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        NM360材料在物流輸送設(shè)備上的應(yīng)用研究

        2017-05-30 10:48:04王夢(mèng)鹿姬莉張虹
        現(xiàn)代鹽化工 2017年6期
        關(guān)鍵詞:耐磨鋼焊接工藝襯板

        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處測量點(diǎn),每個(gè)測量點(diǎn)位置使用測厚儀檢測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)制造工藝的問題。按照現(xiàn)場技術(shù)改造數(shù)據(jù)測算,襯板由Q345普通鋼板更換為NM360耐磨鋼后,使用壽命延長為普通鋼板的3倍以上。

        4 結(jié)語

        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)帶來更大的社會(huì)效益。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]鐘駿杰,朱漢華,肖常模,等.耐磨銅NM360的耐磨性能實(shí)驗(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2006,30(3):395-397.

        [2]張 虹,肖心萍.NM360耐磨銅與Q345A銅的焊接應(yīng)用[J].熱加工工藝,2014 (7):201-202.

        [3]程鵬波.工程機(jī)械耐磨鋼的耐磨性與焊接性實(shí)驗(yàn)研究[D].西安:長安大學(xué),2016.

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