，从刀圈的内表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐渐递减趋势。

优选地，刀圈圆周的外表面上设有倒角。

一种块齿状盾构刀具的刀圈材料，它的化学元素重量组份为：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，余量为fe。

一种块齿状盾构刀具的刀圈热处理工艺，包括以下步骤：

a、将权利要求1所述的一种块齿状盾构刀具的刀圈放置在真空炉内；

b、在1h内匀速加热到660℃，在660℃保温2h；

c、在1h内由660℃匀速加热到870℃，在870℃保温2h；

d、在0.5-1h内，从870℃匀速加热到1050℃，1050℃保温0.5-1h；

e、从1050℃在0.5-1h内降温至0℃，刀具从炉内调出风冷后；

f、刀圈再次放入炉内，回火两次即可。

优选地，步骤f中回火的步骤为：0℃匀速升温至370℃，在370℃保温0-15min，匀速加温至550℃，在550℃保温2h；从550℃匀速降温至0℃，停留1h。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明有效保证了盾构刀具在作业时的耐磨性能；延长了盾构刀具的使用寿命，降低了更换或维修成本；

(2)本发明的一种块齿状盾构刀具，利用刀体和刀圈的圆环结构，将刀具制成圆环状，在刀圈上均匀设有块齿，利用块齿的突出结构，对岩土进行破坏掘进，以实现挖掘岩土层的效果；

(3)本发明的一种块齿状盾构刀具，在刀圈的外圆面上均匀设有与块齿相匹配的凹槽，用于装载块齿，凹槽设成与块齿形状相匹配的长方体，用于与块齿密切吻合，便于刀具的装配加工；

(4)本发明的一种块齿状盾构刀具，刀圈外圆面上分布的块齿高出刀圈外圆面1-10mm，使得刀圈外圆面凹凸不平整，在刀具使用过程中，与岩土接触产生阻力，以便岩石和土层的挖掘；

(5)本发明的一种块齿状盾构刀具，刀盘上的固定孔用于固定盾构机具上，固定孔的孔径与螺栓直径相匹配，便于利用螺栓通过道具上的刀盘固定孔，固定在盾构机具上，用于地铁、隧道施工掘进；

(6)本发明的一种块齿状盾构刀具，刀圈上下表面上分布的块齿高出刀圈表面1-10mm，使得刀圈上下表面凹凸不平整，在刀具使用过程中，与岩石、花岗岩和超硬石块等岩石土层接触时，产生阻力，以便岩石和土层的挖掘；

(7)本发明的一种块齿状盾构刀具，从刀圈的内表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐渐递减趋势，一方面增大了刀圈与刀体的外表面连接的牢固性，另一方面增大了刀圈挖掘性能，便于刀圈和刀圈外表面的块齿一起施力，掘进坚硬的岩石；

(8)本发明的一种块齿状盾构刀具，刀圈上的倒角进一步增加了刀圈的耐磨性能，和块齿一起能够掘进坚硬的岩石；

(9)本发明的一种块齿状盾构刀具的刀圈材料，硬度达到180hbw，用在刀圈上，大幅提高了刀具的耐磨性能，延长刀具的使用寿命；

(10)本发明的一种块齿状盾构刀具的热处理工艺，经过热处理的盾构刀具，硬度达到56-58hrc，提高了刀圈的硬度以及耐磨性能，延长了刀具的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的刀具结构示意图；

图2为本发明的刀圈热处理工艺图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

一种块齿状盾构刀具，它包括刀体1和刀圈3，刀体1和刀圈3均为圆环状，刀圈3内表面与刀体1的外表面连接，其特征在于，刀体1由内向外呈阶梯状，刀体1的内表面与刀盘2的外表面连接，刀圈3上均匀设有块齿302。

所述的刀圈3的外圆面上均匀设有与块齿302相匹配的凹槽，凹槽在刀圈3的形状为长方体；所述的块齿302高出刀圈3外圆面1-10mm；刀盘2的圆心周围均匀有固定孔，固定孔的圆心成为刀盘2圆心的分布圆；所述的块齿302分别高出刀圈3上下表面1-10mm；刀圈3的截面为梯形，刀圈3上靠近刀体1的外表面一侧比靠近刀圈3外表面一侧的厚度大，从刀圈3的内表面到刀圈3的外表面，刀圈3的厚度呈逐渐递减趋势；刀圈3圆周的外表面上设有倒角32。

一种块齿状盾构刀具的刀圈材料，它的化学元素重量组份为：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，余量为fe。

一种块齿状盾构刀具的刀圈热处理工艺，包括以下步骤：

a、将权利要求1所述的一种块齿状盾构刀具的刀圈放置在真空炉内；

b、在1h内匀速加热到660℃，在660℃保温2h；

c、在1h内由660℃匀速加热到870℃，在870℃保温2h；

d、在0.5-1h内，从870℃匀速加热到1050℃，1050℃保温0.5-1h；

e、从1050℃在0.5-1h内降温至0℃，刀具从炉内调出风冷后；

f、刀圈再次放入炉内，回火两次即可。

所述步骤f中回火的步骤为：0℃匀速升温至370℃，在370℃保温0-15min，匀速加温至550℃，在550℃保温2h；从550℃匀速降温至0℃，停留1h。

实施例1

结合图1-2，一种块齿状盾构刀具，它包括刀体1和刀圈3，刀体1和刀圈3均为圆环状，刀圈3内表面与刀体1的外表面连接，其特征在于，刀体1由内向外呈阶梯状，刀体1的内表面与刀盘2的外表面连接，刀圈3上均匀设有块齿302。

所述的刀圈3的外圆面上均匀设有与块齿302相匹配的凹槽，凹槽在刀圈3的形状为长方体；所述的块齿302高出刀圈3外圆面1-10mm；刀盘2的圆心周围均匀有固定孔，固定孔的圆心成为刀盘2圆心的分布圆；所述的块齿302分别高出刀圈3上下表面1-10mm；刀圈3的截面为梯形，刀圈3上靠近刀体1的外表面一侧比靠近刀圈3外表面一侧的厚度大，从刀圈3的内表面到刀圈3的外表面，刀圈3的厚度呈逐渐递减趋势；刀圈3圆周的外表面上设有倒角32。

本发明利用刀体和刀圈的圆环结构，将刀具制成圆环状，在刀圈上均匀设有块齿，利用块齿的突出结构，对岩土进行破坏掘进，以实现挖掘岩土层的效果；在刀圈的外圆面上均匀设有与块齿相匹配的凹槽，用于装载块齿，凹槽设成与块齿形状相匹配的长方体，用于与块齿密切吻合，便于刀具的装配加工；刀圈外圆面上分布的块齿高出刀圈外圆面1-10mm，使得刀圈外圆面凹凸不平整，在刀具使用过程中，与岩土接触产生阻力，以便岩石和土层的挖掘；刀盘上的固定孔用于固定盾构机具上，固定孔的孔径与螺栓直径相匹配，便于利用螺栓通过道具上的刀盘固定孔，固定在盾构机具上，用于地铁、隧道施工掘进；刀圈上下表面上分布的块齿高出刀圈表面1-10mm，使得刀圈上下表面凹凸不平整，在刀具使用过程中，与岩石、花岗岩和超硬石块等岩石土层接触时，产生阻力，以便岩石和土层的挖掘；从刀圈的内表面到刀圈的外表面，刀圈的厚度呈逐渐递减趋势，一方面增大了刀圈与刀体的外表面连接的牢固性，另一方面增大了刀圈挖掘性能，便于刀圈和刀圈外表面的块齿一起施力，掘进坚硬的岩石；刀圈上的倒角进一步增加了刀圈的耐磨性能，和块齿一起能够掘进坚硬的岩石。

实施例2

结合图1-2，一种块齿状盾构刀具的刀圈材料，它的化学元素重量组份为：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，余量为fe。

本发明的刀圈材料，硬度达到180hbw，用在刀圈上，大幅提高了刀具的耐磨性能，延长刀具的使用寿命。

实施例3

结合图1-2，一种块齿状盾构刀具的刀圈热处理工艺，包括以下步骤：

a、将权利要求1所述的一种块齿状盾构刀具的刀圈放置在真空炉内；

b、在1h内匀速加热到660℃，在660℃保温2h；

c、在1h内由660℃匀速加热到870℃，在870℃保温2h；

d、在0.5-1h内，从870℃匀速加热到1050℃，1050℃保温0.5-1h；

e、从1050℃在0.5-1h内降温至0℃，刀具从炉内调出风冷后；

f、刀圈再次放入炉内，回火两次即可。

所述步骤f中回火的步骤为：0℃匀速升温至370℃，在370℃保温0-15min，匀速加温至550℃，在550℃保温2h；从550℃匀速降温至0℃，停留1h。

经过该热处理工艺的盾构刀具，硬度达到56-58hrc，提高了刀圈的硬度以及耐磨性能，延长了刀具的使用寿命。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。