一種激光熔覆wc耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝的制作方法
【專利摘要】一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，步驟如下：(1)采用鍛造方法制作滾刀，滾刀材質(zhì)為合金鋼；(2)將合金刀齒間待加工面進(jìn)行去皮清潔處理；(3)使用橫流CO2激光器，以數(shù)控機(jī)床作為工作臺，對刀圈刀齒間進(jìn)行熔覆耐磨強(qiáng)化處理，WC熔覆層厚度在1.5-2.5mm；(4)對復(fù)合涂層進(jìn)行性能檢測。本發(fā)明采用激光表面熔覆工藝，熔覆涂層組織主要由碳化物和過飽和固溶體超細(xì)鑄態(tài)組織組成，其中球形碳化鎢陶瓷具備超高硬度，均勻分布于硬度水平也很高的粘結(jié)相上，對磨損起到了阻礙作用，能有效提高了滾刀刃間的耐磨削性能；粘接相的韌性好、強(qiáng)度高，能有效減少裂紋形成，提高了滾刀的耐磨抗蝕性能和使用壽命。
【專利說明】—種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型滾刀的制造領(lǐng)域，具體為一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]盤形滾刀是全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)的挖掘刀具，基本部件由刀圈、刀體、刀軸、軸承、密封圈、端蓋等部件組成，其中，盤形刀圈是掘進(jìn)過程中破巖的工作部件，也是磨損最嚴(yán)重的部件。碎巖過程對盤形滾刀的沖擊和磨損劇烈，導(dǎo)致滾刀的正常磨損占到了全部刀具失效的90%以上。另外，刀具的磨損對TBM施工的成本、掘進(jìn)的速率和效率有著重要影響，因此是研究TBM掘進(jìn)性能的重要環(huán)節(jié)。刀具成本在TBM施工成本中占有相當(dāng)大的比重，如在我國秦嶺隧道施工中，刀具的成本約占掘進(jìn)施工成本的1/3，而滾刀的經(jīng)常更換也會延誤掘進(jìn)的工期，從而使TBM的使用率變低。
[0003]鑲齒硬質(zhì)合金刀圈適合在硬度達(dá)到15(T250MPa的硬質(zhì)巖地層中掘進(jìn)。在掘進(jìn)破巖過程中，滾刀表面主要和巖石中的礦物質(zhì)進(jìn)行摩擦，而刀齒之間有排除巖屑的功能，在此過程中，刀齒間基體的表面在巖屑高速摩擦作用下形成如刨削一樣的切削過程，并直接形成基體的去除。當(dāng)基體材料減除到不能咬合住硬質(zhì)合金刀齒時，刀齒將發(fā)生脫落。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，使刀齒間制備一層耐磨涂層是防止刀齒脫落，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，工藝步驟如下:
(1)采用鍛造方法制作滾刀，滾刀材質(zhì)為合金鋼，制作過程如下:
電爐冶煉一電禮:重溶一預(yù)鍛一模鍛一緩冷一退火一粗加工獲得滾刀刀圈粗胚一刀圈粗胚高溫真空淬火加二次高溫回火一低溫去應(yīng)力處理一精加工一鑲嵌硬質(zhì)合金刀齒；
(2)將合金刀齒間待加工面進(jìn)行去皮清潔處理，并用酒精清洗干凈；
(3)使用橫流C02激光器，以數(shù)控機(jī)床作為工作臺，對刀圈刀齒間進(jìn)行熔覆耐磨強(qiáng)化處理，光斑直徑4-5mm，采用重力送粉方式，將耐磨合金粉末直送熔池，根據(jù)刀齒間距進(jìn)行單道和搭接掃描，WC熔覆層厚度在1.5-2.5mm ；
(4)對步驟(3)中制備的復(fù)合涂層進(jìn)行性能檢測即可。
[0007]步驟(3)中所述耐磨合金粉末為含有球形WC顆粒和N1-Fe-Cr-B-Si自溶性合金粉末混合的合金粉末，其化學(xué)成份按重量百分比分別為:c:0.32%,Cr:3%,Fe:3%、S1:3.7%，余量為Ni。
[0008]本發(fā)明采用激光表面熔覆工藝，熔覆涂層組織主要由碳化物和過飽和固溶體超細(xì)鑄態(tài)組織組成，其中球形碳化鎢陶瓷具備超高硬度，均勻分布于硬度水平也很高的粘結(jié)相上，對磨損起到了阻礙作用，能有效提高了滾刀刃間的耐磨削性能；粘接相的韌性好、強(qiáng)度聞，能有效減少裂紋形成。
[0009]綜上所述，本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明使得刀齒間的耐磨料磨損性能得到了很大提高，有效防止了鑲嵌于基體材料的硬質(zhì)合金刀齒的脫落，延長了滾刀刀圈的服役周期，提高了掘進(jìn)作業(yè)效率，降低了生產(chǎn)成本；另外，激光合金化工藝對環(huán)境無污染、無輻射、低噪聲、成品率高、綜合成本低等特點。因此，采用激光熔覆技術(shù)對滾刀進(jìn)行耐磨處理將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]實施例1
一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，工藝步驟如下:
(1)采用鍛造方法制作滾刀，滾刀材質(zhì)為合金鋼，制作過程如下:
電爐冶煉一電禮:重溶一預(yù)鍛一模鍛一緩冷一退火一粗加工獲得滾刀刀圈粗胚一刀圈粗胚高溫真空淬火加二次高溫回火一低溫去應(yīng)力處理一精加工一鑲嵌硬質(zhì)合金刀齒；
(2)將合金刀齒間待加工面進(jìn)行去皮清潔處理，并用酒精清洗干凈；
(3)使用橫流C02激光器，以SIMENS數(shù)控機(jī)床作為工作臺，對刀圈刀齒間進(jìn)行熔覆耐磨強(qiáng)化處理，光斑直徑4-5mm，采用重力送粉方式，將耐磨合金粉末直送熔池，根據(jù)刀齒間距進(jìn)行單道和搭接掃描；
熔覆工藝參數(shù)如下:
激光功率P=4000W 激光光斑直徑Φ=4ι?πι 掃描速度V=300mm/min 搭接率50%
涂層厚度D=2mm
(4)對步驟(3)中制備的復(fù)合涂層進(jìn)行性能檢測即可。
[0012]步驟(3)中所述耐磨合金粉末為含有球形WC顆粒和N1-Fe-Cr-B-Si自溶性合金粉末混合的合金粉末，其化學(xué)成份按重量百分比分別為:c:0.32%,Cr:3%,Fe:3%、S1:3.7%，余量為Ni。
[0013]實施例2
一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，工藝步驟如下:
(1)采用鍛造方法制作滾刀，滾刀材質(zhì)為合金鋼，制作過程如下:
電爐冶煉一電禮:重溶一預(yù)鍛一模鍛一緩冷一退火一粗加工獲得滾刀刀圈粗胚一刀圈粗胚高溫真空淬火加二次高溫回火一低溫去應(yīng)力處理一精加工一鑲嵌硬質(zhì)合金刀齒；
(2)將合金刀齒間待加工面進(jìn)行去皮清潔處理，并用酒精清洗干凈；
(3)使用橫流C02激光器，以SIMENS數(shù)控機(jī)床作為工作臺，對刀圈刀齒間進(jìn)行熔覆耐磨強(qiáng)化處理，光斑直徑4-5mm，采用重力送粉方式，將耐磨合金粉末直送熔池，根據(jù)刀齒間距進(jìn)行單道和搭接掃描；
熔覆工藝參數(shù)如下:
激光功率P=4000W 激光光斑直徑0=5mm 掃描速度V=300mm/min 涂層厚度D=2mm
(4)對步驟(3)中制備的復(fù)合涂層進(jìn)行性能檢測即可。
[0014]步驟(3)中所述耐磨合金粉末為含有球形WC顆粒和N1-Fe-Cr-B-Si自溶性合金粉末混合的合金粉末，其化學(xué)成份按重量百分比分別為:c:0.32%,Cr:3%,Fe:3%、S1:3.7%，余量為Ni。
[0015]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0016]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，其特征是，工藝步驟如下: (1)采用鍛造方法制作滾刀，滾刀材質(zhì)為合金鋼，制作過程如下: 電爐冶煉一電禮:重溶一預(yù)鍛一模鍛一緩冷一退火一粗加工獲得滾刀刀圈粗胚一刀圈粗胚高溫真空淬火加二次高溫回火一低溫去應(yīng)力處理一精加工一鑲嵌硬質(zhì)合金刀齒； (2)將合金刀齒間待加工面進(jìn)行去皮清潔處理，并用酒精清洗干凈； (3)使用橫流C02激光器，以數(shù)控機(jī)床作為工作臺，對刀圈刀齒間進(jìn)行熔覆耐磨強(qiáng)化處理，光斑直徑4-5mm，采用重力送粉方式，將耐磨合金粉末直送熔池，根據(jù)刀齒間距進(jìn)行單道和搭接掃描，WC熔覆層厚度在1.5-2.5mm ； (4)對步驟(3)中制備的復(fù)合涂層進(jìn)行性能檢測即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光熔覆WC耐磨涂層的新型滾刀的制作工藝，其特征是，步驟(3)中所述耐磨合金粉末為含有球形WC顆粒和N1-Fe-Cr-B-Si自溶性合金粉末混合的合金粉末，其化學(xué)成份按重量百分比分別為:C:0.32%,Cr:3%、Fe:3%、S1:3.7%，余量為Ni。
【文檔編號】B23P15/28GK103737273SQ201310747265
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】陶興啟, 黃旭東, 廖運生 申請人:武漢團(tuán)結(jié)點金激光科技有限公司