盾構(gòu)刀具堆焊層設(shè)計與性能研究.pdf

1、北京地區(qū)地層中含有大量的砂礫和卵石，地鐵盾構(gòu)施工時，盾構(gòu)機刀具受到砂礫、卵石的沖擊和高應(yīng)力磨粒磨損，進口盾構(gòu)機刀具的挖掘長度僅為250米左右。由此造成的刀具更換次數(shù)的提高增加了隧道塌方隱患，而且刀具的進口耗資耗時，嚴(yán)重影響了地鐵隧道施工的進程。 基于北京地區(qū)盾構(gòu)機刀具的失效分析，本文從盾構(gòu)機周邊刀的修復(fù)著手，明確了盾構(gòu)機刀具耐磨、耐沖擊的性能要求，進行了刀具的堆焊層設(shè)計和性能研究，完成了盾構(gòu)機刀具國產(chǎn)化的關(guān)鍵工作。盾構(gòu)機刀具的堆

2、焊修復(fù)條件苛刻：施焊空間狹隘，通氣條件差，無法對刀體進行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。本文對盾構(gòu)機刀具修復(fù)用藥芯焊絲進行了系統(tǒng)的開發(fā)研究，通過一系列配方調(diào)整和工藝性能實驗，研制出了可用于盾構(gòu)機刀具修復(fù)及制造的氣保護堆焊藥芯焊絲DG7和自保護堆焊藥芯焊絲SDG7。上述兩種藥芯焊絲焊接工藝性能良好，滿足刀具修復(fù)及制造的施焊條件和刀具的性能要求。所制堆焊層組織為低碳板條狀馬氏體和斷續(xù)的網(wǎng)狀奧氏體，堆焊層硬度在HRC51以上，具有一定的韌性和沖擊強化性

3、能，堆焊層沖擊后的硬度可達HRC55～60。堆焊層在MLS-225型濕式橡膠輪磨粒磨損機和MLD-10型動載磨粒磨損機上均表現(xiàn)出良好的耐磨粒磨損性能。 在盾構(gòu)機刀具堆焊層設(shè)計方面，本文從周邊刀的修復(fù)研究入手，根據(jù)周邊刀的具體部位的磨損特征，對周邊刀刃口、側(cè)面和迎土面(工作面)進行了堆焊強化處理；根據(jù)齒刀的失效特征，對其正面、背面和側(cè)面進行了堆焊強化。此外，根據(jù)盾構(gòu)刀盤的失效早于強化后刀具失效的狀況，對刀盤進行了耐磨復(fù)合鋼板強化設(shè)