CN108825723A - 耐磨损链销 - Google Patents

Abstract

问题。提供一种链销，该链销即使在使用降解油的环境中也可能改善耐磨损性。解决方案。将大量的销与一种颗粒混合物在一起混合/搅拌，该颗粒混合物包括含有铬（Cr）粉和碳化钨（WC）粉的渗透剂、以及氯化铁（FeCl₃）催化剂，并且WC颗粒与碳化铬（CrC）一起渗透了这些销的表面。因此，在形成这些销的原材料的钢的最外表面部分上形成了碳化铬层，其中，WC颗粒在CrC层中扩散（CrC‑WC层）。

Description

耐磨损链销

本申请是一项发明申请的分案申请，其母案的发明名称是耐磨损链销，申请日是2014年3月12日，申请号是201480011371.8。

技术领域

本发明涉及一种链销，该链销即使在使用降解油的环境中也具有改善的耐磨损性。

现有技术

大量的链节通过销的方式环状地接合到动力传输链（例如无声链或滚子链、或主传动链）中，并且当这些链条运转时，由于链节关于所述销旋转和滑动，销被磨损。因此，为了改善销的耐磨损性，在现有技术中已经提出多种方法。

例如，在JP 56-41370 A中，销材料经过铬化处理，由此在销材料的表面上形成了包括碳化铬的硬化层。此外，在JP 10-169723 A中，在销材料的表面上形成了硬化层，该硬化层包括铬、钛、钒和铌的碳化物中的至少一种。

在形成了碳化铬（CrC）层的销（以下称为涂铬销）、以及在销材料的表面上形成了碳化钒（VC）的销（以下称为VC销）上进行了反复的耐磨损试验，并且这些销的耐磨损试验的结果如下。

在涂铬销的情况下，在重复施加高表面压力的使用状态中，在碳化铬层的表面出现了剥落，并且这些销的磨损随着剥落发展而发展。此外，在VC销的情况下，当施加高表面压力时，在碳化钒层与原材料（销材料）之间的界面处出现了剥落，并且构成硬化层的整个碳化钒层完全剥落，其结果是，磨损急剧发展。在此确认的是，虽然碳化铬提供了与原材料的良好粘合（结合），但表面抗压强度低；另一方面，因为从其表面的剥落不易于发生，碳化钒具有高的表面抗压强度，但是与原材料的粘合低。

已经提出如JP 2003-269550 A中描述的一种装置，在其中，在形成销的原材料的钢的最外表面部分上形成了包括作为主要成分的碳化钒以及少量碳化铬的一个碳化物层，并且在该碳化物层与该原材料之间的边界区处形成了一个边界层，在其中，碳化钒含量急剧减小并且碳化铬含量急剧增加。

在这种情况下，通过在原材料的最外表面部分上形成包括碳化钒（它具有高的表面抗压强度）作为主要成分的一个碳化物层，即使在高表面压力下，碳化物层的表面剥落也不太可能发生，因此改善了销的耐磨损性。此外，在该碳化物层与该原材料之间的边界层处形成了一个富铬层，该富铬层包括与原材料以及碳化钒有高结合（粘合）水平的相对大量的碳化铬，并且其结果是，即使在高表面压力下，该碳化物层从原材料的剥落也不太可能发生，因此进一步地改善了销的耐磨损性。

发明内容

本发明要解决的问题

根据上述JP 2003-269550 A中描述的装置，针对销的（作为链节关于销的旋转和滑动的结果产生的）机械磨损预期可以有一定的效果。

然而，后续测试显示，在碳化钒中的碳原子通过来自降解油的化学侵蚀氧化。因此，风险在于，当长期使用油时，降解油可能会促进这些销的磨损（腐蚀性磨损）。

已经在考虑到以上简述的常规状况的情况下提出了本发明，通过本发明要解决的问题在于提供一种链销，可以即使在使用降解油的环境中改善其耐磨损性。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本申请的诸位发明人专注于作为一种具有高硬度以及高抗氧化稳健性的碳化物的碳化钨（WC）。WC层预计用于降低销的磨损，该磨损来自在涡轮增压发动机或直接喷射发动机内部的使用环境中的化学侵蚀或烟尘侵蚀。与此同时，钨本身通常具有高熔点、并且不易于直接形成在钢的表面上。

鉴于迄今已经存在的情况设计出了本发明，并且根据本发明的链销使得在形成销原材料的钢的最外表面部分形成了包括碳化铬的一个碳化物层，并且碳化钨在所述碳化物层中扩散（参见权利要求1）。

根据本发明，在钢的最外表面部分上的碳化物层中形成了碳化钨，这意味着，当抵抗来自于降解油的化学侵蚀以及烟尘侵蚀的高稳健性可以由碳化物层中的碳化钨展现时，可以维持钢表面的高硬度，因此可以改善耐磨损性。

此外，碳化钨在包括碳化铬的碳化物层中扩散，并且因此，有可能将不易直接形成在钢表面上的碳化钨合并进入碳化铬层中，其中碳化铬用作粘合剂。

碳化物层的厚度优选为至少10 µm（参见权利要求2）。

根据本发明的用于生产链销的方法，形成该销原材料的钢材料连同碳化铬、碳化钨以及卤化物催化剂一起被导入进入容器内，并且在容器内部以750°C-950°C的温度进行搅拌，以便在钢材料上形成扩散涂层，由此在钢材料的最外表面部分上形成了碳化铬层，碳化钨在其中扩散（参见权利要求3）。

在这种情况中，对该扩散涂层的温度范围的下限值被设定在750°C，因为如果温度低于此值，难以形成碳化铬（CrC）层，并且温度范围的上限值被设定在950°C，因为已经实验性地确定了如果温度高于此值，难以形成碳化钨（WC）层。

用作催化剂的卤化物优选为氯化铁（参见权利要求4）。

本发明的优点

如上所述，根据本发明，在形成销原材料的钢的最外表面部分上的碳化物层中形成了包括碳化铬的一个碳化物层，并且碳化钨在所述碳化物层中扩散，并且因此由碳化物层中的碳化钨展现出防止由降解油造成的的化学侵蚀以及烟尘侵蚀的高稳健性，结果是可以提高耐磨损性。此外，根据本发明，碳化钨在包括碳化铬的碳化物层中扩散，并且因此有可能将不易直接形成在钢表面上的碳化钨合并进入该碳化铬层中，其中碳化铬用作粘合剂。

附图说明

图1采用根据本发明示例性实施例的销的无声链的平面示意图。

图2无声链（图1）的前视示意图。

图3旋转式干馏炉（retort）的纵截面视图，该旋转式干馏炉是用于生产销（图1）的设备。

图4旋转式干馏炉（图3）的横截面端视图。

图5销（图1）的横断面显微照片。

图6用于无声链（图1）的磨损试验设备以及试验条件的示意图。

图7示出了使用耐磨损性设备（图6）进行耐磨损性试验的结果以及常规制品的结果的图。

图8示出了在耐磨损性试验后（100小时后）链结和销的磨损量以及常规制品的磨损量的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的示例性实施例进行详细说明。

图1至图8展示了根据本发明的示例性实施例的链销。在此描述了一种用于无声链的销的实例。

如图1与图2中所示，无声链1通过堆叠大量的链板2构造而成，每个链板在厚度方向（图1中的竖直方向，图2中垂直于页面的方向）以及长度方向（图1与图2中的左右方向）具有一对齿部分21以及一对销孔22，同时也用被插入到销孔22的连接销3可枢转地且环状地链接这些链板2。引导链节4被提供在链板2的最外侧上，并且连接销3的末端被固定在引导链节4的销孔41内。应注意的是，所谓的低刚度引导件（在其中，凹口（crotch）部42被形成在背表面侧）在此处被用作引导链节的一个实例。

使用如图3与图4示出的生产设备生产连接销3。在图中，一个旋转容器（旋转式干馏炉）11被可旋转地提供在一个加热炉10之内。主轴12被提供在旋转式干馏炉11的两端处，主轴12穿过形成在炉膛10的两个侧壁部分10A中的开口10a走向。在开口10a中提供了轴套13，并且旋转式干馏炉11的主轴12由轴套13可旋转地支撑以及紧密地与之密封。主轴12被驱动链接到未描绘的一个驱动电机处。此外，在旋转式干馏炉11的内部提供了多个径向突出部14。

接下来将描述用于采用上述生产装置生产连接销3的方法。

旋转式干馏炉11借助于该驱动电机以预定速度旋转，同时在炉膛10中的加热维持在750°C-950°C的温度（优选为约890°C）。此时，由待涂覆的碳钢制成的大量连接销3以及颗粒混合物15被导入进入旋转式干馏炉11中。混合颗粒15包含渗透剂以及卤化物（在此情况中为氯化铁FeCl₃）催化剂，该渗透剂包括铬（Cr）粉以及碳化钨（WC）粉。30小时左右的运行时间是优选的，但是这个运行时间根据待形成在销表面上的碳化物层的厚度进行调整。

当旋转式干馏炉11在运行期间旋转时，颗粒混合物15与这些连接销3一起由旋转式干馏炉11里的这些径向突出部14混合并搅拌（如图4中所示），并且其结果是，这些连接销3的外边缘被置于与颗粒混合物15不断接触的状态中。这导致碳化钨（WC）颗粒与碳化铬（CrC）一起渗透了形成这些连接销3的原材料的钢的表面，并且形成了一个碳化铬层（CrC-WC层），在其中，碳化钨颗粒在碳化铬（CrC）层中扩散。

在这种情况中，温度范围的下限值被设定在750°C，因为如果温度低于此值，难以形成碳化铬（CrC）层，并且温度范围的上限值被设定在950°C，因为已经实验性地确定了如果温度高于此值，难以形成碳化钨（WC）层（尤其当温度超过1000°C时，不再形成WC层）。

接下来，图5示出了以上述方式生产的连接销3的横断面的显微照片。

如图5中所示，在连接销3的原材料的表面上形成了具有大约10 µm厚度的一个硬化层。该硬化层的呈现灰色的部分是碳化铬（CrC）层，并且呈现白色的部分是碳化钨（WC）。如在图中可以看出，大量的碳化钨（WC）颗粒扩散在碳化铬（CrC）层中。应注意的是，提供在该硬化层上的树脂层被用于固定连接销3的切割样品以便于拍摄显微照片。

接下来将描述使用上述无声链用于试验磨损的方法。

使用图6中所示的磨损试验装置进行了磨损试验，示意结构与试验条件一并示出。如图中所示，该试验装置被构造成将23齿的链轮S1、S2配合到主动轴D1以及从动轴D2上（D1与D2之间被布置有一个间隙），并且将用于试验的无声链C缠绕到链轮S1、S2上。

磨损试验装置的主动轴D1的转速为6500 rpm。润滑油温度为100°C并且油量为1.0升/分钟。此外，使用的润滑油的总碱值（TBN）为1。在这里，总碱值通常表明油中包含的酸和碱的量、并且被用作表明油的酸中和容量以及洁净度的参考。

由长期使用而降解的油趋于变为酸性并且其总碱值减小，并且因此选择TBN = 1的润滑油旨在重复以降解油运行的状态。

在图7与图8中示出了使用了上述磨损试验装置的磨损试验的结果。

在这些图中，常规制品a表示使用了氮化物销（已经受到氮化）的无声链的实例，并且常规制品b表示使用了VC销（已被涂覆有碳化钒（VC）层）的无声链的实例。常规制品a的销的表面硬度为Hv = 800并且硬化层的厚度为40 µm，常规制品b的销的表面硬度为Hv =2500并且硬化层的厚度为15 µm，以及本发明制品的销的表面硬度为Hv = 1700并且硬化层的厚度为15 µm。此外，图8示出了在100小时的运行时间后，本发明制品中的作为分开的实体的链节L与销P的磨损量的对比，以及常规制品b中的作为分开的实体的链节L与销P的磨损量的对比。

如图7中所示，当运行时间为大约10小时的时候，常规制品a与b以及本发明制品之间的链伸长几乎没有任何区别，但是在此之后，在这些制品之间的链伸长出现了逐渐的区别。尤其当运行时间超过50小时时，本发明制品中的链伸长基本没有增加，然而传统制品a与b中的链伸长随时间增加。

如图8中所示，在100小时候的运行时间后，本发明制品中的链节L的磨损量比常规制品b中的低大约21%，并且本发明制品中的销P的磨损量为传统制品b的大约四分之一，这显然是相当大的减少。

根据此示例性实施例，在形成连接销3的原材料的表面上形成了一个碳化铬层，其中，碳化钨（WC）颗粒在碳化铬（CrC）层中扩散（CrC-WC层），所以即使在使用降解油的环境中也有可能减少销的磨损并且因此减少链条整体的磨损。

上述示例性实施例在该销生产装置中使用旋转容器（旋转式干馏炉）作为将销与颗粒混合物导入其中的容器的实例，但是本发明并不限于使用这样的容器。摇摆型或搅拌型容器，除其它之外，同样可作为将销与颗粒混合物导入其中的容器，而不是旋转容器。

上述示例性实施例描述了一个实例，其中，根据本发明的销被用于无声链中，但是本发明还能够以相同的方式应用于滚子链的销。

工业应用的领域

本发明适用于销，这些销用于在动力传输链条（例如无声链或滚子链）以及主传动链中连接相邻的链节。

参考符号清单

1：无声链

3：连接销

现有技术文献

专利文件

专利文件1 JP 56-41370 A（参见权利要求书）

专利文件2 JP 10-169723 A（参见段落[0022]）

专利文件3 JP 2003-269550 A（参见图8以及图9）

Claims (1)

1.一种用于生产耐磨损链销的方法，包括：

准备钢材料作为销的原材料；

将所述钢材料连同铬粉、碳化钨以及作为卤化物催化剂的氯化铁一起被导入到容器内，并且

在所述容器内部以750°C-890°C的温度对所述钢材料连同所述铬粉、所述碳化钨和所述氯化铁进行搅拌，

以便在所述原材料的外表面上形成硬化层，所述硬化层由碳化铬(CrC)层形成，其中与所述碳化铬层的中间相比，碳化钨（WC）颗粒相对较多地扩散在所述碳化铬层的顶部和所述原材料附近的所述碳化铬层的底部，以获得抵抗来自于降解油的化学侵蚀以及烟尘侵蚀的高稳健性。