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一种刀轮刀圈的热熔处理方法.pdf

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一种 刀轮刀圈 处理 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910037172

申请日:

20190115

公开号:

CN109623287A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: B23P15/00;C21D9/22;E21D9/08 主分类号: B23P15/00;C21D9/22;E21D9/08
申请人: 常德市中天精密工具有限公司
发明人: 刘有良
地址: 415001 湖南省常德市常德经济技术开发区龙?#26041;?2号(中小企业园A区4栋1层)
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 43239 代理人: 周济妹
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910037172

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明适用于刀圈热熔处理技术,提供了本刀轮刀圈的热熔处理方法,其中进行粗车后的毛坯,先进?#26800;?#36136;,即先进行淬火然后进行高温回火,这样经过调质处理后刀圈环形毛坯中含有大量的马氏体或贝氏体,这样能提高刀圈环状毛坯的刚性、硬度和韧性,然后对刀圈环形毛坯的刀圈刃口进行堆焊,这样能很好的提高刀圈环形毛坯的耐磨性,然后对工件进行退火处理,退火能有效减少残余应力,可以防止刀圈上的焊层开裂,退火的温度控制在300?400摄氏度,这样既能消除应力又能保证刀圈硬度,自然冷却后的刀圈硬度值应在HRC58?62,同时冲击功大于10,这样整个刀圈硬度高的同时韧性好,这样能满足刀轮刀圈开采隧道时需要的强?#28909;?#24615;要求。

权利要求书

1.一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,包括以下?#34903;瑁?S1:刀圈环形毛坯:将C、Mn、Cr、Si、Mo、V、Fe、Ni材料按照比例混合后倒入温度为1550℃的冶炼炉中熔炼制成钢锭,然后根据刀圈的需要进行下料,用锻模进行末端制成刀圈毛坯,再将刀圈毛坯放置加热炉内,加热炉采用阶梯升温加热刀圈毛坯至850℃-1000℃,然后在炉内保温3.5-4小?#20445;?#28982;后以2℃-4℃/min的速度降温,当炉内温度降至350℃-500℃,再保温2.5-3小?#20445;?#22312;以2℃-4℃/min的速度降温,当刀圈毛坯温度降为200℃-275℃将刀圈毛坯?#21697;?#20837;大气内冷却退火,冷?#31895;?#24120;温状态; S2:粗车?#28938;?#25454;设计要求对刀圈环状毛坯进行装夹找正,加工刀圈部的端面、刃口和内孔,并保证相应尺寸的公差及粗糙度要求; S3:调质:即先进行淬火然后进行高温回火,其中,将刀圈环状毛坯置于真空炉中进行真空淬火,经过快速冷却的刀圈环状毛坯在置于回火炉内进行高温回火; S4:刀圈刃口堆焊:将堆焊材料均匀堆焊于刃口至刀圈内孔2-5mm表面; S5:去应力退火:将经过堆焊处理的刀圈环状毛坯置于去应力退火中进行去应力退火,温度控制在300-400摄氏度; S6:自然冷却:经过去应力退火工艺处理的刀圈环状毛坯,置于环境温度下自然冷却; S7:精加工与装配:热处理结束后将刀圈装配在滚刀上。 2.如权利要求1所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述S3中真空淬火的温度保持在850℃-950℃,真空淬火的淬火介质选用惰性气体。 3.如权利要求2所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述S3中高温回火的温度控制在350℃-450℃的范围内。 4.如权利要求2所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述S2中的粗车后的端面粗糙度为3.2微米。 5.如权利要求2所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述经过S6自然冷却后的刀圈硬度值应在HRC58-62,同时冲击功大于10。 6.如权利要求2所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述S7中刀圈装配在滚刀上时采用过盈配合。 7.如权利要求2所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,所述S3中的刀圈环状毛坯刀轮在高温回火时湿度小于50%,真空度小于10pa。 8.如权利要求1所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,?#34903;鑃4中的堆焊材料采用高耐磨材料,所述高耐磨材料为Fe60铁基合金粉末。 9.如权利要求8所述的一种刀轮刀圈的热熔处理方法,其特征在于,?#34903;鑃4中通过堆焊机将高耐磨材料Fe60铁基合金粉末均匀堆焊于刃口至刀圈内孔两侧2-3mm表面。

说明书


一种刀轮刀圈的热熔处理方法
技术领域


本发明属于刀圈热熔技术领域,尤其涉及一种刀轮刀圈的热熔处理方法。


背景技术


目前,随着我国现代化经济建设的高速发展,隧道工程建设事业正蓬勃兴起盾构
掘进施工法得到广泛的应用,而盘形滚刀刀圈是盾构掘进机的专用工具,刀圈的寿命长短
和对地质条件的适应性成为影响盾构机施工效率的重要因素之一。而国内盾构掘进机的盘
形滚刀刀圈多采用合金?#31181;?#36896;,利用电炉冶炼+LF精炼+真空脱气+电渣重熔的电渣锭加工
出的滚刀刀圈,经过热处理后其硬度可?#28304;?#21040;HRC54-56。此硬度值可以满足对软岩石的掘
进,但遇到硬岩其硬度值达不到要求,刀圈的耐磨性差,刀圈易出现卷边失效缺陷。这些滚
刀刀圈存在适应范围狭窄,遇到复杂地层容易发生断裂和耐磨性差?#28909;?#28857;,为实现一种硬
度和韧性匹配的刀圈,使用到过赢冷压处理、热熔处理以及热熔镶齿处理等工艺,而这些工
艺在初步阶段均使用到热处理调质处理,如何做好热处理,对刀圈的硬度和韧性起到关键
作用。在应对一些特殊情形下,如果想顺利挖掘,其刀圈的硬度值需要达到HRC58-60,即硬
度要求高,但是现有的热处理技术,无法做到刀圈硬度高的同时保持高韧性好。


发明内容


本发明实施例提供一种刀轮刀圈的热熔处理方法,旨在解决无法保证整个刀圈硬
度高的同时韧性好的问题。


本发明实施例是这样实现的,一种刀轮刀圈的热熔处理方法,包括以下?#34903;瑁?br>

S1:刀圈环形毛坯:将C、Mn、Cr、Si、Mo、V、Fe、Ni材料按照比例混合后倒入温度为
1550℃的冶炼炉中熔炼制成钢锭,然后根据刀圈的需要进行下料,用锻模进行末端制成刀
圈毛坯,再将刀圈毛坯放置加热炉内,加热炉采用阶梯升温加热刀圈毛坯至850℃-1000℃,
然后在炉内保温3.5-4小?#20445;?#28982;后以2℃-4℃/min的速度降温,当炉内温度降至350℃-500
℃,再保温2.5-3小?#20445;?#22312;以2℃-4℃/min的速度降温,当刀圈毛坯温度降为200℃-275℃将
刀圈毛坯?#21697;?#20837;大气内冷却退火,冷?#31895;?#24120;温状态;


S2:粗车?#28938;?#25454;设计要求对刀圈环状毛坯进行装夹找正,加工刀圈部的端面、刃口
和内孔,并保证相应尺寸的公差及粗糙度要求;


S3:调质:即先进行淬火然后进行高温回火,其中,将刀圈环状毛坯置于真空炉中
进行真空淬火,经过快速冷却的刀圈环状毛坯在置于回火炉内进行高温回火;


S4:刀圈刃口堆焊:将堆焊材料均匀堆焊于刃口至刀圈内孔2-5mm表面;


S5:去应力退火:将经过堆焊处理的刀圈环状毛坯置于去应力退火中进行去应力
退火,温度控制在300-400摄氏度;


S6:自然冷却:经过去应力退火工艺处理的刀圈环状毛坯,置于环境温度下自然冷
却;


S7:精加工与装配:热处理结束后将刀圈装配在滚刀上。


更进一步地,所述S3中真空淬火的温度保持在850℃-950℃,真空淬火的淬火介质
选用惰性气体。


更进一步地,所述S3中高温回火的温度控制在350℃-450℃的范围内。


更进一步地,所述S2中的粗车后的端面粗糙度为3.2微米。


更进一步地,所述经过S6自然冷却后的刀圈硬度值应在HRC58-62,同时冲击功大
于10,这样整个刀圈硬度高的同时韧性好。


更进一步地,所述S7中刀圈装配在滚刀上时采用过盈配合。


更进一步地,所述S3中的刀圈环状毛坯刀轮在高温回火时湿度小于50%,真空度
小于10pa。


更进一步地,?#34903;鑃4中的堆焊材料采用高耐磨材料,所述高耐磨材料为Fe60铁基
合金粉末。


更进一步地,?#34903;鑃4中通过堆焊机将高耐磨材料Fe60铁基合金粉末均匀堆焊于刃
口至刀圈内孔两侧2-3mm表面。


与现有技术相比,本发明实施例提供的有益效果为:


本发明所达到的有益效果,由于整个刀轮刀圈的热熔处理方法,为先对工件进行
调质处理,然后对工件的刀圈刃口进行堆焊,最后对工件进行退火处理,所以既能消除应力
又能保证刀圈硬度,整个刀圈硬度高的同时韧性好,这样能满足刀轮刀圈开采隧道时需要
的强?#28909;?#24615;要求,同时操作过程简单。


附图说明


此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,?#22659;?#20102;符合本发明的实施
例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而
言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。


图1是现有技术提供的一种刀轮刀圈的热熔处理方法流程图。


具体实施方式


为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附?#25216;?#23454;施例,对
本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并
不用于限定本发明。


本发明为一种刀轮刀圈的热熔处理方法,相比现有的刀轮刀圈热熔处理方法,其
热处理顺序为?#21512;?#23545;工件进?#26800;?#36136;处理,然后对工件的刀圈刃口进行堆焊,最后对工件进行
退火处理,整个处理方法既能消除应力又能保证刀圈硬度,整个刀圈硬度高的同时韧性好,
这样能满足刀轮刀圈开采隧道时需要的强?#28909;?#24615;要求,同时操作过程简单。


本发明实施例提供了一种刀轮刀圈的热熔处理方法,包括以下?#34903;瑁?br>

第一步:刀圈环形毛坯:将C、Mn、Cr、Si、Mo、V、Fe、Ni材料按照比例混合后倒入温度
为1550℃的冶炼炉中熔炼制成钢锭,然后根据刀圈的需要进行下料,用锻模进行末端制成
刀圈毛坯,再将刀圈毛坯放置加热炉内,加热炉采用阶梯升温加热刀圈毛坯至850℃-1000
℃,然后在炉内保温3.5-4小?#20445;?#28982;后以2℃-4℃/min的速度降温,当炉内温度降至350℃-
500℃,再保温2.5-3小?#20445;?#22312;以2℃-4℃/min的速度降温,当刀圈毛坯温度降为200℃-275℃
将刀圈毛坯?#21697;?#20837;大气内冷却退火,冷?#31895;?#24120;温状态。


第二步:粗车?#28938;?#25454;设计要求对刀圈环状毛坯进行装夹找正,加工刀圈部的端面、
刃口和内孔,并保证相应尺寸的公差及粗糙度要求,粗车后的端面粗糙度为3.2微米。


第三步:调质:即先进行淬火然后进行高温回火,其中,将刀圈环状毛坯置于真空
炉中进行真空淬火,真空淬火的温度保持在850℃-950℃,真空淬火的淬火介质选用惰性气
体,经过快速冷却的刀圈环状毛坯在置于回火炉内进行高温回火,高温回火的温度控制在
350℃-450℃的范围内,刀圈环状毛坯刀轮在高温回火时湿度小于50%,真空度小于10pa,
刀圈环状毛坯在850℃-950℃的温度下,刀圈环状毛坯的金相为奥氏体,经过淬火后奥氏体
转变为马氏体或贝氏体,刀圈环状毛坯然后在350℃-450℃的范围内进行高温回火工艺处
理,这样能提高刀圈环状毛坯的刚性、硬度和韧性。


在具体实施过程中,该?#34903;?#36824;可?#22253;?#25324;对刀圈内孔部分刀轮表面3-6cm处单独二
?#26410;?#28779;和整体二次回火,具体的,在进行上述?#34903;?#30340;高温回火后,通过淬火设备仅对刀轮刀
圈内孔至刃口方向、刀轮表面3-6cm的环形区域内进行370℃至450℃的二?#26410;?#28779;操作,然后
将整个刀轮放置于回火炉中进行500-600℃的二次回火操作,且通过对刀轮内孔处二?#26410;?br>火以及整体二次回火操作,能够有效提高刀轮内孔处的硬度,保证刀轮在只用过程中的刚
性、韧性和硬度要求,提高刀轮的质量。


第四步:刀圈刃口堆焊:将高耐磨材料均匀堆焊于刃口至刀圈内孔2-5mm表面,其
中堆焊材料采用高耐磨材料,?#28909;鏔e60铁基合金粉末,这样能很好的提高刃口至刀圈内孔
2-5mm表面的耐磨性,同时操作方便。在具体实施过程中,仅需要堆焊于刃口至刀圈内孔2-
3mm即可,由于通常刀轮使用深度为2-3mm处,且该部分刀轮刃口较薄,?#28304;?#25552;高刀轮刀圈刃
口的整体韧性和刀轮切割的硬度。


第五步:去应力退火:将经过堆焊处理的刀圈环状毛坯置于去应力退火中进行去
应力退火,消除应力可以防止刀圈上的焊层开裂,由于工件在淬火时会出现很大的残余应
力,易造成工件变形,所以退火能有效减少残余应力,温度控制在300-400摄氏度,这样既能
消除应力又能保证刀圈硬度;


第六步:自然冷却:经过去应力退火工艺处理的刀圈环状毛坯,置于环境温度下自
然冷却,自然冷却后的刀圈硬度值应在HRC58-62,同时冲击功大于10,这样整个刀圈硬度高
的同时韧性好,这样能满足刀轮刀圈开采隧道时需要的强?#28909;?#24615;要求;


第七步:精加工与装配:热处理结束后将刀圈装配在滚刀上,刀圈装配在滚刀上时
采用过盈配合,这样安装后的工件会非常稳固。


本刀轮刀圈的热熔处理方法,先进行下料操作?#28982;?#24471;刀圈环形毛坯,然后对取得
的刀圈环形毛坯进行粗车,根据设计要求对刀圈环状毛坯进行装夹找正,加工刀圈部的端
面、刃口和内孔,然后对刀圈环形毛坯进行热处理,热处理的第一步是调质,即先进行淬火
然后进行高温回火,其中真空淬火的温度保持在850℃-950℃,真空淬火的淬火介质选用惰
性气体,高温回火的温度控制在350℃-450℃的范围内,这样经过调质处理后刀圈环形毛坯
中含有大量的马氏体或贝氏体,这样能提高刀圈环状毛坯的刚性、硬度和韧性,然后对刀圈
环形毛坯的刀圈刃口进行堆焊,这样能很好的提高刀圈环形毛坯的耐磨性,由于工件在淬
火时会出现很大的残余应力,易造成工件变形,退火能有效减少残余应力,可以防止刀圈上
的焊层开裂,其中退火的温度控制在300-400摄氏度,这样既能消除应力又能保证刀圈硬
度,经过去应力退火工艺处理的刀圈环状毛坯,置于环境温度下自然冷却,自然冷却后的刀
圈硬度值应在HRC58-62,同时冲击功大10,这样整个刀圈硬度高的同时韧性好,这样能满足
刀轮刀圈开采隧道时需要的强?#28909;?#24615;要求,最后采用过盈配合的方式将刀圈装配在滚刀上
?#20445;?#36825;样安装后的工件会非常稳固。


综上所述:本刀轮刀圈的热熔处理方法,进行粗车后的毛坯,先进?#26800;?#36136;,即先进
行淬火然后进行高温回火,这样经过调质处理后刀圈环形毛坯中含有大量的马氏体或贝氏
体,这样能提高刀圈环状毛坯的刚性、硬度和韧性,然后对刀圈环形毛坯的刀圈刃口进行堆
焊,这样能很好的提高刀圈环形毛坯的耐磨性,然后对工件进行退火处理,退火能有效减少
残余应力,可以防止刀圈上的焊层开裂,退火的温度控制在300-400摄氏度,这样既能消除
应力又能保证刀圈硬度,自然冷却后的刀圈硬度值应在HRC58-62,同时冲击功大10,这样整
个刀圈硬度高的同时韧性好,这样能满足刀轮刀圈开采隧道时需要的强?#28909;?#24615;要求。


需要说明的是,在本文中,术语“包括?#34180;ⅰ?#21253;含”或者其任何其他变体意在涵盖非排
他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而
?#19968;?#21253;括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有
的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该
要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。


以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、?#38887;?#26367;换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


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