本技术涉及盾构机，尤其涉及一种耐高温耐磨类镶齿滚刀。
背景技术：
1、盾构机是一种采用盾构法施工的大型隧道掘进工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机滚刀作为是盾构机设备的关键执行机构，以其经济性和适用各种地层环境而被广泛应用。在掘进过程中，盾构机滚刀承载面直接与复杂的地层相互作用，承受着挤压、刮削、冲击和剧烈摩擦载荷，造成刀具严重磨损，甚至发生断裂等严重破坏形式。被剥落的碎石或泥渣与刀具的侧刃相互作用，造成刀具的二次磨损。同时，刀具与地层相互作用过程中会因剧烈的摩擦在刀具表面形成高温，刀具表面高温会引起刀具的高温磨损行为，降低刀具的使用寿命。盾构机滚刀属于易损易耗的部件，施工过程会根据刀具的磨损状态更换刀具，频繁更换刀具会导致施工周期延长、施工成本增加等不利后果，刀具的消耗量直接关系到施工工程周期和工程造价。因此刀具耐磨性能直接决定着盾构机的掘进速度和掘进质量。
2、盾构机滚刀基体常用的材料为h13、40crnimo等，刀具表面硬度可以达到hrc54。目前，送粉式激光熔覆和等离子热喷涂等技术利用高能量密度的能量源与粉末和基体材料相互作用来成形结构，可以实现刀具表面具有优异性能涂层的直接制造，为进一步提升刀具耐磨性提供创新制造方法。然而，由于刀具本体的硬度较高，在利用送粉式激光熔覆和等离子热喷涂等技术在刀具表面制备耐磨涂层结构时，刀具本体和耐磨涂层的冶金结合很难控制，不良的冶金结合造成耐磨层的整片脱落；引起刀具本体的韧性的破坏，甚至在刀具本体内部产生裂纹，从而造成施工中刀具崩裂的严重破坏形式。因此，需要从结构的角度优化设计盾构机滚刀，从而进一步提升耐磨性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，通过网状软化层结构的过渡实现了盾构机滚刀耐高温耐磨涂层结构的制造，同时增加了刀具整体的耐冲击性，有效的增加了刀具的耐高温耐磨性，提高刀具的使用寿命，从而降低了换刀成本、提高了整体盾构工程进度。
2、为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
3、一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，包括：
4、刀具本体和和耐高温耐磨涂层结构；
5、所述刀具本体的刃口类型为圆弧型刃口或矩形刃口，刀具本体硬度为hrc54～57；
6、所述耐高温耐磨涂层结构包括刀具侧刃耐高温耐磨结构、刀具主刃覆盖式耐高温耐磨结构和突出的类镶齿耐高温耐磨结构。
7、进一步地，当刃口类型为圆弧型刃口时，刀具本体、刀具侧刃耐高温耐磨结构和刀具主刃覆盖式耐高温耐磨结构的连接位置在圆弧型刃口下5mm；当刃口类型为矩形刃口时，刀具本体、刀具侧刃耐高温耐磨结构和刀具主刃覆盖式耐高温耐磨结构的连接位置在矩形圆弧倒角下5mm。
8、进一步地，所述刀具侧刃耐高温耐磨结构为三层梯度硬度涂层，包括依次设置的刀具侧刃网状软化层结构、刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构和刀具侧刃第三硬度耐高温耐磨涂层结构，总厚度在2～3mm之间；
9、第一层为刀具侧刃网状软化层结构，刀具侧刃网状软化层结构覆盖在刀具本体侧刃的上表面，呈圆环状；刀具侧刃网状软化层结构的厚度为0.5mm，用于刀具本体和刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构之间的过渡，刀具侧刃网状软化层结构的表面硬度为hrc40～45，所述刀具侧刃网状软化层结构为316l网，与刀具本体形成冶金结合；
10、第二层为刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构，位于刀具侧刃网状软化层结构的上表面，其厚度为1.2mm，采用陶瓷/难熔金属复合材料，陶瓷颗粒的粒径分布在50～90μm、为球形，陶瓷颗粒在结构内部均匀分布，晶粒平均尺寸小于10μm，难熔金属材料为ta、w合金；刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构的表面硬度为hrc 55～60；
11、第三层为刀具侧刃第三硬度耐高温耐磨涂层结构，位于刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构的表面，其厚度为0.8mm，采用陶瓷/难熔金属复合材料，陶瓷颗粒的粒径分布在70～120μm、为球形，陶瓷颗粒在结构内部均匀分布，晶粒平均尺寸小于10μm，难熔金属材料为ta、w合金；刀具侧刃第三硬度耐高温耐磨涂层结构的表面硬度为hrc 64～68。
12、进一步地，所述刀具侧刃耐高温耐磨结构的垂直高度为30mm。
13、进一步地，刀具主刃覆盖式耐高温耐磨层结构为二层梯度硬度涂层，包括依次设置的刀具主刃网状软化层结构和刀具主刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构，总厚度在2～3mm之间；
14、第一层为刀具主刃网状软化层结构，刀具主刃网状软化层结构覆盖在刀具本体主刃的上表面，厚度为0.5mm，用于刀具本体和刀具主刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构之间的过渡，刀具主刃网状软化层结构的硬度为hrc 40～50，所述刀具主刃网状软化层结构为316l网，与刀具本体形成冶金结合；
15、第二层为刀具主刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构，位于刀具主刃网状软化层结构的上表面，其厚度为2mm；采用陶瓷/难熔金属复合材料，陶瓷颗粒的粒径分布在50～90μm、为球形，陶瓷颗粒在结构内部均匀分布，晶粒平均尺寸小于10μm，难熔金属材料为ta、w合金；刀具主刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构的表面硬度为hrc 60～64。
16、进一步地，所述突出的类镶齿耐高温耐磨结构为陶瓷/难熔金属合金耐高温耐磨结构，位于刀具主刃覆盖式耐高温耐磨层结构的上表面，其厚度为3～4mm，其形状为长方体、半球体或金字塔形及其双排结构，个数大于20，在刀具本体的周向均匀布置；采用陶瓷/难熔金属复合材料，陶瓷颗粒的粒径分布在70～120μm、为球形，陶瓷颗粒在结构内部均匀分布，晶粒平均尺寸小于10μm，难熔金属材料为ta、w合金；突出的类镶齿耐高温耐磨结构的表面硬度为hrc 64～68。
17、本实用新型的有益效果是：
18、1、为进一步提升刀具本体的耐磨性，在刀具本体表面设计网状软化层结构，利用网状软化层结构实现刀具本体结构与梯度硬度耐高温耐磨结构连接，避免梯度硬度耐高温耐磨结构制造过程对刀具本体造成的损伤，网状软化层同样起到吸收刀具与岩石相互作用过程中产生的冲击载荷，从而提高刀具整体的韧性。
19、2、本实用新型所涉及的刀具侧刃和刀具主刃耐高温耐磨涂层结构采用梯度硬度结构形式，高硬度表面使得刀具耐磨性得到进一步提高，同时梯度结构有效降低了由于高硬度造成的结构韧性差的缺陷，避免涂层结构的整块脱落。
20、3、通过增材制造类镶齿结构，类镶齿结构可以灵活设计和制造，从而避免了镶齿刀具制造过程中预加工安装孔、安装工艺、固定工艺等多道工序，从而有望代替镶嵌硬质合金齿的盾构机滚刀。
1.一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，当刃口类型为圆弧型刃口时，刀具本体、刀具侧刃耐高温耐磨结构和刀具主刃覆盖式耐高温耐磨结构的连接位置在圆弧型刃口下5mm；当刃口类型为矩形刃口时，刀具本体、刀具侧刃耐高温耐磨结构和刀具主刃覆盖式耐高温耐磨结构的连接位置在矩形圆弧倒角下5mm。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，所述刀具侧刃耐高温耐磨结构为三层梯度硬度涂层，包括依次设置的刀具侧刃网状软化层结构、刀具侧刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构和刀具侧刃第三硬度耐高温耐磨涂层结构，总厚度在2～3mm之间；
4.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，所述刀具侧刃耐高温耐磨结构的垂直高度为30mm。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，刀具主刃覆盖式耐高温耐磨层结构，包括依次设置的刀具主刃网状软化层结构和刀具主刃第二硬度耐高温耐磨涂层结构，总厚度在2～3mm之间；
6.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨类镶齿滚刀，其特征在于，所述突出的类镶齿耐高温耐磨结构位于刀具主刃覆盖式耐高温耐磨层结构的上表面，其厚度为3～4mm，其形状为长方体、半球体或金字塔形及其双排结构，个数大于20，在刀具本体的周向均匀布置；采用陶瓷/难熔金属复合材料，陶瓷颗粒的粒径分布在70～120μm、为球形，陶瓷颗粒在结构内部均匀分布，晶粒平均尺寸小于10μm，难熔金属材料为ta、w合金；突出的类镶齿耐高温耐磨结构的表面硬度为hrc 64～68。
