[发明专利]一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法

说明书

本发明提供一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，通过将刀盘表面的修复粉末激光熔覆进行复合强化，应力退火后保温，然后通过将自修复材料压制在刀盘表面获得自修复外层涂层，通过该方法获得的涂层能够克服盾构机刀盘在使用过程中工作环境复杂、磨损严重频繁修复的问题。

技术领域

本发明涉及刀具修复领域，具体涉及一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法。

背景技术

盾构机是集材料学、机械、传动学等多学科于一体的先进材料制造关键技术，它标志着一个国家综合先进制造水平，盾构机设备价值较大，在施工成本中占比较高，而盾构机刀盘在使用过程中工作环境复杂、磨损严重，当盾构机完成一个项目后其剩下服役寿命不足以继续下一个项目时，过去通常报废处理，但在目前建设节约型社会、环境友好型社会和发展循环经济的主旋律下，通过复合表面工程技术、纳米表面工程等技术，专业化修复或升级改造的方法来使其再制造产品的性能达到甚至超过新品，而且对资源、能源的节约和对环境的保护效果更为优异。

微胶囊自修复方法是目前自修复涂层领域应用最多的方法，将含有修复剂的微胶囊预先埋植于聚合物基体或涂层中，当基体或涂层材料受到损伤时，胶囊破裂并释放修复剂，当修复剂遇到基体或涂层中的催化剂时发生交联固化反应，修复裂纹面，实现损伤部位的自我修复。

石墨烯涂料具有优异的高导热、耐高温、耐磨性能，石墨烯微片可以增强涂层附着力，可使石墨烯涂层具有优异的耐磨和耐刮擦性能，同时良好的耐热和导热性，能够很快的分散摩擦过程中产生的热量，阻止了涂层表面的局部过热而发生的化学降解；采用纳米粒子增强复合材料技术，充分利用新型二维纳米材料石墨烯的高强度、高模量、高强度和低摩擦系数的突出特点，提高了石墨烯复合材料摩擦磨损性能；TiC具有很高的熔点和硬度，具有良好的传热性能和导电性能；碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料，将以其它工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料,可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。

复合矿物纤维（FKF纤维）是一组包含多种矿物纤维，并根据用途不同，辅以少量有机纤维及其它增强成份的新型摩擦、密封材料用增强材料，其增强效果可满足盘式刹车片和鼓式刹车片的基本要求，能满足大部分橡胶、密封板材的增强要求，能满足刹车片对摩擦性能的要求，耐热性优于石棉，性价比高；玻璃纤维属于无机硅酸盐纤维，具有强度高、耐腐蚀、热稳定性好（可长时间稳定工作在550℃以下）等优点；加入改性树脂与橡胶粉等后可使玻璃纤维材料有较好的黏合性和优异的摩擦磨损性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，克服了盾构机刀盘在使用过程中工作环境复杂、磨损严重的问题。

本发明的技术方案为：一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法；通过将刀盘表面的修复粉末激光熔覆进行复合强化，应力退火后保温，然后通过将自修复材料压制在刀盘表面获得自修复外层涂层，通过该方法获得的涂层能够克服盾构机刀盘在使用过程中工作环境复杂、磨损严重频繁修复的问题；具体实施方法如下：

（1）表面清理：除刀盘表面的铁锈与油污；

（2）表面裂纹修复：将纳米级的石墨烯10~30份、TiC10~30份、碳纳米管10~30份、二氧化钼10~30份和10~30份Q235粉末通过超声波震动混合均匀后通过送粉喷嘴喷向刀盘磨损处，充入保护气体并升温至3200℃~3500℃,激光功率为1500~2000W，光斑直径100~150um，激光热处理时间为1~1.5s，在激光照射下，对所述刀盘磨损处进行一次或多次激光熔覆，使所述刀盘磨损处的表面形成激光熔覆石墨烯-TiC-碳纳米管-二氧化钼-Q235微片层；刀盘冷却到室温后，通过感应加热到620℃~640℃进行去应力退火，保温2~3h，然后空冷至室温；