盾构滚刀简介
盾构滚刀材料及其热处理工艺
盾构滚刀材料及其热处理工艺程巨强（西安工业大学，陕西西安710021）［摘要］介绍国内外盾构滚刀刀圈材料的化学成分、热处理工艺、全相组织及性能特点。
盾构滚刀刀圈材料一般用中、高碳模具钢制造，通过模锻成形，机械加工后进行淬火回火处理。
热处理后刀圈的表面硬度HRC56-60、心部硬度HRC50-56，全相组织为回火马氏体、贝氏体、碳化物及残余奥氏体组成，并介绍了提高刀圈材料使用性能的主要途径。
［关键词］盾构刀圈材料；热处理；组织；性能［中图分类号］TU621 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-554X（2015）02-0096-05Disc cutter ring materials and the heat treatment process of shield machineCHENG JU-qiang盾构刀盘的刀具一般分为切削刀和滚刀两类，开挖较硬岩层时，采用盘形滚刀，破碎较软岩石或软土地层时，采用齿刀、切刀或刮刀。
刀具材料主要由刀体、硬质合金及刀具的堆焊材料等组成。
盾构工作时用于刀具的费用较高，以德国维尔特公司TB880E为例［1］，刀盘直径为8.8m，刀盘上工布置71把外径为432mm盘形滚刀，其中6把中心滚刀、62把正滚刀和3把边滚刀，用于刀具费用约占掘进施工费用的三分之一［2］。
为了提高滚刀的耐磨性，降低生产成本，的刀圈材料应具有较高的强度、硬度和韧性。
本文介绍盾构滚刀刀圈材料及其热处理工艺特点，为选择刀圈材料和改善刀圈的耐磨性提供参考。
1 盾构滚刀的组成及其失效形式图1为盾构滚刀的组成示意图，盘型滚刀一般由刀圈、刀体、挡圈、端盖、轴及轴承等组成，刀圈可拆卸，磨损后可进行更换。
刀体外装刀圈和挡圈，内装轴承，两侧装有滑动密封和端盖。
刀圈采用过盈配合，一般加热到100～200℃安装到刀体上［3］，挡圈为2个半圆环，卡入刀体槽内再焊接为整环。
盾构在岩层开挖时，安装在刀盘上的滚刀一面自转，一面随刀盘转动，利用刀盘产生的推力破岩，因此滚刀工作时受到岩石剧烈的磨料磨损，消耗量较大，是盾构主要易损部件之一。
盾构刀具简介
盾构刀具简介吕志峰，刘玉海，刘学红山东天工岩土工程设备有限公司，山东聊城252000)摘 要：盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。
本文介绍了盾构机用刀具的分类，扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺，对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。
关键词：盾构刀具；切削刀分类；滚刀结构；刀具焊接 中图 分类号：TD421.2+5 文献标志码：BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ，到部分产品 出口的过程。
盾构滚刀简介
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍图 1目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。
在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。
海瑞克选poland 的SKF系列轴承。
所选都是世界知名品牌。
我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所有我定为关键部件。
（图3）刀圈多为H13 钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60. 与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm ），预热套装到刀榖配合位置。
在加挡圈以防止刀圈外脱。
轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而成。
下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。
上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4 个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。
（扳手要自己做）浮动密封的浮动环目前也有大约 2 种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。
相比后者较好。
浮动密封的胶圈要恢复性好，弹性好，耐油。
（图4）防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显示。
就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。
除单刃滚刀外还有双刃， 3 刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装2 个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5）以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17 英寸，扭矩约24-35n.m ，刀圈HRC55-60（未做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图 3图Welcome To Download !!!欢迎您的下载，资料仅供参考！。
浅谈盾构刀具使用及维修管理
浅谈盾构刀具使用及维修管理1.盾构刀具的结构及材质盾构刀具主要由钢制刀头和金属密封组成。
钢制刀头是盾构刀具的主体部分，是盾构刀具直接与土层接触的部位，起着切削、破碎、搅拌等作用；金属密封是盾构刀具与盾构机切割室之间的隔离装置，起到分离泥浆和刀头的作用。
在刀头钢的材质选择方面，由于盾构机作业环境的复杂性，刀头钢的材料不仅要求有很高的硬度和韧性，同时要具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能。
常见的盾构刀头钢材有Cr12MoV、6CrW2Si、T15等。
在盾构施工作业中，刀具的使用管理直接影响到施工质量和效率。
因此，盾构刀具的使用管理应根据不同项目的具体情况制定相应的使用规范和管理细则，包括选择合适的刀具、使用规范、保养维护等方面。
2.1 刀具选择在刀具的选择上，应根据具体的施工环境以及施工所需的切削和破碎要求，选择适合的刀具规格和型号。
同时，需要注意不同类型和规格的刀具在切削效率、耐磨性、寿命等方面的差异。
2.2 使用规范在盾构刀具的使用过程中，需要注意以下几个方面的规范：（1）合理控制推量和转速：适当控制推量和转速可以有效降低切削力，减少切削部件的磨损，延长刀具的使用寿命。
（2）正确选择推力控制和转速控制方式：盾构刀具的推力控制和转速控制方式直接影响到施工效率和质量，应根据具体的施工情况和土层状况进行合理选择。
（3）定期检查刀具：使用刀具一定时期后，应定期检查刀具的磨损情况和变形情况，及时更换修复。
（4）定期清洗刀具：在刀具使用过程中，会不可避免地存在泥浆等固体颗粒的附着，会影响刀具的使用寿命和效率。
2.3 保养维护在盾构刀具的使用过程中，保养维护措施也是关键的环节。
一方面，保养维护可以减缓刀具的磨损和变形速度；另一方面，保养维护还可以有效降低修复成本和使用成本。
常见的保养维护措施包括：保持刀头清洁、涂抹保护液、定期检查刀头的变形度，以及采用合适的修复方式等。
随着盾构刀具的使用次数和使用周期的增加，刀具的磨损和损坏情况也会逐渐显现。
盾构掘进机破岩刀具
P
类别
S
Cr
Mo
V
9Cr2Mo
0.85- 0.20.95 0.4
0.2- ≤0.03 ≤0.03 1.4- 0.2-0.4
0.4
2.0
6Cr4Mo2W2V 0.5- 0.2- 0.2- ≤0.01 ≤0.02 3.5- 2.0-3.0 1.0-
0.7 0.4 0.4
4.5
1.5
Ni Cu
4Cr5MoSiV1 0.32- 0.2- 0.80.42 0.5 1.2
页岩 粘土 泥岩
刀具型式
刮刀;齿刀; 楔齿滚刀
中软岩 45--85 石灰岩 砂岩 大理石 火山岩 凝灰岩
中硬岩 硬岩
85—180 白云石 片麻岩 花岗岩 片岩 长石
＞180
闪绿岩 硅岩 角闪岩 硬质粘土岩 玄武岩 燧石 砾岩
盘形滚刀; 楔齿滚刀
盘形滚刀; 球齿滚刀
盘形滚刀 球齿盘形滚刀
5 .1 盾构掘进机刀具在国内的应用
这种密封由两个啮合的金属密封环和两个富有弹性的复合橡胶密封圈组
成。具有浮动能力，可补偿装配端间隙或防止偏斜。金属密封环是密封装置中 的主要零件，其结构及质量的好坏起决定性作用。金属密封环采用高硬度的耐 磨高铬钼的铸铁材料，硬度HRC60-65，工作表面粗糙度Ra≤0.1um，表面平面 度≤0.0015mm。
刀座有的是与刀体成一体的，有的是与刀体焊接的。与刀体焊接的刀 座材料一般是低碳低合金钢。
刀体对硬质合金刀刃起支撑和保护作用，要有足够的强度和耐磨性， 通常选用中碳中合金钢或空淬钢，使硬度达到HRC40以上，也常常采用 表面硬化技术或局部堆焊耐磨层。
刮刀刃是刮刀刮削岩土和保护刀体不被磨损的关键部位，通常是用硬 质合金做成的，硬质合金的型号为YG11C。其大小和形状根据部位、作 用、地层设计。
盾构刀具大解析
构刀具。
陶瓷材料
具有极高的硬度和耐磨 性，适用于高速切削和 干切削，但脆性较大。
超硬材料
如金刚石和立方氮化硼 ，具有极高的硬度和耐 磨性，适用于加工极硬
岩石。
制造工艺与流程
01
02
03
04Βιβλιοθήκη 锻造工艺通过高温加热、锻打和冷却等 工序，使钢材达到所需形状和
06
盾构刀具未来发展趋势与挑战
Chapter
技术创新方向预测
新型材料应用
随着新材料的不断涌现，盾构刀 具将采用更高强度、耐磨性和耐 热性的材料，如高性能陶瓷、超 硬合金等，以提高刀具的使用寿
命和切削效率。
智能化技术融合
结合人工智能、大数据等技术， 实现盾构刀具的智能化设计、制 造和管理，提高生产效率和降低
推进和导向
盾构机的推进系统提供前 进动力，导向系统控制盾 构机的掘进方向。
关键技术与创新
刀具材料和制造工艺
高性能的硬质合金、陶瓷和超硬 材料等被应用于刀具制造，提高 了刀具的耐磨性和切削效率。
智能控制系统
引入先进的传感器和控制系统， 实现盾构机的自动化和智能化控 制，提高施工效率和安全性。
01 02 03 04
盾构刀具大解析
汇报人：XX
目录
• 盾构刀具概述 • 盾构刀具结构与工作原理 • 盾构刀具材料选择与制造工艺 • 盾构刀具性能评价与试验方法 • 盾构刀具应用实例分析 • 盾构刀具未来发展趋势与挑战
01
盾构刀具概述
Chapter
定义与分类
定义
盾构刀具是盾构机上的重要部件 ，用于在地下开挖过程中破碎岩 石和土壤。
盾构机的刀具配置介绍
双刃刮刀和撕裂刀安装示意图
12082.00/33./218020
双刃刮刀实物图
复合式盾构机的开挖系统（二）
边
周
缘
边
刮
保
刀
护
刀
边缘刮刀示意图
18.03.2020
各种滚刀以及刀箱里 的安装示意图
复合式盾构机的开挖系统-刀具安装位置
地铁施工的代表性地层
目前我们在地铁盾构施工中遇到的代表性 地层主要有：
在手掘式盾构的切口环部分，安装与盾构直径大小相同的旋转大刀盘 ，对土体进行全断面开挖的盾构，称为机械式盾构。 4、泥水加压盾构
泥水加压盾构就是在机械式盾构大刀盘后面设置一道隔板，隔板与刀 盘之间作为泥水室，在开挖面和泥水室中充满加压的泥水，通过加压作用 ，保证开挖面土体的稳定。 5、土压平衡盾构
土压平衡盾构前端有一个全断面切削刀盘，盾构的中心或下部有长筒 形螺旋运输机的进土口，其出土口在密封舱外。
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
2020/3/18
16
常见刀具形式
掘进刀具
滚压破岩 刀具
切削破岩 刀具
辅助刀具
球齿滚刀 楔齿滚刀 盘形滚刀
切刀 齿刀
刮刀 超挖刀
单刃
双刃
常见刀具工作原理和使用条件
复合式盾构机的开挖系统（一）
双刃刮刀
撕裂刀实物图
盾构机的刀具配置
报告人：西安地铁四号线张杰
1 盾构机的起源发展
报
告
2 盾构机、刀盘的结构形式
内
容
3 常见盾构机刀具的配置
4 案例分析
盾构刀具简介
本文 简要 介绍 盾构 刀具 的分类 和组 成 。
１ 盾构 刀具 的分 类
在煤 矿巷 道挖 掘 中的推 广试 用 ， 盾 构设 备及 刀具 的发 展空 间和需 求 将会越 来 越大 。 我 国盾 构刀具
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — ０ ８
自钻 式 锚 固钻 具 是集 钻 进 、 注浆 、 锚 固为 一 体 的岩 土 锚 固工具 ， 在 国外 地 下 工 程施 工 、 隧 道
ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｓ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｔ ｔ ｅ ｓ ｒ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ． Ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｕ ｓ ｅ ｓ ｒ ａ ｎ ｄ ｋ ｅ ｅ ｐ ｅ ｒ ｓ
Ｌ Ｕ Ｚ ｈ ｉ － ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｙｕ － ｈ ａ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｘｕ ｅ ・ － ｈ ｏ ｎ ｇ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｇ ｏ ｎ ｇ Ｇ ｅ ｏ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｅ ｈ ｅ ｎ ｇ ２ ５ ２ ０ ０ ０ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
具和滚压刀具的功能、 形状 、 用材及制造工艺 ， 对 盾 构 机 用 刀 具 的 使 用 者 与管 理 者 有 借 鉴 作 用 。
关键词 ： 盾构刀具 ； 切 削刀 分 类 ； 滚刀结构 ； 刀 具 焊 接
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍
图1
目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。
在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。
海瑞克选poland的SKF系列轴承。
所选都是世界知名品牌。
我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所有我定为关键部件。
（图3）
刀圈多为H13钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60.与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm），预热套装到刀榖配合位置。
在加挡圈以防止刀圈外脱。
轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而成。
下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。
上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。
（扳手要自己做）
浮动密封的浮动环目前也有大约2种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。
相比后者较好。
浮动密封的胶圈要恢复性好，弹性好，耐油。
（图4）
防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显示。
就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。
除单刃滚刀外还有双刃，3刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装2个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5）
以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17英寸，扭矩约24-35n.m，刀圈HRC55-60（未
做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图3
图。