CN1047968C - 锻造的日字链及其制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种重量比现有产品轻，而且能增大拉伸剪切应力和耐用年限的锻造的日字链及其制造方法和装置。这种日字链是把用模锻形成的大致呈θ形的间柱链节成品(1)和用模锻形成的能通过弯曲45°以内的弯曲加工形成大致呈θ形的大致ε形的一部分开口的间柱链节半成品(2)连锁状地组合，并将由弯曲加工成对接的间柱链节半成品(2)的对接部分(25)焊接后连锁起来。

Description

锻造的日字链及其制造方法和装置

本发明涉及一种重量比现有产品轻，而且能使拉伸剪切应力和耐用年限增大的日字链及其制造方法和装置。

以前，在船舶的链式提升机和装卸机等机械上使用的链条都普遍使用着大致呈θ形的间柱链节5，它是为了增大长度方向的拉伸剪切应力，或者为了防止链节相互间的纠结，用间柱4连接θ形链节3的中间部分的。但是，如图5所示，这种链条一般是用电阻加热器把圆棒钢料10加热到850-900℃，在弯曲加工成C形后，通过开口部分的连接，用电阻焊把开口部分31、31两端加以接合后，除去焊接部分的焊渣、毛刺32，接着将间柱4插入，用压机将其压接固定地形成。或者，特别在对间柱有强度要求时，一般是用CO₂气体保护电弧焊将端部焊接，从而制成链条的。

因此，上述的用以前的制造方法有以下几方面的问题：(1)由于把均匀截面的棒钢进行180°弯曲加工，弯曲部分(即肩部)的直径就稍微比其他部分细，链条的拉伸应力就容易作用在这部分上，因而就容易从这里开始产生疲劳破坏。此外，(2)用压接间柱将其固定的方法制造的链节，由于反复地使用，变形应力就作用在链节外周部分上，还由于发生铁锈，就有间柱落下的危险；另一方面，用焊接一端将其固定的方法制造的链节，由于反复地使用，变形应力作用在链节外周部分上，有焊接点容易受到疲劳破坏的缺点。特别是在驱动时拉伸张力作用在间柱上的输送用的和渔业上用的链条中，需要通过间柱使其具有更高强度的情况下问题就更严重。而且(3)为了牵引和支撑海上结构物，现提出采用重量轻、抗拉强度优越的钢材，例如用SUS或者铬钼钢等，但有焊接问题，用以前的方法难以制造。另外，(4)如图6所示，链节的连接部分如斜线部分m所示，由于摩擦而磨损，它的耐用年限一般由它的残存直径b决定，但由地以前的链节的截面形状是均匀的，因此，为了使耐用年限增大就必须增大截面直径，随此产生链条重量飞快地猛增的缺点，因而不能采用。

为此，为了提高这种平环链的疲劳强度，日本专利特开昭55-31677号和特开昭62-3848号都分别提出了平环链的方案。

但是，由于无论哪一种方案都是将截面积均匀的棒钢进行180°的最大弯曲加工，形成θ形链节，因此仍然残留下没有根本解决在长度方向拉伸链条时，与肩部的剪切应力相应的疲劳破坏性的问题。

US-2426066号涉及间柱链节的制造，将大致ε形状的间柱链节半成品的外周链节长边部分开口端相互反向扭转，将开口端嵌入另一间柱链节的空隙，再将开口端扭回而对接，和间柱部分一起进行焊接。但外周链节长边部分和间柱部分的接合部位变得鼓出，为确保对应于长度方向的拉力，整体重量变大。

因此，本发明针对上述现有技术的把截面积均匀的棒钢进行弯曲加工并加以焊接的方法所存在的问题，其目的在于，提供一种锻造的日字链的制造方法，该日字链的重量轻而长度方向的抗拉伸强度优良。

本发明的目的还在于，提供一种模锻的日字链，重量轻而长度方向的抗拉伸强度优良。

本发明的目的还在于，提供一种模锻日字链的制造装置。

本发明是基于用以前的方法不可能制造出那种使容易受到剪断应力的肩部和磨损量集中部分的截面积增大，使其他部分具有与此相称的抗拉强度，能减轻重量，同时能使耐疲劳破坏性能、耐用年限提高的链节而进行精心研究的结果。本发明的锻造日字链制造方法如下所述：

本发明的一种锻造的日字链的制造方法，将大致呈ε形的间柱链节半成品的各开口端插入大致θ形的间柱链节成品的各空隙，使间柱链节半成品的各开口端相互对接并连结在间柱部分上而成为大致θ形状，其特征在于，包括下列步骤：用模锻形成将链节部分和间柱部分做成一体的大致呈θ形的间柱链节成品，外周链节的短边部分的宽度方向的直径比公称直径大，而链节长边部分的宽度方向的直径比公称直径小；使链节部分和间柱部分的固定部分中的一边是开口的，从而用模锻形成具有一对链节开口端和间柱开口端的大致呈ε形的间柱链节半成品，外周链节的短边部分的宽度方向的直径比公称直径大，而链节长边部分的宽度方向的直径比公称直径小；把链节半成品的各个开口端插到邻接的间柱链节成品的各个空隙里而加以组合；把从上述的间柱链节半成品的间柱部分的固定端向外扩的链节长边部分向内弯曲加工45°以内，做成大致呈θ形；然后把它的至少上述开口端的对接部分用焊接加以接合地连接起来。

由于本发明采用模锻方法把一个链节形成大致呈θ形、把另一个链节形成大致呈ε形，因此(1)不必像以前那样，把链节的断面形状做成均匀一致的，可采用种种断面形状，例如，通过把外周链节的短边部分的宽度方向的直径模锻成比平均直径大，而长边部分的宽度方向的直径比平均直径小，就能使它比以前的重量轻而且能使抗拉强度提高。

而且(2)能把间柱与外周链节成一体地形成，与以前的压接或焊接的场合相比，能使间柱的抗拉强度提高。特别是在间柱上形成构件的安装孔，这对把间柱用作链节的驱动部分的场合是合适的，由于用以前的方法，把安装孔压接在外周链节上时容易变形、脱落。(3)由地采用模锻，比采用棒钢的弯曲加工的以前的方法能使坯料强度提高。而且(4)由于通过对被弯曲加工成大致呈θ形的大致呈ε形的链节开口部分进行焊接的最小限度的焊接就能制造平环链，因而能把容易形成强度上的难点的焊接部分抑制到最小限度；又由于焊接部分少，因此，即使用焊接性能较差、抗拉强度优良的SCM钢材、SUS钢材等制造链节也没有什么障碍，所以能利用这些钢种的物理性能制造疲劳强度优良的平环链。

本发明的一种模锻的日字链，由多个间柱链节连锁而构成，其特征在于，所述多个间柱链节由大致椭圆形状的链节部分和间柱部分构成，链节部分由一对外周链节短边部分和一对外周链节长边部分构成，间柱部分从该链节部分一侧的外周链节长边部分的中央向另一侧外周链节长边部分延伸，相邻接的链节的外周链节短边部分插通在由另外的链节的间柱所分开的链节部分内，其中链节中间柱部分延伸侧的外周链节长边部分的中央部分对接接合，其中外周链节短边部分的宽度方向的直径比公称直径大，而外周链节的长边部分的宽度方向的直径比公称直径小。

由于通过最小限度的弯曲成大致呈θ形的弯曲加工就能造连锁的日字链，因此在制造作为方面也不同像以前那样地必需进行180°最大弯曲加工的热加工，用冷弯曲加工就能制造，而且由于把焊接部分做成最小，还有能减少在恶劣环境下的工时数的优点。

在制造上述锻造链条时，为了采用与以前的方法不同的弯曲加工，必需有特有的制造装置。在这方面经过精心研究，结果发现由于在把大致呈θ形的间柱链节成品连接起来的大致呈ε形的间柱链节半成品进行弯曲时，必需用大致呈ε形的间柱链节半成品的非移动部分将它夹持，因而利用间柱来夹持，并对由间柱的固定端向左右延伸的链节长边部分施加弯曲应力；而这弯曲应力的施加又最好是用与链节长边部分相对的直线的压力，使其产生把与加压方向垂直的开口端对接的力；这儿，在把上述间柱的固定端向左右延伸的链节长边部分从内侧向外侧压出时，它的两侧的弯曲部分处承受对链节长边部分的压出力，随着这个受力动作，使链节短边部分向内压入，使开口端对接，形成大致呈θ形。本发明的一种模锻日字链的制造装置，将开口端插入间柱链节成品的各空隙中的间柱链节半成品的开口端相互对接接合而成为大致θ形，其特征在于，包括一对夹压配件和一对抵挡配件，夹压配件由一对角锥台形状的夹持部分和支撑部分构成，夹持部分夹紧大致呈ε形状的间柱链节半成品的间柱，支撑部分具有断面呈圆弧形状的凹部导沟，从前后将该夹持部分夹持而配置且接受沿间柱链节半成品的间柱向左右延伸且其宽度方向直径比公称直径小的链节长边部分，上述夹持部分的倾斜侧面与支撑部分形成空隙，可接受与间柱链节半成品相连的大致呈θ形状的链节成品的弯曲部，弯曲部位于从链节长边部分到宽度方向的直径比公称直径大的链节短边部分的地方，夹压配件将由间柱链节半成品的间柱的固定端向左右延伸的链节长边部分从内侧向外侧推压，抵挡配件设置在该夹压配件的推压侧，绕垂直于含间柱链节半成品的平面(L)的回转轴能转动，具有与从链节长边部分到两侧的链节短边部分的一对弯曲部相接的弯曲部，上述夹压配件的推压力由上述弯曲部承受并绕上述回转轴转动，由第二部分把链节短边部分压向内侧的动作，使开口端接合成大致呈θ形状。

图1是表示本发明的制造方法的工序图。

图2是在本发明的方法中所使用的大致呈θ形状的模锻链节的平面图。

图3是在本发明的方法中所使用的大致呈ε形状的模锻链节的平面图。

图4是表示图3所示的模锻链节的开口端在接合状态下的平面图。

图5是表示现有的日字链的制造方法的工序图。

图6是表示链节的磨损率的模式图。

图7是本发明的大致呈ε形状的模锻链节连接时进行弯曲加工的装置的平面图。

图8是沿图7的A-A线得到的断面图。

图9是表示把大致呈ε形状的模锻链节放在下侧的夹持加压配件上并使大致呈θ形状的模锻链节嵌到它的两端里，在进行弯曲加工前的状态的主体图。

图10是表示把一对夹压配件压配件重合并在其压出侧的角部上可转动地配设一对抵挡配件(其中一个省略)的状态的立体图。

图11是表示在磨损试验中的摩擦次数和磨损量关系的曲线图。

图12是表示在磨损试验中的摩擦次数和磨损率关系的曲线图。

下面，根据具体的实施例详细地说明本发明的方法。

(实施例1)

图1是说明本发明方法的工序的立体图。把大致做成ε形状的模锻链节半成品2的一对开口端24、24通过大致做成θ形状的模锻链节成品1地插入到链节成品的由间柱12分隔开的空隙13、14中，接着将上述的一对开口端24、24对接那样地进行弯曲加工，此后焊接两个开口端24、24使其接合、链锁、制成平环链。

详细地说，上述的链节成品1是把链节的外周部分11和间柱部分12模锻成一体的，如图2所示地做成大致呈θ形，由短边部分11A和长边部分11B构成。短边部分11A的肩部13的断面形状做成水平椭圆形，上下方向的短径相应于链节平均直径d；水平方向的长径是d+α，α是因链节平均直径而不同，能相对于链节长度方向的拉伸张力，增加给定的抗拉强度，从而增加肩部13的耐疲劳断裂性能那样地可将α增加到平均直径的10-15％，最大可增加到30％以下。另一方面，长边部分11B的断面形状被做成垂直椭圆形，长径在上下方向上，并与链节的平均直径d等同；短径处在水平方向上，比链节的平均直径d短，是d-β，β划因链节平均直径而不同，但可以定成为能得到与上述的肩部13处增大的抗拉强度相平衡的强度那样地将其减小到平均直径的15-20％，最大可减小到30％以下。

另一方面，如图3所示，为了把多个链节成品1连接起来，链节半成品2的断面形状做成与上述的链节成品相同，它的短边部分21A的肩部23的断面形状做成水平椭圆形，上下方向的短径相应于链节平均直径，水平方向的长径是d+α，长边部分21B的上下方向的长径相应于链节平均直径，水平方向的短径做成d-β。而且，链节21的外周在一个长边部分21B的中央是向外侧开口的，这个开口的张开程度能使上述的链节成品1通过开口部分而插入，即最好把两侧C形链节边分成两份的中心线C1和C2的交错角做成60-80°的程度。间柱22从另外长边部分21B的中央部突出以便将该中央部的开口分成两个，模锻成大致呈ε形状的整体。而且，考虑到间柱22与链节外周部分21的连接部分在连接时由于弯曲加工引起断面直径缩小，因而将这部分做得稍厚些，进行45°以下的，在图面上是30°程度的弯曲加工后，使开口端24、24对接，将该对接部分25的周围加以焊接后，形成如图4所示的形状。这时，上述的间柱22的前端与上述对接部分25之间有一些间隙S，但当长度方向上加上拉伸张力时，可缓和加在与对接部分25的侧部相接的的肩部23上的剪断应力。当然，间柱22的前端也可和上述的对接部分25焊接上。

上述形状的模锻链节，例如当链节平均的直径d是19mm的情况下，通过把肩部13的断面形状做成长径是22mm、短径是19mm，把长边部分11B的长径做成19mm、短径是15mm，与使用直径为19mm的棒钢、用以前的方法制造的平环链相比，从整体上看重量可减少约15％，而抗拉强度能提高约15％。

(实施例2)

在上述日字链的间柱中心部分形成构件安装孔那样地进行模锻，形成大致呈θ形的链节成品1和大致呈ε形的链节半成品2，把它们如上述实施例1那样地连接起来，通过上述的构件安装孔把板片安装在各个链节上，形成链式传送节。

另一方面，用压接方法把带有安装孔的间柱安装在用以前的方法连锁起来的平环链上，通过从两端压接，使间柱的安装孔变形。而且，对平环链的制成后的间柱进行安装孔的穿设加工，因而作业是困难的，是不可能大量生产的。

对上述本发明制品的成一体的间柱和从前的压接间柱的反复使用耐久性进行比较即可发现，以前的压接间柱容易脱落，有因一个脱落而引起连锁地脱落的问题。与此相对，对本发明制品的成一体的间柱上看不到这种倾向。

图7是表示实施本发明方法的装置的概要的平面图，图8是沿图7的A-A线得到的断面图。如图所示，这个弯曲加工装置上下一对夹压配件5、5和一对抵挡配件6、6构成。

如图9和10所示，上述的夹压配件5由一对角锥台形状的夹持部分51、51和支撑部分52构成，夹持部分是用它的前端部51a从左右夹紧大致呈ε形的间柱链节半成品2的间柱22，支撑部分是从前后将夹持部分51夹持住地配置、形成一对平行的接受沿间柱22左右延伸的链节长边部分21B、21B的、断面呈圆弧状的凹部导沟52a、52a。上述夹持部分51的倾斜侧面51b与支撑部分52形成空隙53，因而就可接受与链节半成品2相连的大致呈θ形的链节成品1的弯曲部分11C。这样，如图9所示，当把大致呈ε形的链节半成品2放在下侧的夹压配件5上，使夹持部分51的前端部51a与上侧的夹压配件5对接那样地重合(参见图10)时，就由一对夹压配件5、5将在两侧临时铺设一对大致呈θ形的链节成品1、1的大致呈ε形的链节半成品2牢固地夹持住。

上述的抵挡块配件6、6是把具有弯曲面61a的挡块61围绕着垂直于含链节半成品2的平面L的回转轴62能回转地支承着，挡块61是与夹压配件5的压出侧的上下一对凹部导沟52、52两端相对地配置的、它的内侧面具有与一对从链节长边部分21B到两侧的短边部分21A的弯曲部分21C相接的弯曲面61a。

因此，当从图7所示的状态开始，沿箭头所示方向加压上述的夹压配件5时，上述的夹持部分51处在夹持着间柱22的状态下，就使间柱22的固定端22a附近的从这里向左右延伸的链节长边部分21B、21B从内侧压向外侧，由于一对抵挡配件6、6的弯曲面61a与从链节长边部分21B到两侧短边部分21A的一对弯曲部分21C相接地挡着，上述夹压配件5、5的压出力就由与两侧的弯曲部分21C相接地挡着的一对抵挡配件6、6的第一部分承受，由于这个抵挡配件6、6在受力动作的同时向箭头方向回转，它的第二部分把链节短边部分21A压向里边一方，由此使开口端24、24相互接合，弯曲加工成大致呈θ形。

而且，当与上述方法同样地把接合部分25焊接时，就可把连接作完。这样的作业就使大致呈ε形的链节半成品2连接在一对大致呈θ形的链节成品1、1上，通过重复这样的动作就能进行日字链的制造。

由以上的说明可清楚的看出，由于用大致呈θ形和大致呈ε表的模锻链节形成以前的由均匀截面的棒钢的弯曲加工和焊接制造的日字链，因此能避免由弯曲加工形成的肩部剪切强度的降低，同时通过把焊接部分缩到最小限度，就能使用焊接部分剪切应力降低而抗拉强度优良的钢种，能提供一种比用以前的方法制造的重量轻而且耐疲劳破坏性能优良的日字链。因而能提供作为高速船舶的锚链、海上结构物的牵引用的链条的优质的产品。

又由于间柱相对于外周链节成一体地形成，因此能耐较大的断裂强度，能构成使间柱与驱动手段接合的链条、或渔业上用的链条的优良产品。

用同样的SBC材料，使用对用本发明方法制造的船舶用的链条和用以前方法制造的船舶用的链条施加加速的摩擦损耗的下述的方法进行磨损度的比较试验。

(比较试验)

试验装置

把装着一个链节的固定夹具固定在老虎钳上，把装有摩擦棒(把两根SBC的φ35mm×1m的棒相连，自身重量为7.5kg×2)的夹具设置在刀头安装部分上，以一定条件使摩擦棒往复移动，对供试验的链节内面进行摩擦。摩擦距离：23.5mm，摩擦速度：28次/分(单程)

试验方法

试验前测定直径，磨损开始后每隔六小时(即每隔10080次)卸下，测量直径并求出磨损量。而且在每次卸下时对磨损外观进行照相。显示出将32mm直径(公称)的链节的10％磨损量作为大致界限值情况下与磨损量的关系。

试验结果

测定本发明制品和以前制品的与累计摩擦次数相对的图6所示的测定直径b、磨损量mm和磨损率m/a，结果显示在下述的表1里。

直到一万次为止的磨损量还较少，认为是由于要进行摩擦棒与摩擦面的磨合工作。在所有阶段的磨损量都是本发明制品的比以前制品少(参见图11)。若材料性质(硬度)和形状(直径和圆形度)相同，磨损量当然就相同，因而认为磨损量是与两者直径之着有关的。当把公称直径为32mm的界限磨损余量定为大致是28.8mm时，以前的产品要用18400次才达到界限磨损余量。一般，认为减少10％的约需5年时间，则用加速度试验，摩擦18000次就相当子约5年时间。把这规律应用于本发明时，则相当于40,000次，即大约是11年时间，它的耐用年限几乎和船舶耐用年限相同(参见图12)。

[表1]

试件	磨损次数	测定直径(mm)	磨损量(mm)	磨损率(％)
					本发明制品	0	35.7
10.080	35.0	0.7	2.0
				20.160		32.2	3.5	10.0
30.240	30.1	5.6	16.0
				40.320		28.9	6.8	19.0
以前的制品	0	32.4
				10.080	31.1	1.3	4.0
	20.160	28.0	4.4					14.0
				30.240	26.3	6.1	19.0
	40.320	24.3	8.1					25.0

Claims (3)

1.一种锻造的日字链的制造方法，将大致呈ε形的间柱链节半成品的各开口端插入大致θ形的间柱链节成品的各空隙，使间柱链节半成品的各开口端相互对接并连结在间柱部分上而成为大致θ形状，其特征在于，包括下列步骤：用模锻形成将链节部分(11)和间柱部分(12)做成一体的大致呈θ形的间柱链节成品(1)，外周链节的短边部分(11A)的宽度方向的直径比公称直径大，而链节长边部分(11B)的宽度方向的直径比公称直径小；使链节部分(21)和间柱部分(22)的固定部分中的一边是开口的，从而用模锻形成具有一对链节开口端(24、24)和间柱开口端(22b)的大致呈ε形的间柱链节半成品(2)，外周链节的短边部分(21A)的宽度方向的直径比公称直径大，而链节长边部分(21B)的宽度方向的直径比公称直径小；把链节半成品(2)的各个开口端(24、24)插到邻接的间柱链节成品(1、1)的各个空隙(13、14)里而加以组合；把从上述的间柱链节半成品(2)的间柱部分(22)的固定端(22a)向外扩的链节长边部分(21B、21B)向内弯曲加工45°以内，做成大致呈θ形；然后把它的至少上述开口端(24、24)的对接部分(25)用焊接加以接合地连接起来。

2.一种模锻的日字链，由多个间柱链节连锁而构成，其特征在于，所述多个间柱链节(1、2)由大致椭圆形状的链节部分(11、21)和间柱部分(12、22)构成，链节部分(11、21)由一对外周链节短边部分(11A、21A)和一对外周链节长边部分(12B、22B)构成，间柱部分(12、22)从该链节部分(11、21)一侧的外周链节长边部分(11B、21B)的中央向另一侧外周链节长边部分(11B、21B)延伸，相邻接的链节(1、2)的外周链节短边部分(11A、21A)插通在由另外的链节(2、1)的间柱(12、21B)所分开的链节部分(11、21)内，其中链节(2)中间柱部分(22)延伸侧的外周链节长边部分(11B、21B)的中央部分对接接合，其中外周链节短边部分(11A，21A)的宽度方向的直径比公称直径大，而外周链节的长边部分(11B，21B)的宽度方向的直径比公称直径小。

3.一种模锻日字链的制造装置，将开口端插入间柱链节成品的各空隙中的间柱链节半成品的开口端相互对接接合而成为大致θ形，其特征在于，包括一对夹压配件(5、5)和一对抵挡配件(6、6)，夹压配件(5、5)由一对角锥台形状的夹持部分(51)和支撑部分(52)构成，夹持部分(51)夹紧大致呈ε形状的间柱链节半成品(2)的间柱(22)，支撑部分(52)具有断面呈圆弧形状的凹部导沟(52a)，从前后将该夹持部分(51)夹持而配置且接受沿间柱链节半成品(2)的间柱(22)向左右延伸且其宽度方向直径比公称直径小的链节长边部分(21B、21B)，上述夹持部分(51)的倾斜侧面(51b)与支撑部分(52)形成空隙(53)，可接受与间柱链节半成品(2)相连的大致呈θ形状的链节成品(1)的弯曲部，弯曲部位于从链节长边部分(11B)到宽度方向的直径比公称直径大的链节短边部分(11A)的地方，夹压配件(5、5)将由间柱链节半成品(2)的间柱(22)的固定端(22a)向左右延伸的链节长边部分(21B、21B)从内侧向外侧推压，抵挡配件(6、6)设置在该夹压配件(5、5)的推压侧，绕垂直于含间柱链节半成品(2)的平面(L)的回转轴能转动，具有与从链节长边部分(21B)到两侧的链节短边部分(21A)的一对弯曲部(21C)相接的弯曲部(61)，上述夹压配件(5、5)的推压力由上述弯曲部(61)承受并绕上述回转轴转动，由第二部分把链节短边部分(21A)压向内侧的动作，使开口端(24、24)接合成大致呈θ形状。

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