链轮及其制造方法与流程

本发明涉及链轮及其制造方法，更具体来说，涉及在外周面形成增厚层的链轮及其制造方法。

背景技术：

在履带式行走系统中向履带传递驱动力的链轮在存在沙土的环境下一边与履带的衬套啮合一边旋转。因此，对相对于衬套啮合的链轮的外周面要求高耐磨损性。作为提高耐磨损性的方法，有在链轮的外周面形成增厚层的情况。作为增厚层，可以采用例如在由钢构成的母材中分散硬质粒子的增厚层。增厚层可以通过例如堆焊而形成。在通过堆焊在链轮的外周面形成增厚层的情况下，提出了构成增厚层的焊道形成为在与周向垂直的方向(链轮的齿宽方向)上延伸(例如，参照(日本)特开2000－343219号公报(专利文献1)、(日本)特开2008－763号公报(专利文献2)以及(日本)特开平8－47774号公报(专利文献3))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2000－343219号公报

专利文献2:(日本)特开2008－763号公报

专利文献3:(日本)特开平8－47774号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

链轮在形成于外周面的突出部与衬套啮合而使履带旋转。因此，在链轮的突出部上作用有使该突出部在周向上摆动的力。在焊道像上述专利文献1这样形成为在与周向垂直的方向上延伸的情况下，该力在与相邻的焊道的界面垂直的方向上作用。由于像这样的力作用于金属组织不连续的该界面，导致有可能沿着该界面产生龟裂并延伸。当像这样的龟裂产生并延伸时，产生增厚层的剥离，降低链轮的耐磨损性。

本发明的目的之一在于，抑制增厚层中龟裂的产生和延伸，提高链轮的耐磨损性。

用于解决课题的方案

根据本发明的链轮是具有圆环状的形状，并在外周面形成有用于向履带传递驱动力的多个突出部的链轮。该链轮具备：由第一金属构成的基部、以构成外周面的至少一部分的方式覆盖基部并包含第二金属的增厚层。增厚层的金属组织在周向上连续形成以将邻接的一对突出部之间连接。

在本发明的链轮中，增厚层的金属组织在周向上连续形成以将邻接的一对突出部之间连接。因此，能够抑制由于使突出部在周向上摆动的力作用而导致在增厚层产生龟裂，提高链轮的耐磨损性。像这样，根据本发明的链轮，能够抑制增厚层中的龟裂的产生和延伸，提高链轮的耐磨损性。

在上述链轮中，上述增厚层的金属组织也可以在与周向交叉的方向上连续形成。通过将增厚层的金属组织形成为不仅在周向上，在与周向交叉的方向上也连续，能够相对于各种方向的力抑制龟裂的产生以及延伸。

在上述链轮中，上述增厚层也可以包括由上述第二金属构成的母相和在该母相中分散的硬质粒子。通过这样，能够容易地形成耐磨损性优秀的增厚层。

在上述链轮中，位于距离上述增厚层的表面在上述硬质粒子的平均粒径以内的区域即增厚层表层区域内的上述硬质粒子也可以在埋入增厚层的状态下排列地配置。通过这样，抑制硬质粒子从增厚层的表面较大突出配置。其结果，抑制在链轮的使用中的硬质粒子的脱落。需要说明的是，硬质粒子的平均粒径能够通过以下方式获得：将与增厚层的表面垂直的截面用光学显微镜观察，并计算观察到的十个硬质粒子的直径的平均值。

在上述链轮中，位于上述增厚层表层区域内的上述硬质粒子也可以配置为与上述增厚层的表面相接。由此，从增厚层的表面露出的硬质粒子的区域变得极小，从而抑制硬质粒子的脱落。

在上述链轮中，位于上述增厚层表层区域内的上述硬质粒子的从上述增厚层的表面露出的区域所对应的中心角也可以为锐角(不到90°)。由此，从增厚层的表面露出的硬质粒子的区域变得极小，从而抑制硬质粒子的脱落。

在上述链轮中，在包括增厚层和基部的界面的区域中，上述增厚层也可以包括向基部突出的突出部。由此，抑制增厚层从基部剥离。

在上述链轮中，硬质粒子的至少一部分也可以进入到上述突出部中。由此，更可靠地抑制增厚层从基部剥离。

根据本发明的链轮的制造方法为具有圆环状的形状并在外周面形成有用于向履带传递驱动力的多个突出部的链轮的制造方法。该链轮的制造方法具备：准备由第一金属构成的基部件的工序；以与基部件的表面接触并覆盖该表面的至少一部分的方式形成包含第二金属的增厚层的工序；增厚层构成外周面，在该外周面形成向径向外侧突出的上述多个突出部，且为了加工增厚层而将形成有增厚层的基部件热锻的工序。

在本发明的链轮的制造方法中，为了加工增厚层而将形成有增厚层的基部件热锻。因此，构成增厚层的金属再结晶，增厚层内的金属组织变为连续的金属组织。根据本发明的链轮的制造方法，通过将增厚层内的金属组织变为连续的金属组织，能够使上述本发明的链轮容易制造。

在上述链轮的制造方法中，在形成上述增厚层的工序中，也可以形成包括由上述第二金属构成的母相和在该母相中分散的硬质粒子的增厚层。通过这样，能够容易地形成耐磨损性优秀的增厚层。

发明效果

从以上的说明显而易见地，根据本发明的链轮及其制造方法，能够抑制增厚层中龟裂的产生和延伸，并提高链轮的耐磨损性。

附图说明

图1是表示履带式行走装置的结构的概略图。

图2是用于说明链轮以及衬套的动作的概略图。

图3是表示衬套的结构的概略立体图。

图4是表示链轮和衬套的接触状态的概略剖视图。

图5是沿着图4的线V－V的概略剖视图。

图6是表示增厚层的表面附近的结构的概略剖视图。

图7是表示增厚层和基部的界面附近的结构的概略剖视图。

图8是表示链轮的制造方法的概略的流程图。

图9是用于说明链轮的制造方法的概略立体图。

图10是用于说明链轮的制造方法的概略立体图。

图11是用于说明增厚层的形成方法的概略剖视图。

图12是用于说明链轮的制造方法的概略立体图。

图13是用于说明链轮的制造方法的概略立体图。

图14是增厚层的表面附近的光学显微镜照片(实施例)。

图15是增厚层的表面附近的光学显微镜照片(比较例)。

图16是增厚层和基部的界面附近的光学显微镜照片(实施例)。

图17是增厚层和基部的界面附近的光学显微镜照片(比较例)。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的附图中对相同或相当的部分赋予相同的参照标记，并不重复其说明。

参照图1～图5，对本发明的一个实施方式中的链轮进行说明。图1是表示履带式走行装置的结构的概略图。图2是用于说明链轮以及衬套的动作的概略图。图3是表示衬套的结构的概略立体图。图4以及图5是表示链轮和衬套的接触状态的概略剖视图。

参照图1，本实施方式中的履带式走行装置1例如为推土机等作业机械的行走装置，具备：履带2、履带机架3、空转轮4、链轮5、多个(此处为七个)下转轮10、多个(此处为两个)上转轮11。

履带2包括：环状地连结的多个履带链带9、相对于各履带链带9固定的履带板6。履带链带9包括外链带7和内链带8。外链带7和内链带8交替地连结。

空转轮4、多个下转轮10和多个上转轮11能够围绕各自的轴旋转地安装于履带机架3。链轮5配置于履带机架3的一个端部侧。链轮5与发动机等动力源连接，通过由该动力源驱动，围绕轴旋转。向径向外侧突出的多个突出部51配置于链轮5的外周面。突出部51与履带2啮合。因此，链轮5的旋转向履带2传递。履带2被链轮5的旋转驱动而在周向上旋转。

空转轮4安装于履带机架3的另一个端部(与配置链轮5的一侧相反的一侧的端部)。另外，在夹在链轮5和空转轮4之间的履带机架3的区域中，在接地侧安装多个下转轮10，在与接地侧相反的一侧安装多个上转轮11。空转轮4、下转轮10以及上转轮11在外周面上与履带2的内周面接触。其结果，由链轮5的旋转而被驱动的履带2一边被空转轮4、链轮5、下转轮10以及上转轮11引导，一边在周向上旋转。

参照图2，相邻的外链带7和内链带8通过连结销12以及衬套13连结。在各内链带8上各形成有两个在与履带2的旋转面垂直的方向上贯通的贯通孔15。该两个贯通孔15中的一个贯通孔15形成于长度方向的一个端部，另一个贯通孔15形成于另一个端部。在各外链带7上各形成有两个在与履带2的旋转面垂直的方向上贯通的贯通孔15。该两个贯通孔15中的一个贯通孔15形成于长度方向的一个端部，另一个贯通孔15形成于另一个端部。

参照图3，衬套13具有中空圆筒状的形状。外径小的小径部139形成于衬套13的两个端部。衬套13的内周面133在长度方向上具有一定的直径。在小径部139中，衬套13的厚度变小。

参照图2以及图3，一对外链带7配置为在各自从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，各自的两个贯通孔15重叠。一对内链带8配置为在各自从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，各自的两个贯通孔15重叠。相邻的外链带7和内链带8配置为在从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，各自的一个贯通孔15重叠。衬套13配置为被一对内链带8夹住，且两端的小径部139插入内链带8的贯通孔15。连结销12配置为贯通相邻的外链带7以及内链带8的在从与履带2的旋转面垂直的方向观察时重叠的贯通孔15，且贯通被衬套13的内周面133包围的空间。连结销12配置为将衬套13在长度方向上贯通。

链轮5的外周面53一边与构成履带2的衬套13的外周面131啮合，链轮5一边在周向上旋转。因此，对于链轮5的外周面53要求高耐磨损性。链轮5为一边在与其他部件即衬套13接触的区域即外周面53上接触一边相对于衬套13相对滑动的机械部件。

参照图4以及图5，链轮5具有圆环状的形状。在链轮5的外周面53形成用于向履带2的衬套13传递驱动力的多个突出部51。链轮5具备：由第一金属构成的基部50、以构成接触区域即外周面53的方式覆盖基部50的增厚层52。增厚层52包括第二金属。增厚层52的金属组织在周向上连续形成以将邻接的一对突出部51之间连接。作为构成基部50的第一金属，可以采用例如在JIS标准中规定的机械结构用碳素钢或机械构造用合金钢(例如除S45C、SCM435以外，还包括含有同等量的碳的SMn钢、SCr钢和SCM钢等)等。

另外，增厚层52的表面即外周面53被平滑化。此处，增厚层52的表面即外周面53被平滑化的状态是指，从增厚层52的表面将受形成液体状态的增厚层52时的表面张力等影响的表面形状除去后的状态。在本实施方式中，增厚层52的表面即外周面53为锻造面。受形成液体状态的增厚层52时的表面张力等影响的增厚层52的表面即外周面53通过锻造而被平滑化。

衬套13具备：基部134、以构成接触区域即外周面131的方式覆盖基部134的增厚层132。

在本实施方式中的链轮5中，增厚层52的金属组织在周向上连续形成以将邻接的一对突出部51之间连接。因此，能够抑制因使突出部51在周向上摆动的力作用而导致在增厚层52产生龟裂，提高链轮5的耐磨损性。像这样，根据本实施方式的链轮5，能够抑制增厚层52中的龟裂的产生和延伸，并提高链轮5的耐磨损性。此处，在周向上第二金属的金属组织为连续的状态是指，在周向上金属的微组织连续的状态。增厚层52的金属组织也可以形成为在与周向交叉的方向上连续。由此，能够相对于各种方向的力抑制龟裂的产生以及延伸。

接下来，对链轮5所具有的增厚层的结构进行说明。图6是表示增厚层的表面附近的结构的概略剖视图。图7是表示增厚层和基部的界面附近的结构的概略剖视图。参照图6以及图7，链轮5所具有的增厚层90(增厚层52)包括由第二金属构成的母相95和在母相95中分散的硬质粒子91。构成母相95的第二金属可以是例如将来自于焊线的金属和构成基部100(基部50)的金属(第一金属)混合的金属。作为硬质粒子91，可以采用比母相95的硬度高的粒子，例如由超硬合金构成的粒子。增厚层90比基部100的耐磨损性高。

参照图6，增厚层90的表面90A成为锻造面。位于距离增厚层90的表面90A在硬质粒子91的平均粒径以内的区域即增厚层表层区域90B内的硬质粒子91在埋入增厚层90的状态下排列地配置。由此，抑制硬质粒子91从增厚层90的表面90A过于突出地配置。其结果，抑制在链轮5的使用中的硬质粒子91脱落，从而提高链轮5的耐磨损性。

如图6所示，位于增厚层表层区域90B内的硬质粒子91也可以配置为与增厚层90的表面90A相接。由此，从增厚层90的表面90A露出的硬质粒子91的区域变得极小，从而抑制硬质粒子91的脱落。

如图6所示，位于增厚层表层区域90B内的硬质粒子91的与从增厚层90的表面90A露出的区域对应的中心角θ也可以为锐角(不到90°)。由此，从增厚层90的表面90A露出的硬质粒子91的区域变得极小，从而抑制硬质粒子91的脱落。

参照图7，在包括增厚层90和基部100的界面的区域中，增厚层90包括向基部100突出的突出部99。通过由突出部99导致的锚固效果，抑制增厚层90从基部100剥离。硬质粒子91的至少一部分进入到突出部99中。由此，更可靠地抑制增厚层90从基部100剥离。增厚层90的母相95介于进入到突出部99中的硬质粒子91和基部100之间。进入到突出部99中的硬质粒子91和基部100不接触。硬质粒子91的中心位于突出部99的外部(硬质粒子91的体积的不到1/2的区域进入到突出部99内。)。在各突出部99内有一个硬质粒子91进入。各突出部99的深度比进入到该突出部99中的硬质粒子91的半径小。

接下来，参照图8～图13，对本实施方式中的链轮5的制造方法进行说明。图8是表示链轮的制造方法的概略的流程图。图9、图10、图12以及图13是用于说明链轮的制造方法的概略立体图。图11是用于说明增厚层的形成方法的概略剖视图。

参照图8，在本实施方式中的链轮5的制造方法中，首先作为工序(S10)实施基部件准备工序。参照图9，在该工序(S10)中，准备应该成为链轮5的基部50的基部件61。基部件61由构成基部50的金属构成。基部件61具有圆筒状。基部件61包括：一对端面61B、将一对端面61B彼此连接的侧面61A。

接下来，作为工序(S20)实施增厚层形成工序。参照图9以及图10，在该工序(S20)中，增厚层63形成为覆盖在工序(S10)中准备的基部件61的侧面61A的一部分。增厚层63遍及基部件61的长度方向的全部区域地形成。增厚层63形成于基部件61的周向的一部分(周向的大约一半)。增厚层63具有在基部件61的长度方向上延伸的焊道62在周向上无缝排列地配置的结构。焊道62形成为在与链轮5的周向对应的方向上延伸。

增厚层63的形成可以例如像以下这样通过利用二氧化碳电弧焊接法的堆焊来实施。首先，对增厚层形成装置进行说明。参照图11，增厚层形成装置具备焊枪70和硬质粒子供应喷嘴80。焊枪70包括：具有中空圆筒状的焊接喷嘴71、配置于焊接喷嘴71的内部并与电源(未图示)连接的接触片72。焊线73一边与接触片72接触，一边向焊接喷嘴71的前端侧连续地供应。作为焊线，可以采用例如JIS标准的YGW 12。焊接喷嘴71和接触片72的间隙成为保护气体的流路。流经该流路的保护气体从焊接喷嘴71的前端喷出。硬质粒子供应喷嘴80具有中空圆筒状的形状。向硬质粒子供应喷嘴80内供应硬质粒子91，并将硬质粒子91从硬质粒子供应喷嘴80的前端喷出。

使用上述增厚层形成装置能够通过以下的步骤形成增厚层63。当将基部件61作为一个电极并将焊线73作为另一个电极在基部件61和焊线73之间外施电压时，在焊线73和基部件61之间形成电弧74。电弧74通过从焊接喷嘴71的前端沿着箭头β喷出的保护气体而隔绝于周围的空气。作为保护气体可以采用例如二氧化碳。通过电弧74的热量，基部件61的一部分以及焊线73的前端熔融。焊线73的前端熔融所形成的液滴向基部件61的熔融区域移动。由此，形成熔融的基部件61和焊线73互相混合的液体区域即熔融池92。从硬质粒子供应喷嘴80喷出的硬质粒子91向熔融池92供应。

当构成堆焊装置的焊枪70以及硬质粒子供应喷嘴80相对于基部件61向矢印α方向相对移动时，形成熔融池92的位置依次移动，之前形成的熔融池92凝固并成为焊道62。焊道62包括熔融池92凝固所形成的母相95和在母相95中分散的硬质粒子91。通过多个焊道62在宽度方向上相邻地无缝形成，且基部件61的侧面61A的所要求的区域被多个焊道62覆盖，从而完成增厚层63的形成(参照图10)。需要说明的是，堆焊可以以例如焊接电流230A、焊接电压17V、硬质粒子的供应量110g/min、焊缝余高4mm的条件实施。作为焊线，也可以采用JIS标准YGW11。作为硬质粒子，也可以采用WC、W₂C类的粒子。

接下来，作为工序(S30)实施热锻工序。在工序(S30)中，将在工序(S20)中形成增厚层63的基部件61热锻。参照图10以及图12，在将形成有增厚层63的基部件61加热至能够热锻的温度以后，配置于具有与所要求的链轮5的形状相对应的型腔的模具内，并锻造。在本实施方式中，圆环状的链轮5通过将被分割为多个圆弧状的部件的物体热锻而制作，并在之后工序中将这些组合起来从而获得圆环状的链轮5。通过热锻，在工序(S20)中形成的增厚层63被加工。基部件61被热锻为增厚层63覆盖链轮5的外周面。由此，构成增厚层63的第二金属再结晶，在相邻的焊道62间的界面的区域金属的微组织连续。其结果，在锻造后的增厚层52中，不仅在链轮5的周向，在与周向交叉的方向(例如与周向垂直的方向)上，金属的微组织也连续。另外，获得将受液体时的表面张力等影响的表面形状除去后的表面平滑的增厚层52。如图12所示，热锻的结果为形成毛边59。参照图12以及图13，此后，通过实施冲切，除去毛边59从而获得构成链轮5的一部分的部件(参照图13)。

参照图11以及图6，通过将形成有增厚层63的基部件61热锻，在增厚层63形成时从增厚层63(焊道62)的表面突出的硬质粒子91向增厚层63(焊道62)的内部压入。其结果，在链轮5中，位于增厚层表层区域90B内的硬质粒子91在埋入增厚层90的状态下排列地配置。位于增厚层表层区域90B内的硬质粒子91配置为与增厚层90的表面90A相接。位于增厚层表层区域90B内的硬质粒子91的从增厚层90的表面90A露出的区域所对应的中心角θ为锐角(不到90°)。由此，抑制在链轮5的使用中的硬质粒子91的脱落，提高链轮5的耐磨损性。

参照图11以及图7，通过将形成有增厚层63的基部件61热锻，由在形成增厚层63(焊道62)时位于增厚层63(焊道62)和基部件61的界面附近的硬质粒子91的影响，在增厚层90中形成突出部99。成为硬质粒子91的至少一部分进入到突出部99中的状态。通过上述过程，同时形成硬质粒子91配置为与表面90A相接的耐磨损性优秀的增厚层90的表层区域和抑制从增厚层90的基部100剥离的突出部99。

参照图8，接下来作为工序(S40)实施热处理工序。在该工序(S40)中，对于在工序(S30)中热锻而获得的链轮5(构成链轮5的部件)，实施热处理。在工序(S40)中实施的热处理例如为淬火以及回火。由此，对于链轮5的基部50，能够赋予所要求的硬度以及韧性。此后，为了使链轮5能够安装于支承体(未图示)，对于未形成增厚层90的区域实施以提高尺寸精度和形成安装孔等为目的的机械加工，从而完成本实施方式的链轮5(构成链轮5的部件)。

实施例

与在上述实施方式中说明的制造方法相同，在基部件上通过堆焊形成增厚层，并通过为了加工该增厚层而将基部件热锻,制作了试验片(实施例)。为了比较，也制作了在热锻后形成增厚层的试验片(比较例)。在实施例以及比较例中，在热锻中使用的模具为具有相同形状的模具。将制作的试验片切断，并通过光学显微镜观察增厚层的状态。

图14是对实施例的增厚层的表面附近拍摄的光学显微镜照片。图15是对比较例的增厚层的表面附近拍摄的光学显微镜照片。如图15所示，在通过堆焊而形成的且此后未接受锻造加工的比较例的增厚层中，硬质粒子91从增厚层的表面90A较大地突出。参照图14，在增厚层形成后接受了锻造加工的实施例的增厚层中，位于表层区域的硬质粒子91在埋入增厚层(母相95)的状态下排列地配置。硬质粒子91与增厚层的表面90A相接地排列。硬质粒子91的从增厚层90的表面90A露出的区域所对应的中心角θ为锐角(不到90°)。这被认为是由于在通过锻造对增厚层加工时，从增厚层的表面90A突出的硬质粒子91被压入硬度相对较低的母相95内的缘故。

图16是对实施例的增厚层和基部的界面附近拍摄的光学显微镜照片。图17是对比较例的增厚层和基部的界面附近拍摄的光学显微镜照片。如图17所示，在通过堆焊而形成增厚层，且此后增厚层未接受锻造加工的比较例中，增厚层(母相95)和基部100的界面为平坦的状态。参照图16，在形成增厚层后接受了锻造加工的实施例中，在包括增厚层(母相95)和基部100的界面的区域中，形成了增厚层(母相95)向基部100突出的突出部99。硬质粒子91的一部分进入到该突出部99中。突出部99被认为是在通过锻造对增厚层加工时，由于存在于增厚层和基部件的界面附近的硬质粒子91的影响而形成的。有助于突出部99的形成的硬质粒子91成为其至少一部分进入到该突出部99的内部的状态。

本次公开的实施方式以及实施例在所有方面均为例举，应理解为无论从哪一方面均不用于限制。本发明的范围不由上述的说明而是由权利要求的范围所规定，包括与权利要求的范围均等的意思以及在范围内的所有变更。

产业上的可利用性

本发明的链轮及其制造方法能够特别有利地适用于要求提高耐磨损性的链轮及其制造方法。

附图标记说明

1：履带式走行装置

2：履带

3：履带机架

4：空转轮

5：链轮

6：履带板

7：外链带

8：内链带

9：履带链带

10：下转轮

11：上转轮

12：连结销

13：衬套

15：贯通孔

50：基部

51：突出部

52：增厚层

53：外周面

59：毛边

61：基部件

61A：侧面

61B：端面

62：焊道

63：增厚层

70：焊枪

71：焊接喷嘴

72：接触片

73：焊线

74：电弧

80：硬质粒子供应喷嘴

90：增厚层

90A：表面

90B：增厚层表层区域

91：硬质粒子

92：熔融池

95：母相

99：突出部

100：基部

131：外周面

132：增厚层

133：内周面

134：基部

139：小径部