JPH02262482A - トラックブッシュ用複合鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は土木建設機械の履帯の構成部品であるトラック
ブッシュの素材に関するものである。

〔従来の技術〕

土木建設機械の履帯は、第４図に示すように主としてシ
ュー４１．４１・・・・、内側トラックリンク４２．４
２・・・・、外側トラックリンク４３．４３・・・・、
ピン４４．４４・・・・、ｌ−ラックフッシュ４５．４
５・・・・て構成されており、トラックブツシュ４５．
４５・・・・は各トラックリンクを連結しているピン４
４．４４・・・・を土砂から保護すると共に、スプロケ
ット４６の歯と直接接触し履帯な駆動させる重要な部品
てあって、内側トラックリンク４２．４２・・・・に固
着され、これと一体となっている。

トラックブッシュ４５．４５・・・・は、スブロケッ１
〜４６の歯からの強力な駆動力を転かり摩擦力として受
けるか１作業中にスプロケット４６の歯との間に土砂を
＋４み込むのて、非常に摩耗か激しい。更にスフロケッ
ト４６の歯から受ける力は繰り返し曲げ応力となって、
特に内面では引張り応力か働き疲労クラックか発生しや
すい。これらの原因てトラックブッシュに穴かあき、あ
るいは割れて外表面まて貫通すると寿命に至るか、この
時は履帯−式を取り替えねばならない。即ち履帯全体の
寿命をトラックブツシュか決定しているのである。

このトラックブツシュに用いられる材料については、種
々検討されているか、寿命と経済性のバランスか良くと
れている点て、これまては合金鋼に浸炭を行なった材料
か主に使われている。

例えば、総重量６１．８トン、５１５馬力の大型ブルド
ーザ−のトラックブツシュには、ＪＴＳ−ＳＣ間４１５
材の鋼管を所定の形状（外形９６■、内径５２＋ａｍ）
に荒加工後、内外面に浸炭（９５０℃Ｘ７０時間）→焼
入れ（８５０°Ｃ水冷）→焼戻しく２２０°Ｃ）し、更
に最終仕上げ研磨した製品が使用されている。浸炭深さ
は、およそ３．５〜４．２　ｆｆ１ｍで、最表面硬さは
約ＨＶ７００、芯部硬さはＨＲＣ３０程度である。

これが、走行する地盤の種類にもよるか、およそ１００
０〜３　ｆｌ　００時間のｙｔｆｉＡ後には、片肉５〜
７■も摩耗損傷してしまい、穴かあき、あるいは割れて
寿命に至っている。

以上のようにトラックブツシュに要求される特性は、摩
擦力に対しては外表面の硬さか高く対摩耗性か優れてい
ること、繰り返し応力に対しては芯部の靭性と内表面の
耐疲労クラック性が優れていること等が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述のとおり例えばＳＣＭ４１５の鋼管
の内外面に浸炭したブツシュは、小型機種か稼働するよ
うな比較的岩石の少ない使用環境では、およそ３０００
時間で摩耗により取り替えを要するが、特に大型機種か
稼働するような岩盤上ての非常に苛酷な作業条件下にお
いては、１０００〜１５００時間程度しか使用できない
場合かあり、作業能率および経済性の点で問題か多い。

したかって、特に大型機種が稼働するような非常に苛酷
な作業条件下においても、従来材に比べて寿命か少なく
とも２倍以上となる新規な材料の開発が望まれていた。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は多くの研究を重ねた結果、上記課題を解決
するためには、表面の耐摩耗性は、後述する条件の摩耗
試験において摩耗量０．０５　ｃｖａ”／　Ｈｒ以下て
あり、かつ、芯部の靭性はシャルピー衝撃値で１０　ｋ
ｇｆ−ｍ／　ｃｍ２以上であることが必要との結論に達
した。しかるにそのような材料は、単一材では実現か困
難であり、複合材にせざるを得ないこと、そしてその組
合わせは、外面材としては高速度鋼、内面材としては低
合金鋼か最も適切であること、更に複合方法としては、
溶製材を内面材とし、その外面に粉末の高速度鋼を熱間
押出または熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）により複合させ
るのか最も適切であることを見出し、本発明を完成させ
たものである。

すなわち、本発明では、 溶製低合金鋼を内面に、Ｃを０．７〜０．５％、Ｃｒ、
　Ｍｏ、Ｗ、　Ｖ、　Ｃｏの３種以上を合計て１５．０
％以上、Ｓｉ、Ｍｎをそれぞれ２．０％以下および一般
に鋼中に含まれる不可避の不純物を含む粉末製高速度鋼
を外面に複合化させたことを特徴とする対摩耗性に優れ
たトラックブツシュ用複合鋼管である。

４〔作用〕 発明者等は前記したようにトラックブツシュの内外部に
要求される厳しい諸性性を実現させるためには異種材料
を複合化するしかないと考えた。

一般に複合鋼管の製造方法としては、溶製材あるいは鋳
造材の組合わせからなる複合ビレットを圧延あるいは押
出しするとかの方法、母材鋼管に肉感溶接や溶射を行な
う方法、更に粉末冶金による熱間等方圧プレス法（ＨＩ
Ｐ）や熱間押出法等がある。

これらの内、溶製材同士あるいは溶製材と鋳造材の組合
わせからなる複合ビレットを圧延あるいは押出して製造
するのは、境界接合面の接合強度か本用途のように苛酷
な使い方をするには不十分と考えられる。また肉盛溶接
や溶射は、肉盛硬質層か鋳造ままの組織てあり靭性に乏
しく使用中の衝撃により割れや剥離か生しやすいのて、
本用途には適さない。このことは実機使用テストて証明
されている。

これに対して、溶製材と粉末材を組合わせて製造したク
ラツド管は、一般に接着強度に優れ、靭性も高いという
特徴がある。

従って本発明て目的とするような特性の複合鋼管の製造
には、粉末冶金による熱間押出法またはＨＩＰ法が適し
ている。このうち、より靭性の高い硬質層を得るために
は、熱間て強加工され高い靭性が賦与される熱間押出法
を使用することか望ましくまたこの方が製造コストも安
い。

次に本発明における内外面材料の選択、限定理由につい
て述べる。

まず外面材について適切な材料を選定すべく第１表に示
す粉末材料についてテストを行なった。

各試験片は、各成分のガスアトマイズ粉末を用いてＨＩ
Ｐにより棒鋼を作製し、これを焼入れ焼戻ししてテスト
した。標準比較材には、先述のＳＣＭ４１５浸度材を採
用した。

テスト方法は、第３図に概要を示す土砂摩耗試験機を作
製し１時間当りの摩耗体積量で耐摩耗性ン を評価した。即ち、粒径１００ミクロ、の珪砂３２をま
いた円ｇ１３１上に、固定治具３３に固定した試験片３
４（直径１５＠ｍｘ長さ２０ｍｍ）を面圧９．１ｋｇｆ
／ｃｍ２て押付け、試験片３４に対する相対速度を４．
７５Ｋｍ／Ｈｒで円盤３１を回転させ、２時間後の摩耗
体積を測定した。

その結果、第１表に示すように高速度鋼のみが標準比較
材に対して２倍以上の耐摩耗性を示し、本発明の目的を
満足する外面材は高速度鋼のみであることか明らかとな
った。

以下に外面材として選択したこの粉末高速度鋼の成分の
限定理由について述べる。

Ｃは焼入れ時にマトリックスに固溶し高い焼戻し硬さを
与えると共に、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｖの炭化物を
形成し対摩耗性を向上させるために必要な成分である。

充分な量の硬質炭化物を形成するためには少なくとも０
．７重量％の添加か必要であるか、２．５重量％を超え
て添加しても対摩耗性の効果は飽和してしまうので上限
を２．５重量％とじた。

Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｖは、Ｃと結合して炭化物を形
成し対摩耗性を著しく向上させる。また、ＣＯは、マト
リックスに固溶し、炭化物の凝集粗大化を抑え焼戻し硬
さを高くする効果かある。これらの効果を本発明で必要
とするレベルて得るためには、これらの元素のうち少な
くとも３種以上を合計１５．０重量％以上添加する必要
がある。

Ｓｉ、　Ｍｎは、共に脱酸剤として添加された焼入れ性
を向上させるか、２．０　ｉｉ％を超えて添加してもそ
の効果か飽和してしまうのてその上限を２．０重量％と
した。

次に内面材であるかこれを芯部と内表面部に分け、まず
芯部は、先述のとおり従来材ＳＣＭ４１５浸炭焼入れ材
の芯部並みの靭性か必要でありその目安として、ＪＩＳ
３号試験片によるシャルピー衝撃値が、およそ１０ｋｇ
ｆ−１１７０１１１以上のものとした。たたし、複合す
る相手材が高速度鋼てあり、熱処理によってこれに充分
な硬さを与えるためには焼入れ温度は少なくとも９００
℃か必要である。そうすると内面材としては９００℃以
上の焼入れ温度ても結晶粒か粗大化せず靭性が高いこと
か望まれる。したかってＪＩＳ規格のＳＣクラスでは不
適出てあり、ＳＮＣ，ＳＮＣＭ、ＳＣＲ，ＳＣＭクラス
である必要があり、低合金鋼に限定した。

なお、内表面部であるかトラックブツシュは先述のよう
に使用中に鰻り返し曲げ応力を受けるため、ブツシュ内
表面を高硬度にし耐疲労強度を増強する事か望ましい。

その方法としては、例えば、低炭素低合金鋼においては
浸炭焼入れや窒化、中〜高炭素低合金鋼においては高周
波焼入れや高密度エネルギービーム表面処理等か適用て
きる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について述べる。

まず、第２表に本発明のブツシュ材として適切と考えら
れる組合わせを、実施例１乃至５として示す。組合わせ
は、これらに限らずその使用条件、設計条件に応じて適
切に選択使用される。第３表は、これら実施例における
各材料の具体的なＭＩ成を示す。

次に、実施例１の組成に基き、トラックフッシ用複合鋼
管を製造する過程を説明する。

内面材は、第３表に示す組成のＳＣＭ４４０鋼〕連続鋳
造ブルームからの圧延材に、ボーリンク中心孔をあけて
、外径１５０Ｉｌ１１１、内径３５ｍｍ、長さＯＱ　ｍ
＋＋＋の押出用クラッ°ド母材とし、その外周に外１２
０８１１＋＊、肉厚り、Ｓ　ｉｌｌの軟鋼板製円筒カプ
セルな１置して、両者の間に、第３表に示す組成の高速
で鋼のガスアトマイズによる粉末を充填し、その端に直
径２０８　ｍｍ、肉厚り、Ｓ　ｍｍの軟鋼板製プレーを
溶接した後、脱気、密閉してクラット鋼管押用ビレット
とした。

このビレットを１０５０℃に加熱した後、２０００　）
ン型押出ブレスにより、ガラス潤滑を用いて、外１００
　ａｍ、内径５０ｍｍ、長さ約２０００ｍｍ　（肉厚２
５１１Ｉ１１゜面材部７ｍｍ、内面材部１８ｍｍ）の複
合鋼管を得この複合鋼管を外径！１６ｍｎ、内径５２ｍ
ｍ、長さ２１０１（肉厚２２ｉｍ）に切削加工した後、
以下に示すａ〉〜＜ｃ＞の順で熱処理を施し、最終研磨
仕上げして、第１図に示す複合トラックブツシュ１を作
製した。このトラックプツシユニは、肉厚５Ｉの外面材
部２と、肉厚１７ｍｍの内面材部３とからなっている。

＜ａ＞　　焼入れ　　９５０℃×６０分→油冷＜ｂ＞　
　焼戻し　　５５０℃ｘ６０分→油冷２回繰り返し くｃ＞　　内面高周波焼入れ 周波数　　３０　ＫＨｚ 出力　　　１２０　ＫＷ 送り　　　　１０ｍｍ／ｓｅｃ 焼入水量　４０文／鵬ｉｎ このフッシュ１から第２図のように外面材部２から４　
ｍｍＸ　８　ｍｍＸ　４０謹履の抗折試験片４、内面材
部３から１０−■ｘ　１０＋ｓ■Ｘ　５５ｍｍの寸法て
２ｍ■の深さのＵノツチ６を持ったシャルピー衝撃試験
片５を、更に外面材部２と内面材部３にわたって直径１
５ｍｍＸ長さ２０ｍｍの土砂摩耗試験片７を割り出し、
物性を調査した。その結果を第４表に示す。ここで、土
砂摩耗試験は、第３図示の試験機を用い、上記試験片７
を、面圧９．１ｋｇｆ／　１１ｍ２．相対速度４．７５
にＩｌ／ｌｌｒて２時間運転して、その間の摩耗体積量
を測定した。抗折試験は上記試験片４を用いて支点間用
＃２０■の３点曲げ試験を行なった。シャルピー衝撃試
験は、Ｕノツチ付き試験片５で行なった。

標準比較材として、ＳＣＭ４１５の浸炭焼入れ材（浸炭
深さ５ｍｍ）から同様な寸法の試験片を採取し、同様の
テストを行ない比較した。比較材の熱処理条件は、第１
表にも示されているように次の通りである。

浸炭　　　９５０℃×７０時間 焼入れ　　８５０℃ｘ６０分→水冷 焼戻し　　２２０°Ｃ×６０分→水冷 第４表から明らかなように１本発明の実施例１による試
験片の耐摩耗性は、標準比較材（従来材）に対し５．５
倍と極めて優れていることか判る。また、外面材の粉末
高速度鋼部分は、熱間押出し成形により充分に鍛錬され
ており、抗折力４２０ｋｇｆ／　■２．たわみ量０．５
　ｍＩ！＋と使用中の衝撃荷重に充分耐え得る強度と靭
性な有している。

更に、内面材のうち芯部のシャルピー衝撃値は１１．７
　ｋｇｆ−ｍ／ｃｉ２てあり、標準比較材のＳＣＭ４１
５の浸炭材並みの靭性を示している。また、内表面部（
高周波焼入れ部）の表面硬さはＨＶ６７０であり、疲労
亀裂の発生を抑えるのに充分な硬さか得られる。

次に、本発明の実施例１による複合トラックブ・ンシュ
を、前述の大型ブルドーザ−に取付けて強肩盤上の非常
に苛酷な環境下て実機テストしたところ、従来材のＳＣ
Ｍ４１５浸炭材のフッシュては、摩耗による寿命かおよ
そ１４００時間しかなかったのに対し、５２００時間と
、従来材に比べ３．７倍の非常に高い寿命か得られた。

（効果） 以上に述べたように１本発明のトラックブッシュ用複合
鋼管から作製したトラックブツシュを非常に苛酷な環境
下て稼（動する土木建設機械の履帯に用いた場合、従来
のブツシュを用いた場合のおよそ２〜４倍の寿命を示し
、その間履帯の交換なく使用が可能となり、土木建設機
械の作業能率の向上および作業コストの低減に多大の貢
献を行なった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるトラックブツシュ用鋼管の見取
図、第２図は上記トラックブツシュ用鋼管から割り出し
た各種試験片の見取図、第３図は土砂摩耗試験機の見取
図、第４図は土木建設機械の履帯の部分見取図である。 ｌ・・・・複合鋼管、２・・・・外面材、３・・・・内
面材６ 特許出願人　山陽特殊製鋼株式会社 同　　　株式会社　小松製作所 代　　理　　人　　清　　水　　　哲　　ほか２８銅１ 第２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶製低合金鋼を内面に、Ｃを０．７〜２．５％、
   Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏの３種以上を合計１５．０％
   以上、Ｓｉ、Ｍｎをそれぞれ２．０％以下および一般に
   鋼中に含まれる不可避の不純物を含む粉末製高速度鋼を
   外面に複合化させたことを特徴とする耐摩耗性に優れた
   トラックブッシュ用複合鋼管。