钎涂金刚石材料来解决盾构机刀具制造遇到的难题？

如今的中国早已打破国外盾构机的“卡脖子”，经过二十年追赶上百年落差，在盾构机的制造上已经小有成就，仔细来看，国产盾构机还是存在一些问题。比如刀具问题，国产盾构刀具的耐磨性不高不能适应目前地铁建设快速发展的需求，但是有问题就会有解决办法，钎涂金刚石涂层技术就能有效地解决这一问题。

我国盾构机存在的刀具问题

随着我国地铁建设的迅猛发展，盾构法隧道施工技术在城市地下空间开发中得到广泛应用。然而，随着地铁隧道施工的快速发展，盾构机也逐渐暴露出一些问题，主要表现为：

施工速度慢、盾构机刀具磨损快、维修费用高、掘进效率低等。目前，国内盾构施工技术水平不断提高，盾构机也在向更大直径方向发展，但目前所使用的盾构机基本上都是国外进口的。

国外盾构刀具一般都具有高耐磨性、耐腐蚀性、高强度、高韧性等特点，这使得国外盾构刀具在国内地铁建设中的使用寿命较长。

国产盾构刀具生产厂家在技术水平上与国外差距较大，国产盾构刀具的耐磨性不高，不能适应目前地铁建设快速发展的需求，如在地铁隧道内施工过程中，刀具磨损快，更换频繁，严重影响了隧道施工进度。

钎涂金刚石的基本原理

钎涂金刚石的过程，是利用钎剂将金刚石颗粒牢固地焊在金属基体上。金刚石钎料的选择很重要，它必须具有良好的化学稳定性、耐热性和高温强度，并且对基体材料和被钎料具有良好的润湿性。

在金刚石颗粒表面覆盖一层熔点较高、耐热性较好的金属氧化物作为钎料，然后将金刚石颗粒焊接在基体上。这样，一方面可以防止金刚石颗粒在钎料中相互接触，形成牢固的焊接层；另一方面可以使金刚石与基体之间形成较强的结合强度。

在钎料中加入少量的硬质合金粉或石墨粉作为增强剂，可以改善金刚石与基体之间的结合力，从而使金刚石颗粒更加牢固地焊接在基体上。

钎剂的种类和使用方法也很重要，不同种类的钎剂，对金刚石的润湿性不同，在钎料中加入适量的粘结剂，可以改善金刚石与基体之间的润湿性，从而使金刚石更好地与基体结合。

关于钎涂技术

钎涂技术是指将金刚石颗粒牢固地焊在金属基体上的方法。由于钎料与金刚石之间的润湿性不同，因此钎剂必须满足一定的润湿条件。

目前常用的钎涂方法有浸涂法和涂敷法，其中浸涂法是将金刚石颗粒直接涂抹在金属表面上，然后将金属基体加热到钎料的温度并保温一定时间；涂敷则是在金刚石颗粒表面上覆盖一层金属氧化物，然后加热钎料使其熔化，同时将金刚石颗粒涂抹在基体上。

钎涂金刚石在盾构刀具再制造中的应用

在盾构刀具的再制造过程中，采用钎涂工艺进行刀具修复是目前最主要的方法，它以钎料和工件间的物理、化学作用为基础。

通过高温高压的钎焊方法将工件和基体进行连接，使刀具表面获得一定的强度、硬度和耐磨性，从而达到延长刀具使用寿命和提高刀具工作效率的目的。

通过对金刚石和基体之间化学作用的研究可以发现，金刚石和基体之间的物理作用主要表现在以下几个方面：

（1）金刚石在高温下具有较大的硬度，可以很好地与基体材料发生粘结反应，因此金刚石可以作为钎料填充在刀具表面；

（2）金刚石本身具有一定的导热性，可以将刀具表面加热至很高温度，从而在工件和金刚石之间产生一层温度梯度，从而提高了钎料与基体之间的接触面积，从而促进了界面之间的结合。

钎涂金刚石技术在盾构刀具刃口修复中的应用

盾构刀具刃口的磨损情况是决定盾构施工能否正常进行的关键因素，其磨损类型一般可分为以下三种：

（1）磨穿型磨损，主要包括刀具刃口磨穿、刀盘扭矩过大造成刀具刀盘损坏成刀盘刀具损坏以及刀盘上的部分刃口磨穿造成刀盘的损坏。

（2）刃口崩碎型磨损，主要包括切削刀具因切削力过大或在隧道内振动过大，导致刀盘刃口崩落。

（3）磨损型磨损，主要包括盾构掘进过程中的施工参数控制不当，如切削速度过快、推力过大等导致的盾构刀盘上的部分刃口磨损。

根据磨损情况不同，可将盾构刀具刃口分为磨穿型和崩碎型两类。

针对磨穿型磨损，通过钎涂金刚石技术对盾构刀具刃口进行修复，可以有效地解决盾构刀具刃口磨损问题。

盾构机掘进施工时，在刀具刃口处会形成一定厚度的刃口，根据刀具刃口的形状和尺寸，采用钎涂金刚石技术对盾构刀具刃口进行修复可以有效地解决盾构刀具刃口崩落问题。

对于磨损严重的盾构刀具，目前一般采用更换新刀具的方法进行修复，而这种方法成本较高，同时还会影响施工进度。

在这种情况下，一种新兴的再制造技术——钎涂金刚石技术被引入到了盾构机刀具刃口修复领域，在不对原有刀具进行大面积刃磨的情况下，利用钎涂金刚石技术对盾构机刀具刃口进行修复，从而达到降低成本、提高效率的目的。

通过钎涂金刚石技术将传统刀具刃口修复方法的局限性降低，对刀具刃口进行修复的方法，同时也为盾构机主机厂的刀具刃口修复提供了新的思路。

钎涂金刚石技术在盾构刀具涂层升级中的应用

除了在制造和修复盾构刀具时使用钎涂金刚石技术外，还可以通过升级涂层的方式提高盾构刀具的性能。例如，对现有盾构刀具表面进行重新涂层，将普通的钎涂金刚石涂层升级为高性能的多层钎涂金刚石涂层，可以提高刀具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，从而进一步延长刀具的使用寿命。

钎涂金刚石涂层在刀具再制造中可能发展前景

提高刀具的使用寿命和工作效率：随着刀具磨损的加剧，刀具的硬度和耐磨性会下降，使用钎涂金刚石涂层可以显著提高刀具的使用寿命和工作效率，降低维护成本和生产成本。

降低刀具成本和维护成本：随着刀具再制造技术的不断发展，钎涂金刚石涂层的修复技术也将会越来越成熟，这将降低刀具的购买和维护成本，提高刀具的使用效率。

提高刀具的耐用性和可靠性：随着钎涂金刚石涂层技术的不断发展，涂层的性能将会越来越稳定，可以提高刀具的耐用性和可靠性，降低故障率和停机时间，提高生产效率。推广再制造技术，促进可持续发展：随着环保意识的不断提高，再制造技术将会得到越来越多的推广和应用，钎涂金刚石涂层的应用将促进刀具的修复和重新使用，减少对资源的消耗，降低碳排放，促进可持续发展。

钎涂金刚石技术作为一种新兴的刀具表面处理技术，已经在盾构刀具制造、修复和升级等方面得到了广泛应用。相对于传统的刀具表面处理技术，钎涂金刚石技术具有优良的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和加工成本等优点，可以有效提高盾构刀具的使用寿命和性能。

总之，钎涂金刚石技术是盾构刀具制造、修复和升级的一项重要技术，可以为盾构工程提供高效、可靠、耐用的切削工具，有望在未来的发展中得到更加广泛的应用。