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哈工程--材料成型习题
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你可能喜欢随着近年来工程机械市场的持续低迷，工程机械产品的销售量也是逐渐走低。在当今的市场形势下，山推作为全国最大的履带式推土机制造商也受到了影响。为降低生产成本，增加经济效益，结合推土机的结构及其力学性能，通过不断地分析研究提出了关于Q235B和Q345B材料合理选用的方案。
通过对Q235B和Q345B材料化学成分和力学性能的分析，提出在推土机结构件中可利用Q345B材料代替部分Q235B材料，在满足推土机结构件力学性能的要求下，通过减少使用钢板的厚度，降低使用材料的重量，达到降成本、增效益的作用。
2. 两种材料的对比
Q235B和Q345B材料国家标准化学成分对比如表1所示，其力学性能对比如表2所示。
根据2011年公司使用Q235B和Q345B总量及年产10 000台推土机使用Q235B和Q345B量，两种钢材的消耗情况如表3所示。
3. 试验方法
（1）试验用材料
根据SD16推土机后桥箱设计结构要求，后桥箱结构中使用了大量的Q235B和Q345B材料， 约占后桥箱总重量的1/3。其中，SD16后桥箱中Q235B钢板的重量为125kg，Q345B钢板的重量为171.6kg。
（2）焊接工艺 焊接工艺要求焊缝强度质量为Q/STB12.606－2000一级。对焊缝进行清渣、修磨处理。具体焊接参数如表4所示。
在焊接工艺中，Q235B和Q345B的焊接参数和工艺要求是一致的。Q235B属于碳素钢材料，Q345B属于低合金结构钢，两种材料都是用连铸坯轧制而成，区别在于合金元素含量，主要体现在含锰量上，其中Q235B的wMn=0.3%～0.8%，Q345B的wMn=1%～1.6%。两种材料都具有良好的焊接性。
Q345B相对于Q235B有着较好的综合性能。其中，通过对16mm厚板进行拉伸试验，得出Q345B材料的抗拉强度≥345MPa，Q235B材料的抗拉强度≥235 MPa。
通过焊接后焊缝的拉伸和断裂试验，以及检测的两个焊缝的金相组织结构，证明了两组试验中的焊缝质量都达到公司标准（Q/STB12.606－2000）一级质量要求。
4. 经济效益分析
根据Q235B和Q345B材料的力学性能比较，Q345B的抗拉强度比Q235B高42.5%。可通过采用Q345B材料代替Q235B来降低板材的厚度，进而达到降低生产成本的效果。即可用10mm厚Q345B钢板代替14mm厚的Q235B钢板。按照表3中所列两种材料的消耗情况，根据板材厚度和价格（见表5），按照年产5000台推土机计算，若将一半Q235B材料替换为Q345B，每年可节省成本387.348万元。
由表3可知，年产10 000台推土机用Q235B材料重量为12 880t，则年产5000台推土机Q235B材料的使用量为6440t ；按照一半Q235B用Q345B来代替的原则计算，年产5000台推土机Q235B被Q345B替代的重量为3220t。
用Q345B代替Q235B后节省的板材重量为1026.7t；替换后Q345B的重量为2193.3t。
按照表5中两种板材的价格，将一半的Q235B用Q345B代替后，年产5000台推土机节省的成本为387.348万元。每台推土机可节省775元。
通过对履带式推土机后桥箱焊接性能对比及进行经济效益分析，得出以下结论：
（1）Q345B材料替用Q235B材料后，因Q235B板材厚度大，而Q345B板材厚度薄，需对零件的尺寸、厚度、焊接工艺（焊接坡口）等进行修改，使满足设计结构的要求，同时对部分工装、夹具进行修改。
（2）使用Q345B材料替用Q235B材料，按每台推土机现用Q235B材料的一半由Q345B代替，每台可节省775元；年产5000台推土机可节省387万元。
（3）建议在今后设计开发新产品时，尽可能应用Q345B的材料，少用Q235B，这样既能满足产品结构性能要求，又能起到降低生产成本的作用。
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