KR20230129376A - 기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀 - Google Patents

기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀 Download PDF

Info

Publication number
KR20230129376A
KR20230129376A KR1020237014396A KR20237014396A KR20230129376A KR 20230129376 A KR20230129376 A KR 20230129376A KR 1020237014396 A KR1020237014396 A KR 1020237014396A KR 20237014396 A KR20237014396 A KR 20237014396A KR 20230129376 A KR20230129376 A KR 20230129376A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
track
weight
compound layer
pin
bushing
Prior art date
Application number
KR1020237014396A
Other languages
English (en)
Inventor
로버트 디. 비어맨
Original Assignee
캐터필러 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐터필러 인크. filed Critical 캐터필러 인크.
Publication of KR20230129376A publication Critical patent/KR20230129376A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D55/00—Endless track vehicles
    • B62D55/08—Endless track units; Parts thereof
    • B62D55/18—Tracks
    • B62D55/20—Tracks of articulated type, e.g. chains
    • B62D55/205—Connections between track links
    • B62D55/21—Links connected by transverse pivot pins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0087—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for chains, for chain links
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
    • C23C8/30—Carbo-nitriding
    • C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
    • C23C8/38—Treatment of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C8/52—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions more than one element being applied in one step
    • C23C8/54—Carbo-nitriding
    • C23C8/56—Carbo-nitriding of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Chain Conveyers (AREA)

Abstract

트랙 체인 어셈블리(16)를 위한 트랙 핀(80, 180)은 강철 합금으로 제조된 본체(120, 220)를 포함한다. 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 본체(120, 220)는 그의 외부 표면(125, 225) 상의 화합물 층(130, 230)을 포함한다. 화합물 층(130, 230)은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀
본 특허 개시는 일반적으로 트랙형 기계를 위한 트랙 체인 어셈블리에 관한 것으로, 특히 기계의 트랙 체인 어셈블리에 사용하기 위한 트랙 핀에 관한 것이다.
트랙형 기계는 건설업, 광업, 임업, 및 다른 유사한 산업에서 널리 사용되고 있다. 이러한 트랙형 기계의 언더캐리지는, 바퀴가 아닌 트랙 어셈블리를 사용하여 지면 맞물림 추진을 제공한다. 이러한 트랙 어셈블리는 전술한 식별된 산업에서 빈번히 발견되는 것과 같이, 충분한 견인력을 생성하는 것이 문제가 되는 환경에서 바람직할 수 있다. 구체적으로, 바퀴 상의 작업 표면을 가로질러 구르기보다는, 트랙형 기계는 하나 이상의 트랙 어셈블리를 이용하며, 이는 지면 맞물림 트랙 슈즈를 지지하는 외부 표면, 및 예를 들어 하나 이상의 회전 가능한 트랙 맞물림 요소, 예컨대 구동 스프로킷, 아이들러, 텐셔너, 및 롤러를 중심으로 이동하는 내부 표면을 정의하는 결합 트랙 링크의 무한 루프를 포함한다.
전형적인 트랙 체인 어셈블리 설계는, 한 쌍의 체인 링크에 고정적으로 또는 회전 가능하게 연결된 트랙 핀, 및 링크 사이에, 그리고 트랙 핀을 중심으로 회전 가능하게 위치결정된 부싱을 포함한다. 이러한 트랙 체인 어셈블리는, 트랙 조인트가 물, 먼지, 모래, 암석 또는 다른 무기질 또는 화학 원소의 다양한 연마 혼합물에 노출될 수 있는, 매우 부정적인 환경에서 작동할 수 있다. 트랙 핀과 부싱 사이의 베어링 인터페이스는, 높은 접촉 응력을 받을 수 있으며, 이는 마손부식(galling) 고장을 초래한다. 마손부식은 트랙 체인 어셈블리의 주요 고장 모드이며, 많은 응용에서 트랙 체인 어셈블리의 수명을 제한할 수 있다.
트랙 부싱은 통상적으로 직접 경화되거나, 침탄 및 경화된 탄소 강철 또는 저 합금 강철로 제조된다. 이러한 유형의 트랙 부싱과 조합하여 사용할 경우, 임의의 베어 강철 또는 침탄된 핀은 강철에서의 탄소의 경화 능력에 의해 경도가 제한된다. 직접 경화되거나 침탄된 트랙 핀의 표면 미세구조는 강철 부싱과 유사할 수 있다; 이러한 유사성은 성능을 제한하는 것으로 여겨진다.
마손부식 고장을 해결하기 위해, 물리 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD)을 사용하는 것과 같은, 여러 유형의 하드 코팅 중 하나로 핀을 코팅하는 것이 공지되어 있다. 이러한 코팅은 기판 재료의 표면 상에 증착되고, 이는 부싱의 구조와는 충분히 상이한 새로운 구조를 생성할 수 있다. 이러한 코팅은 마손부식 저항성을 개선시킬 수 있다. 불행하게도, 이러한 코팅의 증착은 비용이 많이 들고 접착력이 문제가 될 수 있다.
마손부식 고장을 해결하기 위한 다른 접근 방식은 접촉 구성요소들 사이의 표면 접촉의 면적을 증가시켜서, 이에 의해 접촉 응력 및 마손부식 경향을 감소시키는 것이다. 이러한 옵션은 트랙 핀 크기의 증가가 시스템 비용의 불균형 증가를 초래하기 때문에 바람직하지 않은데, 다른 모든 관련된 구성요소도 스케일을 따라야 하고 이에 대응하여 크기도 증가시켜야 하기 때문이다.
질화처리는 질화처리 합금의 표면 상에 매우 단단하고 얇은 케이스를 생성할 수 있는 기존의 열 처리 방법이다. 그러나, 질화처리는 대부분의 강철이 그의 강도를 상실하게 하는 높은 가공 온도(500℃ 초과)를 필요로 한다. 이는 훨씬 더 부드러운 기판 위에 하드 케이스를 갖는 결과를 초래하며, 이는 대형 트랙형 기계, 특히 대형 트랙형 트랙터의 전단 및 피로 하중을 포함하여 트랙 체인 어셈블리의 의도된 서비스 하중을 지지하기 위한 강도를 갖지 못할 수 있다.
미국 특허 제10,272,960호의 명칭은 "Nitrided Track Pin for Track Chain Assembly of Machine"이며, 강철 합금으로 제조된 본체를 포함하는 트랙 체인 어셈블리를 위한 트랙 핀에 관한 것이다. 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 본체는 외부 질화 표면을 포함한다.
트랙 체인 어셈블리를 위한 추가적인 해결책을 제공하기 위한 당업계의 지속적인 요구가 있다. 예를 들어, 의도된 서비스 하중을 지지하기에 충분히 강할 뿐만 아니라 트랙 체인 어셈블리의 연장된 유용한 수명을 제공하기 위해 매우 내구성이 있는 트랙 체인 어셈블리의 트랙 핀에 대한 지속적인 요구가 있다.
이러한 배경 설명은 발명자가 독자를 돕기 위해 작성한 것으로 이해될 것이고, 제시된 문제 중 임의의 것이 당업계에서 자체적으로 인식되었다는 표시로서 간주되지 않음이 이해될 것이다. 설명된 원리가 일부 측면과 실시예에서 다른 시스템에 내재된 문제를 완화시킬 수 있지만, 보호되는 혁신의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의되며, 본원에 언급된 임의의 특정 문제를 해결하기 위한 임의의 개시된 특징의 능력에 의해 정의되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
일 실시예에서, 본 개시는 트랙 체인 어셈블리를 위한 트랙 핀을 설명한다. 트랙 핀은 강철 합금으로 제조된 본체를 포함한다. 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 본체는 그의 외부 표면 상의 화합물 층을 포함한다. 화합물 층은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다. 화합물 층은 화합물 층의 외부 표면 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 1 중량%의 탄소를 포함한다.
다른 실시예에서, 트랙 체인 어셈블리를 위한 트랙 핀은 강철 합금으로 제조된 본체를 포함한다. 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 강철 합금의 조성은 0.5 중량% 내지 4 중량%의 규소를 포함한다. 본체는 그의 외부 표면 상의 화합물 층을 포함한다. 화합물 층은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다. 화합물 층은 적어도 190 GPa의 탄성 계수를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 트랙 핀 및 부싱을 포함하는 트랙 체인 어셈블리가 설명된다. 트랙 핀은 길이방향 축을 정의한다. 트랙 핀은 강철 합금으로 제조된 본체를 포함한다. 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 본체는 그의 외부 표면 상의 화합물 층을 포함한다. 화합물 층은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다. 화합물 층은 화합물 층의 외부 표면 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 1 중량%의 탄소를 포함한다.
부싱은 원통형 보어를 정의하는 내부 표면을 포함한다. 부싱은 트랙 핀이 부싱의 원통형 보어를 통해 연장되도록 트랙 핀 주위에 동축으로 위치결정된다. 부싱은 트랙 핀에 대해 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하다. 부싱의 내부 표면은 부싱 재료로 제조된다. 부싱 재료는 강철 합금(이로부터 트랙 핀의 본체가 제조됨)과 상이하다.
개시된 원리의 추가적 및 대안적인 양태 및 특징은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 이해될 것이다. 이해되는 바와 같이, 본원에 개시된 트랙 핀 및 트랙 체인 어셈블리와 관련된 원리는 다른 및 상이한 실시예에서 수행될 수 있고, 다양한 측면에서 수정될 수 있다. 따라서, 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며 첨부된 청구범위의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시의 원리에 따라 구성된 언더캐리지를 포함하는 트랙형 기계의 일 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 체인 어셈블리의 일 실시예의 일부의 부분적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 트랙 체인 어셈블리의 트랙 핀 조인트 어셈블리의 일 실시예의 단면 사시도이다.
도 4는 본 개시의 원리에 따라 구성된 핀 카트리지 어셈블리의 일 실시예의 길이방향 단면도이다.
도면은 반드시 스케일에 따른 것은 아니며 개시된 실시예는 때때로 개략적으로 그리고 부분적으로는 도시되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 특정 경우에서, 본 개시의 이해를 위해 필요하지 않거나 다른 세부 사항을 인식하기 어렵게 만드는 세부사항은 생략될 수 있다. 물론, 본 개시가 본원에 도시된 특정 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시는 페라이트계 침질탄화(본원에서 " FNC" 라고도 지칭됨) 처리의 형태로 질화처리 프로세스를 거친 트랙형 기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 트랙 핀의 실시예를 제공한다. 트랙형 기계의 예는 건설, 광업, 임업, 및 다른 유사한 산업에서 사용되는 기계를 포함한다. 일부 실시예에서, 기계는 도저, 로더, 굴착기, 또는 트랙형 언더캐리지를 갖는 임의의 다른 포장도로 또는 비포장도로 차량일 수 있다. 언더캐리지는 트랙형 기계를 추진하기 위해 지면 또는 다른 표면과 맞물리도록 구성된 트랙 체인 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀의 실시예는 템퍼-저항성 질화처리 합금을 포함하는 강철 합금으로 제조된 본체를 포함할 수 있으며, 이는 페라이트계 침질탄화 처리 프로세스의 형태로 질화처리 기술을 거친 후에도 의도된 응용에 맞는 충분한 코어 강도를 유지할 수 있다. 적합한 합금의 예는 미국 특허 제5,131,965호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제US 2017/0130304호에 설명된 것을 포함하고, 이는 그 전문의 둘 모두가 본원에 참조로 포함된다. 적합한 FNC 처리를 통해 트랙 핀의 본체를 질화처리함으로써, 본체의 외부 표면은 매우 단단한 케이스가 되고 본체의 코어는 그 강도를 충분히 유지한다. 질화처리 프로세스는 본원에서 화합물 층으로 지칭되는(당업자에 의해 "백색 층"으로도 지칭됨) 경화된 금속-매트릭스 케이스를 생성한다. 화합물 층은 질화 트랙 핀이 쌍을 이루는 트랙 부싱의 표면 미세구조와 구조가 현저하게 상이할 수 있다. 실시예에서, 질화 트랙 핀의 코어 강도, 표면 경도, 및 (쌍을 이루는 부싱에 대한) 이질적인 미세구조의 조합은, 질화되지 않은 동일한 트랙 핀에 비해 연장되는 서비스 수명을 위해 우수한 마손부식 저항성 및 충분한 강도를 갖는 견고한 트랙 체인 어셈블리를 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 트랙형 언더캐리지(12)를 갖는 기계(10)의 예시적인 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 기계(10)는 또한 트랙형 기계로서 본원에서 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 기계(10)는 도저, 로더, 굴착기, 또는 임의의 다른 포장도로 또는 비포장도로 차량과 같은 트랙형 언더캐리지를 갖는 임의의 적합한 기계일 수 있다.
기계(10)는 그의 제1 측면(18) 상에 배치된 제1 트랙 체인 어셈블리(16) 및 그의 제2 측면(19) 상에 배치된 제2 트랙 체인 어셈블리(미도시)를 갖는 프레임(14)을 포함한다. 제2 측면(19)은 제1 측면(18)에 대향하는 관계에 있다. 함께, 트랙 어셈블리는 기계(10)를 추진하기 위해 지면 또는 다른 표면과 맞물리도록 구성된다.
기계(10)의 트랙 어셈블리는 유사할 수 있고, 또한 서로의 미러 이미지를 나타낼 수 있음이 이해되어야 한다. 이와 같이, 본원에서는 제1 트랙 체인 어셈블리(16)만 설명할 것이다. 제1 트랙 체인 어셈블리(16)의 설명은 제2 트랙 체인 어셈블리에도 응용될 수 있음이 이해되어야 한다.
제1 트랙 체인 어셈블리(16)는 구동 스프로킷(20), 전방 아이들러(22), 후방 아이들러(24), 및 복수의 트랙 롤러(26)와 같은 복수의 롤링 요소를 중심으로 연장된다. 트랙 체인 어셈블리(16)는 지면 또는 다른 표면과 맞물리고 기계(10)를 추진하기 위한 복수의 지면 맞물림 트랙 슈즈(28)를 포함한다.
언더캐리지(12)의 전형적인 작동 동안, 구동 스프로킷(20)은 전진 회전 방향(FR)으로 구동되어 트랙 체인 어셈블리(16)를, 즉 기계(10)를 전진 방향(F)으로 구동하고, 후진 회전 방향(RR)으로 구동되어 트랙 체인 어셈블리(16)를, 즉 기계(10)를 후진 방향(R)으로 구동할 수 있다. 언더캐리지(12)의 구동 스프로킷(20)은 기계(10)를 회전시키도록 독립적으로 작동될 수 있다.
기계(10)가 트랙형 기계의 맥락에서 도시되지만, 본 개시는 이에 의해 제한되지 않으며, 트랙을 갖는 매우 다양한 다른 기계가 본 맥락에서도 또한 고려됨이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 트랙 체인 어셈블리(16)는 회전 요소들 사이에서 토크를 전달하기 위한 트랙으로서의 컨베이어 시스템에, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 응용에 포함될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 단지 일부분만 도시된, 제1 트랙 체인 어셈블리(16)는 복수의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)를 포함한다. 각각의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)는 핀 어셈블리(44), 내측 링크(46), 외측 링크(48), 및 예를 들어, 도 3에 도시된 복수의 파스너(49)와 같이, 당업자에게 공지된 임의의 적합한 기술을 통해 내측 및 외측 링크(46, 48)에 연결된 트랙 슈즈(28)(도 3 참조)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 다수의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)가 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)에 기계적으로 결합되어, 적절한 수의 이들 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)가 함께 연결될 경우, 트랙 체인 어셈블리(16)가 형성된다. 제1 트랙 체인 어셈블리(16)는 폐쇄 루프를 형성하기 위해 함께 연결될 수 있는 대향 단부를 갖는 주어진 응용을 위한 미리 결정된 길이를 갖는다. 폐쇄 루프는 복수의 핀 어셈블리(44)를 통해 함께 결합된 일련의 내측 링크(46)의 내측 체인(56) 및 일련의 외측 링크(48)의 외측 체인(58)을 각각 제공하도록 대향 단부를 함께 기계적으로 결합함으로써 형성된다. 실시예에서, 적합한 마스터 링크 어셈블리는, 당업자에게 공지된 바와 같이, 폐쇄 루프를 형성하기 위해 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 연결을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 내측 링크(46) 및 외측 링크(48)는, 예를 들어, 금속과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다.
이러한 예에서 각각의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 링크(46, 48)와 관련하여 용어 "내부(inner)" 및 "외부(outer)"는 도면에 도시된 배향에 대한 설명자로서만 사용됨이 인식되어야 한다. "좌" 및 "우" 또는 "제1" 및 "제2"와 같은 다른 용어 또한 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 이러한 용어는 단지 상이한 뷰에 응용되는 편리한 라벨일 뿐이며, 어떤 식으로든 제한하려는 의도가 아님이 이해되어야 한다.
내측 링크(46) 및 외측 링크(48)는 서로의 미러 이미지이다. 따라서, 하나의 링크(46)의 설명은 다른 링크에도 일반적으로 응용될 수 있음이 이해되어야 한다. 내측 링크(46) 및 외측 링크(48) 각각은 제1 단부(62), 제2 단부(64), 외부 측벽(66) 및 내부 측벽(68)을 갖는 본체(60)를 포함한다. 외부 측벽(66) 및 내부 측벽(68)은 제1 단부(62)와 제2 단부(64) 사이에서 본체 축(BA)을 따라 연장된다. 제1 단부(62) 및 제2 단부(64)는 각각 제1 핀 통로(70) 및 제2 핀 통로(72)를 정의한다. 제1 핀 통로(70) 및 제2 핀 통로(72) 각각은 외부 측벽(66)과 내부 측벽(68) 사이에서 횡방향으로 연장된다.
도시된 내측 및 외측 링크(46, 48)는 오프셋 링크를 포함한다. 내측 및 외측 링크(46, 48)의 제1 단부(62)는 내향 오프셋 단부를 포함하고, 내측 및 외측 링크(46, 48)의 제2 단부(64)는 외향 오프셋 단부를 포함한다. 도시된 실시예에서, 본체(60)의 외부 측벽(66)은 본체(60)의 제1 단부(62)에 제1 오프셋 리세스(74)를 정의하고, 본체(60)의 내부 측벽(68)은 본체(60)의 제2 단부(64)에서 제2 오프셋 리세스(76)를 정의한다. 각각의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 내측 링크(46) 및 외측 링크(48)의 내향 오프셋 단부(62)는 그의 핀 어셈블리(44)의 트랙 핀(80)에 대해 회전 가능하게 장착될 수 있다. 각각의 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 링크(46') 및 외측 링크(48')의 외향 오프셋 단부(64)는 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 핀 어셈블리(44)의 트랙 핀(80)과 고정적으로 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 트랙 체인 어셈블리(16)의 링크(46, 48)는 당업자가 인식하는 바와 같이 상이한 구성을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 핀 어셈블리(44)는 본 개시의 여러 가능한 실시예 중 하나에 따라 도시되어 있다. 도시된 핀 어셈블리(44)는 트랙 핀(80), 부싱(82), 한 쌍의 스러스트 링(86, 87), 및 한 쌍의 밀봉 어셈블리(89, 90)를 포함한다.
트랙 핀(80)은 길이방향 축(LA)을 정의한다. 트랙 핀(80)은 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 내측 및 외측 링크(46, 48)의 제1 핀 통로(70)를 통해 연장되고, 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 및 외측 링크(46', 48')의 제2 핀 통로(72)에 적어도 부분적으로 위치결정된다. 부싱(82)은 트랙 핀(80)을 중심으로 동축으로 위치결정되고 트랙 핀(80)에 대해 길이방향 축(LA)을 중심으로 회전 가능하다. 도시된 바와 같이, 내측 및 외측 링크(46, 48)의 내향 오프셋 단부(62)는 부싱(82)에 고정적으로 연결되고, 부싱(82)은 내측 및 외측 링크(46, 48)의 내향 오프셋 단부(62)의 제1 핀 통로(70) 내에 적어도 부분적으로 위치결정될 수 있다. 유사하게, 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 및 외측 링크(46', 48')의 외향 오프셋 단부(64)는 트랙 핀(80)에 고정되며, 트랙 핀(80)은 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 및 외측 링크(46', 48')의 제2 핀 통로(72) 내에 적어도 부분적으로 위치결정될 수 있다.
예를 들어, 부싱(82) 및 트랙 핀(80)은 압입-끼워맞춤(press-fit)에 의해 각각의 내측 및 외측 링크(46, 48; 46', 48')에 고압입-끼워맞춤정될 수 있다. 구체적으로, 부싱(82)은 내측 및 외측 링크(46, 48)의 내향 오프셋 단부(62)의 제1 핀 통로(70) 내로 압입-끼워맞춤될 수 있고, 트랙 핀(80)은 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 및 외측 링크(46', 48')의 외향 오프셋 단부(64)의 제2 핀 통로(72) 내로 압입-끼워맞춤될 수 있다. 다른 실시예에서, 예컨대 용접, 스냅 링(snap ring), 또는 당업계에 공지된 다른 메커니즘을 사용함으로써, 구성요소를 함께 고정하기 위한 임의의 적합한 기술이 사용될 수 있다.
따라서, 부싱(82)에 장착된 내향 오프셋 단부(62)는 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)가 회전함에 따라 트랙 핀(80)에 장착된 외향 오프셋 단부(64)에 대해 피벗할 수 있다. 이러한 회전을 용이하게 하기 위해, 실시예에서, 부싱(82)과 트랙 핀(80) 사이에 윤활제가 증착될 수 있다.
도시된 실시예에서, 트랙 핀(80)은 길이방향 축(LA)을 따라 연장되고 길이방향 축(LA)을 중심으로 동심으로 배치된 원통형 보어(104)를 정의하는 외부 겉 표면(101) 및 내부 겉 표면(102)을 포함한다. 트랙 핀(80)은 핀의 중앙 보어에 저장된 윤활제를 분배하기 위해 중심 길이방향 축(LA)에 수직인 방향으로 그의 외부 겉 표면(101)으로부터 내측으로 보어(104)까지 연장되는 크로스 보어(106)를 정의한다.
하나 이상의 플러그(미도시)가 트랙 핀(90)의 보어(104)에 위치결정되어 그의 보어(104)에 유체 저장소(110)를 형성할 수 있다. 사용 시, 유체 저장소(110) 내에 배치된 유체는 크로스 보어(106)를 통해 트랙 핀(90)의 외부 겉 표면(101)으로 유체 연통하고 전진한다. 일단 외부 겉 표면(101) 상에 배치되면, 유체는 트랙 핀(80)에 대한 길이방향 축(LA)을 중심으로 부싱(82)의 회전을 용이하게 한다. 유체 저장소(110) 내의 유체 보유는 내측 링크(46') 및 부싱(82) 및 외측 링크(48') 및 부싱(82)과 각각 밀봉식으로 맞물리는 밀봉 어셈블리(89, 90)에 의해 보조되는 한편, 부싱(82)과 트랙 핀(80) 사이로 파편(예컨대, 모래, 먼지 등)이 들어가는 것을 방지하는 것 또한 돕는다.
본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀의 실시예에서, 트랙 핀(80)은 강철, 질화물-형성 원소, 및 탄화물-형성 원소를 포함하는 조성을 갖는 강철 합금으로 제조된 본체(120)를 포함한다. 본체(120)는 적합한 FNC 처리 기술을 통해 생성된 외부 질화 표면(125) 및 화합물 층(130)을 포함한다.
실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)는 고온 템퍼링 후에도 의도된 응용에 충분한 코어 강도를 유지할 수 있는 템퍼-저항성 질화처리 합금을 포함하는 강철 합금으로 제조된다. 실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)는 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 강철 합금으로 제조된다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 0.5 중량% 내지 4 중량%의 규소를 포함한다. 실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)는 미국 특허 제5,131,965호 또는 미국 특허 출원 공개 제 US 2017/0130304 호에 설명된 바와 같이 강철 합금으로 제조될 수 있으며, 이는 그 전문의 둘 모두가 본원에 참조로 포함된다.
본체(120)는 적합한 FNC 처리를 거친 본체(120)의 결과로서 생성된 외부 겉 표면(101) 상의 화합물 층(130)을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 FNC 처리에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 FNC 처리에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 둘 모두를 포함한다.
실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)는 적합한 FNC 처리와 같은 질화처리 프로세스를 거친 후에 화합물 층(130)을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 강철 합금으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 0.5 중량% 내지 4 중량%의 규소, 다른 실시예에서 0.5 중량% 내지 2 중량%의 규소, 및 또 다른 실시예에서 1 중량% 내지 3 중량%의 규소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은, Ni, Mo 및 Ti와 같은 다른 고가의 합금 요소를 상당량 추가하지 않고도 트랙 핀(80)의 본체(120)에 원하는 코어 경도를 제공하기에 충분한, 적어도 하나의 질화물-형성 원소, 적어도 하나의 탄화물-형성 원소, 및 규소의 조합을 포함한다. 실시예에서, 강철 합금은 철, 탄소, 질화물-형성 원소, 및 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함하는 조성을 갖는다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 0.2 중량% 내지 0.4 중량%의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 망간을 포함한다. 실시예에서, 강철 합금의 조성은 최대 2.5 중량%의 크롬, 최대 0.3 중량%의 바나듐, 및 최대 0.3 중량%의 알루미늄을 포함한다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 본체(120)가 제조됨)은 표 I에 기재된 바와 같은 범위 내의 화학적 조성을 가질 수 있다:
Figure pct00001
강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성 중 탄소의 존재는 달성 가능한 경도 수준뿐만 아니라 강철의 경화 깊이에 기여하는 데 도움이 될 수 있고, 적합한 FNC 처리를 통해 질화처리에 대한 적절한 반응을 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 적어도 0.20 중량% 이상의 양의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 0.24 중량% 내지 0.34 중량%의 양의 탄소를 포함한다.
강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성 중 망간의 존재는 경화성에 기여하는 데 도움이 될 수 있고 트랙 핀(80)의 의도된 응용에 충분한 코어 경도를 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 적어도 0.5 중량% 이상의 양의 망간을 포함한다. 열 처리에 대한 반응의 균일성을 유지하기 위해, 0.5 중량% 내지 1.5 중량%, 또 다른 실시예에서는 1.0 중량% 내지 1.3 중량%의 더 적은 양의 망간이 사용될 수 있다.
강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성에서 크롬의 존재는 본체(120)의 경화성 및 질화물 형성에 기여하는 데 도움이 될 수 있고, 이에 의해 질화물 반응을 향상시킬 수 있다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 적어도 0.4 중량% 이상의 양의 크롬을 포함한다. 실시예에서, 더 좁은 범위의 0.9 중량% 내지 1.2 중량%의 크롬이 사용될 수 있다.
강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성 중 알루미늄의 존재는 경화성 및 질화물 형성에 기여하는 데 도움이 될 수 있다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 적어도 0.07 중량% 이상의 양의 알루미늄을 포함한다. 케이스 취약성을 방지하기 위해, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 실시예에서 0.07 중량% 내지 1.0 중량% 범위, 또 다른 실시예에서 0.07 중량% 내지 0.3 중량% 범위의 알루미늄을 포함한다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 케이스 및 코어 경도를 향상시키는 것을 돕기 위해 적어도 0.03 중량% 이상의 양의 바나듐을 포함한다. 비용을 줄이기 위해, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 일부 실시예에서 0.03 중량% 내지 0.3 중량% 범위, 또 다른 실시예에서 0.05 중량% 내지 0.1 중량% 범위, 또 다른 실시예에서는 0.1 중량% 내지 0.2 중량% 범위의 바나듐을 포함한다. 따라서, 실시예에서, 강철 합금(이로부터 본체(120)가 제조됨)은 다음 범위 내의 화학적 조성을 가질 수 있다: 0.2 중량% 내지 0.4 중량%의 탄소, 0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 망간, 0.5 중량% 내지 2.0 중량%의 규소, 0.4 중량% 내지 1.5 중량%의 크롬, 0.03 중량% 내지 0.3 중량%의 바나듐, 0.07 중량% 내지 0.3 중량%의 알루미늄, 및 잔량의 철을 포함한다. "쟌량"의 철은, 상업적으로 인정되는 허용 가능한 양 내에서 소량으로 존재할 수 있는, 불순물과 같은 원소의 잔여량을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 각각 1.0 중량% 이하의 양의 니켈 및 몰리브덴을 포함한다. 실시예에서, 니켈 및/또는 몰리브덴은 트랙 핀(80)의 크기 및 기하학적 구조의 함수로서 강철 합금의 강인성 및/또는 경화성을 개선시키기에 충분한 양으로 첨가될 수 있다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 1.0 중량% 이하의 총량의 니켈 및 몰리브덴을 포함한다. 비용을 더 줄이기 위해, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 일부 실시예에서 각각 0.1 중량% 이하의 양, 또 다른 실시예에서 각각 0.01 중량% 이하의 양의 니켈 및 몰리브덴을 포함한다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 미량의 불순물을 제외하고 실질적으로 니켈 및 몰리브덴이 없다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 고온 작업 동안 입자 조대화(grain coarsening)를 줄이는 데 도움이 되는 충분한 양의 티타늄 및 니오븀을 각각 포함한다. 몰리브덴 및/또는 바나듐을 첨가할 경우, 티타늄 및 니오븀은 강철에서 질소 및 탄소와 함께 탄질화물을 형성하며, 코어 경도 및 표면 경도를 향상시키는 데에도 효과적이다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 0.05 중량%, 다른 실시예에서 0.01 중량% 이하의 티타늄을 포함하고, 또 다른 실시예에서 0.01 중량% 이하의 티타늄 및 니오븀의 총량을 포함한다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은, 불순물로서 강철에 존재할 수 있는, 0.03 중량% 이하의 양의 인을 포함한다. 강인성 또는 내식성의 저하를 방지하는 것을 돕기 위해, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 또 다른 실시예에서 0.01 중량% 이하의 양의 인을 포함한다.
실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 잔량의 철을 포함한다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 적어도 80 중량%의 양, 다른 실시예에서 적어도 85 중량%의 양, 및 또 다른 실시예에서 적어도 90 중량%의 양의 철을 포함한다.
다른 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)은 표 II에 기재된 바와 같은 범위 내의 화학적 조성을 가질 수 있다:
Figure pct00002
이러한 실시예 중 일부에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)의 조성은 다음을 포함한다: 0.26 중량% 내지 0.37 중량%의 탄소, 0.5 중량% 내지 1.0 중량%의 망간, 1.0 중량% 내지 3.0 중량%의 규소, 1.5 중량% 내지 2.5 중량%의 크롬, 0.3 중량% 내지 1.0 중량%의 몰리브덴, 0.05 중량% 내지 0.2 중량%의 바나듐, 0.03 중량% 내지 0.1 중량%의 티타늄, 0.01 중량% 내지 0.03 중량%의 알루미늄, 0.025 중량% 미만의 인, 0.025 중량% 미만의 황, 0.005 중량% 내지 0.013 중량%의 질소, 및 잔량의 철.
실시예에서, 트랙 핀(80)은 단조 또는 압연에 의해 원하는 형상으로 형성되는 것과 같이 임의의 적합한 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 형성된 트랙 핀은 약 1 시간의 기간 동안 약 870℃(1600℉)의 온도로 가열함으로써 경화될 수 있고, 이어서 물 또는 오일 중 어느 하나에서 담금질되어 페라이트 및 펄라이트 미세구조의 마르텐사이트로의 변환을 완료할 수 있다. 탄화물 입자를 침전 및 응집시켜서 이에 의해 개선된 강인성을 제공하기 위한 템퍼링 후에, 형성된 트랙 핀은 (예를 들어, 원통형 보어(104) 및 크로스 보어(106)를 제공하기 위해) 원하는 최종 치수로 가공되고 이어서 질화 처리될 수 있다.
질화처리는 트랙 핀(80)의 외부 겉 표면(101)의 표면이 질소로 농축되어 합금 질화물을 형성하고 화합물 층(130)을 형성하는 열-화학 프로세스이다. 실시예에서, 트랙 핀(80)은 적합한 FNC 처리와 같은 트랙 핀(80)의 제조 동안 임의의 적합한 질화처리 기술을 거칠 수 있다.
실시예에서, 트랙 핀(80)의 질화처리를 수행하기 위해 트랙 핀(80)은 임의의 적합한 FNC 처리를 사용하여 처리될 수 있다. FNC는 페라이트 상 필드 내의 온도에서 철 재료의 표면으로 질소 및 탄소를 확산시킬 수 있다. FNC 처리 프로세스는 본질적으로 확산적이며 강철이 온도에 대해 페라이트 상에 있는 동안 질소 및 탄소 둘 모두를 본체(120)의 외부 겉 표면(101)으로 도입한다. 실시예에서, 당업자에게 공지된 바와 같은 가스, 염욕(salt bath), 이온(플라즈마), 용광로, 및 유동층 FNC 처리 기술을 포함하여, 당업자에게 공지될 바와 같이 임의의 적합한 FNC 처리 기술이 사용될 수 있다. 페라이트계 침질탄화는 일반적으로 다양한 양의 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조뿐만 아니라 시멘타이트 및 다양한 탄화물 및 질화물을 포함하는 화합물 층(130)을 생성한다. 실시예에서, FNC 처리는 화합물 층(130)에 인접하고 몸체(120) 내에서 더 깊은 확산 층을 형성할 수 있으며, 이는 고체 용액에 질소를 포함할 수 있고 금속 질화물(MxN)이 침전될 수 있다.
적합한 FNC 처리를 사용하여 트랙 핀(80)의 본체(120)를 질화처리함으로써, 트랙 핀(80)의 외부 겉 표면(101)은 본체의 외부 질화 표면(125)이 되어 본체(120)는 매우 단단한 질화 케이스를 갖고, 본체의 코어는 그 강도를 충분히 유지한다. 질화처리 프로세스는, 일반적으로 "백색 층"으로 지칭되는 화합물 층(130)의 형태로 경화된 금속-매트릭스 케이스를 생성한다. 화합물 층(130)은 트랙 핀(80)의 본체(120)의 코어(135)의 표면 미세구조에 대해 구조적으로 현저하게 상이할 수 있다(그리고 또한 질화 트랙 핀(80)이 쌍을 이루는 부싱(82)의 재료 구조와도 상이할 수 있다). 화합물 층(130)의 경도 및 상이한 미세구조는 마손부식 저항성을 개선시킬 수 있고 트랙 핀(80)의 내식성을 개선시킬 수 있다. 실시예에서, 화합물 층(130), 또는 백색 층은, 트랙 핀(80)이 실제 크기보다 더 큰 크기인 것처럼 기능적으로 수행하도록 FNC 처리를 받음으로써 트랙 핀(80)을 질화처리한 후에 본체(120)의 코어(135)가 충분한 강도를 유지하면서 마손부식 저항성을 제공한다. 실시예에서, 화합물 층(130), 또는 백색 층은, 적어도 3 마이크론 두께일 수 있고, 다른 실시예에서 적어도 5 마이크론 두께일 수 있다.
실시예에서, 화합물 층(130)은 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 둘 모두를 포함한다.
실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 190 GPa의 탄성 계수를 갖는다. 실시예에서, 트랙 핀(80)의 외부 질화 표면(125)은 적어도 Rc 50, 다른 실시예에서 적어도 Rc 55, 또 다른 실시예에서 적어도 Rc 55, 및 또 다른 실시예에서 적어도 Rc 65의 표면 경도를 갖는다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 9 Gpa, 및 또 다른 실시예에서 적어도 10 Gpa의 경도를 갖는다.
실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)의 코어 경도는 외부 질화 표면(125) 아래 0.5 mm에서 측정될 수 있다. 실시예에서, 트랙 핀(80)의 본체(120)는, 외부 질화 표면(125) 아래 0.5 mm에서 측정된, 적어도 Rc 40, 다른 실시예에서 적어도 Rc 42, 및 또 다른 실시예에서 적어도 Rc 45의 코어 경도를 갖는다. 경도 측정은 적어도 3개 측정값의 평균을 포함할 수 있음이 것이 이해되어야 한다.
실시예에서, 화합물 층(130)은 강철 합금(이로부터 본체(120)가 제조됨)에서 발견되는 것보다 더 많은 중량 백분율의 질소 및 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 화합물 층의 외부 표면 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 1 중량%의 탄소 및 적어도 1 중량%의 질소를 포함한다.
실시예에서, 화합물 층(130)은 글로우 방전 광학 방출 분광법(GDOES)에 의해 결정된 바와 같이 다음의 조성을 갖는다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 1 중량%의 양의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 화합물 층의 외부 표면 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 1 중량%의 탄소, 및 다른 실시예에서 화합물 층의 외부 표면 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 2 중량%의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 1 중량% 내지 8 중량%의 양의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 1 중량%의 양의 질소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 1 중량% 내지 16 중량%의 양의 질소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.5 중량%의 양의 규소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.5 중량% 내지 2 중량%의 양의 규소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 최대 0.3 중량%의 양의 바나듐을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.2 중량%의 양의 크롬을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.2 중량% 내지 2.5 중량%의 양의 크롬을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.2 중량%의 양의 망간을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.2 중량% 내지 1.2 중량%의 양의 망간을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 최대 1.0 중량%의 양의 몰리브덴을 포함한다.
실시예에서, 화합물 층(130)은 주사 전자 현미경(SEM) 및 에너지 분산형 X-선 분광법(EDS)에 의해 결정된 바와 같이 다음의 조성을 갖는다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 7 중량%의 양의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 7 중량% 내지 13 중량%의 양의 탄소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 1 중량%의 양의 질소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 1 중량% 내지 6 중량%의 양의 질소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.5 중량%의 양의 규소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.5 중량% 내지 2 중량%의 양의 규소를 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 최대 0.3 중량%의 양의 바나듐을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.2 중량%의 양의 크롬을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.2 중량% 내지 2 중량%의 양의 크롬을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 적어도 0.2 중량%의 양의 망간을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 0.2 중량% 내지 1.2 중량%의 양의 망간을 포함한다. 실시예에서, 화합물 층(130)은 최대 1.0 중량%의 양의 몰리브덴을 포함한다.
실시예에서, 본 개시의 원리에 따라 강철을 합금화한 후, 강철은 단조 또는 열간 압연 및 거친 가공에 의해 열간 변형될 수 있다. 강철 합금은 담금질되고 특정 코어 경도로 템퍼링되고, 이어서 마무리 가공되어 트랙 핀(80)을 형성한다. 그 후 트랙 핀(80)은 적합한 FNC 처리 기술을 통해 질화된다. 예를 들어 가스 질화처리, 염욕 질화처리, 및 플라즈마 질화처리 등와 같은, 당업자에게 공지된 임의의 적합한 질화처리 기술이 트랙 핀(80)을 질화처리하기 위해 사용될 수 있다. 트랙 핀(80)은 그 후에 트랙 핀(80)에 대한 미리 결정된 사양을 따르도록 래핑되거나 가볍게 그라인딩될 수 있다.
생성된 화합물 층(130)의 두께 및 상 구성은 선택될 수 있고 프로세스는 트랙 핀(80)의 의도된 응용을 위해 원하는 특정 특성을 위해 수정될 수 있다. 화합물 층(130)이 택 핀(80)의 외부 겉 표면(101)에만 존재하는 것으로서 도 3에 도시되어 있지만, 이는 단지 예시적인 목적을 위한 것임에 주목해야 한다. 화합물 층(130)은 질화처리 프로세스가 수행되는 트랙 핀(80) 상의 임의의 위치에 존재할 수 있음이 이해되어야 한다.
도 3을 참조하면, 부싱(82)은 일반적으로 원통형인 외부 표면(141) 및 이를 관통하는 원통형 보어(144) 형태의 통로를 정의하는 내부 표면(142)을 포함한다. 부싱(82)은 트랙 핀(80)이 부싱(82)의 원통형 보어(144)를 통해 연장되도록 트랙 핀(80) 주위에 동축으로 위치결정된다. 부싱(82)은 트랙 핀(80)에 대해 길이방향 축(LA)을 중심으로 회전 가능하다. 부싱(82)의 제1 및 제2 축방향 단부면(147, 148)은 각각 인접한 트랙 핀 조인트 어셈블리(42')의 내측 및 외측 링크(46', 48')의 제2 단부(64)에 인접하게 각각 배치된다.
부싱(82)의 외부 표면(141)은 제1 트랙 체인 어셈블리(16)를 추진하는 구동 스프로킷(20)과 맞물리도록 구성된다. 부싱(82)은 구동 스프로킷(20)과 맞물릴 경우 트랙 핀(80)에 대해 길이방향 축(LA)을 중심으로 회전할 수 있고, 이에 의해 부싱(82)과 구동 스프로킷(20) 사이의 상호 작용에 의해 야기되는 부싱(82) 상의 마모를 줄일 수 있다.
실시예에서, 부싱(82)은 내부 표면(142)(및 실시예에서, 외부 표면(141))을 포함하는 케이스-경화된 표면(150)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 케이스-경화된 표면(150)은 트랙 핀(80)의 외부 질화 표면(125)과 접촉 관계에 있다. 실시예에서, 부싱(82)의 케이스-경화된 표면(150)은 예를 들어, 직접 경화 및 침탄 중 하나에 의해 생성되는 것과 같은 임의의 적합한 기술에 의해 생성될 수 있다.
실시예에서, 부싱(82)의 내부 표면(142)은 부싱 재료로 제조된다. 실시예에서, 부싱 재료는 강철 합금(이로부터 트랙 핀(80)의 본체(120)가 제조됨)과 상이하다. 도시된 실시예에서, 전체 부싱(82)이 부싱 재료로 제조된다. 실시예에서, 부싱 재료는 예를 들어 SAE 15B21, SAE 15B26, 또는 SAE 1060을 포함하는 적합한 강철과 같은 임의의 적합한 재료일 수 있다. 트랙 핀(80)의 화합물 층(130)은 부싱(82)의 내부 표면(142)의 표면 미세구조와 구조적으로 상이할 수 있어서 (쌍을 이루는 부싱(82)에 대해) 유사하지 않은 미세구조가 질화되지 않은 동일한 트랙 핀에 비해 택 핀(80)에 대한 연장된 서비스 수명을 위해 우수한 마손부식 저항성을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 상이한 부싱이 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 부싱(82)의 외부 표면(141)은 "Lobed Bushing For Track Assembly and Track-Type Machine Using Same"에 대한 미국 특허 출원 공개 제2010/0139993호에 도시되고 설명된 바와 같은 로브형 표면을 정의할 수 있고, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 또 다른 실시예에서, 부싱(82)은 당업계에 공지된 바와 같이 상이한 형상 및 구성을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)는 당업계에 공지된 바와 같은 구성을 갖는 내부 및 외부 부싱을 포함할 수 있다.
트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 구성요소는 트랙 핀(80)의 길이방향 축(LA)을 중심으로 동심으로 배치되는 복수의 환형 밀봉 공동(152, 153)을 정의할 수 있다. 각각의 밀봉 공동(152, 153)은 트랙 핀 조인트 어셈블리(42)의 상대적으로 회전 가능한 구성요소와 밀봉식으로 맞물리도록 구성된 밀봉 어셈블리(89, 90) 중 하나를 그 내부에 각각 수용하도록 구성될 수 있다. 트랙 핀 조인트 어셈블리의 다른 실시예에서, 다른 구성요소(예를 들어, 부싱(82)과 같은)는 적합한 밀봉 공동을 정의할 수 있다.
스러스트 링(86, 87)은 각각 밀봉 어셈블리(89, 90) 상에 가해지는 축방향 하중을 제한하도록 구성될 수 있다. 밀봉 어셈블리(89, 90)는 각각 스러스트 링(86, 87)의 반경 방향 외측에 위치결정되고, 유체 저장소(110)에 윤활제를 보유하도록 외측 및 내측 링크(48, 46)와 부싱(82) 사이에 러닝 밀봉(running seal)을 제공한다.
다른 실시예에서, 본 개시의 원리에 따른 트랙 체인 어셈블리는 다른 구성요소를 포함할 수 있고 상이한 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 트랙 체인 어셈블리는 미국 특허 출원 공개 제2006/0284485호에 도시되고 설명된 바와 같은 슬리브 베어링 및 다른 구성요소를 갖는 핀 카트리지 어셈블리를 포함할 수 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 또한, 다양한 트랙 링크 설계가 본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀 어셈블리와 함께 사용될 수 있는 점이 고려된다. 예를 들어, 실시예에서, 내측 및 외측 링크는 도 2 및 도 3 에 도시된 것과 상이한 구성을 갖는 S자 형상을 갖는 오프셋 링크를 포함할 수 있거나 또는 당업자에게 공지된 직선 링크를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)는 본 개시의 원리에 따른 여러 가능한 실시예 중 하나에 따라 도시되어 있다. 도시된 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)는 트랙 핀(180); 부싱(182); 제1 및 제2 스러스트 링(186, 187); 복수의 밀봉 어셈블리(189, 190, 191, 192); 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195); 및 제1 및 제2 칼라(197, 198)를 포함한다. 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)는 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195) 사이에 배치된 부싱(182)과 함께 배열되고, 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195)는 차례로 제1 칼라(197)와 부싱(182) 및 제2 칼라(198)와 부싱(182) 사이에 각각 배치된다.
트랙 핀(180)은 길이방향 축(LA)을 정의한다. 부싱(182)과 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195)는 부싱(182)과 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195)가 길이방향 축(LA)을 중심으로 트랙 핀(180)에 대해 독립적으로 회전 가능하도록 트랙 핀(180)을 중심으로 회전 가능하게 위치결정된다. 제1 및 제2 칼라(197, 198)는 각각 트랙 핀(180)의 단부에 위치결정되고 트랙 핀(180)과 압입-끼워맞춤되어 제1 및 제2 칼라(197, 198)가 트랙 핀(180)과 회전 가능하게 결합된다.
제1 스러스트 링(186)은 제1 칼라(197)와 제1 베어링 부재(194) 사이에 배치되고 그들 사이에 축방향 하중을 전달하도록 구성된다. 제2 스러스트 링(187)은 유사하게 제2 칼라(198)와 제2 베어링 부재(196) 사이에 배치되고 그들 사이에 축방향 하중을 전달하도록 구성된다.
트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)의 구성요소는 트랙 핀(180)의 길이방향 축(LA)을 중심으로 동심으로 배치된 복수의 환형 밀봉 홈 또는 공동을 정의할 수 있다. 각각의 밀봉 공동은 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)의 상대적으로 회전 가능한 구성요소와 밀봉식으로 맞물리도록 밀봉 어셈블리(189, 190, 191, 192) 중 하나를 그 내부에 수용하도록 구성될 수 있다.
도시된 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)는 4개의 밀봉 어셈블리(189, 190, 191, 192)를 포함한다. 한 쌍의 밀봉 어셈블리(189, 190)는 부싱(182)과 제1 베어링 부재(194) 사이에 그리고 부싱(182)과 제2 베어링 부재(195) 사이에 각각 배치된다. 다른 쌍의 밀봉 어셈블리(191, 192)는 제1 및 제2 베어링 부재(194, 195), 및 제1 및 제2 칼라(197, 198) 사이에 각각 배치된다. 제1 및 제2 칼라(197, 198)는, 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)의 밀봉 어셈블리(189, 190, 191, 192)가 각각의 인접한 구성요소들 사이에서 압축적으로 맞물려 인접한 부재의 밀봉 표면과 밀봉 접촉하여 작동하는 유밀 밀봉이 그들 사이에 형성되도록 트랙 핀(180)의 단부에 대해 위치결정될 수 있다.
도시된 트랙 핀(180)은 강철 합금으로 제조된 본체(220)를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금은 철 및 질화물-형성 원소를 포함하는 조성을 갖는다. 본체(220)는 견고한 내부를 갖는 원통형이고 적합한 FNC 처리를 통해 트랙 핀(180)을 질화처리함으로써 형성된 화합물 층(230)의 일부인 외부 질화 표면(225)을 포함한다. 실시예에서, 본체(220)는, 윤활제를 위한 유체 저장소로서 작용하도록 설계된 내부 통로가 본체(220)에 실질적으로 없도록 견고한 내부를 포함한다. 트랙 핀(180) 내의 내부 유체 저장소를 생략함으로써, 트랙 핀의 직경은 축소될 수 있어서 일부 실시예에서 트랙 핀(180)에 의한 사용을 위해 요구되는 체적이 그 내부에 정의된 유체 저장소를 포함하는 유사한 트랙 핀에 비해 축소될 수 있다. 이러한 실시예에서 얻을 수 있는 공간 절약은 트랙 핀 카트리지 어셈블리(175)의 전체 크기를 감소시키고/시키거나(그리고 비용 절감을 얻는 데 도움이 되고/되거나), 관련된 구성요소의 크기를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
실시예에서, 트랙 핀(180)의 본체(220)는 도 3의 트랙 핀(80)과 관련하여 본원에서 논의된 임의의 적합한 강철 합금으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(180)의 본체(220)가 제조됨)의 조성은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 가지며, 강철 합금은 0.5 중량% 내지 4 중량%의 규소를 포함한다. 실시예에서, 강철 합금(이로부터 트랙 핀(180)의 본체(220)가 제조됨)의 조성은 0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 망간 및 0.2 중량% 내지 0.4 중량%의 탄소를 포함하는 조성을 갖는다. 도 4의 트랙 핀(180)은 다른 측면에서 도 3의 트랙 핀(80)과 유사할 수 있다.
본원에 설명된 트랙 체인 어셈블리 및 트랙 핀의 실시예의 산업상 이용가능성은 전술한 논의로부터 용이하게 이해될 것이다. 개시된 트랙 핀의 적어도 하나의 실시예는 트랙 체인 어셈블리에 사용될 수 있다. 개시된 트랙 핀의 적어도 하나의 실시예는 트랙형 기계의 언더캐리지에 사용될 수 있다. 예시적인 실시예는 질화 본체를 갖는 트랙 핀을 개시하며, 본체는 템퍼-저항성 질화처리 합금으로 제조되고, 본체는 페라이트계 침질탄화(FNC) 기술을 사용하여 처리되었다.
본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀의 실시예는 유사한 재료로 제조되지만 FNC 기술의 형태로 질화처리되지 않은 트랙 핀에 비해 우수한 전단 강도, 피로 강도, 및 마손부식 저항성을 나타낼 수 있다. 본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀의 실시예는 트랙 핀을 포함하는 트랙 조인트 어셈블리로부터 슬리브 베어링이 생략될 수 있도록 개선된 마손부식 저항성을 가질 수 있고, 이에 의해 그와 관련된 구성요소 및 추가적인 가공 작업을 제거할 수 있다. 본 개시의 원리에 따라 구성된 트랙 핀의 실시예는 증가된 표면 경도, 내마모성, 특정 유형의 부식에 대한 저항성, 및 압축 표면 응력을 나타낼 수 있으며, 이는 유사한 재료로 제조되지만 FNC 기술의 형태로 질화처리되지 않은 트랙 핀에 비해 트랙 핀의 피로 저항성을 개선시킨다.
본 개시의 원리에 따른 트랙 핀 및 트랙 체인 어셈블리의 실시예는 트랙형 언더캐리지를 이용하는 트랙형 트랙터와 같은 임의의 기계에서 잠재적인 응용을 발견할 수 있다. 또한, 본 개시는 구성요소가 상당한 마모를 받는 트랙 체인 어셈블리에 응용될 수 있다. 이러한 기계는 도저, 로더, 굴착기, 또는 본원에 설명된 바와 같이 트랙 어셈블리를 이용하는 임의의 다른 포장도로 또는 비포장도로 차량 또는 고정식 기계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
전술한 설명은 개시된 시스템 및 기술의 예를 제공하는 것임이 이해될 것이다. 그러나, 본 개시의 다른 구현예는 전술한 예와 상세한 부분이 상이할 수 있음이 고려된다. 본 개시 또는 그의 예에 대한 모든 참조는 그 지점에서 논의된 특정 예를 참조하도록 의도되고, 보다 일반적으로 본 개시의 범위에 대한 임의의 제한을 의미하도록 의도되지 않는다. 특정 특징에 대한 모든 구별 및 차이의 표현은 관심있는 특징에 대한 선호의 결여를 나타내도록 의도되지만, 달리 특별히 명시되지 않는 한, 본 개시의 범주로부터 이러한 것을 완전히 배제하는지는 않는다.
본원에서 값의 범위에 대한 언급은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 단지 범위 내에 있는 각각의 개별 값을 개별적으로 참조하는 약칭 방법으로서의 역할을 하도록 의도된 것이며, 각각의 개별 값은 마치 본원에서 개별적으로 언급된 것처럼 본원에 포함된다. 본원에 설명된 모든 방법은 본원에서 달리 지시되지 않거나 달리 문맥에 의해 명백하게 부정되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다.

Claims (10)

  1. 트랙 체인 어셈블리(16)를 위한 트랙 핀(80, 180)으로서, 상기 트랙 핀(80, 180)은:
    본체(120, 220)를 포함하고, 상기 본체(120, 220)는 강철 합금으로 제조되며, 상기 강철 합금은 철, 질화물-형성 원소, 탄화물-형성 원소, 및 규소를 포함하는 조성을 갖고, 상기 강철 합금의 조성은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함하고;
    상기 본체(120, 220)는 그의 외부 표면(125, 225) 상의 화합물 층(130, 230)을 포함하고, 상기 화합물 층(130, 230)은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 화합물 층(130, 230)은 상기 화합물 층(130, 230)의 외부 표면(125, 225) 아래 0.003 mm에서 측정된 적어도 1 중량%의 탄소를 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  2. 제1항에 있어서, 상기 강철 합금의 조성은:
    0.2 중량% 내지 0.4 중량%의 탄소,
    0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 망간,
    0.5 중량% 내지 4 중량%의 규소,
    최대 2.5 중량%의 크롬,
    최대 0.3 중량%의 바나듐, 및
    최대 0.3 중량%의 알루미늄을 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  3. 제1항에 있어서, 상기 강철 합금의 조성은:
    0.2 중량% 내지 0.4 중량%의 탄소,
    0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 망간,
    0.5 중량% 내지 2.0 중량%의 규소,
    0.4 중량% 내지 1.5 중량%의 크롬,
    0.03 중량% 내지 0.3 중량%의 바나듐,
    0.07 중량% 내지 0.3 중량%의 알루미늄, 및
    잔량의 철을 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  4. 제1항에 있어서, 상기 트랙 핀(80, 180)의 본체(120, 220)는 적어도 Rc 40의 코어 경도를 갖고 상기 코어 경도는 상기 화합물 층(130, 230) 아래 0.5 mm에서 측정되는, 트랙핀(80, 180).
  5. 제1항에 있어서, 상기 화합물 층(130, 230)은 페라이트계 침질탄화에 의해 그 내부에 형성된 Fe2-3(C,N) 미세구조 및 Fe4N 미세구조 둘 모두를 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 화합물 층(130, 230)은 적어도 9 GPa의 경도 및 적어도 190 GPa의 탄성 계수를 갖는, 트랙 핀(80, 180).
  7. 제1항에 있어서, 상기 화합물 층(130, 230)은 적어도 0.5 중량%의 규소를 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 화합물 층(130, 230)은 적어도 1 중량%의 질소를 포함하는, 트랙 핀(80, 180).
  9. 제8항에 있어서, 상기 화합물 층(130, 230)은 중량 기준으로 각각의 제1 양의 질소 및 탄소를 각각 포함하고, 상기 본체(120, 220)의 강철 합금은 중량 기준으로 각각의 제2 양의 질소 및 탄소를 각각 포함하고, 상기 각각의 제1 양은 상기 각각의 제2 양의 질소 및 탄소 각각보다 많은, 트랙 핀(80, 180).
  10. 트랙 체인 어셈블리(16)로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 트랙 핀(80, 180)으로서, 길이방향 축(LA)을 정의하는, 트랙 핀(80, 180);
    부싱(82, 182)을 포함하고, 상기 부싱(82, 182)은 내부 표면(142)을 포함하고, 상기 내부 표면(142)은 원통형 보어(144)를 정의하고, 상기 부싱(82, 182)은 상기 트랙 핀(80, 180)이 상기 부싱(82, 182)의 원통형 보어(144)를 통해 연장되도록 상기 트랙 핀(80, 180) 주위에 동축으로 위치결정되고, 상기 부싱(82, 182)은 상기 트랙 핀(80, 180)에 대해 상기 길이방향 축(LA)을 중심으로 회전 가능하며, 상기 부싱(82, 182)의 내부 표면(142)은 부싱 재료로 제조되고, 상기 부싱 재료는 상기 강철 합금(이로부터 상기 트랙 핀(80, 180)의 본체(120, 220)가 제조됨)과 상이한, 트랙 체인 어셈블리(16).
KR1020237014396A 2020-10-06 2021-09-21 기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀 KR20230129376A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/063,940 US20220106000A1 (en) 2020-10-06 2020-10-06 Ferritic Nitro-Carburized Track Pin for Track Chain Assembly of Machine
US17/063,940 2020-10-06
PCT/US2021/051242 WO2022076159A1 (en) 2020-10-06 2021-09-21 Ferritic nitro-carburized track pin for track chain assembly of machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230129376A true KR20230129376A (ko) 2023-09-08

Family

ID=78372111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237014396A KR20230129376A (ko) 2020-10-06 2021-09-21 기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220106000A1 (ko)
JP (1) JP2023544549A (ko)
KR (1) KR20230129376A (ko)
CN (1) CN116438322A (ko)
AU (1) AU2021357052A1 (ko)
CA (1) CA3195095A1 (ko)
WO (1) WO2022076159A1 (ko)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5131965A (en) 1990-12-24 1992-07-21 Caterpillar Inc. Deep hardening steel article having improved fracture toughness
US6656293B2 (en) * 2001-12-10 2003-12-02 Caterpillar Inc Surface treatment for ferrous components
US7347513B2 (en) 2005-06-20 2008-03-25 Caterpillar Inc. Cartridge assembly for a track chain of a track type machine and machine using same
US8287056B2 (en) 2008-12-05 2012-10-16 Caterpillar Inc. Lobed bushing for track assembly and track-type machine using same
US20160097459A1 (en) * 2014-10-06 2016-04-07 Caterpillar Inc. Nitrided Engine Valve with HVOF Coating
EP3276040B1 (en) * 2015-03-25 2020-07-15 Nippon Steel Corporation Nitrided or soft nitrided part with excellent wear resistance and pitting resistance
US20170130304A1 (en) 2015-11-05 2017-05-11 Caterpillar Inc. Alloy with High Core Hardness Suitable for Rapid Nitriding
US10272960B2 (en) * 2015-11-05 2019-04-30 Caterpillar Inc. Nitrided track pin for track chain assembly of machine
EP3526351B1 (en) * 2016-10-13 2021-04-07 Caterpillar Inc. Nitrided track pin for track chain assembly of machine
US10870910B2 (en) * 2018-01-10 2020-12-22 GM Global Technology Operations LLC Ferritic nitrocarburized part and methods of making and using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023544549A (ja) 2023-10-24
AU2021357052A1 (en) 2023-05-25
WO2022076159A1 (en) 2022-04-14
US20220106000A1 (en) 2022-04-07
CA3195095A1 (en) 2022-04-14
CN116438322A (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6656293B2 (en) Surface treatment for ferrous components
US5851014A (en) Slide ring seal assembly for the running gears of track-laying vehicles
EP2269898B1 (en) Undercarriage assembly component for a track-type machine
JP4999328B2 (ja) 焼結摺動部材
US7657990B2 (en) Track chain link and undercarriage track roller having a metallurgically bonded coating
US9138805B2 (en) Method for applying wear resistant coating to mechanical face seal
US6045200A (en) Track bushing having improved abrasion and galling resistance
KR100211423B1 (ko) 전동체를 구비한 기계부품
EP3526351B1 (en) Nitrided track pin for track chain assembly of machine
KR20230129376A (ko) 기계의 트랙 체인 어셈블리를 위한 페라이트계 침질탄화 트랙 핀
US10272960B2 (en) Nitrided track pin for track chain assembly of machine
AU2020354889B2 (en) High carbon steel track bushing
US10393271B2 (en) Method for manufacturing seals
JPH03219050A (ja) 耐摩耗摺動材とその製造方法
JP2896144B2 (ja) 耐摩耗性の優れた合金鋼
US20210101651A1 (en) Track chain components with hardface overlay
JP2001088755A (ja) 履 帯
CN115003592A (zh) 触发器式履带惰轮