2024年5月5日发(作者：南门如冬)
矿用自卸车车架材料选型及应用
内蒙古霍林郭勒市 029200
摘要：矿用自卸车是运输矿石或土方的专业设备，具有载重大、运距短、工作效率高
的特点。车架作为矿用自卸车的主体，主要起支撑、安装和固定的作用，承担着运载货物
和布置其他系统部件的功能。由于整车重量大、载重重，车架需要承受较重的疲劳载荷。
此外，恶劣的矿山环境和复杂的路况容易导致车架开裂，降低车架的使用寿命。目前，矿
用自卸车正朝着大型化、轻量化方向发展。在保证车架结构强度和刚度的基础上，减轻了
车架本身的重量。为了解决框架结构的开裂问题，提高框架的抗疲劳荷载能力，对框架材
料的选择具有重要意义。
关键词：矿用自卸车；车架材料；选型；应用；可靠性；
矿用自卸车作业环境较为恶劣，车架作为整车的基体，需要承载各个系统部件和货物
的重量，这就需要车架选择合理的材料，提高车架的结构强度和使用寿命。详细阐述了矿
用自卸车车架材料应用情况，为车架材料选型指明了方向，以此提高车架的可靠性。
一、中国矿用自卸车车架材料应用分析
我国对非公路（矿用）自卸车长期依赖进口，从20世纪70年代开始研制这种产品，
直到90年代才形成一定规模，国内生产厂家主要有湘电、天业通联、中冶京城、北重、同
力、临工、徐工矿机、徐工汽车、鹏翔、宇通等。同力车架材料主要选用特高强度汽车用
钢T700，屈服强度在620MPa以上，抗拉强度在700MPa以上，应用在车架大梁腹板及
上下翼板，焊接性能较差；临工及徐工汽车车架材质为汽车大梁用热轧钢610L，屈服强度
510MPa到525MPa，临工宽体自卸车从2013年开始到2020年，市场份额已经接近三
分之一，其与同力宽体车产品基本代表了宽体自卸车的最高水平；鹏翔矿车选用低合金高
强钢460D，在低碳当量的基础上，适当增加了微合金元素的含量，具有良好的焊接性和强
度；宇通车架材质为510L+Q345，在低载荷焊接区选用Q345，优化焊接工艺；徐工矿机
矿车为焊接车架，选用Q345作为车架主要材质，在疲劳载荷较大区域使用铸件，兼顾焊
接性和结构强度。
二、国外矿用自卸车车架材料应用分析
矿用自卸车最早起源于国外，技术成熟的品牌主要有卡特彼勒、特雷克斯、利勃海尔、
小松、日立建机、尤尼瑞格等。根据技术路线的不同，在选择车架材料方面可以分为两个
流派：（1）低强材料一美标A572 Grade50/Grade40，厂家有小松、卡特。（2）高强材
料一美标A656，A710/A514，厂家有尤尼瑞格，利勃海尔，日立。其中，HG7OE/Q550
（特雷克斯）或者Q690（日立R190/R170，小松630E等）。尤克里德是最早的矿用自
卸车厂家（始于1936年），拥有非公路自卸车的基因，由于1960年之前，其统治了整个
非公路自卸车市场，因此其它厂家或多或少都会有一些参考了尤克里德的矿车，虽然矿车
行业经历了数次变革，但实践已经无数次证明了尤克里德技术的迷人之处；尤尼瑞格始于
1958年，是最早的电动轮矿用自卸车厂家，最初选材屈服强度为690MPa，经历一番事情
后，改成了550MPa并沿用至今，性能非常类似于美标ASTM A656；WABCO是小松的
前身，生产自卸车的历史可以追溯到1956年；别拉兹是白俄罗斯的国有企业，其自卸车的
发展独立于其它厂家。小松早期的矿车车架均为全钢板焊接结构，从1987年首次推出铸板
焊接结构的830E开始，“以铸代焊”逐渐成为小松矿车底盘设计的技术发展趋势，铸件重
量从占车架重量的20%，一步步增加到50%，焊接用铸件抗拉强度约为620MPa；但从公
开的资料看，小松矿车材料近30年一直没有做过改变，其车架材料为A572的Grade50，
垫板材料为A36，A572对应国产材料Q345，A36对应国产材料Q235。卡特车架有其独
特的风格，通过大量使用铸件来尽量减少焊接量，板材用的很少，铸件屈服强度为
241MPa，钢板屈服强度为290MPa。目前，日立200吨级以下的矿车用的是不易焊接修
复的材料，其屈服强度为690MPa，200吨级以上的矿车车架用材为A572 Grade50，材
料屈服强度为350MPa左右。日立有在车架上用690MPa材料的经验，由于小吨位产品在
市场上运行了有几十年时间，性能一直不错，因此没有在小吨位矿车上进行材料的替换；
2000年之前，矿业公司对矿车车架的寿命要求为40000h，而目前对矿车车架的寿命要求
为60000h，A572材料的疲劳强度和矿车车架焊缝的预期寿命是一致的，从等寿命设计理
念出发，日立大吨位的新设计车型强度等级选择了低强度的材料而没有继续选用690MPa
屈服强度的材料。利勃海尔矿车的创始人来自尤尼瑞格，因此其设计理念有很多的相似，
车架的强度等级也相同，均为屈服强度550MPa的ASTM A710材料，A710标准是美标
老牌号，目前并不先进，ZG18CrMo+QT是利勃海尔的专用材料，焊接性与力学性能均非
常好。
三、矿用自卸车车架材料选型
矿用自卸车车架材料选型要兼顾性能和强度，包括屈服强度、抗拉强度、焊接性能等，
为减轻车架自身重量，降低整车成本，要选择合理的钢板材料，以此提高车架的可靠性和
易维修性。在载荷一定的情况下，结构刚度取决于结构的构造形式与材料类型，反映在计
算中，整体刚度矩阵与弹性模量，对于铁基材料（铁素体钢、奥氏体钢及铁基超合金）来
说，弹性模量极为接近，约200GPa，由于当前的自卸车覆盖件材料均为铁基材料，结构形
式便成为影响结构刚度的主要因素。矿用自卸车的车架材料究竟是应该选择高强钢，还是
普通钢，不同的厂家有不同的做法，高强钢可以在很大程度上实现矿车减重的目的，这也
是日立、利勃海尔依然在很多车型上使用高强钢的原因。可以看到高强钢带来的自重的减
轻，作为后入市场者，如果将550MPa的材料改成345MPa的材料，矿车自重将大大增加，
造成竞争力的大幅下降。更何况利勃海尔和日立在矿车车架上应用高强度钢已经有近40年
的历史，虽该种钢材具有高边缘敏感度，焊接相对困难，但在车架强度比耐久性更重要的
情况下，倾向于选择使用该材料，使用这类钢材需要额外当心焊接接头，焊接后使用打磨
或者增强疲劳寿命的技术处理时，表现良好。实践证明，屈服强度在550MPa到690MPa
的高强度钢用在矿车上是合理的。尤尼瑞格的车架材料虽类似于美标A656-80，但属于定
制牌号，降低了硫含量，并由“可控轧制”制造，具有很好的焊接性和耐疲劳特性。国内
宽体自卸车大多为铆接车架，主要是借鉴重卡行业的铆接式结构，采用铆钉和螺栓连接，
焊接量少，材料选用510L、610L、T700等低合金高强钢，虽焊接性能较差，焊接工艺严
格，但质量轻并具有较高的强韧性和良好的塑性；国内刚性自卸车大多为焊接车架，车架
材料主要选用Q345，其属性一般可通过热轧过程，使其脱氧、晶粒细化获得，例如
ASTM A572等级50和60，ASTM A607，他们与世界各地生产的钢匹配良好，其典型的
机械性能往往会比指定的最小值高10-20%，他们提供良好的抗冲击性和低的缺口敏感性，
此种钢材往往加工硬化，并且非常容易焊接，此种钢材的疲劳寿命和通常用在运输卡车车
架焊缝的预期寿命更紧密地一致，这可以给予我们很重要的启发。
总之，通过对国外和国内矿用自卸车材料选型分析，低强钢和高强钢各有优势，低强
钢可带来良好的焊接性，高强钢易实现车架减重，在矿车车架不同载荷区段要选择合适的
材料，这对提高车架结构强度、实现轻量化具有实质性的指导意义。
参考文献：
[1]刘晋铁.关于矿用自卸车车架材料选型及应用.2020.
[2]裴来平.浅析非公路（矿用）自卸车概况及标准综述.2019.
[3]张小洁，浅析矿用自卸车车架材料选型及应用.2020.
2024年5月5日发(作者：南门如冬)
矿用自卸车车架材料选型及应用
内蒙古霍林郭勒市 029200
摘要：矿用自卸车是运输矿石或土方的专业设备，具有载重大、运距短、工作效率高
的特点。车架作为矿用自卸车的主体，主要起支撑、安装和固定的作用，承担着运载货物
和布置其他系统部件的功能。由于整车重量大、载重重，车架需要承受较重的疲劳载荷。
此外，恶劣的矿山环境和复杂的路况容易导致车架开裂，降低车架的使用寿命。目前，矿
用自卸车正朝着大型化、轻量化方向发展。在保证车架结构强度和刚度的基础上，减轻了
车架本身的重量。为了解决框架结构的开裂问题，提高框架的抗疲劳荷载能力，对框架材
料的选择具有重要意义。
关键词：矿用自卸车；车架材料；选型；应用；可靠性；
矿用自卸车作业环境较为恶劣，车架作为整车的基体，需要承载各个系统部件和货物
的重量，这就需要车架选择合理的材料，提高车架的结构强度和使用寿命。详细阐述了矿
用自卸车车架材料应用情况，为车架材料选型指明了方向，以此提高车架的可靠性。
一、中国矿用自卸车车架材料应用分析
我国对非公路（矿用）自卸车长期依赖进口，从20世纪70年代开始研制这种产品，
直到90年代才形成一定规模，国内生产厂家主要有湘电、天业通联、中冶京城、北重、同
力、临工、徐工矿机、徐工汽车、鹏翔、宇通等。同力车架材料主要选用特高强度汽车用
钢T700，屈服强度在620MPa以上，抗拉强度在700MPa以上，应用在车架大梁腹板及
上下翼板，焊接性能较差；临工及徐工汽车车架材质为汽车大梁用热轧钢610L，屈服强度
510MPa到525MPa，临工宽体自卸车从2013年开始到2020年，市场份额已经接近三
分之一，其与同力宽体车产品基本代表了宽体自卸车的最高水平；鹏翔矿车选用低合金高
强钢460D，在低碳当量的基础上，适当增加了微合金元素的含量，具有良好的焊接性和强
度；宇通车架材质为510L+Q345，在低载荷焊接区选用Q345，优化焊接工艺；徐工矿机
矿车为焊接车架，选用Q345作为车架主要材质，在疲劳载荷较大区域使用铸件，兼顾焊
接性和结构强度。
二、国外矿用自卸车车架材料应用分析
矿用自卸车最早起源于国外，技术成熟的品牌主要有卡特彼勒、特雷克斯、利勃海尔、
小松、日立建机、尤尼瑞格等。根据技术路线的不同，在选择车架材料方面可以分为两个
流派：（1）低强材料一美标A572 Grade50/Grade40，厂家有小松、卡特。（2）高强材
料一美标A656，A710/A514，厂家有尤尼瑞格，利勃海尔，日立。其中，HG7OE/Q550
（特雷克斯）或者Q690（日立R190/R170，小松630E等）。尤克里德是最早的矿用自
卸车厂家（始于1936年），拥有非公路自卸车的基因，由于1960年之前，其统治了整个
非公路自卸车市场，因此其它厂家或多或少都会有一些参考了尤克里德的矿车，虽然矿车
行业经历了数次变革，但实践已经无数次证明了尤克里德技术的迷人之处；尤尼瑞格始于
1958年，是最早的电动轮矿用自卸车厂家，最初选材屈服强度为690MPa，经历一番事情
后，改成了550MPa并沿用至今，性能非常类似于美标ASTM A656；WABCO是小松的
前身，生产自卸车的历史可以追溯到1956年；别拉兹是白俄罗斯的国有企业，其自卸车的
发展独立于其它厂家。小松早期的矿车车架均为全钢板焊接结构，从1987年首次推出铸板
焊接结构的830E开始，“以铸代焊”逐渐成为小松矿车底盘设计的技术发展趋势，铸件重
量从占车架重量的20%，一步步增加到50%，焊接用铸件抗拉强度约为620MPa；但从公
开的资料看，小松矿车材料近30年一直没有做过改变，其车架材料为A572的Grade50，
垫板材料为A36，A572对应国产材料Q345，A36对应国产材料Q235。卡特车架有其独
特的风格，通过大量使用铸件来尽量减少焊接量，板材用的很少，铸件屈服强度为
241MPa，钢板屈服强度为290MPa。目前，日立200吨级以下的矿车用的是不易焊接修
复的材料，其屈服强度为690MPa，200吨级以上的矿车车架用材为A572 Grade50，材
料屈服强度为350MPa左右。日立有在车架上用690MPa材料的经验，由于小吨位产品在
市场上运行了有几十年时间，性能一直不错，因此没有在小吨位矿车上进行材料的替换；
2000年之前，矿业公司对矿车车架的寿命要求为40000h，而目前对矿车车架的寿命要求
为60000h，A572材料的疲劳强度和矿车车架焊缝的预期寿命是一致的，从等寿命设计理
念出发，日立大吨位的新设计车型强度等级选择了低强度的材料而没有继续选用690MPa
屈服强度的材料。利勃海尔矿车的创始人来自尤尼瑞格，因此其设计理念有很多的相似，
车架的强度等级也相同，均为屈服强度550MPa的ASTM A710材料，A710标准是美标
老牌号，目前并不先进，ZG18CrMo+QT是利勃海尔的专用材料，焊接性与力学性能均非
常好。
三、矿用自卸车车架材料选型
矿用自卸车车架材料选型要兼顾性能和强度，包括屈服强度、抗拉强度、焊接性能等，
为减轻车架自身重量，降低整车成本，要选择合理的钢板材料，以此提高车架的可靠性和
易维修性。在载荷一定的情况下，结构刚度取决于结构的构造形式与材料类型，反映在计
算中，整体刚度矩阵与弹性模量，对于铁基材料（铁素体钢、奥氏体钢及铁基超合金）来
说，弹性模量极为接近，约200GPa，由于当前的自卸车覆盖件材料均为铁基材料，结构形
式便成为影响结构刚度的主要因素。矿用自卸车的车架材料究竟是应该选择高强钢，还是
普通钢，不同的厂家有不同的做法，高强钢可以在很大程度上实现矿车减重的目的，这也
是日立、利勃海尔依然在很多车型上使用高强钢的原因。可以看到高强钢带来的自重的减
轻，作为后入市场者，如果将550MPa的材料改成345MPa的材料，矿车自重将大大增加，
造成竞争力的大幅下降。更何况利勃海尔和日立在矿车车架上应用高强度钢已经有近40年
的历史，虽该种钢材具有高边缘敏感度，焊接相对困难，但在车架强度比耐久性更重要的
情况下，倾向于选择使用该材料，使用这类钢材需要额外当心焊接接头，焊接后使用打磨
或者增强疲劳寿命的技术处理时，表现良好。实践证明，屈服强度在550MPa到690MPa
的高强度钢用在矿车上是合理的。尤尼瑞格的车架材料虽类似于美标A656-80，但属于定
制牌号，降低了硫含量，并由“可控轧制”制造，具有很好的焊接性和耐疲劳特性。国内
宽体自卸车大多为铆接车架，主要是借鉴重卡行业的铆接式结构，采用铆钉和螺栓连接，
焊接量少，材料选用510L、610L、T700等低合金高强钢，虽焊接性能较差，焊接工艺严
格，但质量轻并具有较高的强韧性和良好的塑性；国内刚性自卸车大多为焊接车架，车架
材料主要选用Q345，其属性一般可通过热轧过程，使其脱氧、晶粒细化获得，例如
ASTM A572等级50和60，ASTM A607，他们与世界各地生产的钢匹配良好，其典型的
机械性能往往会比指定的最小值高10-20%，他们提供良好的抗冲击性和低的缺口敏感性，
此种钢材往往加工硬化，并且非常容易焊接，此种钢材的疲劳寿命和通常用在运输卡车车
架焊缝的预期寿命更紧密地一致，这可以给予我们很重要的启发。
总之，通过对国外和国内矿用自卸车材料选型分析，低强钢和高强钢各有优势，低强
钢可带来良好的焊接性，高强钢易实现车架减重，在矿车车架不同载荷区段要选择合适的
材料，这对提高车架结构强度、实现轻量化具有实质性的指导意义。
参考文献：
[1]刘晋铁.关于矿用自卸车车架材料选型及应用.2020.
[2]裴来平.浅析非公路（矿用）自卸车概况及标准综述.2019.
[3]张小洁，浅析矿用自卸车车架材料选型及应用.2020.