JP4043298B2 - トラックリンクの製造方法およびその製造方法により製造されるトラックリンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベル、ブルドーザなどの建設機械における無限軌道の履帯を構成するトラックリンクの製造方法およびその製造方法により製造されるトラックリンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ブルドーザにおける足回りの履帯は、履板、トラックリンク、連結ピン、履帯ブシュ、シールなどで構成され、左右一対のトラックリンクに履板がボルト・ナットにより締結されている（図１参照）。前記各トラックリンクには、トラックローラと転がり接触する踏面や、履板が取着されるシュー取付面、連結ピンを嵌挿するピン孔、履帯ブシュを嵌挿するブシュ孔、シールを嵌着するシールカウンタボア、履板締結用ボルトを挿通するシューボルト孔、履板締結用ナットを座らせるシューナット座面などが形成されている。
【０００３】
従来、前記トラックリンクは、図５に示されるような工程の製造方法により作製されている。すなわち、まずＳＭｎ系、ＳＣＭ系、ＳＮＣＭ系などの強靭鋼の丸材（または角材）を素材として用意する（工程１）。次いで、この素材を熱間鍛造して完成品に近い形状のリンク素材とし（工程２）、その後このリンク素材を水または油等の焼入れ剤で全体を焼入れする（工程３）。次いで、この焼入れされたリンク素材を４００℃〜６５０℃程度で高温焼戻しして（工程４）、金属組織を強靭な焼戻しマルテンサイト（ソルバイト）組織とする。こうして、リンク素材の硬さをＨＲＣ２５〜ＨＲＣ４０程度として疲労強度を確保する。次いで、このリンク素材における踏面、シュー取付面、ピン孔、ブシュ孔、シールカウンタボア、シューボルト孔、シューナット座面に機械加工を施し所定の寸法に仕上げる（工程５）。さらに、それら機械加工部位のうち、踏面においては、トラックローラとの間に挟まれる土砂を介して高面圧がかかり土砂摩耗が生じる恐れがあることから、この土砂摩耗に対抗するために高周波焼入れ焼戻し処理を施し（工程６，７）、ＨＲＣ４５〜ＨＲＣ５５程度の硬さを有する５〜１５ｍｍ程度の硬化層を形成する。そして、それら機械加工を施した部位に仕上げ加工を施してトラックリンクが完成する（工程８）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、トラックリンクは、踏面の摩耗が進行してトラックローラのフランジ部がトラックリンクに干渉してしまったり、踏面部が薄くなって車体重量を支える強度が保てなくなったりすることでその機能を失い寿命となる。したがって、出来るだけ踏面の摩耗寿命を向上させることが必要であり、そのためには踏面における硬化層を深くすることが有効である。
【０００５】
しかしながら、通常の高周波焼入れ焼戻しのような表面硬化法では、どれほど焼入性の良い材料を用いても比較的浅い（１５ｍｍ程度）硬化層しか得ることができないという問題点がある。そこで、より深い硬化層を得ようとして表面加熱領域を深くすると加熱時間が長くなり、その結果、踏面部温度が高くなりすぎて結晶粒度が粗くなってしまい、この部分の靭性が低下するという問題点がある。
【０００６】
また、一旦前記工程３および工程４にて全体焼入れ焼戻し処理を施したものに、再度高周波加熱処理を施すと、図６に示されるような温度分布となり、加熱が不十分なａ部が高温焼戻しを受けた状態となる。その結果、図４における硬度分布比較図においてＩＱＴ（高周波焼入れ焼戻し）品線で示されるように、既に素材調質にて得られた硬度よりも更に硬度の低い層、所謂ソフトゾーンが形成されることとなり、強度不足が原因で硬化層が剥離するという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、低コストで摩耗寿命を大幅に向上させることができるトラックリンクの製造方法およびその製造方法により製造されるトラックリンクを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明によるトラックリンクの製造方法は、
熱間鍛造後におけるリンク素材の全体に対して焼入れ処理後、１５０℃〜３００℃の温度で低温焼戻し処理を施す熱処理工程を含み、この熱処理工程を行う前に、前記リンク素材に対して所要の機械加工を施すとともに、その熱処理工程を行った後に、その機械加工を施した部分のうちの少なくとも寸法精度が必要な部分およびピン、ブシュを圧入することにより生じる高応力によって遅れ破壊の危険性がある部分に対して４００℃〜６５０℃の温度で高温焼戻し処理を施し、その後仕上げ加工を施すことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、熱間鍛造後のリンク素材の全体に対して焼入れ処理後、１５０℃〜３００℃の温度で低温焼戻し処理が施される熱処理工程によって、リンク素材の素地全体が硬化され、結果としてリンク踏面に深い硬化部が形成されるので、トラックリンクの摩耗寿命を大幅に向上させることができる。また、熱処理工程が行われる前のリンク素材、すなわち比較的硬度の低い易加工状態のリンク素材に対して所要の機械加工が施されるので、難加工に伴なう精度不良やコスト高を未然に防ぐことができる。また、熱処理工程が行われた後のリンク素材における先の機械加工が施された部分のうちの少なくとも寸法精度が必要な部分およびピン、ブシュを圧入することにより生じる高応力によって遅れ破壊の危険性がある部分に対して４００℃〜６５０℃の温度で高温焼戻し処理（部分焼戻し処理）が施されることによって、熱処理で不可避的に生じる歪が除去され、かつ軟化されて易加工状態とされるので、その部分焼戻し処理後の仕上げ加工を容易かつ確実に行うことができ、低コストで寸法精度を確保することができるとともに、遅れ破壊を防止することができる。
【００１０】
次に、第２発明によるトラックリンクは、第１発明に係るトラックリンクの製造方法により製造されるトラックリンクであって、ローラと接触する踏面から芯部までの硬度が少なくともＨＲＣ４０で、かつ芯部結晶粒度が少なくともＧｈ５であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、踏面から芯部に至って形成される高強度の硬化部によって長期に亘り耐摩耗性を保持することができるので、トラックリンクの摩耗寿命を大幅に向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトラックリンクの製造方法およびその製造方法により製造されるトラックリンクの具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、建設機械における装軌式（無限軌道式）車両の一種であるブルドーザに本発明が適用された例である。
【００１３】
図１には、本発明の一実施形態に係る履帯の分解斜視図が示されている。また、図２には、トラックリンクの外観図が示されている。
【００１４】
本実施形態のブルドーザは、図示省略される車体と、この車体の両側部に配されてその車体を前進、後進および旋回走行させる履帯１を備えている。この履帯１は、アイドラとスプロケット（いずれも図示省略）との間に巻き掛けられるトラックチェーン２と、このトラックチェーン２にボルト・ナット（図示省略）の締結により取着される履板３を備え、スプロケットが回転駆動されることによって、当該履帯１がアイドラとスプロケットとの間で周回運動されるようになっている。こうして、車体を走行もしくは旋回させるようにされている。
【００１５】
前記トラックチェーン２は、左右一対のトラックリンク１０が連結ピン４および履帯ブシュ５を介して環状に繋がれて構成されている。各トラックリンク１０には、図２に示されるように、上面に車体重量を支えつつトラックローラ（図示省略）と転がり接触する踏面１１が形成されるとともに、この踏面１１の反対側に履板３の取着用のシュー取付面１２が形成されている。また、このトラックリンク１０の一端部には履帯ブシュ５が嵌挿されるブシュ孔１３が形成され、他端部には連結ピン４が嵌挿されるピン孔１４およびシールを嵌着するシールカウンタボア１５がそれぞれ同心で形成されている。さらに、このトラックリンク１０には、履板３の取付用ボルトを挿通するシューボルト孔１６，１６、履板３の取付用ナットを座らせるシューナット座面１７，１７などが形成されている。なお、符号１８で示される空間は、取付用ナットを収めるための窓部である。
【００１６】
本実施形態において、前記トラックリンク１０は、図３に示されるような工程の製造方法によって作製される。すなわち、まずＳＭｎ系、ＳＣＭ系、ＳＮＣＭ系などの強靭鋼の丸材（または角材）を素材として用意する（工程１）。次いで、この素材を熱間鍛造により完成品に近い形状のリンク素材とする（工程２）。熱間鍛造後自然冷却して比較的硬度の低い易加工状態のリンク素材に対して、踏面１１やシュー取付面１２、ブシュ孔１３、ピン孔１４、シールカウンタボア１５、シューボルト孔１６，１６、シューナット座面１７，１７などを形成する加工を含む所要の機械加工を施す（工程３）。この工程３の段階においては、例えばブシュ孔１３やピン孔１４、シールカウンタボア１５などの寸法精度が重要な部分は粗加工にとどめる。一方、例えば踏面１１やシュー取付面１２、シューボルト孔１６，１６、シューナット座面１７，１７などの普通公差で良い部分、並びにそれら以外の寸法精度があまり重要でない部分は、粗加工のみならずそれ相応の実質的な仕上げ加工まで行っても良い。なお、工程３において機械加工を施そうとする部位のうち、工程２の鍛造による成形にて、粗加工を施した場合と同程度の寸法公差であるものについては、工程３における粗加工を省略することも可能である。こうして、後述する熱処理工程が行われる前のリンク素材、すなわち比較的硬度の低い易加工状態のリンク素材に対して所要の機械加工を施すことによって、難加工に伴なう精度不良やコスト高を未然に防ぐようにされている。
【００１７】
次いで、工程３において機械加工が施されたリンク素材の全体に対して以下のような熱処理工程を行う。すなわち、リンク素材を７５０℃以上（好ましくは８５０℃程度）の温度から水、油、ソリブルまたは同等の焼入れ剤を用いて急冷することで全体を焼入れする（工程４）。その後、工程４の焼入れ処理にて形成したマルテンサイト組織を破壊しないように、リンク素材に対して１５０℃〜３００℃の温度域で全体を焼き戻す低温焼戻し処理を施す（工程５）。この工程４および工程５による熱処理により、リンク素材の素地全体が硬化され、この時点で踏面１１から少なくともその芯部まで（深さ：３０ｍｍ程度）の硬度がＨＲＣ（ロックウェル硬さ）４０以上、望ましくはＨＲＣ４５〜ＨＲＣ５５とされる。
【００１８】
次いで、先の熱処理工程により不可避的に生じる歪をとる必要のある部分、中でも特にブシュ孔１３やピン孔１４、シールカウンタボア１５などの寸法精度が重要で、かつ圧入によって生じる高応力で遅れ破壊が懸念される部分の周辺を誘導焼戻しまたはフレーム焼きによって部分的に４００℃〜６５０℃程度で高温焼戻し（以下、「部分焼戻し」という。）して、歪を除去するとともに、必要強度を担保しつつ加工が比較的容易でかつ遅れ破壊の危険性が少ない硬度（ＨＲＣ４０以下）にまで軟化させる（工程６）。そして、それら寸法精度の重要な部分を含む所要部分に対して仕上げ加工を施し、所定の寸法に設定する（工程７）。なお、普通公差で良い部分、並びに寸法精度があまり重要でない部分および圧入によって高応力が生じないピン、ブシュの圧入部周辺を除く部分において、工程５および工程６で歪量が実用上問題のない量であれば、工程７における仕上げ加工は省略しても良い。こうして、工程４および工程５による熱処理工程が行われた後のリンク素材における先の機械加工が施された部分のうちの少なくとも寸法精度が必要な部分およびピン、ブシュを圧入することにより生じる高応力によって遅れ破壊の危険性がある部分に対して焼戻し処理（部分焼戻し処理）を施すことによって、遅れ破壊を防止するとともに、熱処理によって不可避的に生じる歪を除去し、かつ軟化させて易加工状態として、部分焼戻し処理後の仕上げ加工を容易かつ確実に行えるようにし、低コストで寸法精度を確保するようにされている。
【００１９】
以上述べたような工程１から工程７を経てトラックリンク１０が作製される。図４には、完品ＱＴ（ＱＴ：全断面硬化の焼入れ焼き戻し処理）つまり本実施形態の製造方法により作製されたトラックリンクと、ＩＱＴ品（ＩＱ：高周波焼入れ、Ｔ：焼戻し）つまり従来の製造方法により作製されたトラックリンクとの硬度分布を比較する図が示されている。本実施形態によれば、工程４および工程５の熱処理工程によってリンク素材の全体に焼入れ低温焼戻し処理が施され、これによりリンク素材の素地全体が硬化されるので、従来技術において問題となっているソフトゾーンが形成されることなく、図４の完品ＱＴ線で示されるように、踏面１１から芯部に向けて深い硬化部が形成され、高周波焼入れのような部分的に高温にさらされることがないため芯部までＧｈ５以上の結晶粒度が保たれる。したがって、トラックリンク１０の強靭性を確保しつつ摩耗寿命を大幅に向上させることができる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明によるトラックリンクの製造方法およびその製造方法により製造されるトラックリンクの具体的な実施例について説明する。
【００２１】
本実施例においては、表１に示される材料を使用し、表２に示される製造条件のもと、本発明の製造方法によりトラックリンクを作製した。その結果、表３に示される品質のトラックリンクを得た。
【表１】

【表２】

（注１）：図２中符号１３，１４，１５で示される部位（ブシュ孔、ピン孔、シールカウンタボア）は熱間鍛造時の成形にて粗加工を施した場合と同等の寸法公差であったため、鍛造後の機械加工、つまり本実施形態の工程３における粗加工は省略した。
（注２）：図２中符合１１，１２，１６，１７で示される部位（踏面、シュー取付面、シューボルト孔、シューナット座面）は全体焼戻し工程、つまり本実施形態における工程５の後の歪量が実用上問題のない量であったため、仕上げ加工（本実施形態における工程７）は省略した。
【表３】

【００２２】
表３から解るように、本発明の製造方法によれば、いずれの材質のものでも、リンク踏面から芯部にかけて摩耗に抗するに十分なロックウェル硬さで、かつ芯部の結晶粒度もＧｈ５（ＪＩＳ Ｇ０５５１：オーステナイト結晶粒度番号参照）以上の強靭なトラックリンクを得ることができ、摩耗寿命を大幅に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る履帯の分解斜視図である。
【図２】図２は、トラックリンクの外観図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るトラックリンクの製造方法の工程図である。
【図４】図４は、完品ＱＴとＩＱＴ品との硬度分布を比較する図である。
【図５】図５は、従来のトラックリンクの製造方法の工程図である。
【図６】図６は、トラックリンクに高周波加熱を施した場合の温度分布を表わす図である。
【符号の説明】
１ 履帯
１０ トラックリンク
１１ 踏面

Claims (2)

1. 熱間鍛造後におけるリンク素材の全体に対して焼入れ処理後、１５０℃〜３００℃の温度で低温焼戻し処理を施す熱処理工程を含み、この熱処理工程を行う前に、前記リンク素材に対して所要の機械加工を施すとともに、その熱処理工程を行った後に、その機械加工を施した部分のうちの少なくとも寸法精度が必要な部分およびピン、ブシュを圧入することにより生じる高応力によって遅れ破壊の危険性がある部分に対して４００℃〜６５０℃の温度で高温焼戻し処理を施し、その後仕上げ加工を施すことを特徴とするトラックリンクの製造方法。
2. 請求項１に記載のトラックリンクの製造方法により製造されるトラックリンクであって、ローラと接触する踏面から芯部までの硬度が少なくともＨＲＣ４０で、かつ芯部結晶粒度が少なくともＧｈ５であることを特徴とするトラックリンク。

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