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Relrenschutzkette
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Die Erfindung betrifft eine Reifenschutzkette mit einem offenen Netzwerk
aus geschlossene Figuren bildenden Gliedern und die Glieder an den Ecken der Figuren
verbindenEn Verbindern. Beim Gebrauch der Kette stellen die Glieder den Kontakt
mit dem Untergrund her, auf dem der Reifen mit der Kette arbeitet. Die mit dem Untergrund
in Berührung kommenden Flächen der Glieder unterliegen deshalb einem Verschleiß.
Die Glieder werden deshalb im folgenden als Verschleißglieder bezeichnet.
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Bei einer bekannten Form einer Reifenschutzkette für schwere erdbewegende
Fahrzeuge ist jedes Verschleißglied eine längliche Platte mit einem geschlossenen
länglichen Schlitz oder zwei Durchbrüchen. Jeder Verbinder besteht aus einem zu
einer Sch?elf gebogenen Stab. Die Verbinder sind durch die Durchbrüche in den Verschleißgliedern
geführt, bevor sie durch eine Klammer oder durch Schweißen geschlossen werden.
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Die Verschleißglieder und die Verbinder werden beide einer Wärmebehandlung
unterzogen, um sicherzustellen, daß sie die JeweiLs erforderliche Härte haben. Die
Behandlung kann vor dem Zusarnrr.c; bau der Kette geschehen. Für den Fall, daß die
Verbinder geschweißt werden sollen, ist die Wärmebehandlung zwecks Härtung vor dem
Zusammenbau der Kette eineErschwernis für das spätere Schweißen. Häufig ergeben
sich in den Verbindern Haarrisse, weil örtliche Spannungen während des Schweißens
und nachfol3enden Abkühlens entstehen. Nicht geschweißte Verbinder zeigen dieses
Problem nicht, haben.jedoch den Nachteil, daß die Festigkeit der Kette und die Dichte
ihres Netzes begrenzt sind.
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Abweichend hiervon kann die Wärmebehandlung auch durchgeführt wenden,
nachdem die Kette zusammengebaut wurde. Dies vermeidet die Nachteile der Wärmebehandlung
vor dem Zusammenbau, falls die Verbinder geschweißt werden sollen. Dagegen kann
beim Gebrauch gleicher Sorten von Stahl für die Verschleißglieder und die Verbinder
die jeweils erforderliche Härte nicht eingehalten werden.
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Der bisher übliche Gebrauch der gleichen Sorte von Stahl für die Verschleißglieder
und die Verbinder ergab eine Härte für beide Elemente maximal von etwa 42 bis 44
auf der Rockwell-C-Skala.
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Dies hat sich in der Praxis als oberer Grenzwert für die Verbinden
herausgestellt, die während des Gebrauchs immer noch Risse bCk()r!1flL Dagegen ist
dieser Wert bedeutend unterhalb des für eine lange Lebensdauer notwendigen Werts
für die Verschleißglieder. Wenn Kohlenstoff- oder Werkzeugstahl für die Verschleißglieder
und kohlenstoffarmer Stahl für die Verbinder benutzt wird, können die Verbinder
geschweißt werden und die Kette nach ihrem Zusammenbau wärmebehandelt werden, wodurch
eine gleichmäßige Durchhärtung der Verschleißglieder und eine aufgekohlte Oberflächen
zone für die Verbinder erzielbar ist (US-PS 3 943 990). Dies hat jedoch den Nachteil,
daß die Kette eine begrenzte Lebensdau; hat, weil die aufgekohlte Zone der Verbinder
sich durchscheuert und der darunter liegende Stahl geringer Härte weiterem Abrieb
nicht wiedersteht.
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US-PS3 943 ib zieht auch Werkzeugstahl für Verschleißglieder und Verbinder
in Betracht, verwirkt diesen Gedanken jedoch wieder, weil die Verbinder nicht schweißbar
und offen und geschlossen ausgeführte Verschleißglieder zu verwenden sind. Eine
solche Kot@@ aus ofrenen und geschlossenen Verschleißgliedern wurde in dieser älteren
Patent nicht für annehmbar gehalten, und zwar wegen der obengenannten Gründe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reifenschutzkette zu
schaffen, die in zufriedenstellender Weise die bei den herkömmlichen Reifenschutzketten
aurtretenden Probleme löst, also insbesondere eine lange Lebensdauer bei guter Herstellbarl
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der Kette sichert.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die
in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Die hierin vorgeschriez' nen Härtebereiche
sichern eine,lange Lebensdauer sowohl der Verschleißglieder als auch der Verbinder.
Ein bevorzugter engc?jr' Wertebereich für die Härte ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.
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Im nachfolgenden sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Reifenschutzkette
gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsrorm eines Verbinders rür
die erfindungsgemäße Kette, Fig. 3.eine weitere Ausführungsform des Verbinders für
die Kette.
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Fig. 1 zeigt eine Anzahl von Verschleißgliedern lo, die aus geschlossenen
Figuren bestehende Muster bilden, und Verbinder 12, die die Verschleißglieder lo
an den Ecken der Figuren verbinden.
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Vier Verschleißglieder lo sind auf jeden Verbinder 12 aufgefädel-.
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Jedes Verschleißglied lo ist eine längliche Platte mit zwei schlitzförmigen
Durchbrüchen 14 zur Aufnahme eines Verbinders 12.
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Die Durchbrüche 14 liegen unsymmetrisch zur Längsachse des Verschleißglieds,
so daß nach einer Seite hin ein größerer Betrag an Material vorhanden ist, der abgenützt
werden kann, bevor das Verschleißglied unbrauchbar wird.
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Die Durchbrüche 14 können durch einen einzelnen Schlitz ersetzt werden.
Abweichend hiervon kann die Verschleißplatte auch durch Ringe ersetzt werden. Diese
Form ist nicht dargestellt, da sie den auf diesem Gebiet vertrauten Fachleuten bekannt
ist.
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Jeder Verbinder 12 ist aus einem Stahlstab geformt und hat einen nicht
ganz geschlossenen Ring 16 mit Schenkeln 18, die sich radial nach außen vom Ring
erstrecken und einander überlappen.
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In der Praxis werden die Verbinder nach dem Auffädeln der Verschleißglieder
lo durch Zusammenschweißen der Schenkel 18 entlang ihrer sich überlappenden Abschnitte
geschlossen. In der Zeichnung sind zur einen Seite der Linie A-A auftragsgeschweißte
Verbinder und zur anderen Seite dieser Linie wiederstandgeschwei2-te Verbinder dargestellt.
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Die Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verbinders 22,
bei dem ein Ringabschnitt vorhanden ist und die Enden des Rings einander im Krümmungsbereich
des Ringabschnitts überlappen, wobei einer der Schenkel außerhalb der Hauptebene
des Rings gebogen ist.
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Fig. 3 zeigt einen weiteren Verbirxfr 32, der dem Verbinder der Fig.
2 ähnlich ist, bei dem jedoch die Enden des Rings einander in der Hauptebene des
Rings überlappen. Ein Abschnitt des Rings ist dabei zu einem kleineren Radius als
der übrige Teil gebogen.
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Die Verbinder 22 und 32 werden ebenfalls durch Auftragsschweißen oder
Wiederstandsschweißen geschlossen.
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Die Verbinder 12, 22, 32 haben demgemäß jeder sich überlappende Schenkel
oder Enden und eine Verschweißung über die Länge der
Uberlappung.
Dies erlaubt eine verläßliche Verschweißung von Kohlenstoffstahl, die bisher für
diesen Zweck als unpraktisch angesehen wurde. Beim Verbinder 12 befindet sich der
geschweißte Teil außerhalb des Ringabschnitts. Bei den Verbindern 22 und 32 ist
der geschweißte Teil im Ring, jedoch ist dort das Material doppelt vorhanden und
die Schweißstelle ausgedehnt.
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Ein Beispiel einer zufriedenstellend erprobten Schutzkette hat die
folgende Zusammensetzung von Kohlenstoffstahl: Verschleißglieder lo: Ein Kohlenstoffstahl,
der in der Republik Südafrika durch die Firma UNION Steel Corporation of South Africa
Limited (USCO) unter der Bezeichnung EN 45 verkauft wird und die folgende Zusammensetzung
hat, wobei die Prozentangaben sich aur das Gewicht beziehen: Kohlenstoff 0,50 -0,60%
Silizium 1,50 -2,00% Mangan 0,70 -1,00% Schwefel 0,50% approx.
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Phosphor 0,50% approx.
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Verbinder 12, 22, 32: Hochzugfester Kohlenstoffstahl, der in der Republik
Südafrika durch USCO unter der Bezeichnung EN.8 und EN 5 A verkauft wird, von denen
die Gewichtsprozentanteile wie folgt sind: EN 5A oder EN 8 Kohlenstoff 0,25 - 0,30%
0,35 - 0,45% Silizium 0,05 - 0,35% 0,05 - 0,35% Mangan 0,70 - 0,90% 0,60 - 1,00%
Schwefel 0,60 approx. 0,60% approx.
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Phosphor 0,60% approx. 0,60% approx.
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In der Praxis wird die Kette wir folgt hergestellt.
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Zunächst werden die Verschleißglieder und Verbinder geformt und auf
einer Platte zusammengestellt, wobei drei, vier oder fünf Verschleißglieder auf
jeden Verbinder gefädelt werden, um das gewünschte Muster und die gewünschte Maschenweite
zu erhalten.
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Die sich Uberlappenden Enden der Verbinder werden dann gegeneinander
gedrückt, durch Schweißen zusammengeheftet und dann endgültig durch Auftragsschweißen
zusammengeschweißt. Abweichend hiervon können die Verbinder wiederstandsgeschweißt
werden, in welchem Fall die den Schweißstrom zuführenden Backen auch zum Zusammendrücken
der Enden benutzt werden.
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Die zusammengebaute Kette wird dann in der folgenden Weise wärmebehandelt.Wenn
im folgenden von einem Salzbad die Rede ist, ist ein Kohlenstoff- Stickstoff- Salz
gemeint, das unter der ;Bezeichnung C-carbon-80 erhältlich ist und einen hohen Siedepunkt
hat.
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1. Die Kette wird erhitzt und im Salzbad bei 860 OC viereinhalb Stunden
gehalten. Dies kohlt die Oberfläche der Kettenelemente bis zu einer Tiefe von 8mm
auf.
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2. Die Kette wird an der Luft abgekühlt, bis sie Raumtemperatur erreicht.
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3. Die Kette wird auf 700 0C geglüht.
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4. Die Kette wird auf 450 0" wieder erwärmt.
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5. Die Kette wird erneut in das Salzbad bei 840 0C gebracht und zwar
0,7 Minuten lang rur je einen mm Dicke.
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6. Die Kette wird in öl abgeschreckt.
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7. Schließlich wird die Kette wieder angelassen, so daß die Verschleißglieder
aus EN 45-Stahl eine Härte von 52 bis 54
auf der Rockwell-C-Skala
und die Verbinder aus EN 8-Stahl eine Härte von 25 bis 34 auf der Rockwell-C-Skala
haben.
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Die oben genannten Stähle haben kalthärtende Eigenschaft, so daß sich
im Gebrauch erfahrungsgemäß die Härte der Verschleißglieder und der Verbinder um
etwa 5 bis lot erhöht, was als ideal gefunden wurde, um gute Abriebeigenschaften
und Verläßlichkeit zu erhalten.
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Die oben genannte Wärmebehandlung ist nur ein Beispiel für eine mögliche
Wärmebehandlung. Andere Behandlungsarten wurden ebenfalls erfolgreich erprobt. Z.B.
wird bei einer Art von Behandlung die Kette in einem Ofen bei etwa 8500C erhitzt
und dann einem Kohlenstoff- Stickstoff- Gas im Ofen für 4 bis 5 Stunden ausgesetzt
hiernach in öl abgeschreckt und hierauf zur Erlangung der gewünschten Härte wieder
angelassen.
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Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Kette besteht darin, daß
sowohl die Verbinder als auch die Verschleißglieder durchgehärtet sind. Dies bedeutet,
daß die Abnutzung der Kette und das Aneinanderreiben der Verschleißglieder und der
Verbinder nur eine allmähliche Verschlechterung der Kette im Gebrauch bringt.
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Dies muß im Gegensatz zu Ketten gesehen werden, die gehärtete Kohlenstoffstahl-Verschleißglieder
und einsatzgehärtete Verbinder haben. Solche Ketten unterliegen einem raschen Ausfall,
sobald einmal die aufgekohlte Zone der Verbinder durchgescheuert ist, d.h. bis der
darunterliegende nicht so wiederstandsfähige Stahl dem raschen Angriff durch die
Verschleißglieder ausgesetzt ist und alsbald bricht.
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Die oben angegebenen Beispiele geben bevorzugte Stahl legierungen
an. Indessen sind auch Stähle brauchbar, die folgenden Kohlenstoffgehalt haben,
wobei die Wärmehandlung entsprechend anzupassen ist.
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Verschleißglieder: Kohlenstoffgehalt 0,45 bis 0,65 Gewichtsprozent.
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Verbinder: Kohlenstoffgehalt 0,25 bis 0,45 Gewichtsprozent.
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Versuche und Erprobungsergebnisse,dievom Anmelder erhalten wurden,
zeigten,daß zur Erzielung bester Ergebnisse die relative Härteinden in den Ansprüchen
angegebenen Bereichen eingehalten werden sollte.
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Insbesondere wurde gefunden, daß für die Verschleißglieder die Oberflächenhärte
nicht oberhalb 60 Rockwell liegen soll, wenn man die im Betrieb sich noch einstellende
Nachhärtung einbezieht, da sonst die Verschleißglieder leicht brechen. Geringere
Härtewerte können verwendet werden, jedoch nimmt dann die Lebensdauer der Verschleißglieder
rasch ab. Für die Verbinder ist der Bereich der brauchbaren Härten nicht so kritisch
und hängt gewöhnlich vom Anwendungsfall für die Kette ab. Wenn die Kette nur um
die Oberfläche eines Reifens gelegt wird, dann sollte die Härte im oberen Bereich
gewählt werden, da dann die Verbinder ebenfalls einem gewissen Verschleiß unterliegen
und einer Verwindung der Verschleißglieder um ihre Längsachse wiederstehen müssen,
wenn die Verschleißglieder in Berührung mit dem Boden kommen. Wenn dagegen die Kette
wenigstens teilweis in der Lauffläche eines Reifens eingebettet ist, wie dies beispielsweise
in US-PS 3 722 566 (Dohmeier) der Fall ist, dann kann die Härte für die Verbinder
im unteren Teil des angegebenen Bereichs gewählt werden. Es hat sich herausgestellt,
daß das beste Ergebnis für die Verschleißglieder dann erzielt wird, wenn diese eine
Härte (unter Einbeziehung der Nachhärtung im Betrieb) von 53 bis 58 auf der Rockwell-C-Skala
erreichen.
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Die Untersuchung von Ketten, die sich als erfolgreich herausgestellt
haben, hat gezeigt, daß die Verschleißglieder eine verhältnismäßig flache Kurve
des Härte verl aufs vom Kern zur Oberfläche haben, während dieser Gradient bei den
Verbindern groß ist, d.h. eine steile Änderung des Härteverlaufs mit der Tiefe vorliegt.
Aus diesem Orund hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Verschleißglieder hinsichtlich
ihrer Oberflächenhärte
und die Verbinder hinsichtlich Ihrer Kernhärte
zu spezifizieren, wobei bei den Verbindern der Gesichtspunkt ausschlaggebend ist,
daß es auf die durchgehende und nicht nur auf die Oberflächenhärte für die Brauchbarkeit
auch des Verbinders ankommt.
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Die folgende Tabelle gibt die Untersuchungsergebnisse von fünf erfolgreichen
Ketten wieder. Der Ausdruck RC bezieht sich auf die Rockwell-C-Skala und der Ausdruck
VPN bezieht sich auf die entsprechende Vickershärte als Ergebnis der jeweiligen
Härteprüfung.
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Verschleißglied Verbinder Oberfläche Kern Oberfläche Kern 494VPN 49RC
494VPN 49RC 418VPN 49RC 306VPN 34RC 516VPN 50RC 494VPN 49RC 509VPN 46RC 268VPN 25RC
540VPN 50RC 516VPN 48RC 429VPN 47RC 280VPN 26RC 473VPN 50RC 473VPN 50RC 353VPN 49RC
313VPN 31RC 516VPN 52RC 494VPN 52RC 391VPN 50RC 321VPN 28RC Die Mikrostrukturen
aller Proben waren ähnlich und bestanden aus feinem Martensit bei den Verschleißgliedern
und aus getempertem Martensit, Perlit und Ferrit bei den Verbindern.
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L e e r s e i t e