一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法,將裝配好的邊刮刀刀體、銀基釬料、硬質(zhì)合金刀頭置入仿形線圈的下端,并與仿形線圈緊密貼合，然后經(jīng)過預加熱、加熱焊接、焊后熱處理后完成焊接工作，本發(fā)明采用的仿形線圈為自制仿形線圈，本發(fā)明可以加熱中間部位的硬質(zhì)合金，降低焊接時邊刮刀不同位置的溫度差，便于使用同種釬料釬焊，避免了使用不同釬料釬焊造成了互相干擾的現(xiàn)象，本發(fā)明可以一次性完成硬質(zhì)合金刀頭與邊刮刀刀體的釬焊；本發(fā)明同時提高焊縫釬著率，抗剪切強度也提高，增加了盾構機邊刮刀的使用壽命和耐磨性。
【專利說明】
一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于異種材料焊接領域，尤其是一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法。
【背景技術】
[0002]盾構機是一種隧道掘進的專用工程機械，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，主要用于城市地鐵建設單位、鐵路公路隧道和飲水工程等。盾構機邊刮刀是是盾構機的刀盤的一種仿形刀具，安裝在盾構機刀盤的輻條基座上，與其它盾構刀具一起跟隨刀盤旋轉，完成隧道開挖、掘進等。現(xiàn)在所用的邊刮刀，主要由刀體及硬質(zhì)合金通過焊接而成。
[0003]邊刮刀刀體呈現(xiàn)出45°圓弧形，刀體焊接面也呈現(xiàn)出45°圓弧，焊接面不在一個平面上，導致硬質(zhì)合金與刀體的焊接難度很大。目前釬焊邊刮刀合金的方法有兩種，一種是爐中釬焊，另一種感應釬焊。爐中釬焊由于焊接時間長，釬料流失嚴重，釬焊效果不好;需要專用夾具固定合金位置，工藝程序復雜；導致鋼的硬度降低，耐磨性和抗疲勞性下降。感應釬焊焊接時間短，效率高，逐步替代爐中釬焊;但是由于盾構機刮刀尺寸較大，形狀不規(guī)則，現(xiàn)有釬焊方式有兩種:一種是用開口式加熱線圈從一邊開始釬焊，效率降，人工成本高，工作環(huán)境惡劣；另一種是用多匝方形線圈釬焊，但是邊刮刀中心位置合金溫度和外圍合金溫度差別較大，為了達到焊接效果，須采取分步釬焊或者預置不同熔點的釬料來解決，工藝過程復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，設計專用的仿形線圈作為釬焊線圈，從而提高釬焊效率，降低焊接時邊刮刀不同位置的溫度差，使盾構機圓弧形邊刮刀一次釬焊就達到理想效果，本發(fā)明同時提高焊縫釬著率，抗剪切強度也提高，增加了盾構機邊刮刀的使用壽命和耐磨性。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術方案是:
[0006]—種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，包括以下步驟:
[0007]a、將裝配好的從上到下依次疊加的硬質(zhì)合金刀頭(2)、銀基釬料、邊刮刀刀體(3)的待焊接件置入仿形線圈(I)的下端，并與仿形線圈(I)貼合；
[0008]b、焊接前預熱；
[0009]C、升溫焊接；
[0010]d、焊后熱處理；
[0011]所述的仿形線圈(I)由弧形線圈構成，所述弧形線圈包括大弧形線圈和設置于大弧形線圈中間的小弧形線圈。
[0012]更進一步的；所述具體步驟為，b、焊接前預熱:通過控溫設備控制仿形線圈(I)緩慢升溫，進行預熱，預熱溫度為200-40(TC，時間為5-10分鐘；
[0013]C、升溫焊接:通過控溫設備控制仿形線圈(I)升溫，邊刮刀釬焊位置達到700-900°C時，保溫3-8分鐘，使硬質(zhì)合金刀頭(2)和邊刮刀刀體(3)結合；
[0014]d、焊后熱處理:待釬焊好的工件溫度降低到500°C以下后，放入電阻爐熱處理2-5小時，熱處理溫度為300-500°C，完成焊后熱處理后，將邊刮刀工件取出，待冷卻后清理表面殘渣，完成釬焊。
[0015]更進一步的，所述大弧形線圈圓弧角度為50-65°，所述小弧形線圈的圓弧角度為30-40。ο
[0016]更進一步的，所述的控溫設備為紅外測溫儀器，所述步驟b和步驟c通過采用紅外測溫儀器對準邊刮刀中部的硬質(zhì)合金，通過改點的溫度對加熱溫度、保溫溫度及時間進行控制。
[0017]更進一步的，所述硬質(zhì)合金刀頭(2)為鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金類的盾構機刀具硬質(zhì)合金中的一種制成。
[0018]更進一步的，所述邊刮刀刀體(3)為合金鋼，所述合金鋼為35CrMo鋼、40Cr鋼及42CrMo鋼的一種。
[0019]更進一步的，所述銀基釬料為包含銀、銅、鋅、鎳、錳的復合釬料，其中，銀的重量百分比為30%-45 %。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、本發(fā)明設計專用的仿形線圈作為釬焊線圈，所述的仿形線圈包括大圓弧形線和小圓弧形線圈，所述小弧形線圈位于大圓弧形線圈中間，該設計可以加熱中間部位的硬質(zhì)合金，降低焊接時邊刮刀不同位置的溫度差，便于使用同種釬料釬焊，避免了使用不同釬料釬焊造成了互相干擾的現(xiàn)象，本發(fā)明可以一次性完成硬質(zhì)合金刀頭與邊刮刀刀體的釬焊；本發(fā)明同時提高焊縫釬著率，抗剪切強度也提高，增加了盾構機邊刮刀的使用壽命和耐磨性。
[0022]2、經(jīng)過仿形線圈一次性釬焊后的邊刮刀焊縫強度高，焊縫殘余應力低，工藝穩(wěn)定性好。經(jīng)試驗證明，本發(fā)明方法可明顯降低異種材料釬焊的殘余應力，增加了其在盾構施工過程中的使用壽命和耐磨性。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明進行說明:
[0024]圖1是自制仿形組合感應線圈圖，
[0025]圖2是盾構機邊刮刀感應釬焊示意圖，
[0026]圖中的標號為:1、仿形線圈；2、硬質(zhì)合金刀頭;3、邊刮刀刀體。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0028][實施例1]
[0029]如圖1、圖2所示的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，包括以下步驟:
[0030]a、將鋼件鍛打成弧形刀體毛坯，并且進行調(diào)質(zhì)處理，用數(shù)控加工中心機加工成如圖2所示邊刮刀刀體3。通過粉末冶金法制備出與邊刮刀匹配的硬質(zhì)合金刀頭2，將銀基釬料剪成與硬質(zhì)合金刀頭2相匹配形狀，然后將邊刮刀刀體3、硬質(zhì)合金刀頭I和銀基釬料裝配好，如何裝配為現(xiàn)有技術，本實施例不做具體描述。
[0031]b、將裝配好的邊刮刀刀體3、銀基釬料、硬質(zhì)合金刀頭2置入仿形線圈I下面，調(diào)整位置，設定外控溫儀測溫點定位在邊刮刀正中間U型槽旁邊的鋼基體上。設定升溫過程控制曲線。
[0032]釬焊將裝配體整體預熱，將控溫點溫度設定為200°C，開始整體預熱，升溫到設定溫度后，保溫8min，完成預熱；
[0033]預熱結束后，開始噴灑粉末狀釬劑，進入焊前保溫過程，設定溫度為400°C，升溫到設定溫度后，保溫5m i η;
[0034]焊前保溫結束后，升高溫度至700°C，保溫6min，開始釬焊，釬焊過程中依然噴灑釬劑促進釬料的流動；
[0035]C、釬焊完成后，降低釬焊功率，緩慢冷卻，在溫度為500°C保溫8min，以防止冷卻過快導致鋼基體和硬質(zhì)合金的殘余應力過大；
[0036]當邊刮刀工件溫度低于500°C后，將邊刮刀工件取出，置入電阻爐中做焊后熱處理，保溫溫度為300°C，保溫時間為5h，以降低焊接殘余應力；
[0037]完成焊后熱處理后，將邊刮刀工件取出，待冷卻后清理表面殘渣，完成釬焊。
[0038]本實施例中所述步驟a中所用鋼件材料為42CrMo鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為28-36HRC;所用的硬質(zhì)合金為YGllC或YG15C，硬度為80-88HRA;所用的釬料為銀基定制銀銅鋅鎳錳釬料，其中銀的重量百分比含量為30%。
[0039]本實施例中所述仿形線圈I為銅線圈，所用紅外測溫儀為定制可控溫系統(tǒng)，所用釬劑為銀基釬料專用釬劑。
[0040]本實施例中仿形線圈I由弧形線圈構成，所述弧形線圈包括大弧形線圈和設置于大弧形線圈中間的小弧形線圈；所述大弧形線圈圓弧角度為50-65°，所述小弧形線圈的圓弧角度為30-40°，所述大弧形線圈和小弧形線圈的半徑為478mm，所述邊刮刀刀體的焊面的弧度的圓弧角度為50-65°，半徑為465mm;所述弧形線圈和刮刀刀體的焊面的弧度的中心軸重合;本實施例的大弧形線圈設置為兩個，小弧形線圈設置為一個，所述的兩個大弧形線圈疊加，中間垂直距離為45mm，并設置于硬質(zhì)合金刀頭2的周邊，所述小弧形線圈設置于硬質(zhì)合金刀頭2的上立而ο
[0041 ][實施例2]
[0042]如圖1、圖2所示的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，包括以下步驟:
[0043]a、將鋼件鍛打成弧形刀體毛坯，并且進行調(diào)質(zhì)處理，用數(shù)控加工中心機加工成如圖2所示邊刮刀刀體3。通過粉末冶金法制備出與邊刮刀匹配的硬質(zhì)合金刀頭2，將銀基釬料剪成與硬質(zhì)合金刀頭2相匹配形狀，然后將邊刮刀刀體3、硬質(zhì)合金刀頭I和銀基釬料裝配好，如何裝配為現(xiàn)有技術，本實施例不做具體描述。
[0044]b、將裝配好的邊刮刀刀體3、銀基釬料、硬質(zhì)合金刀頭2置入仿形線圈I下面，調(diào)整位置，設定外控溫儀測溫點定位在邊刮刀正中間U型槽旁邊的鋼基體上。設定升溫過程控制曲線。
[0045]釬焊將裝配體整體預熱，將控溫點溫度設定為400°C，開始整體預熱，升溫到設定溫度后，保溫3min，完成預熱；
[0046]預熱結束后，開始噴灑粉末狀釬劑，進入焊前保溫過程，設定溫度為600°C，升溫到設定溫度后，保溫2min ；
[0047]焊前保溫結束后，升高溫度至900°C，保溫2min，開始釬焊，釬焊過程中依然噴灑釬劑促進釬料的流動；
[0048]C、釬焊完成后，降低釬焊功率，緩慢冷卻，在溫度為700°C保溫3min，以防止冷卻過快導致鋼基體和硬質(zhì)合金的殘余應力過大；
[0049]當邊刮刀工件溫度低于500°C后，將邊刮刀工件取出，置入電阻爐中做焊后熱處理，保溫溫度為500°C，保溫時間為2h，以降低焊接殘余應力；
[0050]完成焊后熱處理后，將邊刮刀工件取出，待冷卻后清理表面殘渣，完成釬焊。
[0051 ] 本實施例中所述步驟a中所用鋼件材料為35CrMo鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為28-36HRC;所用的硬質(zhì)合金為YGllC或YG15C，硬度為80-88HRA;所用的釬料為銀基定制銀銅鋅鎳錳釬料，其中銀的重量百分比含量為45%。
[0052]本實施例中所述仿形線圈I為銅線圈，所用紅外測溫儀為定制可控溫系統(tǒng)，所用釬劑為銀基釬料專用釬劑。
[0053]本實施例中仿形線圈I由弧形線圈構成，所述弧形線圈包括大弧形線圈和設置于大弧形線圈中間的小弧形線圈；所述大弧形線圈圓弧角度為50-65°，所述小弧形線圈的圓弧角度為30-40°，所述大弧形線圈和小弧形線圈的半徑為478mm，所述邊刮刀刀體的焊面的弧度的圓弧角度為50-65°，半徑為465mm;所述弧形線圈和刮刀刀體的焊面的弧度的中心軸重合;本實施例的大弧形線圈設置為兩個，小弧形線圈設置為一個，所述的兩個大弧形線圈疊加，中間垂直距離為45mm，并設置于硬質(zhì)合金刀頭2的周邊，所述小弧形線圈設置于硬質(zhì)合金刀頭2的上立而ο
[0054][實施例3]
[0055]如圖1、圖2所示的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，包括以下步驟:
[0056]a、將鋼件鍛打成弧形刀體毛坯，并且進行調(diào)質(zhì)處理，用數(shù)控加工中心機加工成如圖2所示邊刮刀刀體3。通過粉末冶金法制備出與邊刮刀匹配的硬質(zhì)合金刀頭2，將銀基釬料剪成與硬質(zhì)合金刀頭2相匹配形狀，然后將邊刮刀刀體3、硬質(zhì)合金刀頭I和銀基釬料裝配好，如何裝配為現(xiàn)有技術，本實施例不做具體描述。
[0057]b、將裝配好的邊刮刀刀體3、銀基釬料、硬質(zhì)合金刀頭2置入仿形線圈I下面，調(diào)整位置，設定外控溫儀測溫點定位在邊刮刀正中間U型槽旁邊的鋼基體上。設定升溫過程控制曲線。
[0058]釬焊將裝配體整體預熱，將控溫點溫度設定為300°C，開始整體預熱，升溫到設定溫度后，保溫5min，完成預熱；
[0059]預熱結束后，開始噴灑粉末狀釬劑，進入焊前保溫過程，設定溫度為500°C，升溫到設定溫度后，保溫2.5min ；
[0060]焊前保溫結束后，升高溫度至800°C，保溫4min，開始釬焊，釬焊過程中依然噴灑釬劑促進釬料的流動；
[0061]c、釬焊完成后，降低釬焊功率，緩慢冷卻，在溫度為600°C保溫5min，以防止冷卻過快導致鋼基體和硬質(zhì)合金的殘余應力過大；
[0062]當邊刮刀工件溫度低于500°C后，將邊刮刀工件取出，置入電阻爐中做焊后熱處理，保溫溫度為400°C，保溫時間為3h，以降低焊接殘余應力；
[0063]完成焊后熱處理后，將邊刮刀工件取出，待冷卻后清理表面殘渣，完成釬焊。
[0064]本實施例中所述步驟a中所用鋼件材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為28-36HRC;所用的硬質(zhì)合金為YGllC或YG15C，硬度為80-88HRA;所用的釬料為Ag基定制銀銅鋅鎳錳釬料，其中Ag含量為38%。
[0065]本實施例中所述仿形線圈I為銅線圈，所用紅外測溫儀為定制可控溫系統(tǒng)，所用釬劑為銀基釬料專用釬劑。
[0066]本實施例中仿形線圈I由弧形線圈構成，所述弧形線圈包括大弧形線圈和設置于大弧形線圈中間的小弧形線圈；所述大弧形線圈圓弧角度為50-65°，所述小弧形線圈的圓弧角度為30-40°，所述大弧形線圈和小弧形線圈的半徑為478mm，所述邊刮刀刀體的焊面的弧度的圓弧角度為50-65°，半徑為465mm;所述弧形線圈和刮刀刀體的焊面的弧度的中心軸重合;本實施例的大弧形線圈設置為兩個，小弧形線圈設置為一個，所述的兩個大弧形線圈疊加，中間垂直距離為45mm，并設置于硬質(zhì)合金刀頭2的周邊，所述小弧形線圈設置于硬質(zhì)合金刀頭2的上立而。
[0067]焊縫纖著率對比:通過光學顯微鏡觀察焊縫的填充率，傳統(tǒng)感應釬焊的焊接面釬著率為70 % -80 %且氣孔較多，本實施例1、實施例2、實施例3的焊接面釬著率為90 %以上，氣孔明顯減少。
[0068]抗剪切強度對比:根據(jù)GB-T11363-2008釬焊接頭強度試驗方法測試釬焊接頭強度。傳統(tǒng)感應釬焊接頭的剪切強度為230MPa-260MPa，而實施例1的釬焊接頭的剪切強度為290MPa，實施例2的釬焊接頭的剪切強度為300MPa，實施例3的釬焊接頭的剪切強度為320MPa，本發(fā)明的抗剪切強度明顯提高。
[0069]殘余應力對比:測試方法為磁彈性法，利用磁力檢測儀，根據(jù)鐵磁體磁飽和過程中應力與磁化曲線之間的變化關系進行測定。傳統(tǒng)感應釬焊溫度達900°C以上，測試釬焊后的殘余應力為150-200MPa，而實施例1的釬焊接頭釬焊殘余應力為80MPa，實施例2的釬焊接頭釬焊殘余應力為lOOMPa，實施例3的釬焊接頭釬焊殘余應力為llOMPa，本發(fā)明方法可明顯降低異種材料釬焊的殘余應力，增加了其在盾構施工過程中的使用壽命和耐磨性。
[0070]如上所述即為本發(fā)明的實施例。本發(fā)明不局限于上述實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于，包括以下步驟: a、將裝配好的從上到下依次疊加的硬質(zhì)合金刀頭(2)、銀基釬料、邊刮刀刀體(3)的待焊接件置入仿形線圈(I)的下端，并與仿形線圈(I)貼合； b、焊接前預熱； C、升溫焊接； d、焊后熱處理； 所述的仿形線圈(I)由弧形線圈構成，所述弧形線圈包括大弧形線圈和設置于大弧形線圈中間的小弧形線圈。2.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于， b、焊接前預熱:通過控溫設備控制仿形線圈(I)緩慢升溫，進行預熱，預熱溫度為200-400°(:，時間為5-10分鐘； c、升溫焊接:通過控溫設備控制仿形線圈(I)升溫，邊刮刀釬焊位置達到700-900°C時，保溫3-8分鐘，使硬質(zhì)合金刀頭(2)和邊刮刀刀體(3)結合； d、焊后熱處理:待釬焊好的工件溫度降低到500°C以下后，放入電阻爐熱處理2-5小時，熱處理溫度為300-500°C，完成焊后熱處理后，將邊刮刀工件取出，待冷卻后清理表面殘渣，完成奸焊。3.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，所述大弧形線圈圓弧角度為50-65°，所述小弧形線圈的圓弧角度為30-40°。4.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于:所述的控溫設備為紅外測溫儀器，所述步驟b和步驟c通過采用紅外測溫儀器對準邊刮刀中部的硬質(zhì)合金，通過該測溫點的溫度對加熱溫度、保溫溫度及時間進行控制。5.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于:所述硬質(zhì)合金刀頭(2)為鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金類的盾構機刀具硬質(zhì)合金中的一種制成。6.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于:所述邊刮刀刀體(3)為合金鋼，所述合金鋼為35CrMo鋼、40Cr鋼及42CrMo鋼的一種。7.根據(jù)權利要求1所述的一種盾構機邊刮刀感應釬焊方法，其特征在于:所述銀基釬料為包含銀、銅、鋅、鎳、錳的復合釬料，其中，銀的重量百分比為30 % -45 %。
【文檔編號】B23K3/08GK105921838SQ201610506829
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】胡登文, 陳輝, 周磊, 江超, 劉艷, 朱忠尹
【申請人】四川廣正科技有限公司