1、无轴螺旋叶片的对接方案
土压平衡盾构机的螺旋输送机叶片通常分为有轴式和无轴式两种，其中无轴螺旋制作难度相对较大，其难点在于如何将铸造好的叶片分段对接。对接后的螺旋叶片总长10 666 mm，外径∮888 mm，内径∮350 mm，螺距l 100 mm，叶片厚度160舢。下面就这一问题做进一步探讨。
1.1对接方案
首先要确定对接方案。螺旋叶片如果铸造成一整根是最理想的，但考虑到加工成本问题，决定采用对接的方式制作。
1.2对接机理
假定有l根长11m的螺旋叶片，它可以在任何地方被断开成若干段，断开后的螺旋叶片，因为已经加工成形，所以每1段的参数（外径、内径、螺距等）与断开前相同。因此，螺旋叶片在制作时，也可以分成若干段对接，只要每l段螺旋叶片的参数相同即可。
1.3材质选择螺旋叶片的设计屈服强度为235 MPa。在工作时叶片要有一定的韧性，结合焊接工艺，选择材质为铸造碳钢ZC230-450，
2、无轴螺旋叶片的对接工序
2.1分段铸造，预留加工余量
螺旋叶片分4段对接。考虑对接后要找正，因此叶片在长度和直径方向均预留加工余量，即：长度方向预留400 mm，直径方向均预留8咖。
2.2确定同轴度公差值
叶片对接后4段如果不同轴，头部旋转时，尾部会产生摆动。制作误差越大，摆动越大，超出允许范围的摆动会持续敲击套筒内壁，最终使套筒局部开裂，造成螺旋输送机不能工作，导致施工停止。结合叶片与套筒内壁的间隙，确定同轴度公差值为∮2mm。
2.3制作对接平台
在焊接前根据对接工艺，将叶片6个自由度中的4个加以约束，其余2个自由，利用V形块定位原理，由此设计出平台结构。制作时平台工作面要水平，与工件接触面要机加工，以满足叶片的定位要求。
2.4叶片初步找正
以叶片外圆为基准定位，将叶片放到平台上，使叶片只有沿本身轴线的移动和与其垂直的轴线的摆动2个自由度，其余自由度均加以约束。这样定位的目的一方面是从焊接工艺角度考虑，尽量减少叶片在变形方向的拘束，有利于减小焊接应力；另一方面从控制焊接变形角度考虑，有利于控制焊接变形。先对接前2段叶片，在平台上用细钢丝建立叶片理论轴线，测量叶片外圆母线与理论轴线之间的距离（半径）．沿圆周分8次测量，并做标识。旋转2段叶片，将偏差最小的部分与平台接触，使接口对正，再次测量2段叶片外圆母线与理论轴线之间的距离，并做标识，此时最大偏差5 mm。
2.5焊接工艺
2. 5.1焊接方法
采用手工电弧焊，直流反接。
2.5.2焊条类型
低氢钠型J427。
2.5.3工件装配
制作焊接工艺平台，工件装配到平台上。
2.5.4坡口形式
双U形坡口，单边坡口宽20 mm，深75 mm。
2.5.5焊接变形的控制
用反变形法控制，边焊接、边测量、边矫正，左右对称焊接。打底焊后测量叶片头、尾部外圆母线与理论轴线之间的距离，应与焊接前没有变化。然后在左侧堆焊2道，测量，此时叶片往左侧摆动3mm．在右侧堆焊2道，叶片往右侧摆动4 mm。如果叶片往右摆动量大于往左摆动量，那么下次堆焊依然从左侧开始：如果往右摆动量小于往左摆动量，那么下次堆焊则从右侧开始。每堆焊2道测量1次，随着坡口宽度的增加，可由堆焊2道测量1次改为堆焊3～4道测量1次，直至填满整个焊缝。最终测量1次，2段叶片的同轴度与焊接前相比，偏差小于2 mm。用同样方法对接剩余叶片，完成后4段叶片的同轴度与焊接前相比，偏差小于2mm。
2.5.6焊缝质量检验
所有焊缝作超声波探伤，按CB11345标准，Ⅱ级验收，质量合格。
2.6焊接措施
1)焊条烘干：焊条须经过300～350 Ca高温烘焙1～2 h后立即使用，防止焊缝产生气孔。
2)焊前清理：坡口附近150 mm范围内，清理油、锈、漆和水分及氧化铁。
3)预热：焊前对工件局部用氧乙炔焰加热，温度大于I50℃，防止产生焊接裂纹。
4)辅助器具：焊条烘箱，保温筒，SWK-2袖珍数字式表面温度计(0～500℃)。
5)工艺参数：第1道打底焊，所用焊条直径∮32哪，电流120～150 A．以后每道焊缝所用焊条直径∮4 mm，电流160—200A。
6)后热：焊后立即对工件局部加热至250—350℃，用石棉布保温。
2.6.1温度控制方法
初步找正后在接口位置开坡口，坡口位置选择在垂直方向，这样焊接变形会在水平面内，测量变形容易，控制变形也容易。叶片铸件外径∮896 mm，内径∮350 mm，厚度达160 mm。焊接如此厚的工件，控制温度非常关键，温度控制不好，会产生冷裂纹，使工件成为废品。焊接时严格执行焊接工艺，焊前对接口周围300 mm范围预热，温度200℃，用袖珍数字式表面温度计测量温度。为最大限度延长保温时间，避免反复预热，提高焊接效率，采取每道接口由2组焊工进行不间断焊接的方法，每道接口一次焊完，然后进行后热和保温。
2.6.2消除应力
焊接时产生的残余应力对工件的强度有影响，需要消除。对接完成后采用振动法消除整根螺旋残余应力。由于螺旋较长，做振动时激振器要换几个位置多做几次，这样才能更好地消除残余应力。
2.7整根找正．精确修磨
螺旋叶片在消除应力后进行测量，外圆母线距离理论轴线为444 mm，大于444 mm处作标识。将作标识处刨除，然后磨光，保证外径∮888 mm;轴线方向去除多余部分，保证长度10 666 mm。再次测量，此时整根螺旋同轴度偏差小于2 mm，符合要求。
3、螺旋输送机的实际应用
北京市市政四建设工程有限责任公司与JTSC联合制造的2台土压平衡盾构机，已经成功应用于北京地铁9号线3标。该盾构机正是采用了上述办法制作的螺旋输送机，每台盾构机经过约1000m的掘进，螺旋输送机工作稳定，质量可靠。
三门峡富通新能源销售螺旋输送机、皮带输送机等输送机机械设备。
