NM360材料在物流輸送設(shè)備上的應(yīng)用研究

王夢(mèng)鹿 姬莉 張虹

摘要：低合金高強(qiáng)度耐磨鋼具有高硬度和耐磨性，適用于各種磨損條件。選用焊接方式可以很好地解決NM360硬度大、折彎加工困難的工藝問(wèn)題。文章研究NM360材料在物流輸送設(shè)備上的應(yīng)用，結(jié)果表明，NM360鋼替代Q235A鋼制造物流輸送設(shè)備上的襯板，可以大大提高物流設(shè)備的耐磨性能。

關(guān)鍵詞：耐磨鋼；輸送機(jī)；焊接工藝；NM360；襯板

現(xiàn)代物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施中有許多機(jī)械設(shè)備，它們?cè)谪浳锏倪\(yùn)輸、裝卸和存儲(chǔ)過(guò)程中不可避免地會(huì)發(fā)生磨損，尤其是摩擦磨損，其中以物料輸送設(shè)備的摩擦磨損最為嚴(yán)重。一般輸送設(shè)備會(huì)通過(guò)加裝耐磨襯板的方法減緩物料輸送中的摩擦磨損，但襯板時(shí)常因磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致更換頻繁，消耗量非常大，浪費(fèi)大量的材料和維修工時(shí)，甚至?xí)斐蓪?duì)設(shè)備的損害。雖然有高鉻鑄鐵、高錳鋼、不銹鋼等高耐磨材料，但考慮到成本及維修等因素，還不能成為襯板材料的主流。

NM360是一種低合金高強(qiáng)度耐磨鋼，制造、安裝、維修成本低廉，但具有高的強(qiáng)度、韌性及耐磨性等優(yōu)異性能，不僅可以提高耐磨襯板的壽命，而且可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)，減少襯板的厚度，降低材料的使用量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，具有良好的推廣價(jià)值。

本研究通過(guò)對(duì)比耐磨鋼NM360和Q235B襯板的性能、價(jià)格和磨損壽命，分析了NM360襯板的性能和經(jīng)濟(jì)性，為日后襯板材料的改進(jìn)提供了方向。

1 NM360與Q345材料特性比對(duì)

Q345是一種低合金碳素結(jié)構(gòu)鋼，冷沖壓性能，焊接性能和可切削性能好，廣泛應(yīng)用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等制造。NM360低合金高強(qiáng)度耐磨鋼具有高硬度和耐磨性，適用各種工況下的大型鋼結(jié)構(gòu)件，可以滿足多種耐磨工況。兩種材料有許多不同之處，適用場(chǎng)合也不同。

1.1化學(xué)成分的比較

材料的耐磨性與材質(zhì)本身的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性都有關(guān)，想要提高耐磨性，就要提高材料的綜合機(jī)械性能。兩種材料的化學(xué)成分比較如表l所示，可以看出，NM360含有鉻、鉬、硼等多種合金元素，可以有效提高材料的綜合機(jī)械性能，保障其耐磨性。

1.2熱處理工藝及金相組織的比較

Q345鋼板熱處理狀態(tài)為AR（普通熱軋），組織為F+P（鐵素體+珠光體）（見(jiàn)圖1）；NM360鋼板熱處理狀態(tài)為Q+T淬火+回火，組織為回火馬氏體（見(jiàn)圖2）。馬氏體較鐵素體的硬度高，且回火馬氏體具有良好的強(qiáng)韌性、較高的硬度和耐磨性，耐磨件熱處理應(yīng)力較小。

1.3機(jī)械性能

NM360的抗拉強(qiáng)度比q345高許多，可以達(dá)到l100 MPa以上（見(jiàn)表2）。多種合金元素的添加保證了NM360耐磨鋼可以在較低的含碳量下達(dá)到很高的強(qiáng)度，硬度可達(dá)HBW330～390，使其具有較高的綜合性能。

2 NM360的焊接工藝

與普通Q235鋼不同，NM360的焊接需要焊前預(yù)熱，焊接過(guò)程中需要控制層間溫度，焊后需要石棉保溫緩冷。焊接時(shí)采用相對(duì)較小的焊接線能量（較小的焊接電流），一方面防止溫度過(guò)高出現(xiàn)組織晶粒粗大導(dǎo)致組織性能下降，另一方面也減小焊道過(guò)熱產(chǎn)生的焊接變形。選用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，具體的CO2氣保焊焊接工藝參數(shù)如表3所示。焊后采用

NM360鋼焊接熱影響區(qū)100倍和500倍金相照片如圖4所示，其組織是針狀鐵素體（AF）+粒狀貝氏體（BG）。針狀鐵素體的形成比側(cè)板條鐵素體形成溫度更低些，約在500℃附近，在中等冷卻速度才能得到，它在原奧氏體晶內(nèi)以針狀分布，一般認(rèn)為在焊縫屈服強(qiáng)度不超過(guò)550 MPa，硬度在175～225 HV時(shí)，AF是可顯著改善焊縫韌性的理想組織，AF的比例增加時(shí)，有利于提高焊縫金屬的韌性，故希望盡可能獲得最多的AF組織。

3 Q345與NM360襯板的使用情況比對(duì)

3.1使用壽命

根據(jù)物流輸送設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，確定襯板磨損嚴(yán)重部位，并對(duì)檢測(cè)位置進(jìn)行標(biāo)記。分別對(duì)新安裝完NM360材料襯板和相對(duì)應(yīng)Q345鋼襯板的易磨損部位定期測(cè)量厚度，耐磨鋼NM360和Q345鋼材的易磨損位置，每種材料至少確定3處測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置使用測(cè)厚儀檢測(cè)3次，取平均值作為該鋼板的厚度值。連續(xù)監(jiān)輸送設(shè)備運(yùn)行情況，記錄兩種襯板的使用磨損情況，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并整理。經(jīng)過(guò)多月相同物料輸送工作的檢驗(yàn)，在設(shè)備運(yùn)行正常的情況下，得出磨損數(shù)據(jù)。

根據(jù)磨損情況的數(shù)據(jù)和測(cè)量時(shí)間，可以計(jì)算出，相同時(shí)間內(nèi)NM360耐磨鋼板的使用壽命是Q345鋼板的2.9倍。

3.2作業(yè)效率

NM360耐磨鋼的使用壽命是Q345鋼的3倍以上，可節(jié)省兩倍的檢修更換備件的時(shí)間，從而有效提高作業(yè)效率。

3.3經(jīng)濟(jì)效益分析

輸送設(shè)備襯板更換為NM360鋼后與原來(lái)的Q235鋼板相比較，使用壽命提高將近270%，同時(shí)解決了NM360鋼的焊接工藝和鋼結(jié)構(gòu)制造工藝的問(wèn)題。按照現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)改造數(shù)據(jù)測(cè)算，襯板由Q345普通鋼板更換為NM360耐磨鋼后，使用壽命延長(zhǎng)為普通鋼板的3倍以上。

4 結(jié)語(yǔ)

新型NM360耐磨鋼在物流輸送設(shè)備上的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。如果能在物料輸送作業(yè)中得到推廣，一定會(huì)帶來(lái)更大的社會(huì)效益。

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