[發明專利]一種掘進機刀座的自動化焊接方法

有效

• 申請號: 201910676015.2
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110405317B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張凌;張愛武;任長海;于永生
• 申請（專利權）人: 吉林省維爾特隧道裝備有限公司
• 主分類號: B23K9/025
• 分類號: B23K9/025;B23K9/16;B23K9/235;B23K9/32;B23K103/04
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 尹慶娟

一種掘進機刀座的自動化焊接方法屬于掘進機刀座焊接技術領域，目的在于解決現有技術存在的人工焊接時間長和焊縫合格率低的問題以及針對異種鋼材可焊接性能差、容易引起裂紋等問題。本發明包括以下步驟：對待焊接的材質為異種鋼材的內刀板和外刀板進行人工組對；對人工組對后單面刀座進行預熱，加熱溫度為150℃～250℃，加熱1小時，保溫時間3～4小時；將單面刀座取出，底部放置保溫板進行保溫處理，預留出焊接部位，其余部分用石棉布覆蓋進行保溫，保溫溫度150℃以上；采用自動焊接設備對焊縫進行多層焊接；焊后處理：1)震動散應力；2)后處理：錘擊后放入加熱爐中保溫，與預熱溫度相同，保溫1～3小時到時間后取出，用石棉布將單片刀座包裹起來，緩冷至室溫。

技術領域

本發明屬于掘進機刀座焊接技術領域，具體涉及一種掘進機刀座的自動化焊接方法。

背景技術

全斷面隧道掘進機TBM通常運用于硬巖隧道掘進工程。刀座是TBM刀具的主要承載部件，起到定位、支撐的作用。由于在TBM作業過程中滾刀需承受刀具破巖產生的交變載荷，不僅滾刀容易磨損和損壞，而且刀座也容易出現損壞或磨損現象。刀座的可靠性對TBM施工至關重要，刀座失效必然導致刀具損壞，使刀具出現崩塊、偏磨等現象，嚴重影響TBM掘進施工進度，增加施工成本。參見附圖1，由于19吋刀座由兩塊內刀板1和兩塊外刀板2以及兩塊連接板3構成，內刀板鑲入外刀板中，構成單面刀座板，兩片刀座和連接板焊后構成整體刀座。單片19寸刀座焊縫總長度860mm，一整套的19吋刀座焊縫可達1720mm。目前業內對刀座的焊接采用人工焊接，焊接一套刀座焊縫需要18～20小時，而且人員由于長時間不間斷疲勞作業，以及人工焊接的不確定性，導致焊縫經常會出現氣孔、夾雜、未焊透和未融合等現象，無法滿足使用性能要求。因為刀座在TBM掘進過程中的重要性，客戶要求焊縫超聲波探傷質量必須達到NB/T 47013.3--2015《承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測》中焊接接頭Ⅰ級標準的要求，人工焊接一次合格率僅為20％～30％。重復焊接不但增加了產品成本，也嚴重降低了產品質量。另外，刀座中的內刀板1通常選用42CrMo材質，外刀板2選用Q345D材質，兩種材質屬于異種鋼材焊接，42Crmo屬調質高強鋼，其Ceq值為0.82％，可焊接性能差，由于母材中的含碳量高，加之含硫雜質和氣孔的影響，容易在焊層金屬中引起熱裂紋等問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種掘進機刀座的自動化焊接方法，解決現有技術存在的人工焊接時間長和焊縫合格率低的問題以及針對異種鋼材可焊接性能差、容易引起裂紋等問題。

為實現上述目的，本發明的一種掘進機刀座的自動化焊接方法包括以下步驟：

步驟一：對待焊接的材質為異種鋼材的內刀板和外刀板進行人工組對；

步驟二：對人工組對后單面刀座進行預熱，加熱溫度為150℃～250℃，加熱1小時，保溫時間3～4小時；

步驟三：對經步驟二處理的單面刀座取出，底部放置保溫板進行保溫處理，預留出焊接部位，其余部分用石棉布覆蓋進行保溫，保溫溫度150℃以上；

步驟四：采用自動焊接設備對焊縫進行多層焊接；

步驟五：焊后處理：

1)震動散應力：焊后用氣動錘或氣動風鏟對焊縫及周圍100mm區域進行敲擊；

2)后處理：錘擊后放入加熱爐中保溫，與步驟二中預熱溫度相同，保溫1～3小時到時間后取出，用石棉布將單片刀座包裹起來，緩冷至室溫。

步驟一中所述的人工組對具體為：加工成形后的一個內刀板鑲入一個外刀板中，壓緊后，用氣焊局部加熱，加熱溫度為150℃～250℃，點固焊之后送爐中加溫。

步驟四中所述的對焊縫進行多層焊接具體為：