硬质合金工具钎焊技术在盾构机中的应用

盾构机在城市地铁、铁路公路交通、能源输送、地下通道等重大工程中的应用日益广泛，具有开挖速度快、施工质量高、劳动强度低、经济和环保等优点。盾构刀具作为盾构机的关键部件之一，相当于盾构机的牙齿，是实现盾构机掘进功能的主要部件，如图11-17所示。盾构刀盘上所用各种形式刀具基本上可以分为两类：滚刀和切刀^[30]，均由硬质合金与钢基体钎焊制成。由于硬质合金具有一定脆性，如遇到软硬不均地层或硬物岩石，硬质合金刀具会受到岩石冲击，从而导致硬质合金崩裂、断裂或断齿现象。硬质合金与钢基体钎焊强度不够，也容易导致脱落。含钴量8%～13%（质量分数）的超粗晶钨钴硬质合金凭借其极高的热导率、断裂韧性以及红硬性、抗热疲劳、热冲击性，已应用于盾构刀具的钎焊制造^[30]。目前国内的盾构刀具钎焊方法多采用复合钎焊方式，盾构刀具钢基体体积较大，结构复杂，一般为多块平面硬质合金或曲面硬质合金配合，焊前通常需对钢基体进行炉中预热，预热后采用银钎料（CT643、BAg612、BAg616等银钎料）配合钎剂，采用火焰钎焊或高频钎焊工艺实施钎焊，同时施加必要的工装卡具辅助定位。图11-18所示为采用银钎料钎焊的盾构切刀。

图11-17 大型盾构机 Fig.11-17 Large size shield tunneling machine

(www.xing528.com)

图11-18 用银钎料钎焊的盾构刀具 Fig.11-18 Brazed carbides tools used in shield tunneling machine

国内盾构刀具产业经过近二十年的研发，在刀具材料、刀具制造等方面获得一些技术突破，但与国外先进盾构刀具制造技术相比仍有较大差距[31]。高性能盾构刀具用硬质合金材料以及高质量、高可靠性盾构刀具真空钎焊技术仍是未来国产盾构刀具的研究与发展方向。