具有可替换导轨的履带链节和替换履带链节上的磨损导轨的方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合履带链节(10)，其具有被铜焊或锡焊在一起的主体(42)和可替换导轨(34)，以在所述履带链节的主体(42)和所述导轨(134)之间提供冶金结合，这样当导轨(134)发生磨损时，通过加热所述履带链节(10)、或所述铜焊或锡焊的填充金属即可移除和替换所述导轨(134)。该工艺使得所述导轨(134)能从所述履带链节(10)的主体(42)分离，这样新导轨(34)就能被铜焊或锡焊到所述履带链节(10)的主体(42)。因此，履带链节(10)或履带链节(10)的主体比导轨(34)长多个使用周期。进一步地，所述主体(42)和导轨(134)可由不同材料形成。
【专利说明】具有可替换导轨的履带链节和替换履带链节上的磨损导轨的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及履带式机器。特别地，本发明涉及易遭受磨损的履带链条的链节的部件，如在所述机器的推进过程中与链轮、辊子和托辊接合的导轨。
【背景技术】
[0002]一种在拖拉机、挖掘机和其他履带式机器中使用的环形履带链条，包括链节、履带销衬套、履带销和履带板。每一段所述履带都包括用履带销衬套和履带销紧固在一起的一对链节。所述衬套I禹合一对链节，所述履带销装配在所述衬套内侧以沿着环形履带链条保持下一对链节。履带板被螺栓连接到每对连接的链节以支撑该机器并提供牵引。所述履带板的设计可由预期用途的环境(如，泥土、狭缝、壤土、砾石、雪、泥或硬表面)所确定。
[0003]履带式机器的底盘总成组件易遭受恶劣的操作环境。例如，碎片、土壤、岩石等可在操作期间进入履带式机器的履带和底盘。这些研磨材料可随后在底盘总成组件或传动设备的接合表面之间积累从而造成磨损。进一步地，底盘总成组件可由这种碎片、土壤或岩石直接地研磨、磨损、起凹痕、划伤或破裂。
[0004]同样，由于所述履带式机器的功能性质，这些机器的底盘部件需要与湿沙、泥或腐蚀性材料紧密接触，导致了腐蚀。不能通过用表面处理，如渗碳、渗氮或其他传统的表面处理方法硬化钢来消除腐蚀，因为它们在对抗履带链节使用过程中面对的高磨损和腐蚀环境方面不节约成本。因为会增加成本，所以通常不使用如高合金钢等更昂贵的材料。
[0005]被调整过紧的履带会增加摩擦并导致对底盘总成组件的加速磨损。另一方面,太松的履带会允许传动链轮齿跳转链节，特别是相反地，导致底盘总成组件如链轮齿、履带销衬套、底辊等的磨损。
[0006]因此，履带链条链节易受到严重的磨损、腐蚀和应力。磨损主要由与本身就被硬化的底盘辊子和托辊的直接接触所引起。磨损率由于在链节/托辊和链节/辊子接触表面之间被捕获的泥土、沙子和如岩石的其他硬质材料的磨蚀作用而被增强。当研磨材料甚至比硬化钢还坚硬时，会进一步加剧磨损问题。尽管链节的磨损可通过如美国专利号7657990和3955855所提出的在导轨表面施加硬表面而被减轻，但是与表面硬化材料和工艺相关的成本阻碍其被广泛地实际应用，特别是当表面积大时。
【发明内容】
[0007]披露了一种复合的履带链节，其包括主体，该主体具有用于接收可替换导轨的第一支承表面。所述可替换导轨包括铜焊或锡焊表面，其通过铜焊和锡焊中的至少一种被可拆卸地连接到所述履带链节主体的支承表面。
[0008]还披露了一种用于替换履带链节的磨损导轨的方法。所述方法包括提供一种履带链节，其具有带支承表面的主体。所述支承表面通过铜焊和锡焊中的至少一种被连接到磨损导轨的铜焊或锡焊表面。所述方法进一步包括将所述主体、磨损导轨和铜焊或锡焊材料加热到高于铜焊或锡焊材料的熔融温度但低于主体和磨损导轨的熔融温度的温度。所述方法还包括从支承表面移除磨损导轨并通过铜焊和锡焊中的至少一种将新导轨连接到所述支承表面。
[0009]还披露了一种环形履带总成，其包括具有主体的至少一个履带链节，主体具有用于接收可替换导轨的第一支承表面。所述可替换导轨包括铜焊或锡焊表面，其通过铜焊和锡焊中的至少一种被可拆卸地连接到所述至少一个链节主体的支承表面。
[0010]还披露了一种用于修复履带链节的替换导轨，所述履带链节包括被连接到所述链节主体的支承表面的可替换磨损导轨。所述替换导轨包括具有下铜焊或锡焊表面和上支承表面的导轨主体。所述下铜焊或锡焊表面用于在移除磨损导轨后，将所述替换导轨铜焊或锡焊到所述链节主体的支承表面。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为具有环形履带总成的履带式机器的后下部分的局部侧视图。
[0012]图2为带有集成的导轨和链节主体的现有技术的履带链节的侧视图。
[0013]图3为所披露的替换导轨的俯视平面图。
[0014]图4为所披露的包括被铜焊或锡焊在一起的替换导轨和链节主体的履带链节的侧视图。
[0015]图5为图3至图4的履带链节主体和替换导轨的分解透视图。
[0016]图6为示出两对复合的履带链节和两个履带板的环形履带的部分的透视图。
【具体实施方式】
[0017]用于延长履带链节的磨损寿命的其它解决方案包括使用可替换的链节导轨，SP，接合辊子的链节的部分。然而，如美国专利号3947074和4159857所示，这种可替换的导轨被螺栓连接和/或点焊到链节。螺栓的使用在所述链节的导轨和主体之间不能提供足够的接头强度；焊接增加了接头强度，但使得当导轨变得磨损或腐蚀时移除和替换所述导轨尤其困难(如果不是不可能的话)。因此，用于替换履带链节的磨损导轨的新技术连同新的可替换导轨一起被披露。
[0018]当提到连接金属零件时存在许多选择，包括粘合剂结合、螺母和螺栓、以及许多其他类型的机械紧固件。但对于坚固和永久的金属接头，选择通常涉及到熔焊、铜焊和锡焊。
[0019]通过熔化和融合它们(通常添加填充材料)熔焊连接金属。融合需要将热量直接集中到接头，并且温度必须超过基底金属和填充料的熔点。焊接接头是永久的并且所述接头可与基底材料一样牢固或更牢固。
[0020]铜焊和锡焊不同于熔焊之处在于温度非常低并且不熔化基底金属。相反，热源熔化填充金属并通过毛细作用将其吸入到设置在两个部件之间的接缝中，这在填充金属和部件表面之间产生冶金结合。铜焊或锡焊接头也可与基底材料一样牢固或更牢固，但铜焊和锡焊已被令人惊讶地发现在将可替换导轨连接到履带链节主体方面非常有用，所述履带链节主体由于能够替换磨损导轨可具有更长的工作寿命。
[0021]参考图1，通常的履带链节10包括具有设置在所述链节10的相对端部的一对孔
12、14的相对平坦的主体，所述孔用于接收履带销衬套、履带销和在受控链节情况下的主销形式的连接机构。履带销衬套的功能是将一对平行的链节或两个并行的链节10连接在一起，而销的功能是沿着环形履带链条16将一对履带链节连接到下一对履带链节。在图1中还示出了托辊18和一对底辊22、24。
[0022]图1的每个链节10包括经由一个或多个紧固件32被连接到履带板28的履带板邻接表面26。与履带板邻接表面26相对的是导轨34、或接合底辊22、24、以及托辊或链轮18的链节10的顶部边缘。如下面所讨论的，所述导轨34是可替换的。示出接缝36位于所述导轨34和所述链节主体42之间。如下所述，铜焊或锡焊提供了令人惊讶的优势，可替换导轨34可被牢固地连接到所述链节主体42且然后在磨损时被移除，因为用于将链节主体42连接到导轨34的填充金属具有比链节主体42或导轨34低的熔点。因此，将带有磨损导轨34的履带链节10加热到高于填充金属的熔点温度但低于导轨34和链节主体42的熔点温度的温度能够允许移除磨损导轨34并将其替换成新的或修复的导轨34。
[0023]参考图2，一种磨损的现有技术的履带链节110被示出，其带有图2中示出的被设置在底部方位的履带板邻接表面126和示出的在所述履带链节110的顶部的支承表面152。所述履带链节110也包括具有两个相对端部144、146的细长链节主体142。由于衬套沉头孔148的存在，图2所示的孔112大于孔114。销被容纳在孔114内用于将一对履带链节连接到另一对履带链节并且孔112和沉头孔148中的衬套将图2所示的履带链节110连接到履带链节16的相邻或并行链节(图1)。螺纹开口 150用于容纳所述紧固件32 (图1)以将履带板28 (图1)固定到链节10。对于现有技术的履带链节110而言，图1和图3至6中的附图标记34所示的导轨实际上是所述履带链节110的集成部件。所述支承表面152和所述链节主体142都由相同的材料制成。但是所述导轨134通常接受局部硬化以增强其耐磨性。
[0024]如图1和图4所示，所述链节10的履带板邻接表面26主要由紧固到其上的履带板28所保护。另一方面，所述导轨34(图1)接合底辊22和24、托辊18、连同图1未示出的所述履带式机器的底盘11的其它元件一起。因此，所述导轨34容易磨损。至于现有技术的履带链节110，在用作导轨的所述支承表面152上没有设置导轨，并且因为与翻新磨损链节110相关的问题，很多用户简单地替换整个链节110，而不是试图翻新磨损导轨或支承表面152。该问题的解决方案为图3至图5所提供的复合履带链节。所述复合履带链节10包括可替换导轨34和链节主体42，并且这两个构件通过在两个之间的铜焊或锡焊接头而结合在一起。在图3中，替换导轨34被示出具有用于底辊22、24、托辊18等的上支承表面52，以及相应的下铜焊或锡焊表面54，下铜焊或锡焊表面54使用铜焊或锡焊技术被连接到履带链节主体42的支承表面38。首先,所述链节主体42的支承表面38可被磨成平面、或成形为其轮廓配合所述可替换导轨34的下铜焊或锡焊表面54。然后导轨34和链节主体42被加热到高于用于将导轨34铜焊或锡焊到链节主体42的填充金属的熔化温度的温度。导轨34然后被放置在图4所示的支承表面38上并且液态填充金属通过毛细作用被吸入到接缝36。随着液态填充金属凝固，它牢固地将链节主体42和导轨34结合在一起。各种铜焊或锡焊技术可用于连接导轨34和链节主体42。例如，在导轨34和链节主体42装配在一起之前，可以在支承表面38上喷涂填充金属粉膏或放置填充金属垫片。然后可以在所述组件上或其一个部件上施加热量以将导轨34铜焊或锡焊到链节主体42上。所述被铜焊或锡焊的组件或其一个部件可被进一步热处理以改变材料属性。[0025]因此，所述链节主体42的支承表面38可能需要被磨或成形为它与替换导轨34的下铜焊或锡焊表面54相一致。导轨34然后被放置在链节主体42的支承表面38上，并且在将链节主体42和导轨34加热到高于填充金属熔点温度的温度之后，填充金属接着借助毛细作用被插入到接缝36中。
[0026]许多铜焊材料都是可用的。使用最广泛的商用材料包括铜基、镍基和银基铜焊材料。所有三种类型的材料对于本申请而言都是可用的，但铜基的铜焊材料提供最低的成本。新开发的铁基铜焊材料也是可用的。铜的铜焊材料具有取决于合金的580-1083°C之间的熔化温度。银的铜焊材料可具有600-960°C之间的熔点。镍-铜焊材料可具有875-1140°C之间的熔点。铜焊操作温度通常略高于熔点。
[0027]可能的锡焊材料为锌基和锡基的锡焊合金。锡焊温度应在大约180°C _450°C之间。450°C为锡焊和铜焊的分界线。高于450°C被归类为铜焊。低于450°C被归类为锡焊。用于铜焊和锡焊的基本原理本质上相同。
[0028]目前中碳低合金钢用于链节主体和导轨(它们实际上为一个部件)。典型的合金为SAE41B30、SAE50B35等。这些合金具有大约0.3-0.35%的碳和少量的锰、铬、硼作为合金。至于可替换的导轨设计，链节主体可使用与目前材料相同的材料来提供强度。导轨可使用与主体相同的材料，但更可能其具有更高的碳和合金含量，例如工具钢，以增加其硬度和耐磨性。一种链节主体具有约30HRC的硬度。一种导轨具有50-55HRC的硬度。用局部感应淬火操作实现导轨上的较高硬度。导轨根据所使用的材料可具有约50直到约65HRC的硬度。
[0029]熔炉加热、感应加热、火焰(喷灯)加热可在铜焊中使用。也可使用其他的铜焊工艺(如浸铜焊、电阻铜焊等)。感应加热对于本申请来说应该是最有利的方法。可替换导轨从靠近它旁边的感应加热器接收热量，直到温度高得足以熔化导轨/链节主体分界面处的铜焊材料。在铜焊材料凝固后，导轨内的剩余热量仍足以进行淬火操作。该工艺使得对链节主体的改变最小，因此它仍能保持其形状和属性。
[0030]工业实用性
[0031]图6提供了履带链条16的局部透视图。示出了四个复合履带链节10，每个履带链节都配备有可替换导轨34。履带销62将在图6左边示出的履带链节10连接到后续的成对履带链节10 (未示出)。在履带销62和64上的两个衬套66、68将一对平行的履带链节10连接在一起。所述销64将在右边示出的一对履带链节10连接到在左侧示出的成对履带链节10。
[0032]因此，履带链节10被披露具有被铜焊或锡焊在一起的主体42和可替换导轨34，以在链节主体42和导轨34之间提供冶金结合，这样通过加热到高于铜焊或锡焊填充金属的熔点的温度，导轨34可被移除并被替换。使用所述被披露的系统，履带链节10的链节主体42可比导轨34长多个使用周期。进一步地，履带链节10的主体42和导轨34可由可降低成本和延长导轨磨损寿命的不同材料形成。
[0033]通常，通过将铜焊或锡焊接头或通过将导轨34和链节主体42加热到高于铜焊或锡焊填充金属的熔化温度的温度，导轨34可被从履带链节10移除。而后导轨34可被移除。在已制备了履带链节主体42的支承表面38后，导轨34可被移动进入到图5所示的位置。使用额外的热量，铜焊或锡焊的填充金属可借助毛细作用通过接缝36被插入，以将导轨34和链节主体42连接在一起。所述铜焊或锡焊的组件或其一个部件可被进一步热处理以改变材料属性。
[0034]被改进的履带链节10通过在导轨34发生磨损的情况下消除替换整个履带链节10的需要以及通过当导轨34确实发生磨损时便于履带链节10的修复而节约成本。为了移除所述可替换导轨34以将其替换成新的或修复的导轨34而创新地使用铜焊或锡焊可修复履带链节10并延长其工作寿命。
[0035]为了修复所披露的履带链节10，所述履带链节10或其一部分被加热到高于铜焊或锡焊材料熔化温度但低于主体42和导轨34的熔化温度的温度。一旦达到这样的温度，磨损导轨34可从支承表面38移除并且新的导轨34可由铜焊和锡焊中的至少一种被连接到所述支承表面38。
【权利要求】
1.一种履带链节(10),包括: 主体(42) (142)； 所述主体(42)包括用于接收可替换导轨(134) (34)的第一支承表面(152)； 所述可替换导轨(34) (134)包括铜焊或锡焊表面(54)，所述铜焊或锡焊表面(54)通过铜焊和锡焊中的至少一种被可拆卸地连接到所述支承表面(152)。
2.根据权利要求1所述的履带链节(10)，其中，所述主体(42)是细长的，且其中所述支承表面(152)沿所述链节的一个边缘设置并且履带板邻接表面(126)沿所述链节的相对边缘设置。
3.根据权利要求1或2所述的履带链节(10)，其中，所述链节主体(142)和导轨(134)由钢制成。
4.根据权利要求1所述的履带链节(10)，其中，所述链节主体(142)和导轨由不同的材料、或相同但具有不同机械性能的材料制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的履带链节(10)，其中，用于制成所述导轨的第一材料比用于制成链节主体(142)的第二材料更耐磨损。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的履带链节(10)，其中，下铜焊或锡焊表面(54)和所述支承表面(152)是互补的。
7.一种替换履带链节(10)的磨损导轨(34)的方法，所述方法包括: 提供一种履带链节(10)，其具有带有支承表面(152)的主体(42)，所述支承表面(152)用填充金属通过铜焊和锡焊中的至少一种被连接到磨损导轨(34)的铜焊或锡焊表面(54)； 将履带链节(10)加热到高于铜焊或锡焊材料的熔化温度但低于主体(42)和磨损导轨(34)的熔化温度的温度； 从所述支承表面(152)移除所述磨损导轨(34) (134)； 通过铜焊和锡焊中的至少一种将新导轨(134) (34)连接到所述支承表面(152)。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括提供沿链节的一个边缘设置的支承表面(152)以及提供沿所述链节的相对边缘设置的履带板邻接表面(126)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，进一步包括由钢制成链节主体(142)和导轨(134)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，进一步包括由不同的材料、或相同但具有不同硬度特性的材料制成链节主体(142)和导轨。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，进一步包括由第一材料制成导轨和由第二材料制成链节主体(142)，其中所述第一材料比第二材料更耐磨损。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，进一步包括提供互补的铜焊或锡焊支承表面。
【文档编号】B62D55/08GK103608250SQ201280022602
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年5月8日 优先权日:2011年5月11日
【发明者】刘天俊 申请人:卡特彼勒公司