应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺

摘要

本发明公开了一种应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺，包括以下步骤：清洁处理-选择焊剂-调整焊机的堆焊工艺参数-喷枪定位-开始堆焊，前述焊剂为铁基粉末焊剂，优选由62份Fe、6份Ni、2份Si混合而成；前述喷枪喷嘴与堆焊面或切面保持垂直，并且距离堆焊面8-12mm，采用一次性堆焊的方法对刀具的堆焊区域进行堆焊。本发明的有益之处在于：把人为的不可控因素转化为由设备控制的稳定状态，由该工艺获得的复合堆焊层质量稳定可靠，堆焊得到的产品外观也较为平整，产品的尺寸及质量稳定；同时，大大提高了大面积堆焊的工作效率；改善了作业条件；降低工人劳动强度，适合批量生产盾构刀具。

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆焊工艺，具体涉及一种应用在盾构机刀具上的 数控堆焊工艺。

背景技术

盾构机广泛应用于地下工程以及隧道掘进等作业，它不仅工作效 率高、安全性能好，而且经济环保。盾构机的刀盘上设置有刀具，盾 构机进行地下工程以及隧道掘进等作业主要是利用刀盘的转动，由刀 盘上的刀具对岩土、土层、砂石等进行开沟、碾压、破碎和切削等， 从而完成工程掘进，因此就需要盾构机刀具在保证足够坚硬的前提下 具有很好的耐磨性能。为了增加刀具的耐磨性能，往往会在刀具上堆 焊一层耐磨层，即堆焊层。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速 的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。 而利用现有的堆焊技术得到的产品其堆焊层焊道明显，分层亦明显， 焊道走向摆动幅度大，导致堆焊层表面高低不平、外观粗糙；而且热 应力分布不均匀，变形较大，影响后续钎焊。除此之外，现有的堆焊 技术工作效率低，对操作者的技能水平要求较高，堆焊得到的产品的 尺寸及质量难以控制；由于是人工操作，所产生的烟尘与辐射很难加 上有效的隔离措施，从而造成周边环境的污染，并影响工人的身体健 康。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用在盾构 机刀具上的数控堆焊工艺，由该工艺获得的刀具外观较为平整，质量 稳定。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺，其特征在于，包括以 下步骤：

（1）、清洁处理：对刀具的堆焊区域进行清洁处理，去除表面的 锈斑、油污；

（2）、选择焊剂：所选用的焊剂为铁基粉末焊剂，包括：Fe、Ni、 Si；

（3）、调整焊机的堆焊工艺参数：转移型弧电流90-160A，非转 移型弧电流33-45A，送粉电压18-28V，离子气流量280-350L/H，送 粉气流量280-350L/H，堆焊速度70-100mm/min，送粉量10-20g/min；

（4）、喷枪定位：将喷枪对准堆焊区域，喷嘴与堆焊面或切面保 持垂直，并且距离堆焊面8-12mm；

（5）、开始堆焊：对刀具的堆焊区域进行堆焊。

前述的应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺，其特征在于，前述 铁基粉末焊剂包括以下质量份数的组分：60-68份Fe、3-7份Ni、1-3 份Si。

优选的，前述铁基粉末焊剂包括以下质量份数的组分：62份Fe、 6份Ni、2份Si。

前述的应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺，其特征在于，在步 骤（5）中，采用一次性堆焊的方法对刀具的堆焊区域进行堆焊。

前述的应用在盾构机刀具上的数控堆焊工艺，其特征在于，前述 一次性堆焊的厚度为3-5mm。

本发明的有益之处在于：把人为的不可控因素转化为由设备控制 的稳定状态，由该工艺获得的复合堆焊层质量稳定可靠，堆焊得到的 产品外观也较为平整，产品的尺寸及质量稳定；同时，大大提高了大 面积堆焊的工作效率；改善了作业条件；降低工人劳动强度，适合批 量生产盾构刀具。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

首先，按照表1所列配比制备铁基粉末焊剂。

表1铁基粉末焊剂配比

  Fe（质量份数） Ni（质量份数） Si（质量份数） 焊剂1 60份 3份 1份 焊剂2 62份 6份 2份 焊剂3 68份 7份 3份

然后，对盾构机刀具进行堆焊，具体步骤如下：

（1）、清洁处理：对刀具的堆焊区域进行清洁处理，去除表面的 锈斑、油污。

（2）、调整焊机的堆焊工艺参数：转移型弧电流90-160A，非转 移型弧电流33-45A，送粉电压18-28V，离子气流量280-350L/H，送 粉气流量280-350L/H，堆焊速度70-100mm/min，送粉量10-20g/min。

（3）、喷枪定位：将喷枪对准堆焊区域，喷嘴与堆焊面或切面保 持垂直，并且距离堆焊面8-12mm。

（4）、开始堆焊：对刀具的堆焊区域进行堆焊。

在本发明中，优选采用一次性堆焊的方法对刀具的堆焊区域进行 堆焊。

各实施例的具体参数设置见表2。

表2堆焊参数设置

  焊剂 转移型弧电流 非转移型弧电流 送粉电压 离子气 送粉气 堆焊速度 送粉量 实施例1 焊剂2 90A — 18V 280L/H 280L/H 70mm/min 10g/min 实施例2 焊剂2 130A — 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min 实施例3 焊剂2 160A — 28V 350L/H 350L/H 100mm/min 20g/min 实施例4 焊剂2 — 33A 18V 280L/H 280L/H 70mm/min 10g/min 实施例5 焊剂2 — 40A 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min 实施例6 焊剂2 — 45A 28V 350L/H 350L/H 100mm/min 20g/min 实施例7 焊剂1 130A — 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min 实施例8 焊剂1 — 40A 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min 实施例9 焊剂3 130A — 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min 实施例10 焊剂3 — 40A 23V 310L/H 310L/H 85mm/min 15g/min

对上述各实施例所获得的盾构机刀具进行测试，经测试发现：采 用一次性堆焊的方法对刀具的堆焊区域进行堆焊，堆焊厚度在3-5mm 范围内，堆焊层的硬度HRC在55-68范围内，堆焊层表面虽然会产生 细微裂纹（裂纹宽度在0.05mm以下），但不影响产品的使用性能。

本发明的方法，由于把人为的不可控因素转化为由设备控制的稳 定状态，所以由该方法获得的复合堆焊层质量稳定可靠，堆焊得到的 产品外观也较为平整，产品的尺寸及质量稳定；同时，大大提高了大 面积堆焊的工作效率，改善了作业条件，降低工人劳动强度，适合批 量生产盾构刀具。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等 同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范 围内。