非公路矿用自卸车车厢上耐磨材料的应用思考

王英杰

摘要：本文在分析非公路矿用自卸车车厢磨损机理的基础上，探讨了非公路矿用自卸车车厢常用耐磨材料，最后还就耐磨材料发展对于车厢设计的影响进行分析，指出对于矿山使用车厢的具体情况进行具体分析，以便通过合理选择耐磨材料。

关键词：非公路矿用自卸车，车厢耐磨，耐磨材料，磨损问题

对于非公路矿用自卸车来说，车厢重量大约为整车净重的25%～35%左右，其70%的零件都是钢板制作的，车厢的磨损非常严重，这是由于其直接与矿石相接处，车厢最常见的失效就是磨损问题。所以，通过分析车厢的磨损形式和机理，能够有效探索提高车厢寿命的方法，改善车厢磨损的现状，使得资源利用率大大提高，对于提高矿山开发的经济效益具有重要意义。

1.非公路矿用自卸车车厢磨损机理分析

分析矿石作用在钢板表面的力，可以将其分解为切向力和法向力。其中，矿石磨粒向前推进则是切向力，使矿石磨粒压入钢板表面则是法向力，对于特定运动方向的特定形状的矿石磨粒来说，其有可能在钢板表面像刀具一样工作，能够进行表面切削而形成切屑。尽管这种切屑的深度和宽度都比较小，但是，这是在公路矿用自卸车车厢最为常见的磨损。

分析矿石划过钢板表面的过程，接触的钢板材料具有向前缘和两边运动的趋势，造成此部分材料具有比较大的塑性变形，尽管还没有脱离母体，但较大的变形出现在沟底及沟槽附近。在犁沟过程中，在切削作用下，部分材料变成切屑，另外一部分没有被切削的材料，则出现犁皱情况，即在塑变之后而推向前缘或者两侧。在两侧和前缘的材料都是由于犁沟或犁皱的堆积作用，这些还应该包括沟槽中的材料，在矿石磨粒作用下，已堆积的材料很可能出现压平的情况，或者再次进行相关的犁皱变形，产生反复的塑变，这样而形成的加工硬化或者其他强化作用力，使得上述部分材料最终剥落而成为磨屑[1]。

受到冲击力的影响，矿石颗粒的硬度大于钢板表面的硬度的情况时，矿石颗粒就存在压入钢板表面的情况，塑性流动在钢板材料中产生，使得凹坑和相关的凸缘形成。当再次出现上述情况时，第二次矿石颗粒在此压入凹坑，塑性流动反复发生，钢板材料的硬化过程不可避免，这样就会产生脆性剥落以致成为切屑。

综上分析，磨料磨损则是多种磨损机理的共同作用的结果，在不同的磨损条件下，即磨料磨损经常从一种机制转为另一种机制。

2.非公路矿用自卸车车厢常用耐磨材料分析

2.1.淬火回火高强度耐磨钢板

这种淬火回火高强度耐磨钢板俗称QT板，具有高硬度、高强度特点，在钢板热轧成型的基础上，得到相应的硬度和强度则是通过淬火回火工艺而获得，一般能够达到硬度在400HB以上，抗拉强度在1 200 MP以上，还能具备较好的焊接性能，具备热切割能力和较好的冷加工能力。

2.2.工程塑料板

由于工程塑料板具有较好的材料力学性能，能够部分代替钢板作为结构用件。考虑其一般为热塑性材料的特点，具有重量比较轻和密度比较小的性质。比较光滑的表面，能够有效防止粘连潮湿的粘土。车轴耐磨村板比较适合具有较好耐磨性的工程塑料板，但需要注意，工程塑料对温度的敏感性很高，一般最高温度不应该超过120℃，否则则会严重影响整体性能。在低温时候容易产生低温脆性，不能在使用时超过温度极限。综上所述，工程塑料一般应用于冲击不大的、松散的矿山工矿，主要在小吨位矿用车车厢和铰接车车厢。

2.3.复合金属材料

此种复合金属材料主要是由高碳高铬（钨）所进行相关的配比，这样而产生的大量的碳化钨、碳化铬的硬质颗粒，上述颗粒的最高微观硬度能够达到1750HV，此外，一定厚度的板材则使用过特殊的粉末冶金的相关制造工艺而成，然后，在普通的碳素钢板的基材上进行焊接处理。通过上述做法，能够使得整体保持一定的强度，还能保持表面的非常强的耐磨性能，不容易被破坏；上述方法在成本上能够大大节省，降低成本而提高其经济性。相比于高强度耐磨钢板，考虑到碳化钨、碳化铬的抗冲击性能赶不上前者，所以，在大冲击的工况下，不建议使用，而应该在矿用车尾部的位置使用则是较为合适。

2.4 橡胶耐磨板

通过合成橡胶制成的橡胶耐磨板一般具有较好的抗臭氧性、抗氧化性、耐老化和不易燃等特性。具有较强的抗拉能力，是由于中间夹有多层帘布；另外，能够对于矿石冲击具有缓冲作用，其变形能力大大高于钢板，能够有效保护整车。但是，橡胶受到环境温度影响比较大，性能受到温度影响而下降较快，耐寒性比较差。考虑到其自身强度比钢板弱很多，则应该采用铺装厚度大的方式，一般厚度为2～4英寸。由于能够增加整车的重量，这种密度比较大的橡胶板会造成较差的燃油经济性。

3.耐磨材料发展对于车厢设计的影响分析

最近几年，在车厢设计中已经越来越多使用到一些新的材料，比如，通过选用性能级别比较高的耐磨钢板或是高强度结构钢板，能够在保证车厢原设计强度不变的基础上，有可能降低钢板的厚度，使得整体车重有所降低，达到能够尽可能多运送矿石和剥离物，在空载时还能有效降低自重，提高运输效率，同时，使得燃油经济性也有提高。

总之，通过新材料的应用，能够改进并提升车厢设计，分析其优点包括以下几个方面：第一，提高运输效率，增加载重量，使得矿山经济效益所有提高；第二，车厢自重降低，能够有效保证生产成本的降低，使得OEM经济效益提高；第三，延长矿车使用寿命，使得装载冲击得到缓解；第四，轮胎磨损减少能够实现绿色环保；第五，节能减排能够通过燃油消耗而降低；第六，耐磨性提高能够减少资源损耗，维修时间有所减低，经济效益所有提高。

4.结语

通过分析在非公路矿用自卸车车厢的耐磨材料的应用，指出在清晰认识车厢磨损状况的基础上，了解物料硬度以及具体相关的使用工况条件的基础上，应该对于矿山使用车厢的具体情况进行具体分析，以便通过合理选择耐磨材料，提出有效的解决方案，这样才能有效提高车厢的使用寿命，同时，上述研究对于矿山使用有着重要的现实意义。

参考文献：

[1] 林新忠. 矿车轮对非区常磨损原因分析及预防措施[J]. 能源与环境， 2012，（3）.

[2] 许腊信. 索道设备磨损与车厢更新改造[J].中国索道， 2002，2（1）.