盾构滚刀材料表面镍基碳化钨涂层摩擦学性能研究

作者：段文军; 李贞; 王好平; 莫继良^*; 章龙管; 李建斌; 周仲荣

来源：表面技术, 2021, 50(01): 313-365.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.01.027

• 盾构机
• 滚刀
• 镍基碳化钨
• 涂层
• 滑动磨损
• 冲滑磨损

目的盾构滚刀磨损是盾构施工中最常见的问题之一,为减缓刀具的剧烈磨损、延长刀具的使用寿命,采用等离子堆焊工艺在盾构滚刀表面制备镍基碳化钨涂层以强化滚刀性能,基于盾构滚刀服役的真实工况,研究滚刀涂层的摩擦学性能及其合理的评价方式。方法对镍基碳化钨涂层在往复滑动、冲滑复合(冲击+滑动)两种相对运动模式下进行摩擦磨损试验研究。结果制备镍基碳化钨涂层后可提高滚刀的耐磨性。往复滑动磨损后,镍基碳化钨涂层的磨痕宽度为0.42 mm,而H13钢的磨痕宽度达到0.78 mm,镍基碳化钨涂层的抗冲滑性能也明显优于H13钢。两种相对运动模式下镍基碳化钨涂层均主要承受磨粒磨损,但往复滑动模式下涂层存在局部剥落,而冲滑复合模式下则伴随一定的粘着磨损。结论在两种相对运动模式下,镍基碳化钨涂层表面的高硬度碳化钨颗粒都可阻止磨粒对较软镍基合金区域的切削与碰撞。相较往复滑动模式,冲滑复合模式下镍基碳化钨涂层要承受冲击和滑动的耦合作用,涂层的磨痕特征以及损伤形式都有明显的不同。采用冲滑复合运动模式的摩擦磨损试验能对盾构滚刀刀圈的摩擦学性能进行更全面、合理的研究及评价。

• 单位
  中铁高新工业股份有限公司; 西南交通大学