2023.01建设机械技术与管理41工程应用基于激光水射流热处理的盾构机刀具表面改性研究ResearchonSurfaceModificationofShieldMachineToolBasedonLaserWaterJetHeatTreatment张志恒（中煤第三建设（集团）有限责任公司，安徽合肥230031）摘要：本研究试验了利用激光和水射流相结合的技术对盾构机刀具材料进行表面热处理，可以做到提升材料表面硬度。此方法比较传统方法，工艺简单且热处理速度更快。如在地铁隧道施工现场，可快速完成材料及时修补和性能加强，不必长期停工等待复杂的热处理和加工等工序，进而提高盾构机在地铁隧道挖掘中的效率和安全性。且经过激光水射热处理后的刀具材料可以在施工中延长刀具使用寿命，减少换刀次数。针对盾构机刀具材料的硬度提升研究，对提高盾构机挖掘性能，满足相关行业应用需求具有重要意义。关键词：激光水射流；热处理；盾构机刀具中图分类号：TU621文献标识码：A0引言传统的激光加工技术因为有对工件的切割面周围产生热损伤及与熔屑微粒沾污问题，所以在坚硬材料和金属薄片精密微加工中的应用受到限制。1993年，瑞士科学家BeruoldRicherghagen首先提出了水射流导向激光技术(waterjet-guidedlasertechnology)，亦称水导激光技术或微水刀激光技术(LaserMierojet，LMJ)。瑞士Synova公司B.carron等人与美国Synova公司A.Schreiner共同在2011年“国际科技大会”(Jntertech2011Conference)上发表论文：《水射流导向激光技术切割坚硬材料》(Hardmaterialcutingusingwaterjet-guidedlasertechnology)，介绍了水导激光技术对不同坚硬材料的切割加工[1]。1激光水射流热处理技术爱沙尼亚塔林理工大学的ArviKruusing教授在2002年针对激光水下加工做了详细的介绍和研究。针对不同加工方式，激光水下加工具有切口小，热影响面积小以及精度更高的优点。不过由于水会吸收部分激光能量，而且水对不同激光输出频率的吸收率不同，因此激光水下加工对激光器输出激光频率有一定的要求[1]。水射流导向激光加工方法提高了以往难以加工的高硬度材料的加工效率和材料损耗，但要取得最佳效果需要调整激光的参数和水射流的参数，使之达到最优化。根据水射流导向激光技术，将激光水射技术（Laserwaterjetprocessing）对材料进行加工和热处理。激光水射加工技术，如图1所示，不同于水射流导向激光技术，应用大功率激光器加热刀具表面300～500微米的材料，在0.1～0.2秒后，低压水射流覆盖在同一区域使该区域的材料表面温度迅速降低到室温。...
