盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)支撐法蘭密封位的修復(fù)

土壓平衡式φ6140型盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)支撐法蘭與主驅(qū)動(dòng)連接處有一道端面密封，用于防止泥砂進(jìn)入軸承內(nèi)。在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其刀盤(pán)支撐法蘭密封位極易出現(xiàn)磨損。

在檢修2臺(tái)已完成5km推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其刀盤(pán)支撐法蘭密封位處均已經(jīng)出現(xiàn)不同深度凹槽，多唇密封的3道唇邊均已磨損。磨損區(qū)域及磨損情況如圖2所示。經(jīng)測(cè)量和試驗(yàn)分析認(rèn)為，產(chǎn)生磨損的原因有3種：一是泥砂類(lèi)雜物侵入；二是潤(rùn)滑油脂泵泵送能力下降，使每個(gè)點(diǎn)的油脂注入量下降，潤(rùn)滑效果變差；三是外側(cè)環(huán)縫鋼板磨損后間隙增大，使得了泥砂涌入的幾率增大。分析認(rèn)為，防止泥砂進(jìn)入法蘭盤(pán)面的關(guān)鍵是防止密封位磨損。

1 選擇修復(fù)方式

盾構(gòu)刀盤(pán)支撐法蘭密封位磨損，一般可采用以下3種修復(fù)方式：

(1)直接補(bǔ)焊磨損部位

即利用CO₂氣體保護(hù)焊，采用分段焊方式進(jìn)行修復(fù)。該機(jī)支撐法蘭密封位局部磨損量較大，需要分層焊接，但因法蘭厚度僅有40mm，控制變形量存在一定的困難。

(2)磨損部位鑲嵌圓環(huán)

即在磨損部位鑲嵌圓環(huán)，并采用螺栓固定。但因鑲嵌圓環(huán)寬度較窄，厚度較薄，固定圓環(huán)的螺栓孔位較淺，使得圓環(huán)在磨損過(guò)程中易被磨穿。且在原法蘭上加工較多的螺栓孔，對(duì)法蘭的強(qiáng)度有一定的影響。此外，該方法加工復(fù)雜、定位困難，存在一定的安全隱患。

(3)鑲嵌圓環(huán)加補(bǔ)焊

即在磨損部位鑲嵌圓環(huán)，利用CO₂氣體保護(hù)焊焊接固定。此方式相對(duì)方式1焊接量大大減小，而相對(duì)方式2對(duì)法蘭本身影響較小，圓環(huán)固定更為可靠。綜合比較以上3種修復(fù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用第3種方式進(jìn)行修復(fù)。

2 修復(fù)前的準(zhǔn)備工作

(1)清理和測(cè)繪

刀盤(pán)支撐法蘭密封位處圓周尺寸較大且深度較深，為了確保圓環(huán)整體鑲嵌的精度，應(yīng)先將法蘭清理干凈，再測(cè)繪出磨損部位的尺寸。通過(guò)檢驗(yàn)，確定法蘭的母材材質(zhì)為Q235鋼，所以圓環(huán)也采用Q235鋼。

(2)采用立車(chē)加工圓環(huán)

采用立式車(chē)床，將與法蘭盤(pán)同材質(zhì)的厚度為25mm鋼板，按照測(cè)繪尺寸加工1個(gè)直徑為3270mm的圓環(huán)，并保證圓環(huán)圓度、平面度。再將圓環(huán)單側(cè)面切削5mm，作為鑲嵌圓環(huán)與法蘭的結(jié)合面。

(3)固定與車(chē)削

利用立式車(chē)床轉(zhuǎn)盤(pán)上的固定夾具分別從徑向的內(nèi)、外2個(gè)方向，將刀盤(pán)支撐法蘭的6個(gè)牛腿固定在立車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)上，用百分表先找好外周圓度。再找好6個(gè)牛腿與法蘭的平行度，并用壓板來(lái)調(diào)整固定，如圖3所示。結(jié)合繪制尺寸、加工完成圓環(huán)的實(shí)際尺寸，車(chē)削法蘭安裝槽，在槽底平面兩側(cè)向上2mm處加T40°坡口，作為預(yù)留焊口。車(chē)削過(guò)程中比對(duì)圓環(huán)實(shí)際尺寸，若有偏差及時(shí)調(diào)整，直到把圓環(huán)與法蘭安裝槽完全吻合為止。

3 焊接工藝

(1)焊接設(shè)備及材料的選擇

采用CO₂氣體保護(hù)焊，焊機(jī)選用NB-500型，焊絲選擇JQ.MG50-6型，直徑為1.2m。CO₂氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有藥皮，不易夾渣，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱量少，散熱快。

(2)法蘭與圓環(huán)的定位

將圓環(huán)放入法蘭的車(chē)削槽里，采用圓環(huán)十字定位，再進(jìn)行圓環(huán)內(nèi)、外雙面點(diǎn)焊。然后依次分8份、16份點(diǎn)焊，以此類(lèi)推，直到最后焊點(diǎn)之間距離小于5cm。

(3)焊接控制

為防止過(guò)熱變形，我們采取分段對(duì)稱(chēng)、整體分兩層焊接方式。點(diǎn)焊完后，先焊第一層，焊接長(zhǎng)度30～50mm，焊后及時(shí)采取保溫措施，用焊口長(zhǎng)短控制溫度。每個(gè)焊點(diǎn)間隔500mm左右，直到整圈第一層全部填平焊完后，再焊第二層。在焊第二層的時(shí)候，焊肉要高出密封板平面1～3mm，以防車(chē)削高度不足。整體焊接時(shí)間要控制在8h以上，并應(yīng)控制溫度，以免出現(xiàn)氣孔、夾渣和裂紋等現(xiàn)象。

4 焊后精車(chē)削與拋光

(1)車(chē)削

全部焊接完成后，可對(duì)整個(gè)密封位處包括鑲嵌圓環(huán)及焊接的焊肉部位分2次車(chē)削。粗車(chē)后留有1mm余量，然后再精車(chē)。如圖4所示。粗車(chē)削完畢后，檢查焊縫的飽滿度，如有夾渣或空隙，需重新填充滿。

(2)拋光

2次精車(chē)削完成后，把砂輪機(jī)夾在刀架上進(jìn)行拋光，以達(dá)到工件表面對(duì)粗糙度的要求，如圖5所示。用30#拋光輪拋磨拋2遍，再使用120#拋光輪拋磨2遍。最后將潤(rùn)滑脂均勻涂抹拋光表面上。

(3)檢測(cè)

用千分表對(duì)法蘭密封位平面進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果車(chē)削拋光面的加工誤差在0.2～0.3mm之間，完全符合配件技術(shù)要求。

對(duì)磨損的法蘭修復(fù)后安裝順利，投入使用后運(yùn)轉(zhuǎn)正常。