平滑靴用耐磨板NM500的切割、彎型與焊接

李娟， 陳克華， 崔銳

（西安煤礦機械有限公司，西安710032）

1 引 言

采煤機平滑靴底板在礦井下工作過程中由于承受的機身重量大，且平滑靴底板與銷排的接觸面積小，致使二者的接觸比壓非常大，易于磨損，這就對平滑靴底板的耐磨性提出了較高的要求。我單位某采煤機平滑靴底板選用了耐磨性良好的進口NM500 鋼板，該種耐磨板為多合金系軋制鋼板且采用特殊熱處理制度，使得鋼板硬度大于477HB。因結構設計，該處底板厚度為10mm。因底板要求有較高耐磨性的需要，如何使耐磨板焊接到平滑靴上后依舊具有較高的耐磨性是我們考慮問題的關鍵。根據平滑靴底板的生產過程，需要控制好三個環節：切割下料環節；彎型環節；焊接環節。本文僅就這三個環節進行闡述。

2 切割下料環節

我公司目前的下料方式有火焰數控切割、等離子數控切割、線切割這三種方式，其中線切割屬于冷切割方式，在切割過程中無熱影響范圍，整塊鋼板切割后可以保證原有硬度。因此這里針對火焰數控切割和等離子數控切割這兩種熱切割的熱影響范圍進行分析。

火焰數控切割（含周邊和塞焊孔）后耐磨板硬度分布，表現為周邊熱影響區為10～15mm；塞焊孔周邊的熱影響區直徑為55～65mm，且距離切割位置越近硬度降低越明顯，如圖1所示。

而等離子周邊切割的熱影響區范圍僅為3～4mm。

可見不同的切割方式對板材的熱影響范圍不一樣，這就提示我們在以后的板材下料過程中要根據板材的尺寸大小來選擇合適的下料設備。根據我公司多年的下料經驗：

圖1 火焰數控切割后熱影響范圍

（1）對于長寬尺寸相對較大的平滑靴耐磨板，切割過程中對整塊板的軟化影響較小，但對于中等尺寸耐磨板的切割，如滾筒上使用的小塊耐磨板，因整個部件軟化的風險較大，最好采用等離子切割，切忌用火焰切割。這是因為等離子切割設備與火焰切割設備相比，其切割速度較快（1200～6000）mm/min，切口較?。ā?.0mm），熱影響區較?。?～5mm），尺寸公差較好（±1.0mm），因此有更好的切割效果。

（2）在對小尺寸耐磨板進行切割時，要盡量避免連續切割兩側，否則會使得耐磨板表面溫度上升至250℃以上，從而降低耐磨板的硬度，使耐磨板失效。因此，在切割小尺寸工件時，首先切割單面，在溫度充分下降后，再切割另一面。如果條件允許，最好選用無切割熱影響的冷切割方式，如線切割。

3 壓彎環節

在耐磨板編程下料過程中要充分考慮板材各個方向的折彎性能，盡量保證板材有相對較好的折彎性。板材允許的條件下，排料編程時要求做到將滑靴底板的折彎方向與鋼板軋制方向保持直角，即耐磨板長度方向與鋼板軋制方向平行，或折彎方向與耐磨板打標識的方向平行（鋼板的標識印在垂直于軋制的方向上），如圖2 所示。

彎曲鋼板時鋼板的彎曲力和回彈力與鋼板強度成正比，鋼板強度越強：所需彎曲力越大；回彈力越大；所需上模半徑越大；所需下模開口越大。

因此對于這種NM500 高強度耐磨鋼板，彎型時要注意幾個問題：

（1）彎曲線與鋼板軋制方向垂直時，鋼板彎曲的半徑比與軋制方向相同時的彎曲半徑要小。經過多次試驗，得出該種強度級別的板材在彎型時最小彎曲半徑要達到4.5t～5.0t（t 為板厚）。

圖2 鋼板折彎方向與軋制方向的關系

（2）在彎曲前要對待彎曲的兩個部位進行檢查，磨掉所有的表面缺陷。若有缺口要用砂輪機進行平滑修整（如倒角等）。

（3）NM500 耐磨鋼板是高硬度板材，在彎型過程中由于脆性較大，可能會出現裂紋、飛散碎片的情況，為安全起見，作業過程中人員不允許站在機器前方，要站在側邊，或遠離彎曲設備，以防止出現意外。

（4）在彎曲過程中，由于摩擦力的關系，下模邊緣必須保持清潔完整，可以使用自由轉動的圓輥作為下模邊緣，或者在下模邊緣涂潤滑油劑，從而減少彎曲力造成鋼板斷裂的幾率。t=10mm，R=50，W/t=12，回彈角度為12°～15°。

（5）下模開口邊的硬度應等于或大于被彎曲鋼板的硬度，以免損壞磨具。可以在下模邊緣銑出一溝槽，并放置涂潤滑油的圓棒料，這種方式還可以使耐磨板兩側在彎曲時受到滾動摩擦，減少了板材兩側的阻力，進而可以降低開裂傾向。

圖3 彎型胎具示意圖

4 焊接環節

NM500 耐磨鋼板，硬度范圍≥477HB，其化學成分含量較低，見表1，因此碳當量不高，焊接性能還可以，用我單位目前混合氣保焊和手工電弧焊這兩種焊接方法均可以實現這種鋼板的焊接。

表1 NM500 耐磨板化學成分參考值（特殊熱處理）/%

NM500 鋼板因其高硬度、高強度，在進行焊接時，為了防止出現裂紋，在焊接材料選擇時最好使用低氫系、超低氫系的焊材。在進行CO2氣體保護焊接時，推薦使用實心焊絲。

對于不預熱的工件，最好使用對焊接作業溫度要求不高的奧氏體電焊條進行焊接，這種焊條焊接后焊縫內抗氫裂和熱裂的性能較好，且具有良好的韌性。

低強度水準的焊接材料不易產生低溫裂紋（氫致裂紋）。

下面是以火焰數控切割、等離子數控切割和線切割三種下料方式下料的耐磨板焊接后的熱影響范圍，焊接試驗參數執行《耐磨板焊接技術規定》。

（1）火焰數控切割板材焊接后耐磨板硬度分布，焊后周邊的熱影響區為10～15mm；塞焊孔焊后周邊的熱影響區直徑為55～71mm，如圖4 所示。

（2）等離子切割板材焊接后熱影響區為10～15mm；塞焊孔周邊的熱影響區直徑為40mm，但硬度降低不明顯，見圖5。

（3）線切割并焊接后的硬度分布見圖6。

焊接后周邊熱影響區為10～15mm；塞焊孔周邊的熱影響區直徑為φ40mm，但硬度降低不明顯。

可見，焊接導致的熱影響區范圍較火焰切割和等離子切割所導致的熱影響區范圍大，也就是說以焊接形式連接的平滑靴耐磨板可采用熱切割的方法進行下料，不必要采用冷切割的下料方式。

圖4 火焰數控切割板材焊接后熱影響范圍

圖5 等離子切割板材焊接后熱影響范圍

圖6 線切割并焊接后熱影響范圍

5 結 語

（1）下料時對于以焊接形式進行連接的耐磨板材可以采用熱切割代替冷切割的下料方式。

（2）彎型時要根據板材厚度選擇適合的彎曲半徑，并根據耐磨板強度級別控制下模開口。

（3）焊接時要求控制焊接熱輸入，盡量減小焊接熱影響區。