第一節(jié) 工程機械履帶產(chǎn)品分類與構(gòu)成 分析
履帶有兩種形式：一是整體式，二是組合式。
整體式是履帶板上帶嚙合齒，直接與驅(qū)動輪嚙合，履帶板本身成為支重輪等輪子的滾動軌道。
組合式履帶是由履帶板、鏈軌節(jié)、履帶銷軸和銷套等組成。左右鏈軌節(jié)與銷套緊密配合連接，履帶銷軸插入銷套有一定間隙，以保證連接處轉(zhuǎn)動的靈活性，其兩端與另兩個鏈軌節(jié)孔緊配合。鎖緊履帶，履帶銷與鏈軌節(jié)孔配合較松，便于整個履帶的安裝和拆卸。
第二節(jié) 國內(nèi)工程機械履帶產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應用 分析
由于國內(nèi)車輛履帶板的使用壽命低，有關(guān)統(tǒng)計結(jié)果表明，車輛履帶板的使用壽命約為3200km的車輛行程。為此，國內(nèi)一些科研單位和企業(yè)通過對履帶板的失效 分析 與 研究 入手針對其性能要求,在不改變履帶板用鋼和技術(shù)要求條件下,通過多元微量合金化成分的優(yōu)選,采用了非常規(guī)變質(zhì)處理工藝,進行了熱處理工藝的優(yōu)化設(shè)計。
1、車輛履帶板用鋼及熱處理
履帶板的傳統(tǒng)用鋼是ZGMn13高錳鋼,其化學成分;質(zhì)量分數(shù)%為1.00~1.40C,11.50~14.50Mn,0.5~0.8Si,≤0.045S,≤0.08P。這種奧氏體鋼硬度約為180~220HBS,具有很強的加工硬化能力,當它在受到劇烈沖擊或特大。
壓力作用時,表面層將迅速發(fā)生加工硬化,使硬度達到450~550HBS,獲得高的耐磨性,其心部則仍維持原有狀態(tài)。高錳鋼履帶板傳統(tǒng)的熱處理方法是水韌處理,即加熱溫度為1050℃~1080℃,水(≤40℃)冷。
2、履帶板的失效形式及強韌化的途徑
履帶板的失效形式主要有:(1)履帶板在高載荷作用下,應力幅值較高,加之復雜的交變沖擊載荷的作用,使得板內(nèi)裂紋的尖端產(chǎn)生加工硬化,KIc值下降,而發(fā)生準脆性斷裂。(2)鑄件表面存在的氣孔、渣眼、砂眼等缺陷以及水韌處理的微裂紋將成為疲勞裂紋源,是產(chǎn)生低應力準脆性斷裂的基礎(chǔ)。(3)在惡劣的偶然性大沖擊作用下,其應力幅值大于σs,在高應力區(qū)域裂紋源的KIc值降低導致裂紋迅速擴展而斷裂。(4)因強度不足,產(chǎn)生塑性變形,銷孔拉長使整個履帶增長而失效?；蜾N孔磨損失效。
履帶板強韌化的途徑:(1)采用多元微量合金化成分的優(yōu)選。(2)采用非常規(guī)變質(zhì)處理的新工藝。(3)對高錳鋼材料成分進行優(yōu)化設(shè)計,并根據(jù)新的成分制訂相應的熱處理工藝。
3、非常規(guī)變質(zhì)處理的機理及工藝
變質(zhì)處理是鑄造生產(chǎn)改善材質(zhì)性能的最常用的和最簡便的與最有效的方法。高錳鋼的常規(guī)變質(zhì)處理,往往是向鋼中加入一次變質(zhì)劑,以期獲得所需的性能。本 研究 根據(jù)生產(chǎn)廠家的條件與現(xiàn)有鐵合金的品種,選用了多元變質(zhì)劑:Ti、Al、Ca、RE(即鈦鐵、硅鐵稀土、硅鈣合金)和多次分級變質(zhì)處理的方法,其變質(zhì)工藝如表1所示。
從工藝方案可知Al、Ca、RE都有脫氧的作用。高錳鋼中的MnO和FeO的存在使其韌性降低。而稀土元素的化學活潑性很強,稀土氧化物的生成自由能為最低,它在鋼液中首先形成稀土氧化物,因此,稀土是一種很強的脫氧劑,其脫氧能力僅次于鈣,而強于鋁。同時稀土硫化物的標準生成自由能要比MnS、FeS等低得多,因而它也是一種脫硫劑。據(jù)測定,加稀土后的高錳鋼S含量下降20-30%。殘存在鋼液中的稀土硫化物,是熱力學上極為穩(wěn)定的高熔點化合物,充當結(jié)晶核心,從而有細化晶粒的作用。Ti與鋼中的氮形成TiN均勻地分布在奧氏體晶粒內(nèi)部,TiN的熔點很高,起結(jié)晶核心作用,細化晶粒,使鋼強韌化。
非常規(guī)變質(zhì)處理的實質(zhì),就是采用不同的變質(zhì)劑在不同的時間內(nèi),從爐內(nèi)到爐外加入鋼水之中,進行的分級多次變質(zhì)處理。其結(jié)果達到了細化晶粒,改變夾雜物形態(tài)與分布,以及凈化鋼水的目的。變質(zhì)元素還有利于脫氧。
第三節(jié) 國外工程機械履帶產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應用 分析
美國P&H公司和B-E公司最早在機械式挖掘機設(shè)計中采用CAD與CAE技術(shù)。在履帶架方面，P&H公司和B-E公司將有限元法應用于履帶架設(shè)計、改進和優(yōu)化，合理布置履帶架內(nèi)部筋板，使其履帶架具有較高的抗彎和抗扭性能。
有限單元原理是在20世紀70年代已基本成熟，方法也逐漸趨于完善。到目前為止，已經(jīng)開發(fā)出口很多商業(yè)化的有限 分析 軟件，國外有限元 分析 在工程機械履帶上就得到了很好的應用。
第四節(jié) 我國工程機械履帶產(chǎn)品技術(shù)應用成熟度解析
鋼質(zhì)履帶的使用已經(jīng)有很長的歷史．但因其價格昂貴、質(zhì)量重、噪音大，所以它一般只用于軍事和一些工程機械上，以及旱田作業(yè)的農(nóng)用拖拉機上。
第五節(jié) 工程機械履帶產(chǎn)品 技術(shù)工藝 與市場應用關(guān)系 分析
工程機械履帶產(chǎn)品技術(shù)的不斷進步使得履帶式行走機械的應用范圍不斷擴展，克服了各種不利地形條件對機械作業(yè)的制約，其在拖拉機、各種農(nóng)業(yè)和工程及運輸機械中的應用必將進一步擴大。
同時為了增強工程機械的使用性能，履帶產(chǎn)品從涉及、生產(chǎn)工藝等方面不斷優(yōu)化，目前產(chǎn)品進一步滿足在各種惡劣氣候與地形條件下使用和大噸位工程機械運輸車輛使用的要求。工程機械履帶產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，使得履帶式工程機械性能更加優(yōu)越。
第六節(jié) 不同類型生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點比較
鋼制履帶生產(chǎn)工藝主要為鑄造，履帶板是行走裝置中主要的承力部件，連接銷耳是履帶板中最大的受力部位，其鑄造質(zhì)量的好壞直接影響設(shè)備性能。
目前履帶鑄造工業(yè)的優(yōu)點主要有：
鑄造是比較經(jīng)濟的毛坯成形方法，對于形狀復雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟性。另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。
缺點主要有：
鑄造生產(chǎn)目前還存在著若干問題，如鑄件內(nèi)部組織粗大，常有縮松、氣孔等鑄造缺陷，導致鑄件力學性能不如鍛件高。鑄造工序多，而且一些工藝過程還難以精確控制，使得鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率高。
第七節(jié) 工程機械履帶生產(chǎn)工藝流程 分析
履帶板銷軸在服役中承受強烈剪切、沖擊、彎曲和扭轉(zhuǎn)作用，同時受到摩擦。銷軸通常用45鋼制造，經(jīng)高頻表面淬火，淬硬層深度2～3mm，硬度42～50HRC。45鋼銷軸高頻表面淬火其整體力學性能較低，在使用中常發(fā)生早期剪斷失效。為提高履帶板銷軸的使用壽命，改用20SiMnA鋼制造，用下圖所示工藝進行低溫滲碳-2高溫淬火處理，收到了顯著的效果。
20SiMnA履帶板銷軸低溫滲碳-高溫淬火熱處理工藝如下圖所示：
20SiMnA履帶板銷軸低溫滲碳-高溫淬火熱處理工藝
注：
1）滲碳淬火加熱用RJJ-25-9TG井式氣體滲碳爐；
2）10%NaCl水溶淬火槽通壓縮空氣攪拌，水溫≤30℃；
3）回火用硝鹽爐—50%KNO3+50%NaNO2，另加5%～10%H2O。
第八節(jié) 國外工程機械履帶生產(chǎn)工藝發(fā)展階段比較
國外工程機械發(fā)展起步較早，其產(chǎn)品技術(shù)不斷發(fā)展，在工程機械履帶生產(chǎn)方面，國外技術(shù)也比較發(fā)達，從精密鑄造、真空鑄造到整個涉及生產(chǎn)流程的精確控制，使得國外鋼質(zhì)履帶技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟。
并且隨著技術(shù)的發(fā)展，國外橡膠履帶逐步取代鋼制履帶，世界上發(fā)達國家使用橡膠履帶做為行走部件較為普遍，使用橡膠履帶多的國家和地區(qū)依次是日本、歐洲、北美。目前除日本外，多數(shù)橡膠履帶制造廠均在發(fā)展中國家，如韓國DONGIL、TAERYUK，斯里蘭卡SOLIDEAL，中國的金利隆、同力、華橡等。
第九節(jié) 我國工程機械履帶生產(chǎn)工藝創(chuàng)新歷程與途徑
國外部分企業(yè)的成功經(jīng)驗表明，用于 研究 開發(fā)的投資占企業(yè)銷售額的1%時，企業(yè)難以生存，占2%時可勉強維持，占5%時才有競爭力，而我國工程機械履帶企業(yè)用于 研究 開發(fā)的投資平均還很低。
針對上述 行業(yè) 發(fā)展中存在的問題，我國工程機械履帶 行業(yè) 應走產(chǎn)學研相結(jié)合的道路，建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。要健全產(chǎn)學研一體化的技術(shù)創(chuàng)新體系，要探索建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，構(gòu)建企業(yè)與優(yōu)秀的 研究 院所和著名的高校相結(jié)合的共性技術(shù)創(chuàng)新平臺，瞄準發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)與裝置，共同開發(fā)、共擔風險、聯(lián)合競爭、共同受益。
第十節(jié) 國內(nèi)工程機械履帶生產(chǎn)設(shè)備簡介
工程機械履帶的主要生產(chǎn)線有鍛造生產(chǎn)線、履帶板加工生產(chǎn)線、條鏈軌節(jié)加工生產(chǎn)線、條鏈軌壓裝生產(chǎn)線、履帶扒合生產(chǎn)線、鏈軌節(jié)、履帶板熱處理生產(chǎn)線等，其相關(guān)設(shè)備包括各種數(shù)控設(shè)備、加工中心、坐標測量儀、金屬金相 分析 系統(tǒng)等試驗設(shè)備等。
第十一節(jié) 國內(nèi)工程機械履帶生產(chǎn)設(shè)備應用現(xiàn)狀
我國工程機械履帶生產(chǎn)企業(yè)近幾年生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，生產(chǎn)設(shè)備也有了較大提高，國內(nèi)一些主要生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備已經(jīng)逐漸像發(fā)達國家靠近，履帶生產(chǎn)線逐漸完善，其中先進的 分析 、檢測、控制設(shè)備的應用越來越多。產(chǎn)品生產(chǎn)也逐漸采用自動化控制設(shè)備。
第十二節(jié) 我國工程機械履帶生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)研發(fā)動態(tài)
壓裝機是壓裝履帶鏈軌節(jié)銷套總成不可缺少的專用設(shè)備，用于將鏈軌節(jié)與履帶銷、鏈軌節(jié)與銷套壓裝成一體。目前國內(nèi)履帶壓裝設(shè)備已經(jīng)逐漸向智能化發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)研制成功數(shù)控壓裝機產(chǎn)品應用于履帶鏈軌節(jié)銷壓裝。
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