[发明专利]一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈及其制造工艺

说明书

一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈，包括刀圈基体和均匀凸出设置在刀圈基体外圆周表面的齿尖，齿尖凸出于刀圈基体圆周表面的部分呈半圆球形结构，刀圈基体圆周外表面和齿尖外表面电镀有金刚石耐磨层；齿尖采用硬质合金制成，其中WC的重量含量为85%‑94%，Co的重量含量为6%‑15%；本发明还公开了一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈的制造工艺。本发明的加工工艺方法简单，可操作性强，效率高，本发明加工成的电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈不仅表面细致、含有的杂质少，且其具有高耐磨性及高工作寿命。

技术领域

本发明属于隧道、地铁施工技术领域，尤其涉及一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈及其制造工艺。

背景技术

目前，我国采用盾构、TBM法施工山岭隧道、城市地铁进入蓬勃发展时期，盾构、TBM法以其地质条件适应性强、施工速度快、对周边环境干扰少等优点日益成为隧道施工工法首选，而国内一些在建地铁的城市经常遇到岩石抗压强度达到甚至超过100MPa的硬岩地层或研磨性极强的砂岩地层，盾构机在此地层中掘进，传统的钢制滚刀刀圈磨损严重，导致换刀频繁，加大了施工风险和工程成本。 目前，滚刀刀圈常采用的材料为4Cr5MoSiV1、40CrNiMo、H13等，但这些刀圈材料均为单一的合金钢材质，在硬岩和砂岩岩层掘进中，存在耐磨性差或者容易断裂的问题。对于一般条件下制备的金属材料而言，硬度和韧性是一对矛盾，硬度提高势必降低材料的韧性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种韧性强、硬度高、耐磨性高、抗压性能好的电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈及其制造工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈，包括刀圈基体和均匀凸出设置在刀圈基体外圆周表面的齿尖，齿尖凸出于刀圈基体圆周表面的部分呈半圆球形结构，刀圈基体圆周外表面和齿尖外表面电镀有金刚石耐磨层；其中刀圈基体的各原料所占的质量百分比分别为：C为0.38～0.48%、Si为0.6 ～0.8%、Mn为1.20 ～1.55%、Cr为2.7 ～3.5%、Mo为2.6～3.4%、V为1.05～1.40%、杂质P≤0.02%、杂质S≤0.02%、Fe余量；

齿尖采用硬质合金制成，其中WC的重量含量为85%-94%，Co的重量含量为6%-15%。

刀圈基体的整体硬度为刀圈基体硬度HRC为53～57，冲击韧性为25～32J/cm2。

一种电镀金刚石耐磨层带齿尖的滚刀刀圈的制造工艺，包括以下步骤：（1）对刀圈基体进行制作，在刀圈基体圆周表面均匀设置安装槽；

（2）对齿尖进行制作；

（3）将齿尖镶嵌到安装槽内并与刀圈基体焊接为一体；

（4）将装有齿尖的刀圈基体放置到电镀液中进行电镀作业，电镀的金刚石粒度为10/20～30/40目，在刀圈基体和齿尖表面电镀上金刚石耐磨层的厚度为1 .0～1.6mm。

步骤（1）的具体制作过程为：所述的刀圈基体的各原料依次经过电炉冶炼、精炼、预锻、模锻、缓冷、退火、粗加工获得盘形刀圈基体粗坯；刀圈基体粗坯再依次经高温真空淬火加二次高温回火、低温去应力处理、精加工、获得整体硬度HRC53～57、冲击韧性为25～32J/cm2的刀圈基体。

刀圈基体粗坯经高温真空淬火加二次高温回火的规范为：淬火温度1040℃-1070℃，淬火油温度30℃-50℃，回火温度580℃-600℃、540℃-560℃各一次。

步骤（3）具体过程为：齿尖镶嵌到安装槽内采用过盈配合的镶嵌方式，过盈量控制在0.05mm，焊接通过钎焊将齿尖与刀圈基体焊接为一体，焊接温度为620℃-680℃，采用高强度的银焊料和粉状的银钎焊剂。

步骤（4）具体包括以下步骤：