[发明专利]一种用于机器履带链组件的氮化履带销

说明书

一种用于履带链组件(16)的履带销(80、180)包括由钢合金制成的主体(120、220)。钢合金的成分包括铁、氮化物形成元素和硅。钢合金的成分包括至少0.5wt％的硅。主体(120、220)包括外部氮化表面(125、225)。

技术领域

本专利公开大体涉及一种用于履带式机器的履带链组件，更具体地，涉及一种用于该机器的履带链组件的履带销。

背景技术

履带式机械广泛应用于建筑、采矿、林业和其他类似行业。这种履带式机器的底架利用履带组件而非轮子来提供地面接合推进力。这种履带组件在不能产生足够牵引力的环境中可能是优选的，例如经常在上述行业中发现的那些环境。具体地，履带型机器不是在车轮上的工作表面上滚动，而是利用一个或多个履带组件，该履带组件包括限定外表面和内表面的联接履带链节的环形圈，该外表面支撑地面接合履带板，该内表面围绕一个或多个可旋转的履带接合元件行进，例如驱动链轮、惰轮、张紧器和滚轮。

典型的履带链组件设计包括固定地或可旋转地连接到一对链节的履带销和可旋转地定位在链节之间并围绕履带销的衬套。这种履带链组件可以在极其恶劣的环境中工作，在这种环境中，履带接头可能暴露于水、灰尘、沙子、岩石或其他矿物或化学元素的各种研磨混合物中。履带销和衬套之间的轴承界面可能会遇到导致磨损失效的高接触应力。磨损是履带链组件的主要失效模式，在许多应用中会限制履带链组件的寿命。

履带衬套通常由直接硬化或渗碳硬化的碳钢或低合金钢制成。当与这种类型的履带衬套结合使用时，任何裸钢或渗碳销的硬度都受到钢中碳的硬化能力的限制。直接硬化或渗碳履带销的表面微观结构可以类似于钢衬套；人们认为这种相似性限制了性能。

为了解决磨损故障，已知例如通过物理气相沉积或化学气相沉积，利用几种类型的硬涂层中的一种来涂覆销。这些涂层沉积在基底材料的表面上，它们可以产生一种与衬套完全不同的新结构。这些涂层可以提高抗磨损性。遗憾的是，这些涂层的沉积费用高，而且粘附可能是一个问题。

解决磨损故障的另一种方法是增加接触部件之间的表面接触面积，从而降低接触应力和磨损倾向性。但这种选择是不可取的，因为增加了履带销尺寸，所有其他相关部件也必须遵循比例并且相应地增加尺寸，所以会导致系统成本不成比例地增加。

氮化是一种现有的热处理方法，可以在氮化合金表面产生非常坚硬的薄壳。然而，氮化需要高加工温度(超过500℃)，这致使大多数钢失去其强度。这导致在柔软得多的基底上有硬外壳，该硬外壳的强度可能不能支撑履带链组件的预期工作负载，包括大型履带型机器，特别是大型履带式拖拉机中的剪切负载和疲劳负载。

美国专利第7,604,304号公开了“履带、履带销、履带衬套和履带制造方法”，并涉及一种履带，其具有履带销和履带衬套，履带销和履带衬套之间具有润滑作用，而不会降低履带在运行时的强度，从而防止在运行时可能导致的咯吱声或卡住。在履带衬套和履带销之间的间隙中可以设置具有优异耐磨性的金属滑动构件。金属滑动构件能够保持润滑油和/或润滑剂。此外，芯衬套和履带销之间的间隙可以变窄，使得所得结构保持履带衬套和履带销上的不平衡负载。

本领域一直需要为履带链组件提供额外的解决方案。例如，一直需要一种履带链组件的履带销，该履带销不仅足够坚固以支撑其预期的使用载荷，而且非常耐用，从而延长履带链组件的使用寿命。

应当理解，本背景技术是发明人为了帮助读者而创建的，不应该被认为是任何所指出的问题本身在本领域中被理解的指示。虽然在一些方面和实施例中，所描述的原理可以减轻其他系统中固有的问题，但是应当理解，受保护的创新的范围由所附权利要求来限定，而不是由任何公开的特征解决本文中提到的任何特定问题的能力来限定。

发明内容

在一个实施例中，本发明描述了一种用于履带链组件的履带销。履带销包括由钢合金制成的主体。钢合金的成分包括铁、氮化物形成元素和硅。钢合金的成分包括至少0.5wt.％的硅。主体包括外部氮化表面。