本实用新型涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈。
背景技术：
全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine，简称TBM)亦称盾构机，其集隧道施工的掘进、支护、出渣运输、通风除尘等功能于一身，与传统钻爆法相比，具有快速、优质、安全等特点。盾构机刀盘上的滚刀刀圈，是整套掘进设备中施工的关键部件和易损部件。在施工过程中，滚刀的工作条件极其恶劣，消耗量极大，频繁的换刀严重地影响了施工进度。为减少停机换刀次数，降低刀圈损耗，开发出更高性能的滚刀刀圈至关重要。
目前的滚刀刀圈一般采用整体合金钢制造，国际上滚刀刀圈主要以美国Robbins和德国Wirth为代表。R-obbins采用AISl4340钢，成分与国内40CrNiMo钢相近，具有较高韧性。 Wirth采用德国材料DINl7350中的X50CrVMo5—1钢号，是高硬度刀圈的代表。国内施工过程中需要的滚刀刀圈大量依靠进口来满足。国内常采用H13、4Cr5MoSiV1、40CrNiMo、5Cr5MoSiV、 9Cr2Mo等合金钢制造滚刀刀圈。近年来，通过成分优化、热处理工艺改进，整体滚刀刀圈的耐磨性有了改善，但其在使用中仍然磨损较快，耐磨性有待进一步提高。
中国专利申请号201620734964.3的专利文件公开了一种盾构机上用滚刀的刀圈，该实用新型包括刀圈本体，所述刀圈本体上设置有若干沿刀圈本体外径方向的径向孔，所述径向孔的一端设置有调节块，所述径向孔的另一端设置有固定环，所述径向孔内设置有合金块，所述合金块的一端滑动连接在调节块上，所述合金筷的另一端穿过固定环凸出于刀圈本体外侧表面，可增加滚刀的寿命。但该实用新型公开的刀圈，需打径向孔，为了保证刀圈强度径向孔不宜过密，使得增加的合金块数量较少，提高耐磨性的效果也有限。合金块与径向孔非冶金结合，在使用中有碎裂、掉落的风险，且公开的刀圈结构复杂，制造成本高，不适宜大批量生产推广。
中国专利申请号201620936968.X的专利文件公开了一种盾构机滚刀圈，滚刀圈体的外圆周上设置有环形凹槽，所述环形凹槽的一个侧壁上设置有通孔，另一个侧壁上设置有相对应的盲孔；所述环形凹槽内镶嵌有硬质合金块，所述硬质合金块上设置有与通孔相对应的安装孔；所述通孔内设置有连接螺栓，所述连接螺栓穿过通孔和安装孔插入盲孔内；采用本实用新型能够实现硬质合金块的快速拆装，能够有效提高盾构机刀具更换的效率。该使用新型外圈刃口上连续镶嵌有硬质合金块，硬度较高，但抗冲击性能差，合金块与镶槽之间非冶金结合，合金块在使用中也有碎裂、掉落的风险，且公开的刀圈结构复杂，制造成本高，也不适宜大批量生产推广。
若考虑在滚刀刀圈刃口上整圈堆焊硬质合金来提高耐磨性，则存在硬质合金可焊性差、焊接过程中容易产生裂纹、使用过程中容易开裂、剥落问题。
技术实现要素：
为了提高现有整体合金钢滚刀刀圈的使用寿命，克服现有带耐磨合金块滚刀刀圈提高使用寿命的的效果有限、使用中有碎裂、掉落的风险，结构复杂，制造成本高的缺点。本实用新型提供了一种带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，可以明显提高滚刀刀圈的使用寿命，堆焊钴基合金在使用中不会脱落，且结构简单，容易实现批量生产。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
本实用新型提供了一种带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体，在所述刀圈基体的外缘刃口上，沿圆周均匀分布了多个厚度方向贯穿的槽，槽内堆焊填充钴基合金，在所述槽表面上用奥氏体不锈钢焊接材料打底覆盖堆焊有1-3mm厚的过渡层，在过渡层上堆焊填充有钴基合金。所述钴基合金的成分(重量百分比)为：1.0-3.5％C、 25.0-35.0％Cr、7.5-19.0％W、≤2.0％Mn、≤2.0％Si、≤2.0％Mo、≤3.5％Ni、≤5.0％Fe，其余为Co和杂质元素。
另1种优选的所述刀圈基体的合金钢成分(重量百分比)为：0.32-0.45％C、 0.80-1.25％Si、0.20-0.60％Mn、4.75-5.50％Cr、0.80-1.20％V、1.10-1.75％Mo，≤0.030％P、≤0.030％S其余为Fe和杂质元素。
钴基合金具有高硬度、高耐磨性的特点，可增加滚刀刀圈的使用寿命。
合金钢基体本身强度高、并具有一定的耐磨性，为钴基合金堆焊层提供了良好的基体支撑。由于钴基合金通过冶金结合镶固在合金钢基体上，所以其在使用中抗开裂、抗剥落性能很好。
为了进一步提高刀圈的使用寿命，可在上述槽内堆焊填充钴基合金时，堆焊层高出外圆基面，加工成成品后，所述堆焊填充钴基合金凸出外缘基面3-14mm。凸出低于3mm则增加耐磨性的效果不明显；凸出高于14mm则凸出部分易在使用时崩断、剥落，且会增加贵重的钴基合金消耗。
对于在所述刀圈基体的外缘刃口上、沿圆周均匀分布的多个厚度方向贯穿的槽，合适的槽深度为5-25mm、适合的周向槽宽为5-50mm。
为防止堆焊层合金元素的稀释、预防焊接裂纹及增加堆焊层与基体结合处的塑韧性，先用奥氏体不锈钢焊接材料在所述槽表面上打底覆盖堆焊1-3mm厚的过渡层，再在过渡层上堆焊填充钴基合金。
本实用新型提供了一种带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈。该盾构机滚刀刀圈具有优异的耐磨性、抗冲击性、抗剥落性能，能显著提高刀圈的使用寿命，从而有利于降低施工成本、提高施工效率。且结构简单，容易实现批量生产。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明,其中：
图1为本实用新型第1、2、3、4种实施方式刀圈平行盘面的截面示意图；
图2为图1中A-A解剖面示意图；
图3为本实用新型第5实施方式刀圈平行盘面的截面示意图；
图4为本实用新型第6实施方式刀圈槽部位局部平行盘面的截面示意图。
附图标记：1、刀圈基体，2、堆焊的钴基合金，3、堆焊过渡层。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。
表1实施例刀圈基体与对比例刀圈的化学成分
表2实施例钴基合金堆焊层的化学成分
实施例1
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽，槽深 14-16mm,周向槽宽20-22mm。槽部位堆焊填充钴基合金(2)，参见图1、图2。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
实施例2
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽，槽深 14-16mm,周向槽宽20-22mm。槽部位堆焊填充钴基合金(2)，参见图1、图2。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
实施例3
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽，槽深 14-16mm,周向槽宽20-22mm。槽部位堆焊填充钴基合金(2)，参见图1、图2。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
实施例4
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽，槽深 14-16mm,周向槽宽20-22mm。槽部位堆焊填充钴基合金(2)，参见图1、图2。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
实施例5
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽，槽深 14-16mm,周向槽宽20-22mm。槽部位堆焊填充钴基合金(2)，所述堆焊填充钴基合金(2)凸出外缘基面10-12mm。参见图3。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
实施例6
Φ432mm规格的带堆焊钴基合金的盾构机滚刀刀圈，包括合金钢制成的刀圈基体 (1)，在所述刀圈基体的外缘刃口上，开有沿圆周均匀分布的32个厚度方向贯穿的槽槽， 14-16mm,周向槽宽20-22mm。在槽面上用A307焊条堆焊了2mm左右厚的过渡层(3)，再在过渡层(3)上堆焊填充了钴基合金(2)，参见图4。合金钢刀圈基材的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。刀圈钴基合金堆焊层的化学成分见表2(其余为Co和杂质元素)。
对比例1、对比例2整体合金钢刀圈的化学成分见表1(其余为Fe和杂质元素)。规格均为Φ432mm，均按现有常规工艺制造。
表3列出了在地质条件等施工条件基本相同的情况下，某施工段实施例刀圈与对比例刀圈的使用情况。表3中的比值，均按与对比例2的数据比计算。
表3实施例刀圈与对比例刀圈的使用情况
从表3中对比可见，实施例1-6刀圈的使用寿命明显提高了。
以上所述为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。