盾构机螺旋耐磨堆焊技术
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盾构机隧道内螺旋输送机维修工艺(北京固本科技有限公司)1工程概况莞蕙城际轨道GZH-6标项目一号盾构区间使用由北方重工和法国NFM联合生产的Ф8.83m土压平衡盾构机。
盾构机区间2915m,左线1454m右线1461m,地层大部分为全断面弱风化片麻岩,岩石抗压强度最高达140MPa,石英含量70.3%。
2011年11月左线始发,2014年6月左线贯通。
拆机吊出后,盾构机大范围维修保养,主要包括主轴承拆解维修,螺旋输送机更换承力轴承、功率输出轴、耐磨叶片,筒壁加焊耐磨层。
2014年8月在右线二次始发,目掘进完成848m(530环)。
2螺旋输送机基本情况2.1基本情况螺旋输送机是轴正反转套筒伸缩式,由5部分组成,包括螺旋轴、前端套筒导向部分、导筒加强部分,中间过度部分和驱动部分。
螺旋叶片上装有螺栓连接的耐磨叶片,加强筒壁内焊接耐磨条,筒壁外顶部设有8个维修观察孔。
驱动部分前端正下方设有一个排渣门,3个液压马达并联驱动。
在液压控制方面利用合流技术,转速分为高低档,高档输出高转速低扭矩,低档输出低转速大扭矩,且在两个档位都可以实现无级调速。
从右线始发至维修前螺旋输送机累计使用2422小时,累计出渣7.2万m³主要性能参数,见表1。
2.2螺旋输送机磨损情况螺旋输送机的磨损不外乎两种,螺旋叶片和筒壁的磨损,本文所阐述的是螺旋叶片磨损。
一般前端螺旋叶片先磨损,如果不能及时维修,而继续使用,后部也将出现不同程度的磨损,其磨损量从前端向后的磨损呈梯度递减。
右线盾构掘进到395环时,由于螺旋叶片严重磨损不能出渣,用北京固本螺旋耐磨焊丝堆焊修补磨损部分。
掘进到500环时,螺旋叶片磨损非常严重,最前端耐磨叶片几乎磨完,后部磨损最小的也有5.5cm。
3维修工艺3.1耐磨叶片采用新型材料的优势借鉴业内经验,结合项目自身特点,耐磨叶片选用16Mn钢;16Mn钢是低合金结构钢,它具有良好的综合力学性能、焊接性能及低温冲击韧性,冷冲压及可切削性均好,力学性能(以直径20-36为例):抗拉强度470—620N/mm2,屈服点≥315N/mm2,伸长率≥21%屈服强度:δs=345MPa。
盾构刀具堆焊方式盾构刀具堆焊北京固本科技有限公司胡建平盾构机其工作状况非常恶劣。
因此,盾构机推进过程中将会不可避免地出现磨损。
盾构刀具拆分后:1、刀具外圆面磨损。
2、部分主切刀座及原有耐磨钢板已经完全磨耗。
3、刀具空腔外露没有蒙板覆盖。
4、刀具面网格耐磨带稀少。
5、原有耐磨板失效。
6、泡沫孔裸露没有保护。
7、原有边刮刀没有固定在刀座上,而是直接与刀盘主体筋板焊接。
8、刀具里面筋板需要堆焊网格耐磨带。
介绍盾构刀具修复的技术应用.1、盾构刀具磨损原因分析主要原因为隧道穿越的地层主要为粘土沙,其中夹杂中粗砂、砾砂、卵石,砂性土摩擦阻力大,渗透性强,在盾构的推进挤压下水分很快排出,土体强度提高,故不仅盾构推进摩擦阻力大,而且开挖面土压力也较大,对刀盘的磨损会比较严重。
再者外缘刮刀基体耐磨性不够,磨损后造成硬质合金脱落,从而使刀盘承受直接磨损,另外绞龙的耐磨性对刀盘和轴承止水密封面的磨损有间接影响。
转场后将要面临更为严峻的地质构造。
2盾构刀具磨损情况2.1盾构刀具磨损情况盾构机到达重工街站后,立即对盾构机及刀具进行清理、检查,发现盾构机刀具外周磨损非常严重。
盾构刀具本体外缘侧板磨损在纵向方向上呈现中间大、两头小近似V形,在整个侧环面上形成一圈磨损凹槽,凹槽中部磨损平均为22 mm,两侧磨损平均为15 mm,如图2 a 所示。
刀盘本体外周边缘在纵向方向上磨损约为160 mm,从外周边缘到刀具中心径向方向上磨损约为180 mm,以致在刀具外周边缘形成一个近似三角形的磨损区,如图 2 b 所示。
刀盘辐板外圈上的16把周边刮刀及其安装基座损坏,14把切刀及先行刀损坏,如图 2 c 、 d 所示。
刀具中心及辐板中部的刀具磨损量相对较小从整体上看,刀盘及刀具呈现外周及边缘侧板磨损大,中心及圆周中部磨损小的特点。
3.盾构刀具堆焊修复方案从盾构机刀具磨损情况来看,由于刀具本体基本完好,大部分刀具磨损在容许范围内,剩余刀刃高度能够满足右线掘进任务,没有必要更换整个刀盘或者是全部刀具,只需要对磨损的刀盘本体和刀具进行焊接修复和更换,即可保证盾构机正常进行下阶段的掘进施工。
盾构机刀具刀盘修复堆焊焊丝和耐磨复合钢板研究赵学彬,孙哲峰,张发云,王建英(北京佳倍德工程技术有限公司,北京100025)摘要:北京地区地层中含有大量的砂砾和卵石,地铁盾构施工时盾构机刀具受到高应力下的磨粒磨损和冲击作用,损耗严重。
进口刀具仅能掘进250米左右,这不仅增加了地铁施工成本,影响了施工进程,还增加了因刀具更换次数过多而带来的塌方隐患。
本文从刀具的堆焊修复着手开展了盾构机刀具强化研究,开发了SHIELD系列堆焊药芯焊丝。
SHIELD系列焊丝所制堆焊层硬度在HRC51以上,堆焊时无需对刀体进行预热和焊后热处理,堆焊层无裂纹。
通过冲击实验和磨粒磨损实验,考察了堆焊层的硬度、组织及其磨粒磨损性能,实验结果表明堆焊层具有优异的耐磨耐冲击性能。
通过合理的堆焊层设计,强化的盾构机刀具达到掘进780余米的使用寿命。
关键词:盾构机刀具;堆焊;药芯焊丝;冲击;磨粒磨损Abstract: In Beijing area, there are plenty of grit and scree in soil. When shield machine works, its cutters suffer from strong impact and high stress grinding abrasion. And the import cutters’ service life is just about 250m. It increases the cost and delays the schedule of subway construction, and also takes more dangers for more times of shield cutters’replacing. Launched on repairing of the cutters, hardfacing flux-cored wire named SHIELD is devised. The hardness of deposited metal is above to 51HRC. It needs no preheating and after-heating to cutters in welding and there are no cracks in the deposited metal. The hardness, microstructure and performance of deposited metal were researched through impact testing and grinding abrasion testing. The results show that the deposited metal is good at hard-working and bearing of wear abrasion. The service distance of developed cutters is more than 780m through appropriate design of hardfacing layer with SHIELD. Key Words: shield machine; hardfacing; flux-cored wire; impact; grinding abrasion中图分类号:TG47,TG71 文献标识码:A0 引言盾构法是利用盾构机在地面以下暗挖隧道的一种施工方法,具有安全高效、对地面干扰小等优点,是当前城市隧道建设的最佳选择。
耐磨堆焊的焊接工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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耐磨堆焊工艺耐磨堆焊工艺是一种用于修复和加固耐磨零件的工艺方法。
它可以延长零件的使用寿命,提高生产效率,降低维护成本。
本文将介绍耐磨堆焊工艺的原理、应用和优势。
耐磨堆焊工艺是利用焊接技术将特殊的耐磨合金材料堆积在零件的工作表面上,形成一层耐磨层。
这层耐磨层具有很高的硬度和耐磨性,能够有效地抵抗磨损和腐蚀。
耐磨堆焊工艺可以应用于各种耐磨零件,如矿山机械、冶金设备、水泥设备等。
耐磨堆焊工艺的具体步骤如下:首先,对待修复的零件进行清洁和表面处理,以确保耐磨层的粘结性。
然后,选择合适的焊接材料和焊接工艺参数,进行堆焊。
最后,对堆焊层进行加工和调整,以满足设计要求。
耐磨堆焊工艺的应用非常广泛。
在矿山行业,许多矿山机械的工作条件非常恶劣,容易导致零件的磨损。
通过耐磨堆焊工艺,可以大大延长零件的寿命,减少停机维修时间,提高生产效率。
在冶金设备中,耐磨堆焊工艺可以用于修复高温、高压和腐蚀性介质的设备。
在水泥设备中,耐磨堆焊工艺可以用于修复和加固磨损严重的磨损板,延长使用寿命。
耐磨堆焊工艺具有许多优势。
首先,它可以在短时间内修复和加固零件,减少停机时间,提高生产效率。
其次,耐磨堆焊工艺可以在不拆卸零件的情况下进行修复,减少了维修的难度和成本。
再次,耐磨堆焊工艺可以针对不同的磨损情况选择不同的焊接材料和工艺参数,以满足不同的设计要求。
最后,耐磨堆焊工艺可以延长零件的使用寿命,减少更换零件的频率,降低维护成本。
然而,耐磨堆焊工艺也存在一些局限性。
首先,堆焊层的质量受到焊接操作技术的影响,需要有经验丰富的焊接工人进行操作。
其次,堆焊层与基材之间的应力分布不均匀,容易导致裂纹和剥落。
最后,耐磨堆焊工艺只能修复和加固表面磨损的部分,不能修复严重损坏的零件。
耐磨堆焊工艺是一种有效的修复和加固耐磨零件的工艺方法。
它可以延长零件的使用寿命,提高生产效率,降低维护成本。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的焊接材料和工艺参数,并严格控制焊接质量,以确保修复效果。
第1篇一、引言耐磨环是工业生产中常用的一种耐磨部件,广泛应用于矿山、冶金、建筑、水泥、电力等行业。
由于耐磨环在使用过程中承受着巨大的磨损,因此其耐磨性能直接影响到设备的使用寿命和维修成本。
堆焊技术作为一种有效的表面强化手段,能够显著提高耐磨环的耐磨性能。
本文将针对耐磨环堆焊的解决方案进行探讨,旨在为耐磨环的生产和使用提供技术支持。
二、耐磨环堆焊技术概述1. 堆焊技术原理堆焊技术是指将耐磨合金材料通过焊接方法沉积到基体材料表面,形成一层具有一定厚度和宽度的耐磨层。
堆焊层与基体材料之间具有良好的结合强度,能够有效地抵抗磨损和腐蚀。
2. 堆焊方法(1)电弧堆焊:利用电弧产生的热量将耐磨合金材料熔化,沉积到基体材料表面。
(2)激光堆焊:利用激光束加热耐磨合金材料,使其熔化并沉积到基体材料表面。
(3)等离子弧堆焊:利用等离子弧产生的热量将耐磨合金材料熔化,沉积到基体材料表面。
三、耐磨环堆焊解决方案1. 合金材料选择(1)耐磨合金材料应具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
(2)耐磨合金材料应具有良好的焊接性能,易于熔化并沉积到基体材料表面。
(3)耐磨合金材料应与基体材料具有良好的化学成分和金属性能匹配。
根据以上要求,以下几种耐磨合金材料可供选择:(1)高速钢:具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,但焊接性能较差。
(2)高锰钢:具有较高的硬度和耐磨性,焊接性能较好。
(3)硬质合金:具有极高的硬度和耐磨性,但焊接性能较差。
(4)镍基合金:具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,焊接性能较好。
2. 堆焊工艺参数(1)电流:电流大小直接影响堆焊层的厚度和熔深。
电流过大,易产生飞溅;电流过小,堆焊层厚度不足。
(2)电压:电压大小影响电弧长度和熔深。
电压过高,电弧过长,熔深减小;电压过低,电弧过短,熔深增大。
(3)焊接速度:焊接速度影响堆焊层的厚度和熔深。
焊接速度过快,堆焊层厚度不足;焊接速度过慢,熔深增大。
(4)保护气体:保护气体用于防止堆焊层氧化和熔池冷却过快。
耐磨堆焊技术
耐磨堆焊技术是一种被用于金属制造领域的特殊焊接方法,它可以让机械零部件集成到机床或其他类似装置中,从而增强零部件的强度和结构稳定性。
耐磨堆焊技术主要用于铰链、轴和其他高度精确的零部件,能够极大地提高机械零部件的耐磨性。
耐磨堆焊技术的基本原理是用高温的激光或等离子等离子来分
解特定部位的金属,使它变得较软并分散在其他金属表面。
激光分解金属时不会产生任何金属熔核,因此可以保证结构安全,组件之间也不会有任何错位。
耐磨堆焊技术主要包括:设计焊锡图、制作焊接夹具、选择正确的焊接材料和清洁焊点。
设计焊锡图时,应根据机械零部件和焊接材料的性能,选择适当的焊接形状,如痕迹折弯、焊点面积大小、锡头的形状等,确保焊接的质量和稳定性。
制作焊接夹具时,应根据机械零部件的形状,重点做好夹具的精度要求,以便在焊接过程中,机械零部件的延伸质量及焊接精度能达到预期要求。
选择正确的焊接材料也是耐磨堆焊技术的重要环节,一般来说,金属零件应该使用高抗磨性、低熔点和低收缩率的焊接材料。
清洁焊点时,应使用漂洗和酸洗、高压水洗等方法清除金属表面的附着物,加强金属表面的附着力。
耐磨堆焊技术具有良好的耐磨性和耐久性,能够保证更好的机械特性,更长的使用寿命。
它可以实现高精度零部件的针脚焊接,相对于传统的焊接方法,具有更高的稳定性,能够满足高性能机床的高要
求。
耐磨堆焊技术在机械加工领域有广泛的应用,可以极大地提高机械零部件的耐磨性,为制造业提供高性能的解决方案。
盾构机的主要部件及技术参数(一)盾构机主要部件盾构机主要部件1、盾体综述盾体根据本工程工况设计,盾体设计为梭型,即前盾直径〉中盾直径〉尾盾直径。
盾体包括三个主要组件:前盾、中盾、盾尾(1)前盾前盾由壳体、隔板、主驱动连接座、螺旋输送机连接座、连接法兰等焊接而成。
主要设计特点如下:①切口耐磨设计及固定搅拌棒前盾前部设计为锥形,并焊有耐磨层,增加耐磨性。
为了改善渣土的流动性,土压仓内隔板上设有两个搅拌棒,每个搅拌棒中间有一个注入添加材料通孔,加上隔板上两个加料孔共四个,其中两个搅拌棒注泡沫,另两个注膨润土。
搅拌棒强制搅拌渣土和添加材料,增加和易性。
搅拌棒表面用耐磨焊条网状堆焊,增加耐磨性。
隔板上有6个铰接式水平超前注浆孔,一个固定式水平注浆孔,满足地质水平加固的需求。
②前舱门人舱内部压力隔板上部设有Φ600mm前舱门孔和一个前舱门。
工作人员通过前舱门进入开挖仓检查更换刀具及处理仓内问题。
③土压传感器开挖仓内配置了6个土压传感器,可将压力信号传给PLC 并直观的显示在主控室内的显示屏上。
④其它隔板上设有一个电液通道和一个水气通道,当维修人员进入土压仓内维修刀盘或者更换刀具时,电液通道给土压仓内提供低压照明电源和焊接电源,水气通道给土压仓内提供切割部件所需的氧气和乙炔以及人员应急呼吸的新鲜空气。
此外隔板上还开有保压孔、进水孔、排水孔等,盾壳壁上设有6个膨润土接口。
(2)中盾中盾和前盾之间采用螺栓连接,中盾主要由连接法兰、两层隔板和米字梁组成。
主要设计特点如下:①铰接密封中盾和盾尾之间采用被动铰接形式,设计有两道密封,一道为橡胶密封,一道为紧急气囊密封。
正常情况下,橡胶密封起作用。
在异常情况下,或者橡胶密封需要更换时,使用紧急气囊密封。
在密封环端部设置压紧块,在压紧块和橡胶密封之间设置挡条,在端部利用调节螺栓使挡条压紧橡胶密封。
压紧的程度可用拧动螺栓进行调整。
图8.1 铰接机构示意图铰接部位设有三种注入口:A孔:用于向铰接密封加注油脂,防止铰接密封的渗透泄漏,沿圆周有6个。
盾构机螺旋叶片堆焊修复流程(北京固本科技有限公司)在盾构施工中螺旋输送机存在的主要问题表现为:螺旋叶片容易磨损,致使刀具碎块易进入螺旋叶片外缘与筒体之间,易将螺杆卡死,并造成螺旋器磨损严重,使得叶片与筒体内径之间间隙过大,影响出土效率;螺杆焊接位置容易断开。
北京固本科技有限公司为使盾构机系统正常工作,有必要对螺旋器进行耐磨堆焊,增加螺旋器耐磨性。
1 三菱盾构机螺旋器的磨损情况三菱1638盾构机在广州地铁工程“大小区间隧道”盾构项目和“车-万区间隧道”盾构项目的施工过程中均发生了螺旋轴断裂的故障,且在完成4号线车-万项目后,发现螺旋轴叶片磨损严重,单边磨损达100mm左右。
2 螺旋轴断裂原因分析2.1 材料因素原盾构机螺旋器轴尺寸为φ244.5×30,采用20#钢制造,工作时设备的最大驱动转矩为120kNm。
可见螺旋轴设计强度足够,发生断裂的主因不是材料因素。
查阅相关资料可知:20# 钢抗拉强度为410MPa;剪切强度为102.5MPa。
原螺旋器轴的抗扭最大剪应力为62MPa。
可见螺旋轴设计强度足够,发生断裂的主因不是材料因素。
2.2 磨损因素螺旋器的叶片磨损严重,致使刀具碎块进入螺旋器的叶片外缘与筒体之间,易造成螺杆卡死,导致传输转矩过大。
2.3 焊接因素螺旋轴首次断裂后采用焊接进行补修,现场检查发现,焊接质量受现场焊接操作条件的限制,使得角焊缝未能达到焊接规范要求;同时由于工期紧,修复后设备立即投入使用,导致焊接产生的残余应力未能得到很好消除和释放。
因此,焊缝质量不良是导致螺旋轴多次断裂的潜在原因之一。
2.4 渣土性能因素通常土压平衡盾构机为方便开挖,需要注入发泡剂以改良碴土的密水性和流动性,这样有利于出土、减磨和调节土仓压力,同时发泡剂还有润滑的功能。
现场勘测和相关计算表明,由于地质和水文条件的变化,使得原机所配的发泡剂系统供给量不足,直接导致长期超负载运行。
这也是螺旋轴多次断裂的原因之一。
盾构螺旋机螺杆洞内焊接技术毕龙凯(中铁十八局集团第三工程有限公司,河北涿州072750)[摘要]土压平衡式盾构螺旋输送机的主要作用是出渣和调节土仓压力。
受自身尺寸及前端伸入土仓的特殊位置所限,螺旋机一旦在隧道内发生故障,其维修极为不便。
常规维修方案需要拆解螺旋,不仅耗时耗力,且风险很高。
结合西安地铁三号线盾构螺旋机维修实例,介绍了螺旋机在洞内维修的新方法。
即不拆解螺旋,仅在断裂处割开工作口进行作业,提高了维修的效率,为螺旋机的维修提供了新思路。
[关键词]土压平衡盾构;螺旋机;洞内维修;螺杆焊接[中图分类号]U455 [文献标识码]B [文章编号]1001-554X(2015)08-0115-02The technology of welding screw rod in screw conveyorBI Long-kai1 工程概况西安市地铁三号线一期工程鱼化寨至保税区段(不含试验段)土建施工项目TJSG-14标段包含石家街至辛家庙区间、辛家庙站、辛家庙至广泰门区间、广泰门站共计两站两区间,其中石家街至辛家庙盾构区间右线长1234.116m;辛家庙至广泰门盾构区间右线长1727.312m。
区间地质条件为:石家街-辛家庙区间场地内无构造断裂,西安f2地裂缝穿越区间南部。
地表分布有厚薄不均的全新统人工填土,其下为上更新统风积新黄土及残积古土壤,再下为中更新统风积老黄土,再下为冲积粉质粘土、粉土、中砂及粗砂等。
辛家庙-广泰门区间近广泰门车站属渭河三级阶地,其余地段属渭河三级阶地,该区间位于广安路上。
根据钻孔显示,拟建工程场地在勘探深度40.0m范围内的地层主要为第四系堆积物,即由全新统人工填土、新黄土、古土壤、老黄土、粉质粘土、粉土、粗砂、砂砾组成。
该标段进行施工任务的2台盾构是由中国铁建重工集团有限公司生产的ZTE6250型土压平衡式盾构,长距离、多种地层掘进对螺旋输送机的耐磨性、出渣效率和盾构的渣土改良、控制出土量等都提出了很高的要求。
耐磨堆焊技术
耐磨堆焊技术,也被称为金属堆焊技术,是一种特殊的堆焊技术,可以把一种金属焊接到另一种金属上。
它可以用来加强金属的耐磨性、耐腐蚀性、性能稳定性以及结构坚固性等。
耐磨堆焊技术已经发展成熟,广泛应用于机械行业,例如,用来制造汽车零部件,例如活塞顶部、活塞环等,以及其他机械行业的零部件,如涡轮增压管件、涡轮机传动轴和轴承座等。
耐磨堆焊技术的技术工艺特征主要有:
(1)采用气体保护焊接工艺,可以有效防止焊接现场污染。
(2)采用低温熔点金属丝进行焊接,具有很高的耐磨性、耐腐
蚀性和力学强度。
(3)采用高熔点金属粉末进行焊接,具有良好的力学强度和抗
疲劳性能,可以满足机械高强度材料的要求。
(4)采用多层技术工艺,使得耐磨堆焊能够形成较厚的耐磨层,改善金属的耐磨性能。
(5)采用多孔技术,使得堆焊层与金属表面完全相连,使得金
属结构体坚固耐用。
耐磨堆焊技术在机械制造行业有着广泛应用,它可以改善金属材料的物理性能,使它们具有更高的耐磨性、耐腐蚀性、稳定性和坚固性等优势,提高机械设备的使用寿命,同时也可以大大降低资源消耗,有效减少维修和更换成本,为企业提供更多竞争优势。
总之,耐磨堆焊技术是一种重要的堆焊技术,它可以改善金属材
料的物理性能,从而提高机械产品的使用性能,为工业设备延长使用寿命,为企业带来更多竞争优势。
耐磨堆焊技术详解耐磨堆焊技术详解2011年05月15日一.机件磨损矿山,冶金,建材,工程,农业机械工作环境非常恶劣,机件磨损十分严重。
磨损是一个复杂的动态过程,主要表现为磨料磨损——低应力磨损,高应力磨损,凿削性磨损,冲击磨损,冲蚀磨损,气蚀冲蚀磨损,腐蚀磨损,因磨料磨损造成的损失占整个磨损损失的50%以上。
磨料磨损又有多种不同形式同时发生,解决好磨料磨损损失预防,就等于抵御了整个机件磨损损失,将机件的磨损损失降到最低。
机件磨损受磨料性质及机件材料,工作环境共同影响,磨料是工作的对象,是硬性指标,不可改变,工作环境又是为了加工生产这种磨料所决定的,那么只有改变了机件的内在因素,以最小的成本提高机件的抗磨损性能,获得最大的经济效益,才是最根本的解决之道。
根据大量的实践经验,在低成本的碳钢和低合金钢表面加补硬质合金,堆焊耐磨合金焊层,即保持了机件的较高硬度和韧性,又具有较高的耐磨性能,同时还节省了大量的合金元素,降低了机件的制造成本,使用寿命成本提高,具有事半功倍的效果。
二.各种常用堆焊合金马氏体合金铸铁堆焊合金马氏体合金铸铁堆焊合金,含碳量2-4%,合金元素主要为W,Cr,Mn,Mo,合金含量一般在15-20%以下,近几年来国内外新开发的马氏体合金铸铁堆焊合金又增加了V,Ti,B等元素。
其组织主要由马氏体+残余奥氏体+碳化物组成。
堆焊层宏观硬度HRC55-66,由于含有大量马氏体和高硬度合金碳化物,这类合金有很好的抗高应力和低应力,耐磨料磨损能力和耐热,耐蚀及抗高温氧化性能。
一般堆焊在受中等冲击以下的零件表面。
如制砖机绞刀,混凝土搅拌机,刮板输送机中部槽等,也可以在耐热,耐蚀抗氧化的场合下使用。
高铬合金铸铁堆焊合金高铬合金铸铁堆焊合金含碳量2-5%,含铬量18-32%之间,耐热性,耐蚀性,抗氧化性及耐磨料磨损性能都很好,在合金铸铁堆焊合金中应用最广,效果最好。
基体组织马氏体+残余奥氏体,宏观硬度达到HRC55-68。
螺旋输送机螺旋叶片耐磨堆焊新技术(北京固本科技有限公司)一、螺旋输送机螺旋叶片使用情况螺旋输送机是一种连续的输送设备,主要用来运输各类粉状或颗粒状物料, 适于输送面粉、谷类、水泥、化肥、灰渣、沙子、石子、煤粉、小块煤等产品。
螺旋输送机所处的工作环境较为恶劣, 且所运输的物料粒度一般不均衡。
其工作原理是靠转动的螺旋叶片推动物料前进,以达到运输目的。
因此,螺旋输送机的螺旋叶片在工作中会引起严重磨损,其磨损程度与物料的粒径、形状、材质等都密切相关。
并且,当叶片上离传动轴越远,受力就越大,叶片的边缘磨损量也越严重。
例如:在LS200 的螺旋输送机中,螺旋叶片为直径200 毫米,厚度5 毫米的低碳钢叶片,如果输送灰渣,连续使用一周之后,叶片的磨损情况会相当严重,而且越靠近边缘,磨损越厉害。
这不仅增加材料及维修成本,还有可能造成停机停产,使生产不能连续进行,给企业造成巨大损失。
二、强化处理的方法选择改善这种磨损的方法较多,需综合考虑性能、成本、效率等影响因素。
比如,可以采用叶片渗碳、表面喷涂耐磨层,但是工艺复杂,需要专业厂家进行实施。
还可以采用高强度钢板或新型高强度合金体等,但是生产成本明显较高,对生产厂家非常不利。
另外一种较为简便、实用的方法是在螺旋叶片边缘堆焊耐磨层,改善叶片表面的化学成分及组织结构,增强其耐磨性,这种方法操作简单,成本较低,可以使叶片的使用时间明显延长。
二氧化碳气体保护焊是一种主要的堆焊方法。
它利用北京固本耐磨焊丝熔敷在基材表面进行堆焊。
一般选用500型即可,设备简单、移动灵活、成本低,应用广泛。
三、堆焊材料的选择为使堆焊层金属得到所需要的化学成分、金相组织和机械性能, 使母材的堆焊表面能承受磨粒的磨损,必须对堆焊材料进行适当地选择。
为了进行合理地选择,统筹考虑经济效益,工人操控能力,经过反复论证,最终选择北京固本kb899耐磨焊丝为堆焊材料。
此款焊丝成分与基材接近,可保证有优秀的焊接性能。
盾构机螺旋耐磨堆焊技术
(北京固本科技有限公司)
土压平衡盾构机是一种集隧洞开挖、渣土输送和隧洞衬砌于一体的技术密集的重型工程装备。
螺旋输送机是土压平衡盾构机实现渣土输送及土压平衡功能的关键零部件之一,它主要通过螺旋轴的旋转将刀盘破碎的渣土输送至皮带机,最后通过渣土车运送至洞外;同时通过形成的密封土塞保持密封舱内土压力,维持开挖面土体的稳定。
复杂多变地质工况以及恶劣的工作环境使螺旋轴易出现过度磨损和断裂的故障。
北京固本科技有限公司为了减少螺旋轴故障的发生,除在设计过程中优化螺旋轴的结构之外,堆焊螺旋轴耐磨层,增加耐磨性也是非常必要的措施之一。
1 螺旋轴的结构和材质
(1)螺旋轴主要由芯轴、螺旋叶片、连接法兰组成,其结构如图1 所示。
(2)螺旋轴的设计长度一般约为12 m,其长度超出了管材的标准长度。
因此,螺旋轴的芯轴采用分段拼焊的方式加工而成。
芯轴与连接法兰之间也采用焊接的方式进行连接。
分段拼焊而成芯轴的机械性能必须能满足螺旋输送机的工况要求。
如果芯轴的强度和刚度无法满足工况要求,有可能发生断轴事故,图 2 是某地铁工程螺旋输送机芯轴断裂的现场照片,芯轴断裂后盾构机将无法继续掘进,严重影响施工工期,并且洞内修复断裂的芯轴由于空间及现场条件的限制,操作难度非常大,耗时长。
连接法兰则采用Q345 锻件,通过锻造的
方式消除金属在冶炼过程中产生的缺陷,优化微观组织结构,进一步提高材料的机械性能。
(3)基于以上要求,芯轴的材料选用低合金高强度的Q345B 无缝钢管,连接法兰则选用Q345B 的锻件,这样既保证拼焊为整体的芯轴有良好的综合力学性能,同时又具有很好的焊接性能。
Q345B 的力学性能如表1 所示。
3 螺旋轴的同心度
(1)螺旋输送机工作时的工况复杂,一方面对螺旋轴的材料机械性能提出了很高要求,另一方面对螺旋轴的同心度要求也非常高。
如果螺旋轴同心度达不到要求,会造成螺旋轴旋转时的阻力大,噪声大,磨损加剧。
进而会使螺旋轴的振动加大,严重影响其他部件使用寿命,成其是螺旋轴及驱动部件的使用寿命。
(2)拼焊而成芯轴的同心度的保证需从坡口、焊接和拼焊顺序等多个方面考虑。
首先拼焊的对接坡口为V 型坡口,通过车床机加
而成,以保证焊接坡口的表面粗糙度,同时拼接处加工出定位止口,用于保证拼接时的同心度。
芯轴拼接处的坡口及定位止口如图 3 所示。
(3)芯轴的焊接顺序是保证芯轴同心度以及芯轴机械性能非常关键的因素之一。
芯轴的工艺顺序为首先将Q345B 的无缝钢管与Q345B 锻件连接法兰拼焊成芯轴后端部分,长度约为2.5 m,拼焊过程需控制焊接电流、电压以及焊接速度,以保证焊后的芯轴后端的同轴度在 1 mm 以内;然后对拼焊成一体的芯轴后端进行了退火处理,以消除焊缝内应力;退火完成后,再加工连接法兰与螺旋输送机驱动部件相连接的配合面及连接孔。
芯轴后端的机加完成后,再与前端的无缝钢管焊成整体芯轴,焊接坡口及定位止口的形式如图 3 所示。
在对两处拼焊坡口施焊过程中,首先需对焊缝进行预热到100 ~150 ℃,分多道多层次旋转焊接,减少其焊接的变形,焊后需保温2 ~4 h,以防止产生冷裂纹。
(4)芯轴的拼焊完成后,需将螺旋叶片与芯轴拼焊成螺旋轴。
由于螺旋叶片是采用钢板分段冲压而成,每段长度约为630 mm,而拼焊后的螺旋叶片需保证整体的同心度以及各分段之间连接面的平滑过渡,因此焊接螺旋叶片也是螺旋轴加工制造过程中非常关键的一
步。
螺旋叶片焊接前,先在芯轴上划线,确定螺旋叶片与芯轴之间拼接的位置,然后将螺旋叶片按划线位置定位至芯轴上。
螺旋叶片与芯轴的焊接坡口为对称坡口,焊接过程除需要按正常的焊接工艺进行预热和保温之外,还需要通过焊接人员同时对称焊接以减少焊接的变形。
图4 是芯轴铆焊时的情况。
(5)螺旋轴的焊接完成后,需对焊缝进行超声波探伤,以确保焊缝的强度能满足要求。
(6)焊接工序完成后,需利用数控车床对螺旋叶片的外缘进行加工,使加工后的叶片都是正圆,保证组装后的螺旋轴达到同心度要求。
4 螺旋轴的耐磨措施
(1)螺旋输送机的工况恶劣,其输送的物料是盾构机前部刀盘旋转破碎的渣土,渣土中存在卵石、碎块、泥砂等,使螺旋轴的磨损严重,螺旋轴前三节的磨损尤其严重。
北京固本科技有限公司为了提高螺旋轴的使用寿命,需对螺旋轴进行特殊的耐磨处理。
主要的耐磨措施有焊接网格耐磨焊、焊耐磨层、焊接复合耐磨板和焊接合金块等形式。
其中焊接网格耐磨焊主要适用于软土地层掘进,磨损比较小的工况,在芯轴以及叶片两侧面按事先的划好的网格线焊接出相应的网格耐磨焊。
焊接耐磨层主要适用于复合地层磨损较严重的工况,耐磨层主要位于螺旋轴前三节螺旋叶片的两侧面,其余部位由于磨损相对比较小,采用网格耐磨焊的形式。
焊接复合耐磨板以及焊接合金块的耐磨形式主要适用于磨损非常严重的地层,如全断面卵石地层和石英
含量高的岩石地层。
图5 为几种不同形式的耐磨措施。
5 结论
通过对螺旋轴的加工制造过程进行分析,总结出以下结论:
(1)螺旋输送机为适应复杂的地质工况,其螺旋轴芯轴采用分段拼焊形式,材质采用焊接性能优良的低碳高合金结构钢Q345B。
(2)加工制造过程中通过优化焊接工艺方法及相应工装控制螺旋轴的变形量,保证同心度。
(3)针对不同的地质工况,螺旋轴芯轴及叶片可采用不同的耐磨措施。