闫俊华 李昊 李英瑞 邵方园
徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司 221000
摘要：为了解决摊铺机分料箱Q345A底板的频发磨穿问题，经过试验综合分析后，选取NM450耐磨板代替Q345A加工分料箱底板，很好地解决了分料箱底板的磨穿问题。但是由于NM450耐磨板的高强度、高硬度，也给后续的制造加工过程带来了一系列难题。
关键词：NM450耐磨板热压折弯卷圆冷压
一、存在问题及其分析
摊铺机在施工过程中，其分料箱底板频发磨穿现象，导致摊铺机不能工作，客户抱怨极大。通过分析发现，本公司分料箱底板的材质一般采用t10 Q345A折弯板，Q345A是一种低合金钢，硬度较低，一般为150~170HB，耐磨性能较差。摊铺机的分料箱由于在施工过程中会和铺料进行接触，对分料箱底板产生了较大程度的磨损。基于性能和成本考虑，设计部门决定将t10 Q345A折弯板改为t10 NM450圆弧板，NM450的C含量较高，硬度一般在450HB左右，硬度较大，耐磨性较好。Q345A和NM450钢板的化学成分如表1、表2所示。
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二、工艺过程研究
将摊铺机分料箱底板的材质由Q345A改为NM450可以很好地解决其在施工过程中频发磨穿的问题，但是由于NM450具有较高的强度硬度，而且其塑韧性较差，如何进行加工成为工艺人员面临的重要难题。
1、热压成型工艺
采用传统的热压方式可以一次成型，且热压后钢板的回弹较小，冷却后测量圆弧尺寸可以达到相关工艺要求，并且不需要进一步校形。但是传统的热压会对环境造成较严重的污染，不符合公司的绿色环保要求，而且在热压过程中工件表面会产生较严重的氧化皮，还要对其表面进行打磨去除氧化皮，增加了成本。此外，热压成型过程中会产生一定的退火效应，钢板组织发生再结晶，使其强度硬度降低，从而降低了钢板的耐磨性，不符合工艺需求[3]。
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图2 热压成型工艺过程
(a)模具；(b)准备热压；(c)成型后测量尺寸
2、卷圆成型工艺
一般情况卷圆设备参数与卷圆直径、板厚有关，本公司的大型卷板机主要适用于大圆弧大板厚的工件，t10板厚的最小卷圆直径为350mm；小型卷板机主要适用于薄板，其最大板厚加工为2mm。摊铺机分料箱的底部圆弧板由t10 Q345A折弯板改为t10 NM450圆弧板后，由于圆弧直径较小，圆弧直径一般为300mm以下，没有合适的卷圆设备加工，所以卷圆成型工艺也不符合工艺要求。
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图3 大型卷圆机 图4 小型卷圆机
3、折弯成型工艺
折弯成型技术是金属塑性加工的一个分支，它是利用金属材料具有延展性（即塑性变形的能力），使其在由设备给出的外力作用下，于模具内形成产品的一种材料加工方法，更确切地说，是由于金属的结晶性能和延展性能，使之具有通过塑性加工的方法，来达到改变材料的形状，尺寸，大小，形成产品，并同时改变其内部组织结构，从而改善机械性能与物理性能的方法[4]。
折弯性能是指金属材料在室温条件下进行折弯加工时材料承受变形而不发生断裂或者破裂的性能。折弯性能是材料重要的工艺性能，是衡量在常温下材料因折弯而产生塑性变形的能力，反映材料处于不利条件下的塑性[5]。NM450由于C含量较高，塑韧性较差，无论沿着轧制方向还是垂直轧制方向进行冷弯都极易折裂。因此，折弯成型工艺不能满足工艺要求。图5和图6分别为NM450沿着轧制方向和垂直于轧制方向R20刀折弯后的折裂图。
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综上所述，传统的的热压成型、卷圆成型、折弯成型工艺均不能满足NM450耐磨板的加工工艺要求，所以为了解决NM450耐磨板的加工成型工艺要求，需要进一步改进创新中厚耐磨板的加工成型工艺方法。
三、新型冷压成型工艺
钢板冷压成型是由弹性变形过渡到塑性变形的，在塑性变形中依然有弹性变形存在，当卸除外载时，钢板外层纤维因弹性恢复而缩短，内层纤维因弹性恢复而伸长，结果使弯曲件的曲率和角度发生显著的变化而与卸除外载之前不一致，这就是回弹。
钢板冷压回弹量与多种因素有关，如材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲角，各种因素又互相影响。理论计算相当复杂，计算结果也不一定准确，因此生产实际当中常用经验公式初步确定回弹量，经过试压制（也叫试胎)，修正回弹量[6]。
常用的冷压自由弯曲回弹量计算经验公式如下：
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由于在传统热压成型、卷圆成型、折弯成型多种加工成型工艺试验过程中，发现耐磨板具有延展性差、易折裂、热压过程耐磨性降低等特性。经过分析NM450材料成份，采用逐次冷压测量回弹量，逐步修正冷压模具，最终冷压成型。经过试验后发现，厚度为10mm的NM450耐磨板经过三次冷压成型后回弹量基本稳定，成型尺寸满足了工艺要求。表3为NM450(t=10mm)在新型冷压成型工艺下所测量的回弹量数据。
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四、钻孔攻丝问题及解决方案
摊铺机分料箱底板上设有放油螺纹孔，但是由于分料箱底板材料由Q345A更换成了NM450耐磨板，NM450耐磨板的硬度较高，普通合金钻头、硬质合金钻头在钻孔过程中极易发生钻头断裂现象，不
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能满足设计加工要求。经过分析试验发现NM450的焊接性能良好，最终优化结构设计，改用螺纹螺塞焊接替代耐磨板钻孔攻丝，取得了较好的效果。
五、结论及应用推广
NM450材质钢板具有高强度、高硬度、高耐磨、易焊接等优异性能，能够很好地解决原有Q345A底板耐磨性差的问题，但是也给加工制造过程带来不易折弯、不易钻孔攻丝等工艺问题。通过在传统热压、折弯、卷圆、钻孔攻丝等方面多次工艺试验过程中，发现NM450耐磨板具有延展性差、易折裂、热压过程耐磨性降低、冷压回弹率高、不易成型、硬度高钻孔攻丝困难等工艺加工难点问题。
通过多次试验总结，最终确定摊铺机分料箱圆弧底板的制造工艺为回弹量参数固化型模具冷压、焊接螺塞替代钻孔攻丝。但是不同板厚、不同直径的圆弧底板冷压成型需要重新测量回弹量来修正模具及调整压型次数。焊接螺塞替代钻孔攻丝，可解决耐磨板钻孔攻丝困难的问题，后续也可向矿用机械刀具加工耐磨板方向进行研究。
参考文献：
[1]GBT1591-2008低合金高强度结构钢[s].北京:中国标准出版社, 2009.
[2]GBT 24186-2009工程机械用高强度耐磨钢板[s].北京:中国标准出版社, 2010.
[3]朱超兵,银润邦,王筱磊.热成型工艺对Q345R热轧钢板力学性能的影响[J].热处理技术与装备,2016,37(1):28-31.
[4]邱茂银. 钢板冷弯成形精度的分析与研究[D].辽宁工程技术大学,2006.
[5]周健民.影响钢板冷弯性能的因素分析[J].物理测试,1990:46-47.
[6]林士远. 15CrMoR钢78mm厚锥体冷压成型技术[J]. 化工施工技术, 1999, 021(005):34-38.