一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法技术

本发明专利技术属于盾构/TBM用刀具技术领域，具体涉及一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法。包括：对废旧光面刀圈进行表面清理，并筛选出合格的废旧光面刀圈进行再制造；将合格的废旧光面刀圈进行整体高温回火；机加工废旧光面刀圈外形；在废旧光面刀圈侧面制备耐磨层；在废旧光面刀圈刃口部位钻齿孔，齿孔尺寸达到最终装配尺寸；磨制硬质合金齿；在刀圈上压装合金齿，完成合金齿镶嵌装配；对压齿完成的刀圈进行人工时效处理；精加工刀圈内孔，满足与刀体的装配尺寸要求。采用本发明专利技术方法再制造的镶齿刀圈，因刀圈基体采用光面刀圈所用的模具钢材质，刀圈基体的屈服强度更高，因此对合金齿的固齿效果更好，保证了再制造的镶齿刀圈更优的使用性能。使用性能。使用性能。

A method of remanufacturing gear insert cutter ring from waste smooth cutter ring

【技术实现步骤摘要】
一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法


[0001]本专利技术属于盾构/TBM用刀具
，具体涉及一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法。

技术介绍

[0002]刀圈作为滚刀破岩的核心部件，磨损20～30mm就到达使用极限，消耗量大，且刀圈采用价格昂贵的模具钢制造，单个刀圈成本占滚刀总成本的1/4～1/3，因此对刀圈的回收再制造可降低刀圈的成本。如申请公布号为CN 113005451 A的的中国专利技术专利申请，公开了一种滚刀再制造方法，包括以下步骤：步骤1、对拆卸下来的滚刀组件进行密封保压测试；步骤2、采用感应加热方式对密封保压测试合格的滚刀组件进行加热，并使滚刀组件的刀体与旧刀圈分离；步骤3、对旧刀圈进行表面处理，并对处理后的旧刀圈进行质量检测；步骤4、对质量检测合格的旧刀圈进行外圆刃部预热；步骤5、对旧刀圈的外圆熔覆或者堆焊金属粉末至设定尺寸并形成再制造刀圈；步骤6、对再制造刀圈进行保温缓冷；步骤7、使再制造刀圈的内孔直径与刀体的外圆表面直径的过盈配合值满足要求后，采用热装法装配再制造刀圈与刀体。本专利技术解决了传统更换刀圈流程中旧刀圈资源浪费的问题，降低滚刀的使用成本。但是该刀圈再制造技术是将光面刀圈通过熔覆或堆焊等方式在废旧刀圈表面制备耐磨层，再制造成光面刀圈，且但该种工艺制备的耐磨层厚度较薄，相比再制造成本性能提升有限，再制造过程中因热量输入会使刀圈基体产生热影响区导致基体软化，影响再制造刀圈的使用性能，因此推广应用范围有限，亟需更加合理可靠的废旧光面刀圈再制造技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术实现了将废旧光面刀圈再制造成为新的镶齿刀圈，实现废旧刀圈的重复使用。本专利技术将废旧光面刀圈热处理至合适硬度，随后通过机加工完成外形修整及钻孔，最后镶嵌硬质合金齿，完成新的镶齿刀圈的制造。
[0004]本专利技术的一种废旧光面刀圈再制造镶齿滚刀的方法，包括以下步骤：步骤1：对废旧光面刀圈进行表面清理，并筛选出合格的废旧光面刀圈进行再制造；步骤2：将合格的废旧光面刀圈进行整体高温回火；步骤3：机加工废旧光面刀圈外形；步骤4：在废旧光面刀圈侧面制备耐磨层；步骤5：在废旧光面刀圈刃口部位钻孔，齿孔尺寸达到最终装配尺寸；步骤6：磨制硬质合金齿，使其达到与齿孔的装配尺寸要求；步骤7：在废旧光面刀圈上压装合金齿，完成合金齿镶嵌装配；步骤8：对压齿完成的刀圈进行人工时效处理；步骤9：精加工刀圈内孔，满足与刀体的装配尺寸要求，完成刀圈的再制造。
[0005]其中，根据采用的钻孔设备不同，步骤4～步骤5也可改为以下步骤：
步骤A：在废旧光面刀圈刃口部位进行齿孔粗钻，粗钻齿孔尺寸相比装配齿孔尺寸留有一定余量，即粗钻的齿孔尺寸相比装配齿孔尺寸要求单边小0.25～0.5mm；步骤B：在废旧光面刀圈侧面制备耐磨层；步骤C：对刀圈刃口的齿孔进行精绞，使齿孔尺寸达到最终装配尺寸。
[0006]其中，步骤1具体为：采用喷砂、喷丸或钢丝刷打磨等方式去除废旧光面刀圈表面的油污、铁锈后进行筛选，筛选方法包括目视、着色探伤及尺寸测量。
[0007]筛选标准：（1）废旧光面刀圈表面全部进行着色探伤，确定废旧光面刀圈无裂纹等缺陷；（2）废旧光面刀圈刃口最低点半径大于等于再制造镶齿刀圈外圆半径，废旧刀圈内孔半径小于再制造镶齿刀圈内孔半径，为保证后期机加工及热处理的余量，废旧光面刀圈内孔半径和再制造镶齿刀圈内孔半径两者之差≥0.5mm；（3）废旧光面刀圈刃口宽度大于等于再制造镶齿刀圈刃口宽度尺寸。为提高效率，采用刀圈刃宽检测卡板，若卡板可完全卡入刀圈刃口且侧面存在缝隙，为不合格；若卡板无法全部卡入或卡入刃口后无缝隙，认定合格。满足上述标准的废旧光面刀圈可进行再制造。
[0008]筛选时，可选择大尺寸的废旧光面刀圈用于再制造稍小尺寸的镶齿刀圈，因为大尺寸刀圈磨损20～30mm废旧后，其外径尺寸仍可满足稍小尺寸镶齿刀圈的外径要求。如可选18吋废旧光面刀圈用于再制造17吋镶齿刀圈、选20吋废旧光面刀圈用于再制造19吋镶齿刀圈。
[0009]当废旧光面刀圈内孔半径、刃口最低点半径或刃口宽度未达到尺寸要求时，可通过激光熔覆工艺修复废旧刀圈相应部位。熔覆粉末采用雾化的H13钢粉末，粒度为100～250μm，激光熔覆前采用加热炉或电阻丝加热带等方式将刀圈预热至250～450℃，保温2～3h后进行熔覆，熔覆完成后直接将刀圈放入加热炉中在200～300℃保温2～5h后随炉冷却。采用该方法可使不合格刀圈达到尺寸要求，以提高废旧光面刀圈的利用率，随后进行后续再制造步骤。
[0010]步骤2具体为：将废旧光面刀圈在加热炉内进行高温回火，根据废旧光面刀圈材质不同，设置回火温度为500～650℃，升温速度＜60℃/h，保温时间为2～6h，随后出炉空冷。回火后测量刀圈硬度，控制刀圈硬度在45～55HRC范围内。本步骤目的为：废弃的光面刀圈硬度一般为55～64HRC，硬度高，不利于后期机加工，须采用高温回火降低刀圈硬度，方便后期加工。同时降低废旧刀圈硬度也有利于保证再制造镶齿刀圈的韧性，避免开裂。
[0011]步骤3具体为：采用车床等设备加工刀圈刃口及侧面，加工完成后用刀圈刃宽检测卡板检查，保证刀圈外轮廓与检测卡板紧密贴合。
[0012]步骤4具体为：采用耐磨粉末对刀圈侧面进行激光熔覆或等离子熔覆，熔覆前在250～450℃对刀圈进行预热，保温2～3h后进行熔覆，熔覆后采用加热炉或石棉被包裹等方式保温缓冷，保证冷速＜40℃/h，避免冷速过快导致熔覆层开裂剥离甚至拉伤刀圈基体。所述耐磨粉末中的原料组成为，以质量百分数计：Cr10～20%、Ti20～30%、C1～4%、Fe余量，还可额外添加少量的V、W、Mo等元素进一步提高粉材的使用性能。
[0013]步骤5及步骤6均采用常规的钻孔及磨制工序，因合金齿采用过盈冷镶工艺镶嵌进齿孔，需严格保证齿孔与合金齿的过盈量在0.02～0.10mm之间，在避免齿孔开裂的前提下尽量提高基体对合金齿的固齿效果。
[0014]步骤7具体为：采用压机将合金齿压入齿孔。为保证合金齿镶嵌的一致性和准确
性，避免合金齿与齿孔未对齐导致齿孔边缘发生塑性变形，进而影响固齿效果，可采用辅助导向工装进行镶齿。镶齿前首先将导向工装与齿孔对齐，随后将合金齿放入导向工装中，再用压机压入。
[0015]步骤8具体为：压装完合金齿后，因采用过盈装配，齿孔周围存在较大应力，需进行人工时效处理消除应力以避免齿孔开裂，时效处理为在加热炉中200～280℃下进行，保温时间为2～8h，出炉空冷。
[0016]步骤9具体为：精加工刀圈内孔，保证内孔尺寸符合图纸设计的再制造刀圈内孔尺寸技术要求，完成废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈。
[0017]术语解释：光面刀圈为采用模具钢制备的刃口及侧面未镶嵌硬质合金或熔覆耐磨层的刀圈。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术的再制造镶齿刀圈的方法易于实现，通过将废旧的光面刀圈产品再制造为新的镶齿刀圈产品，实现了废旧部件的重新利用，解决了隧道施工过程中大量旧光面刀圈直接废旧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对废旧光面刀圈进行表面清理，并筛选出合格的废旧光面刀圈进行再制造；步骤2：将合格的废旧光面刀圈进行整体高温回火；步骤3：机加工废旧光面刀圈外形；步骤4：在废旧光面刀圈侧面制备耐磨层；步骤5：在废旧光面刀圈刃口部位钻齿孔，齿孔尺寸达到最终装配尺寸；步骤6：磨制硬质合金齿，使其达到与齿孔的装配尺寸要求；步骤7：在步骤5得到的刀圈上压装步骤6制备的合金齿，完成合金齿镶嵌装配；步骤8：对压齿完成的刀圈进行人工时效处理；步骤9：精加工刀圈内孔，满足与刀体的装配尺寸要求，完成刀圈的再制造。2.根据权利要求1所述的一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法，其特征在于，在步骤3后进行以下步骤：步骤A：在废旧光面刀圈刃口部位进行齿孔粗钻，粗钻的齿孔尺寸相比装配齿孔尺寸要求单边小0.25～0.5mm；步骤B：在废旧光面刀圈侧面制备耐磨层；步骤C：对废旧光面刀圈刃口的齿孔进行精绞，使齿孔尺寸达到最终装配尺寸；然后进行步骤6。3.根据权利要求1或2所述的一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法，其特征在于，步骤1具体为：采用喷砂、喷丸或钢丝刷打磨方式去除废旧光面刀圈表面的油污、铁锈后进行筛选，筛选方法包括目视、着色探伤及尺寸测量；所述筛选的标准为：（1）废旧光面刀圈表面全部进行着色探伤，确定废旧光面刀圈无裂纹缺陷；（2）废旧光面刀圈刃口最低点半径大于等于再制造镶齿刀圈外圆半径，废旧光面刀圈内孔半径小于再制造镶齿刀圈内孔半径，废旧光面刀圈内孔半径和再制造镶齿刀圈内孔半径两者之差≥0.5mm；（3）废旧光面刀圈刃口宽度大于等于再制造镶齿刀圈刃口宽度。4.根据权利要求3所述的一种废旧光面刀圈再制造镶齿刀圈的方法，其特征在于，当废旧光面刀圈内孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦海俊，王锴，尚勇，魏金，孙堂超，曾婧，姜海峰，李焕旭，冯宇佳，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：