盾構機刀盤刀具修復耐磨焊絲選型
在地鐵盾構施工中,刀盤刀具磨損嚴重影響了施工工期和成本。
通過選擇合適的堆焊材料,增加了刀盤表面硬度,有效延長了其使用壽命。
盾構刀盤刀具在施工過程中不僅承受著沙礫磨損,還遭受強烈的沖擊。這就要求堆焊合金不僅要具有高硬度,還要具有較好的韌性,在反復強烈沖擊的情況下不易發生脫落。
堆焊材料選擇
鐵基堆焊合金性能變化廣泛,韌性和耐磨性配合好,能滿足不同的需要,而且價格低廉。對于鐵基合金來說,c是最重要的元素,c含量在一定范圍內,堆焊層硬度和耐磨性隨含c量增加而增加,堆焊層的耐沖擊性能也隨之提高,但c含量太高,堆焊層受到沖擊時韌性表現較差,尤其受到較為強烈的沖擊時會有開裂和剝落現象。為了防止堆焊層的沖擊開裂和剝落,要求限制堆焊層中碳的含量,并利用mo等具有細化晶粒、與碳結合能力強的合金元素來改善堆焊層的綜合性能,同時加入ni來提高堆焊層的韌性。為保證堆焊層的耐磨粒磨損性能和耐沖擊性能,確定cr-ni-si-mn-mo多元強化合金系作為藥芯配方的主要組分。
為保證焊絲力學性能,堆焊藥芯焊絲中藥芯組成大部分為合金粉末(質量分數75%~80%)。藥芯焊絲藥芯中含有少量的穩弧劑和造渣劑(質量分數20%~25%),主要是用來保證藥芯焊絲的焊接工藝性能,包括焊接電弧的穩定性、焊縫成型、脫渣性、飛濺、焊接煙塵等。
一般來說,堆焊層在滿足力學性能要求的前提下,對氮、氫、氧、硫和磷的含量沒有特別要求,但出于對工況和焊接工藝方面的要求,要求對焊縫的裂紋進行嚴格的控制,即堆焊后焊縫表面無裂紋。堿性渣系的飛濺、脫渣性比酸性渣系難于控制,而且酸性渣系的電弧較堿性的穩定,焊縫成型美觀。另外,就焊接的發塵量而言,堿性渣系的發塵量和發塵速率均高于酸性渣系。因此在選擇渣系的確定為酸性渣系。在藥芯焊絲藥芯配方設計時,加入的礦物粉主要有金紅石、石英、螢石、氧化鐵、鋯英石、硅灰石。
由盾構刀具的工況可知,刀具既要具備較高硬度以抵御高應力的磨粒磨損,又要有足夠的韌性來吸收砂卵石的沖擊。所以選擇cr-ni-si-mn-mo作為堆焊焊絲的主要成分。焊絲焊前無需預熱,焊后不必進行熱處理,堆焊層表面無裂紋。