盾构硬质合金刮刀常见失效形式及分析

随着国内盾构施工技术的发展,盾构越来越广泛应用于地铁、市政和地下管网等工程建设,硬质合金刮刀作为盾构掘进的主要工具,其性能和寿命决定着整个工程的掘进效率和经济效益。本文通过大量工程实践,从刀具设计、硬质合金选用、基体材料选用及热处理、钎焊工艺改进等多个角度对盾构刮刀常见的失效形式进行分析,并在此基础上找出导致其失效的原因,归纳出一种提高刀具的性能及使用寿命的方法,为盾构刀具国产化及国内盾构产业的发展提供一些探索。

盾构H13E刀圈的热处理工艺研究

盾构滚刀在施工过程中,易产生刀圈崩裂等现象,研究了H13E钢的锻造、预备热处理、淬火回火、退火处理对其性能和刀圈寿命的影响。针对H13E钢质量的差别及其具体使用情况,指出了每个工艺过程的较佳工艺参数,并介绍了H13E钢表面处理的最新进展。

DC53钢雕刻模具刀口崩裂失效分析

DC53钢雕刻模具在使用过程中,模具刀口发生崩裂。经过理化检测和分析,结果表明模具在锻造过程中未控制好始锻温度和终锻温度,材料组织中存在两种不同的缺陷形态,模具刀口崩裂显示为两种不同的断口形貌。当始锻温度过高时,组织晶粒急剧长大,并形成锻造过热的黑色组织,因而显著降低了材料的强韧性,造成模具早期失效开裂。当终锻温度过低时,组织未能回复再结晶,共晶碳化物呈带状分布,使刀口根部的横向抗拉强度降到最低值,造成模具刀口沿带状碳化物脆性开裂。同时模具刀口根部的R角过小,应力集中过大,进一步加大模具的开裂倾向和裂纹扩展速率。

广州市轨道交通十号线盾构刀具改进

广州市轨道交通十号线,地质结构以中风化凝灰岩<8H>和微风化凝灰岩<9H>为主,局部为全风化凝灰岩<6H>、强风化凝灰岩<7H>,此外含有少量残积砂质黏性土(砾质黏性土)<5H-2>。本文以十号线某区间为例,对工程难点、盾构机刀具配置进行了分析和改进,使盾构刀具更好适应复合地层的掘进要求,发挥更大的经济效益。

南昌地铁土压平衡盾构机刀具设计及改进

南昌地层以粉质粘土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾层为主,对盾构机磨损较为严重,且地层含圆砾,对刀具具有一定的冲击,本文以南昌地铁一号线某标段为例,对工程难点、盾构机选型及刀具配置进行了分析,着重阐述了针对中粗砂且含圆砾层地质下复合式土压平衡盾构机刀具的优化和布置。

盾构刀具产业现状及发展

盾构机在城市地铁、铁路公路交通、能源输送、地下通道等重大工程中的应用日益广泛,具有开挖速度快、施工质量高、劳动强度低、经济、环保等优点。作为盾构机关键部件之一的盾构刀具相当于盾构机的牙齿,是实现盾构机掘进功能的主要部件。国内盾构刀具产业经过近二十年的发展,在刀具材料、刀具集成制造等方面获得重要的技术突破,目前基本实现了盾构刀具的国产化,并形成了一定产业化规模,可满足市场上各种进口及国产盾构机的刀具需求。本文从盾构刀具的应用、设计开发、产业发展等方面对我国盾构刀具产业现状进行了评述,并指出未来五年中国基础设施建设仍处于高速发展阶段,盾构市场前景广阔,要做大做强盾构刀具产业,必须加强自主创新、突破核心技术,实现智能化制造。

硬质合金与钢的高性能钎焊接头制备技术

硬质合金广泛应用作为切削刀具和钻掘工具,常常涉及钎焊连接问题。本文分析了硬质合金钎焊连接需要解决的问题,综述了国内外高性能钎焊接头制备技术的发展状况,指出了未来发展趋势。钎焊连接需要液态钎料对硬质合金、连接母材如钢等有良好的润湿性,防止界面反应脆化,解决焊接过程产生的热应力,避免或减少焊接过程对硬质合金性能带来的损伤。国外使用较多的为银基钎料,且多采用软性金属夹层的三明治钎料结构来缓解接头热应力,国内较多使用的为铜基钎料。研制不含贵金属如Ag、挥发性元素(Zn)真空焊接实用钎料、研究真空钎焊-淬火一体化技术及设备具有重要意义。

浅孔钻加工钎头通风孔的工艺研究

为了解决凿岩钎具通风孔用高速钢麻花钻加工时存在加工工艺性差、刀具易崩刃、加工效率低、加工出来的孔表面粗糙度差等缺陷,本文研究用浅孔钻来代替高速钢麻花钻在数控加工中心上对凿岩钎头通风孔加工过程的大量研究;探索出了一种用新型可转位合金刀片浅孔钻加工钎头通风孔的先进工艺,使生产效率提升一倍以上,孔表面粗糙度由Ra12.5提高到Ra3.2,极大地提高了凿岩钎头通风孔加工的质量和效率。

苏州地铁4号线盾构刀盘刀具设计改造研究

基于苏州地铁4号线阳澄湖路站-金民西路站盾构区间地质条件,针对既有盾构刀盘刀具地质适应性不足的现状,在分析原盾构刀盘刀具配置及使用效果的基础上,从更换刀具、强化处理、增设耐磨板及优化材料选型等方面采取了优化改造措施,有效确保了盾构的正常掘进。

硬质合金铣刀铣削淬火刀圈工艺研究

为了解决目前盾构机用刀圈因淬火后硬度高而引起的铣削加工过程中刀具易崩刃、加工效率低等问题,本文通过用铝含量高的Al Ti N涂层硬质合金铣刀来替代铝含量低的Ti Al N涂层硬质合金铣刀,并对铣刀进行优化设计,同时调整铣刀切削时的线速度和吃刀量,在数控加工中心上对淬火刀圈铣削工艺进行研究,结果表明:采用结构为4刃、螺旋角为30°、刀尖圆角半径R为1 mm的Ф12 mm整体硬质合金铣刀,进行Al Ti N涂层,当径向吃刀量为0.5 mm、轴向吃刀量为1 mm、切削线速度为49 m/min、进给量为0.28 mm/r时,铣削硬度为HRC58~59的淬硬钢,铣刀刃磨一次的使用寿命可由原来的2 h提升到5 h,降低了刀具的消耗。

一种错齿双孔圆弧深孔钻头设计与应用研究

为了解决目前凿岩钎具尾孔加工过程中存在的工艺性差，加工效率低，加工出来的直孔与圆弧孔连接不好等缺陷；本文通过用一种新型的双孔内排屑圆弧钻头来代替传统BTA钻头在数控深孔钻床上对凿岩钎头尾孔加工过程的大量研究，探索出了一种用新型双孔内排屑圆弧钻头加工凿岩钎具尾孔的先进工艺，能在不更换刀具的情况下将凿岩钎具尾孔的直孔与圆弧孔部分一次加工成型，并使生产效率提升一倍以上，尾孔表面粗糙度可达到Ra0．8～3．2，极大地提高了凿岩钎具尾孔加工的质量和效率。