盾构机刀盘支撑法兰密封位的修复

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土压平衡式φ6140型盾构机刀盘支撑法兰与主驱动连接处有一道端面密封，用于防止泥砂进入轴承内。在长期的运转过程中，其刀盘支撑法兰密封位极易出现磨损。

在检修2台已完成5km推进的盾构机时，发现其刀盘支撑法兰密封位处均已经出现不同深度凹槽，多唇密封的3道唇边均已磨损。磨损区域及磨损情况如图2所示。经测量和试验分析认为，产生磨损的原因有3种：一是泥砂类杂物侵入；二是油脂泵泵送能力下降，使每个点的油脂注入量下降，效果变差；三是外侧环缝钢板磨损后间隙增大，使得了泥砂涌入的几率增大。分析认为，防止泥砂进入法兰盘面的关键是防止密封位磨损。

1　选择修复方式

盾构刀盘支撑法兰密封位磨损，一般可采用以下3种修复方式：

(1)直接补焊磨损部位

即利用CO2气体保护焊，采用分段焊方式进行修复。该机支撑法兰密封位局部磨损量较大，需要分层焊接，但因法兰厚度仅有40mm，控制变形量存在一定的困难。

(2)磨损部位镶嵌圆环

即在磨损部位镶嵌圆环，并采用螺栓固定。但因镶嵌圆环宽度较窄，厚度较薄，固定圆环的螺栓孔位较浅，使得圆环在磨损过程中易被磨穿。且在原法兰上加工较多的螺栓孔，对法兰的强度有一定的影响。此外，该方法加工复杂、定位困难，存在一定的安全隐患。

(3)镶嵌圆环加补焊

即在磨损部位镶嵌圆环，利用CO2气体保护焊焊接固定。此方式相对方式1焊接量大大减小，而相对方式2对法兰本身影响较小，圆环固定更为可靠。综合比较以上3种修复方式的优缺点，决定采用第3种方式进行修复。

2　修复前的准备工作

(1)清理和测绘

刀盘支撑法兰密封位处圆周尺寸较大且深度较深，为了确保圆环整体镶嵌的精度，应先将法兰清理干净，再测绘出磨损部位的尺寸。通过检验，确定法兰的母材材质为Q235钢，所以圆环也采用Q235钢。

(2)采用立车加工圆环

采用立式车床，将与法兰盘同材质的厚度为25mm钢板，按照测绘尺寸加工1个直径为3270mm的圆环，并保证圆环圆度、平面度。再将圆环单侧面切削5mm，作为镶嵌圆环与法兰的结合面。

(3)固定与车削

利用立式车床转盘上的固定夹具分别从径向的内、外2个方向，将刀盘支撑法兰的6个牛腿固定在立车转盘上，用百分表先找好外周圆度。再找好6个牛腿与法兰的平行度，并用压板来调整固定，如图3所示。结合绘制尺寸、加工完成圆环的实际尺寸，车削法兰安装槽，在槽底平面两侧向上2mm处加T40°坡口，作为预留焊口。车削过程中比对圆环实际尺寸，若有偏差及时调整，直到把圆环与法兰安装槽完全吻合为止。

3　焊接工艺

(1)焊接设备及材料的选择

采用CO2气体保护焊，焊机选用NB-500型，焊丝选择JQ.MG50-6型，直径为1.2m。CO2气体保护焊的优点是没有药皮，不易夹渣，焊接过程中产生的热量少，散热快。

(2)法兰与圆环的定位

将圆环放入法兰的车削槽里，采用圆环十字定位，再进行圆环内、外双面点焊。然后依次分8份、16份点焊，以此类推，直到最后焊点之间距离小于5cm。

(3)焊接控制

为防止过热变形，我们采取分段对称、整体分两层焊接方式。点焊完后，先焊第一层，焊接长度30～50mm，焊后及时采取保温措施，用焊口长短控制温度。每个焊点间隔500mm左右，直到整圈第一层全部填平焊完后，再焊第二层。在焊第二层的时候，焊肉要高出密封板平面1～3mm，以防车削高度不足。整体焊接时间要控制在8h以上，并应控制温度，以免出现气孔、夹渣和裂纹等现象。

4　焊后精车削与抛光

(1)车削

全部焊接完成后，可对整个密封位处包括镶嵌圆环及焊接的焊肉部位分2次车削。粗车后留有1mm余量，然后再精车。如图4所示。粗车削完毕后，检查焊缝的饱满度，如有夹渣或空隙，需重新填充满。

(2)抛光

2次精车削完成后，把砂轮机夹在刀架上进行抛光，以达到工件表面对粗糙度的要求，如图5所示。用30#抛光轮抛磨抛2遍，再使用120#抛光轮抛磨2遍。最后将脂均匀涂抹抛光表面上。

(3)检测

用千分表对法兰密封位平面进行检测，结果车削抛光面的加工误差在0.2～0.3mm之间，完全符合配件技术要求。

对磨损的法兰修复后安装顺利，投入使用后运转正常。