[發明專利]一種盾構機刀具材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210232360.5
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102796934A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 楊明;熊計;郭智興
• 申請（專利權）人: 德陽思遠重工有限公司;四川大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05
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技術領域

本發明涉及一種刀具材料及其制備方法，特別是用于盾構機刀具的硬質合金材料及制備方法，屬于硬質合金材料領域。

背景技術

盾構機是盾構施工方法的主要施工機械,它實質就是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。根據地質條件的變化,以及盾構機械的發展與改進,在鋼筒結構的前端、中段、尾部以及盾構后續部分與地面上,綜合配有各種不同的挖掘、頂進、轉向、支護、排渣、襯砌、運輸等機械,形成一個完整的施工機械系統。盾構施工經驗表明,盾構刀具承受著來自地下土質、水壓等持續和變化著的擠壓、沖擊、刮削等作用。硬質合金刀片工作面受擠壓、刮削而產生強力磨損,當沖擊力超過合金材料能承受的強度極限時則導致刀片崩裂。在苛刻的施工工況下,裝機及更換維修用的盾構刀具磨損嚴重、斷裂失效等情況時常發生,這對于作為承載主要切削作用的硬質合金刀片材料性能提出了很高的要求。

201120013488.3公開了一種盾構機用組合中心刀，主要包括主刀體和先行刀刀頭。特點是通過在主刀體的凹槽內焊接六個先行刀刀頭，并且在主刀體的凹槽中釬焊硬質合金條，在主刀體和先行刀刀頭的刀體表面上堆焊耐磨層，使其具有了先行刀與中心刀的雙重功能。201020162458.4公開了一種盾構機刀具，它包括刀柄、刀體，所述刀體的刃口上設有沿刃口方向延伸的凹槽，所述的凹槽內焊接有一硬質合金體，所述凹槽外圍的刀體刃口上設有耐磨層。201120272826.5公開了一種盾構機用圓柱形先行刀，包括下端安裝有硬質合金體的刀體，所述刀體采用圓柱體結構，其上端中部開設有軸孔，所述軸孔內過盈配合安裝有刀軸，所述刀體的上端面開設有用于所述先行刀裝卸的兩螺紋孔，所述刀軸端部中心位置均開設有用于將所述先行刀固定在其刀盒內的一個螺紋孔。刀體采用圓柱體結構，其結構簡單，刀體的上端中部開有軸孔，所述軸孔內過盈配合安裝有刀軸，開設的軸孔為一通孔，加工方便，該圓柱形先行刀具有結構簡單、加工方便、制造成本低、在刀盒中固定性能好的優點。按照設計要求,硬質合金刀片與鋼基刀體,通過焊接制成盾構刀具。但上述關于盾構機刀具的實用新型專利均是關于刀具的結構，而未涉及到盾構機刀具的硬質合金材料特征。

為了提高盾構機硬質合金合金刀具應對大能量沖擊載荷和抗強力磨損的能力,盾構機刀具的開發主要著眼于粗WC晶粒硬質合金。WC晶粒越粗，抗彎強度越高，沖擊韌性越好，而硬度與耐磨性下降。目前多采用10～15μm，甚至20～30μm的粗顆粒WC原料粉末，以確保經球磨、壓制和燒結后獲得粗晶粒硬質合金；同時，一般添加一定比例的1～3μm的細顆粒WC形成所謂的非均勻結構（或雙峰結構），以便在確保硬質合金在具有高強度和抗沖擊性的同時，具有較高的硬度和耐磨性。

200710035791.1公開了一種粗晶粒硬質合金及其制備方法，制備配料采用Fsss粒度為11.0～15.0μm接近單晶的粗顆粒?WC粉，以及TaC粉和Co粉；真空燒結溫度為1450～1520℃；TaC∶Co＝0.045～?0.055。200810031231.3公開了一種熱墩模具用材料及其制備工藝。其產品的成份及重量百分比為：鈷12～20％，鎳3～10％，20～25μm的碳化鎢50～70％，1.0～1.5μm的碳化鎢10～30％。201010195748.3公開了一種適于焊接加工的球齒釬頭用硬質合金，Co?含量為6％～8％，余量為WC。其中粗顆粒WC粉的粒度范圍為10～15μm，細顆粒WC粉的粒度范圍為2.0～3.0μm，粗顆粒WC粉與細顆粒WC粉的重量比為4∶1～3∶2。本發明由于采用了兩種不同粒徑的WC作為原料，使合金組織中的WC晶粒為非均勻結構，合金組織中粗細WC交錯搭配，有效地協調硬質合金的耐磨性和韌性。03124861.6公開了一種鎢鈷硬質合金的制備方法，包括將WC粉與(10～11)wt％的Co粉經配料、濕磨、干燥、摻成形劑制粒、壓制成形、脫成型劑、燒結等步驟，配料時選用粗細兩種顆粒的WC粉，其中粗顆粒WC粉的粒度為(20～30)μm，細顆粒WC粉的粒度為(1.2～1.8)μm，粗顆粒WC粉與細顆粒WC粉之重量比為60∶40～80∶20。采用本發明方法可有效地協調硬質合金耐磨性和韌性，提高合金的綜合性能。同時也有多個專利采用同樣的粗細搭配方案制備了含Co為4～6wt％，6～8?wt％,8～9?wt％,9～10?wt％的粗顆粒硬質合金。