JP2007326554A - 金属結合による被覆を有するトラック・チェーン連結金具および車台トラック・ローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄ベースの合金で形成される車台組立部構成部品の本体602は、鉄ベースの合金の表面上にまたはアンダーカットまたは溝630の中に、PTA溶接を施された材料を有する。形成された構成部品を熱処理することによって、本体をさらに硬化する。耐磨耗被覆を有する車台組立部構成部品の外側表面部分は、トラック型車両のエンドレストラックが動作する間の構成部品の磨耗面に相当する。
【選択図】図10
Description
米国特許6,414,258は、硬い材料のビーズを無限軌道車の下部走行体のスプロケットの歯やブッシュに塗布する方法を開示している。この方法では、ビーズを溶接オーバレイによって(明らかに遅い工程である)順次塗布し、正弦型表面を形成する。これは、チェーンの連結金具のような合わせ部品には不利である。沈殿物は本質的に玉であるから、初期の磨耗によって滑らかな面を生成するにはかなりの時間がかかる。この滑らかな磨耗表面が生成される前に、被着した接触面が、接合する連結金具の表面に損傷を与える可能性がある。
鉄をベースにした合金で形成されていて第一の端部と第二の端部を持つ管状本体であって、少なくともその一部分が表面焼入れしてある外側表面と内径を持つ内側表面を持っており、内径は第一の端部から第二の端部まで延びる軸状の穴の円周を定め、表面焼入れしてある一部分の少なくとも一部は、鉄ベースの合金の非浸炭層を露出するのに十分な深さまで除去されている管状本体と、
前記非浸炭層に金属結合された耐摩耗性被覆であって、耐摩耗性被覆は、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも60%含む融合超硬金属合金を含む耐磨耗性被覆と、
を含む。
第一の端部と第二の端部と、
内径を持つ内側表面であって、内径が第一の端部から第二の端部まで延びる軸状の穴の円周を定める内側表面と、
第一の端部部分と第二の端部部分に第一の外径を持ち、その間の中間部分に第二の外径を持つ外側表面であって、第二の外径は第一の外径より大きい外側表面と、
前記中間部分の少なくとも一部に位置する環状溝であって、前記中間部分の軸長の半分以上に伸びている環状溝と、
前記環状溝に配置され、トラック・ピン・ブッシュに金属結合された耐摩耗性被覆であって、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも60%含む融合超硬金属合金を含む耐摩耗性被覆と、
を含む。
浸炭金属を、金属表面の少なくとも一部分から金属の非浸炭層を露出するのに十分な深さまで除去し、その部分は被覆すべき範囲を定めるステップと、
鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液でその範囲を被覆するステップと、
その範囲と被覆された懸濁液の間の金属結合を形成して、耐摩耗性被覆を形成するステップと、
を含む。
トラック・ピン・ブッシュの少なくとも一部を浸炭して、浸炭深度を備えた表面を作成するステップと、
非浸炭層を露出するのに十分な深さまで、浸炭金属を除去することによって、被覆すべき範囲の中に、トラック・ピン・ブッシュの浸炭表面の少なくとも一部を準備するステップと、
トラック・ピン・ブッシュのうちの露出された非浸炭層を、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液で被覆するステップと、
露出された非浸炭層および懸濁液を金属結合することによって耐摩耗性被覆を形成するステップと、
準備されていない浸炭トラック・ピン・ブッシュの表面を急冷によって表面焼入れするステップと、
を含む。
第一の端部と第二の端部、および、内径を持つ内側表面であって、内径が第一の端部から第二の端部まで延びる軸状の穴の円周を定める内側表面と、第一の端部部分と第二の端部部分に第一の外径を持ち、その間の中間部分に第二の外径を持つ外側表面であって、第二の外径は第一の外径より大きい外側表面を持つトラック・ピン・ブッシュを形成するステップと、
トラック・ピン・ブッシュを浸炭して、それぞれが浸炭深度を持つ、浸炭外側表面、内側表面、第一および第二の端部部分を作成するステップと、
前記中間部分の少なくとも一部から浸炭鋼を除去して、第二の径を少なくとも浸炭深度分だけ減少させるステップと、
鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液で、減少させられた径の範囲の中の前記中間部分を被覆するステップと、
懸濁液の膜厚を調整して、軸状の穴と同心の外側表面を持つようにし、同心の外側表面の膜厚が耐摩耗性被覆の最終的な膜厚の1.67乃至2.0倍になるように調整するステップと、
前記中間部分の前記部分と懸濁液を金属結合することによって耐摩耗性被覆を形成するステップと、
少なくとも内径および第一と第二の端部を表面焼入れするステップと、
を含む。
表面焼入れをされ鉄ベースの合金で形成されていて第一の端部と第二の端部、外側表面、および内径を持つ内側表面を持つ管状本体であって、内径は第一の端部から第二の端部まで延びる軸状の穴の円周を定め、外側表面の一部は、鉄ベース合金の非浸炭層を露出するのに十分な深さまで除去されている管状本体と、
前記部分に金属結合された耐摩耗性被覆であって、耐摩耗性被覆は、少なくとも60%の鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を含む融合超硬金属合金を含む耐磨耗性被覆と、
を含む。
外径を持つ外側表面と、内径を持つ内側表面とを含むブッシュと、
外側表面を含むトラック・ピンとを含み、
トラック・ピンの外側表面の一部はブッシュの内側表面の一部と実質的に一致していて摩擦面を形成しており、摩擦面は金属結合された耐摩耗性被覆を持っており、耐摩耗性被覆は、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも重量で60%含む融合超硬金属合金を含む。
外径を持つ外側表面と、内径を持つ内側表面とを含むブッシュを形成するステップと、
ブッシュの内側表面の一部と実質的に一致していて摩擦面を形成している外側表面を含むトラック・ピンを形成するステップと、
摩擦面の部分をブッシュの内側表面から除去して被覆すべきブッシュの範囲を露出し、摩擦面の部分をトラック・ピンの外側表面から除去して被覆すべきトラック・ピンの範囲を露出するステップと、
鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも重量で60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液で、ブッシュとトラック・ピンの両方の露出範囲を被覆するステップと、
露出範囲と被覆懸濁液の間に金属結合を形成して耐磨耗性被覆を形成するステップと、
を含む。
少なくとも一つの円筒部分と、
前記少なくとも一つの円筒部分より直径が大きい少なくとも一つのフランジとを含み、
前記少なくとも一つの円筒部分と前記少なくとも一つのフランジ部分の少なくとも一部は磨耗にさらされ、
前記磨耗にさらされる部分は金属結合された耐磨耗性の被覆を持っており、
前記耐摩耗性被覆は、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を重量で少なくとも60%含む融合超硬金属合金を含む。
少なくとも一つの円筒部分と少なくとも一つのフランジ部分を持つ円筒状の本体を形成するステップと、
前記円筒部分とフランジ部分のうちの磨耗にさらされる部分の外側表面を除去して、被覆すべきローラ本体の範囲を露出するステップと、
鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも重量で60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液で、露出範囲を被覆するステップと、
露出範囲と被覆懸濁液の間に金属結合を形成して耐磨耗性被覆を形成するステップと、
を含む。
硬化鋼で形成される本体と、
本体の第1の端上にあって付属装置用の少なくとも一つの開口部を含む取付け面と、本体の第2の端上の接触面と、を含み、
接触面は取付け面の反対側にあり、
接触面は、第2の端に沿って長く伸びていて磨耗面を形成している実質的に平面の領域を含んでおり、
磨耗面は、金属結合された耐磨耗性の被覆を持っており、耐摩耗性被覆は、鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも重量で60%含む融合超硬金属合金を含んでいる。
トラック・チェーン連結金具は、本体、本体の第一の端上の取付け面、および本体の第二の端上の接触面を含み、取付け面は付属装置用の少なくとも一つの開口部を含み、接触面は第二の端に沿って長く伸びていて磨耗面を形成している実質的に平面の領域を含み、接触面が取付け面の反対側にあるように、トラック・チェーン連結金具を形成するステップと、
磨耗面の部分を除去して、被覆すべきトラック・チェーン連結金具の範囲を露出するステップと、
鉄、またはコバルト、またはニッケル、またはそれらの合金を少なくとも重量で60%含む微細に分割された粉末状の可融性超硬金属合金と、ポリビニル・アルコールと、懸濁剤と、解膠剤とを含む懸濁液で、トラック・チェーン連結金具の露出範囲を被覆するステップと、
露出範囲と被覆懸濁液の間に金属結合を形成して耐磨耗性被覆を形成するステップと、
を含む。
中炭素鋼で鍛造された本体であって、中炭素鋼がホウ素、マンガン、クロム、および平衡鉄を含むような本体と、
本体の第1の端の上の取付け面であって、付属装置用の少なくとも1つの開口部を有する取付け面と、
本体の第2の端の上の接触面と、
を備えている。
少なくとも1つの円筒部分と、
前記少なくとも1つの円筒部分より直径が大きい少なくとも1つのフランジ部とを備えており、
少なくとも1つの円筒部分および少なくとも1つのフランジ部の少なくとも一部は磨耗にさらされ、磨耗にさらされる部分の表面からその部分の内部へとアンダーカットが延びており、かつ、プラズマアーク(PTA)溶接被覆がアンダーカットを実質的に満たしていて、溶接被覆の外側表面が磨耗にさらされる部分の表面に一致した状態になっている。
中炭素鋼を用いて車台構成部品の本体を鍛造する工程と、
被覆すべき車台構成部品の範囲を露出させる目的で、磨耗面から鍛造された本体の内部へ伸びるアンダーカットを形成するため、車台構成部品の磨耗面の部分を除去する工程と、
PTA溶接被覆をアンダーカットに施す工程と、
第1の熱処理手順においてPTA溶接被覆を備える本体を熱処理する工程であって、前記第1の熱処理手順が焼入焼戻しを含む工程と、
第2の熱処理手順において本体を熱処理する工程であって、前記第2の熱処理手順が高周波焼入れを含む工程と
を備えている。
1.材料の除去を可能にするため外側直径が望ましい最終外側直径より拡大される場合を除いて、特定の応用や使用環境について、部品図毎にトラック・ピン・ブッシュを切削する。本明細書で説明するトラック・ピン・ブッシュの典型的実施形態において、外側直径はD+3.0mmである。
2.トラック・ピン・ブッシュの少なくとも一部を浸炭する。
3.浸炭表面の少なくとも一部から材料を除去する。この例では浸炭表面とは、外側表面である。従って、外径表面の少なくとも一部が、非浸炭層を少なくとも露出するように除去される。さらに、外側直径は、耐磨耗性被覆の望ましい膜厚に適合するよう、任意選択でさらに縮小されてもよい。好適な典型的実施形態のトラック・ピン・ブッシュにおいて、材料を除去した後の外側直径の少なくとも一部は、D−3.0mmである。従って、このステップは、浸炭外径表面上の範囲から材料を約6mm除去する。
4.トラック・ピン・ブッシュの露出表面を、融合前の望ましい外径が得られるような膜厚(融合前)まで、超硬金属懸濁液で被覆する。例えば、トラック・ピン・ブッシュの露出表面を、2.75mmの膜厚、すなわち、(D−3mm)+2.75×2の直径と等しい膜厚まで被覆する。これはD+2.5mmの外径に相当する。
5.懸濁液を融合させて、露出非浸炭層と懸濁液の間に金属結合を形成する。本明細書で説明されるトラック・ピン・ブッシュの好適な実施形態の場合には、融合された懸濁液の膜厚は2.75×0.55または1.5mm、最終ブッシュ直径はD、すなわち望ましい直径であった。ここで、因子0.55は懸濁液被覆膜厚についての実験的に確立された収縮因子である。
R2=R−X 式2
R3=R+0.82X 式3
ここで、Rはトラック・ピン・ブッシュの最終仕上げ半径、すなわちR=R2+Xであり、R1は浸炭されたトラック・ピン・ブッシュの外側半径であり、R2は非浸炭層を露出するための浸炭層除去後のトラック・ピン・ブッシュの外側半径であり、切削された深度は浸炭深度より0.5mm大きい、すなわち、R2=R1−(Y+0.5)であり、R3は、懸濁液被覆の後で融合の前のトラック・ピン・ブッシュの外側半径であり、Xは、融合工程の間の懸濁液被覆について収縮因子を0.55と仮定した場合の融合の後の懸濁液被覆の膜厚であり、すなわち、X=0.55(R3−R2)であり、Yは、浸炭層の膜厚である。すべて測定単位はミリメートル(mm)である。
1.合わせ面は洗浄されてグリット・ブラストされ、高合金の鉄ベース粉末または同様の機能を持つ粉末を含む懸濁液が塗布される。詳しくは先行特許 (Revankar、5,879,743 1999年3月9日)の中に説明されている。
2.懸濁液被覆はその後、融合の間の被覆の収縮を考慮に入れた、必要な予備融合寸法まで切削され、その後適切な融合環境を用いて適切な炉の中で融合される。アルゴンの分圧を使った真空炉か軽度の正圧で水素を使ったベルト炉のどちらかが推薦される。
3.融合されたピンとブッシュは、基材の鋼に必要な機械的性質を整備するため、必要に応じて熱処理されてもよい。融合された被覆を持つピンとブッシュは(熱処理されてもされなくても)、その後、必要な最終寸法まで切削される。基材鋼は従来型の切削工具や切削方法を用いて切削されてもよい。しかし、被覆表面は、滑らかな軸受部や摺動面を生成するため、少なくとも炭化ケイ素丸砥石機、できれば適切な結合タイプおよびグリット・サイズを備えたダイヤモンド丸砥石機が必要である。
冷延鋼管OD−95.25mm(3.75インチ)およびID−76.20mm(3.00インチ)を切断して4乃至50mmおよび2乃至100mmの長いブッシュを作成した。ブッシュの穴はミルスケール(黒皮)を除去するため軽く切削し、懸濁液、すなわち本明細書で開示された懸濁液で被覆を施した。「できたての」被覆はその後切削し、ブッシュの軸と同心の滑らかな表面を形成した。未融合被覆と融合被覆の膜厚間の事前に設定した関係に基づいて、切削した被覆の膜厚をさまざまに変え、異なる膜厚の融合被覆を作成した。
Claims (30)
- トラック型機械のエンドレストラックのトラック・チェーン連結金具であって、
中炭素鋼で鍛造された本体であって、前記中炭素鋼がホウ素、マンガン、クロム、および平衡鉄を有するような本体と、
前記本体の第1端上の取付け面であって、付属装置用の少なくとも1つの開口部を有する前記取付け面と、
前記本体の第2端上の接触面であって、前記取付け面と反対側にあるような前記接触面とを備え、
前記接触面は、前記第2の端に沿って長く伸びていて車台トラック・チェーン・ボトム・ローラのローラ表面に機械的に接触するように構成されている磨耗面を形成している、実質的に平面の領域を含み、
アンダーカットが前記磨耗面から前記鍛造された本体の内部へ延びており、
プラズマアーク(PTA)溶接被覆が、前記トラック・チェーン連結金具の前記磨耗面に一致する前記溶接被覆の外側表面によって実質的に前記アンダーカットを満たしていることを特徴とするトラック・チェーン連結金具。 - 前記PTA溶接被覆の前記外側表面が実質的に滑らかであることを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記PTA溶接被覆の前記外側表面が前記接触面の残りの部分から突出していることを特徴とする請求項2に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記PTA溶接被覆が約2乃至3mmの膜厚を有していることを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記PTA溶接被覆が3mm未満の膜厚を有していることを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記本体が少なくともHRC50の硬度を有することを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記本体がHRC50乃至55の硬度を有することを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記鍛造された本体の少なくとも一部分を除去することによって前記アンダーカットが形成されていることを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記本体が高周波焼入れされていることを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 前記PTA溶接被覆が表面クラックを有することを特徴とする請求項1に記載のトラック・チェーン連結金具。
- 車台トラック・チェーン・ボトム・ローラであって、
少なくとも一つの円筒部分と、
前記少なくとも一つの円筒部分より直径が大きい少なくとも一つのフランジ部分とを備え、
前記少なくとも一つの円筒部分と前記少なくとも一つのフランジ部分の少なくとも一部分は磨耗にさらされる部分であり、
前記磨耗にさらされる部分の表面から内部へアンダーカットが延びており、
プラズマアーク(PTA)溶接被覆が、前記磨耗にさらされる部分の表面に一致する前記溶接被覆の外側表面によって実質的にアンダーカットを満たしていることを特徴とする車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。 - 前記PTA溶接被覆の前記外側表面が実質的に滑らかであることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記PTA溶接被覆の前記外側表面が前記接触面の残りの部分から突出していることを特徴とする請求項12に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記PTA溶接被覆が約2乃至3mmの膜厚を有していることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記PTA溶接被覆が3mm未満の膜厚を有していることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 2つのフランジ部分を備えており、フランジ部分はそれぞれ少なくとも1つの磨耗にさらされる部分を有し、磨耗にさらされるフランジの部分はそれぞれPTA溶接被覆を有することを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記ローラが、2つの概略同一の部分で形成されており、その各々が円筒部分とフランジ部分を有しており、前記円筒部分が溶接によって相互に固定されていることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 少なくとも前記磨耗にさらされる部分が少なくともHRC50の硬度を有することを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 少なくとも前記磨耗にさらされる部分がHRC50乃至55の硬度を有することを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記円筒部分と前記フランジ部分の磨耗にさらされる部分を除去することによって前記アンダーカットが形成されていることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 少なくとも前記磨耗にさらされる部分が高周波焼入れされていることを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 前記PTA溶接被覆が表面クラックを有することを特徴とする請求項11に記載の車台トラック・チェーン・ボトム・ローラ。
- 車台構成部品を製造する方法であって、
中炭素鋼を用いて車台構成部品の本体を鍛造する工程と、
被覆すべき車台構成部品の範囲を露出させる目的で、磨耗面から鍛造された本体の内部へ伸びるアンダーカットを形成するため、車台構成部品の磨耗面の部分を除去する工程と、
前記アンダーカットにPTA溶接被覆を施す工程と、
第1の熱処理手順においてPTA溶接被覆を備える本体を熱処理する工程であって、前記第1の熱処理手順が焼入焼戻しを含む工程と、
第2の熱処理手順において本体を熱処理する工程であって、前記第2の熱処理手順が高周波焼入れを含む工程と、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記車台構成部品は、前記本体と、前記本体の第1端上の取付け面と、前記本体の第2端上の接触面とを備えたトラック・チェーン連結金具であり、
前記取付け面は付属装置用の少なくとも1つの開口部を備え、
前記接触面は前記第2の端に沿って長く伸びている実質的に平面の領域を有するとともに、前記磨耗面の少なくとも一部分を有しており、
前記接触面が前記取付け面の反対側にある
ことを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 前記磨耗面が機械的に車台トラック・チェーン・ボトム・ローラのローラ面に接触するように構成されていることを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 前記車台構成部品は、少なくとも1つの円筒部分と、前記少なくとも1つの円筒部分より直径が大きい少なくとも1つのフランジとを有するボトム・ローラであり、
前記少なくとも1つの円筒部分と前記少なくとも1つのフランジ部分との一部分が磨耗面を有している
ことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 前記磨耗面が機械的にトラック・チェーン連結金具の接触面に接触するように構成されていることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記中炭素鋼がホウ素と、マンガンと、クロムと、平衡鉄とを含んでいることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 前記第2の高周波熱処理が前記本体を少なくともHRC50の硬度まで硬化することを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 前記第2の高周波熱処理が前記本体をHRC50乃至55の硬度まで硬化することを特徴とする請求項23に記載の方法。
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