非公路礦用自卸車車廂上耐磨材料的應(yīng)用思考

王英杰

摘要：本文在分析非公路礦用自卸車車廂磨損機(jī)理的基礎(chǔ)上，探討了非公路礦用自卸車車廂常用耐磨材料，最后還就耐磨材料發(fā)展對(duì)于車廂設(shè)計(jì)的影響進(jìn)行分析，指出對(duì)于礦山使用車廂的具體情況進(jìn)行具體分析，以便通過(guò)合理選擇耐磨材料。

關(guān)鍵詞：非公路礦用自卸車，車廂耐磨，耐磨材料，磨損問(wèn)題

對(duì)于非公路礦用自卸車來(lái)說(shuō)，車廂重量大約為整車凈重的25%～35%左右，其70%的零件都是鋼板制作的，車廂的磨損非常嚴(yán)重，這是由于其直接與礦石相接處，車廂最常見(jiàn)的失效就是磨損問(wèn)題。所以，通過(guò)分析車廂的磨損形式和機(jī)理，能夠有效探索提高車廂壽命的方法，改善車廂磨損的現(xiàn)狀，使得資源利用率大大提高，對(duì)于提高礦山開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1.非公路礦用自卸車車廂磨損機(jī)理分析

分析礦石作用在鋼板表面的力，可以將其分解為切向力和法向力。其中，礦石磨粒向前推進(jìn)則是切向力，使礦石磨粒壓入鋼板表面則是法向力，對(duì)于特定運(yùn)動(dòng)方向的特定形狀的礦石磨粒來(lái)說(shuō)，其有可能在鋼板表面像刀具一樣工作，能夠進(jìn)行表面切削而形成切屑。盡管這種切屑的深度和寬度都比較小，但是，這是在公路礦用自卸車車廂最為常見(jiàn)的磨損。

分析礦石劃過(guò)鋼板表面的過(guò)程，接觸的鋼板材料具有向前緣和兩邊運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，造成此部分材料具有比較大的塑性變形，盡管還沒(méi)有脫離母體，但較大的變形出現(xiàn)在溝底及溝槽附近。在犁溝過(guò)程中，在切削作用下，部分材料變成切屑，另外一部分沒(méi)有被切削的材料，則出現(xiàn)犁皺情況，即在塑變之后而推向前緣或者兩側(cè)。在兩側(cè)和前緣的材料都是由于犁溝或犁皺的堆積作用，這些還應(yīng)該包括溝槽中的材料，在礦石磨粒作用下，已堆積的材料很可能出現(xiàn)壓平的情況，或者再次進(jìn)行相關(guān)的犁皺變形，產(chǎn)生反復(fù)的塑變，這樣而形成的加工硬化或者其他強(qiáng)化作用力，使得上述部分材料最終剝落而成為磨屑[1]。

受到?jīng)_擊力的影響，礦石顆粒的硬度大于鋼板表面的硬度的情況時(shí)，礦石顆粒就存在壓入鋼板表面的情況，塑性流動(dòng)在鋼板材料中產(chǎn)生，使得凹坑和相關(guān)的凸緣形成。當(dāng)再次出現(xiàn)上述情況時(shí)，第二次礦石顆粒在此壓入凹坑，塑性流動(dòng)反復(fù)發(fā)生，鋼板材料的硬化過(guò)程不可避免，這樣就會(huì)產(chǎn)生脆性剝落以致成為切屑。

綜上分析，磨料磨損則是多種磨損機(jī)理的共同作用的結(jié)果，在不同的磨損條件下，即磨料磨損經(jīng)常從一種機(jī)制轉(zhuǎn)為另一種機(jī)制。

2.非公路礦用自卸車車廂常用耐磨材料分析

2.1.淬火回火高強(qiáng)度耐磨鋼板

這種淬火回火高強(qiáng)度耐磨鋼板俗稱QT板，具有高硬度、高強(qiáng)度特點(diǎn)，在鋼板熱軋成型的基礎(chǔ)上，得到相應(yīng)的硬度和強(qiáng)度則是通過(guò)淬火回火工藝而獲得，一般能夠達(dá)到硬度在400HB以上，抗拉強(qiáng)度在1 200 MP以上，還能具備較好的焊接性能，具備熱切割能力和較好的冷加工能力。

2.2.工程塑料板

由于工程塑料板具有較好的材料力學(xué)性能，能夠部分代替鋼板作為結(jié)構(gòu)用件。考慮其一般為熱塑性材料的特點(diǎn)，具有重量比較輕和密度比較小的性質(zhì)。比較光滑的表面，能夠有效防止粘連潮濕的粘土。車軸耐磨村板比較適合具有較好耐磨性的工程塑料板，但需要注意，工程塑料對(duì)溫度的敏感性很高，一般最高溫度不應(yīng)該超過(guò)120℃，否則則會(huì)嚴(yán)重影響整體性能。在低溫時(shí)候容易產(chǎn)生低溫脆性，不能在使用時(shí)超過(guò)溫度極限。綜上所述，工程塑料一般應(yīng)用于沖擊不大的、松散的礦山工礦，主要在小噸位礦用車車廂和鉸接車車廂。

2.3.復(fù)合金屬材料

此種復(fù)合金屬材料主要是由高碳高鉻（鎢）所進(jìn)行相關(guān)的配比，這樣而產(chǎn)生的大量的碳化鎢、碳化鉻的硬質(zhì)顆粒，上述顆粒的最高微觀硬度能夠達(dá)到1750HV，此外，一定厚度的板材則使用過(guò)特殊的粉末冶金的相關(guān)制造工藝而成，然后，在普通的碳素鋼板的基材上進(jìn)行焊接處理。通過(guò)上述做法，能夠使得整體保持一定的強(qiáng)度，還能保持表面的非常強(qiáng)的耐磨性能，不容易被破壞；上述方法在成本上能夠大大節(jié)省，降低成本而提高其經(jīng)濟(jì)性。相比于高強(qiáng)度耐磨鋼板，考慮到碳化鎢、碳化鉻的抗沖擊性能趕不上前者，所以，在大沖擊的工況下，不建議使用，而應(yīng)該在礦用車尾部的位置使用則是較為合適。

2.4 橡膠耐磨板

通過(guò)合成橡膠制成的橡膠耐磨板一般具有較好的抗臭氧性、抗氧化性、耐老化和不易燃等特性。具有較強(qiáng)的抗拉能力，是由于中間夾有多層簾布；另外，能夠?qū)τ诘V石沖擊具有緩沖作用，其變形能力大大高于鋼板，能夠有效保護(hù)整車。但是，橡膠受到環(huán)境溫度影響比較大，性能受到溫度影響而下降較快，耐寒性比較差?？紤]到其自身強(qiáng)度比鋼板弱很多，則應(yīng)該采用鋪裝厚度大的方式，一般厚度為2～4英寸。由于能夠增加整車的重量，這種密度比較大的橡膠板會(huì)造成較差的燃油經(jīng)濟(jì)性。

3.耐磨材料發(fā)展對(duì)于車廂設(shè)計(jì)的影響分析

最近幾年，在車廂設(shè)計(jì)中已經(jīng)越來(lái)越多使用到一些新的材料，比如，通過(guò)選用性能級(jí)別比較高的耐磨鋼板或是高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板，能夠在保證車廂原設(shè)計(jì)強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，有可能降低鋼板的厚度，使得整體車重有所降低，達(dá)到能夠盡可能多運(yùn)送礦石和剝離物，在空載時(shí)還能有效降低自重，提高運(yùn)輸效率，同時(shí)，使得燃油經(jīng)濟(jì)性也有提高。

總之，通過(guò)新材料的應(yīng)用，能夠改進(jìn)并提升車廂設(shè)計(jì)，分析其優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：第一，提高運(yùn)輸效率，增加載重量，使得礦山經(jīng)濟(jì)效益所有提高；第二，車廂自重降低，能夠有效保證生產(chǎn)成本的降低，使得OEM經(jīng)濟(jì)效益提高；第三，延長(zhǎng)礦車使用壽命，使得裝載沖擊得到緩解；第四，輪胎磨損減少能夠?qū)崿F(xiàn)綠色環(huán)保；第五，節(jié)能減排能夠通過(guò)燃油消耗而降低；第六，耐磨性提高能夠減少資源損耗，維修時(shí)間有所減低，經(jīng)濟(jì)效益所有提高。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析在非公路礦用自卸車車廂的耐磨材料的應(yīng)用，指出在清晰認(rèn)識(shí)車廂磨損狀況的基礎(chǔ)上，了解物料硬度以及具體相關(guān)的使用工況條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)該對(duì)于礦山使用車廂的具體情況進(jìn)行具體分析，以便通過(guò)合理選擇耐磨材料，提出有效的解決方案，這樣才能有效提高車廂的使用壽命，同時(shí)，上述研究對(duì)于礦山使用有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林新忠. 礦車輪對(duì)非區(qū)常磨損原因分析及預(yù)防措施[J]. 能源與環(huán)境， 2012，（3）.

[2] 許臘信. 索道設(shè)備磨損與車廂更新改造[J].中國(guó)索道， 2002，2（1）.