專利名稱：無聲鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無聲鏈技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明尤其屬于一種增強抗磨損能力的無聲鏈。
背景技術(shù)：
通常無聲鏈包括多個鏈節(jié)板，每個鏈節(jié)板帶一對銷孔和沿橫向和縱向布置的齒狀物，通過把結(jié)合銷插入銷孔將鏈節(jié)板可轉(zhuǎn)動地連接在一起。在無聲鏈的操作過程中，鏈節(jié)繞結(jié)合銷轉(zhuǎn)動和滑動，導(dǎo)致銷的磨損。已經(jīng)提出了多種方法來提高銷的抗磨損能力。
日本專利號56-41370介紹了一種經(jīng)鉻化處理的銷，在銷的表面覆蓋了一層碳化鉻。
日本專利號10-169723介紹了一種在表面上至少覆蓋一種碳化物的銷，該碳化物可從碳化鉻、碳化鈦、碳化釩和碳化鈮中選擇。該專利申請還介紹了鏈節(jié)板銷孔的修整處理。該修整處理包括剝落和切削由于沖切產(chǎn)生的粗糙表面。通過對銷進行修整處理，在穿孔過程中銷孔內(nèi)產(chǎn)生的大部分斷裂面就可以除去。但是，修整本身是僅切削銷孔的內(nèi)表面切削加工。因此，修整銷孔內(nèi)表面的表面粗糙度并不讓人滿意。
另外，本申請的發(fā)明人對包覆碳化鉻(CrC)的鉻化銷和包覆碳化釩(VC)的VC銷進行了反復(fù)的抗磨損測試。發(fā)現(xiàn)在反復(fù)高表面壓力環(huán)境下的鉻化銷，出現(xiàn)碳化鉻包覆層表面的碳化鉻脫落的現(xiàn)象，且銷的脫落磨損增快。在高表面壓力環(huán)境下的碳化釩(VC)銷，脫落發(fā)生在碳化釩層和銷基材之間的界面上。在這種情況下，整個碳化釩層的脫落和剝落極大地增加了銷的磨損。反復(fù)抗磨損測試的結(jié)果是，碳化鉻與基材有較好的適配度和粘合度，但對表面壓力的抵抗力降低，而因為表面脫落較少碳化釩對表面壓力的抵抗力提高，但與基材的適配度和粘合度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種無聲鏈，其中多個鏈節(jié)板中的每個鏈節(jié)板帶一對銷孔和沿橫向和縱向布置的齒狀物，通過把結(jié)合銷插入銷孔將鏈節(jié)板可轉(zhuǎn)動地連接在一起。
在第一實施例中，在穿透銷孔的預(yù)備孔后，用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來修整每個鏈節(jié)板銷孔。修整的結(jié)果是銷孔內(nèi)壁的粗糙表面被碾碎，形成修整表面，這樣就改進了銷孔內(nèi)表面的表面粗糙度。結(jié)果在無聲鏈的操作過程中，作用在銷孔內(nèi)表面上的表面壓力就會減小，提高抗磨損能力。
每個銷的基材或鋼材上形成以碳化釩為主要成分的碳化層，還有少量的碳化鉻。碳化層形成于基材的最外面，邊界層形成于碳化層和基材之間的區(qū)域。邊界層包含少量的碳化釩和大量的碳化鉻。
因為含碳化釩的碳化層具有較高的承受強度和表面壓強，它形成在基材的最外面，在高表面壓強下不易發(fā)生碳化層的表面脫落，從而提高了銷的抗磨損能力。而且在這種情況下，因為高鉻層與基材有較好粘合度和適配度，且碳化釩形成于碳化層和基材之間的邊界層，即使在高表面壓力下碳化層也不易從基材脫落，從而進一步提高了銷的抗磨損能力。
在第二實施例中，在穿透銷孔的預(yù)備孔后，用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來修整每個鏈節(jié)板銷孔。這樣就改進了銷孔內(nèi)表面的表面粗糙度并提高了抗磨損能力。
每個銷的基材或鋼材上有碳化層，碳化層至少包含任何一種從總體包括碳化釩、碳化鈦、碳化鈮和碳化鎢的群組中選擇的成分，作為主要成分，并含少量的碳化鉻。碳化層形成于基材的最外面。邊界層形成于碳化層和基材之間邊界區(qū)域。邊界層至少包含任何一種從總體包括碳化釩、碳化鈦、碳化鈮和碳化鎢的群組中選擇的成分，其百分含量急劇降低，而碳化鉻的百分含量急劇升高。
因為碳化層包含碳化釩、碳化鈦、碳化鈮和碳化鎢具有較高的承受強度和表面壓強，形成在基材的最外面，與第一實施例類似，在高表面壓強下不易發(fā)生碳化層的表面脫落，從而提高了銷的抗磨損能力。而且在這種情況下，因為高鉻層與基材有較好粘合度和適配度，碳化釩形成于碳化層和基材之間的邊界層，與第一實施例相同，即使在高表面壓力下碳化層也不易從基材脫落，從而進一步提高了銷的抗磨損能力。
在第三實施例中，鏈節(jié)板的每個齒狀物形成于內(nèi)側(cè)和外側(cè)。丫叉部內(nèi)連齒狀物的內(nèi)側(cè)，齒狀物的對面是后部。齒狀物、丫叉部和后部同時修整。
齒狀物、丫叉部和后部的修整過程同時進行。因此在修整過程中，鏈節(jié)板厚度方向上的局部力并不作用在鏈節(jié)板的外周面上。從而阻止了因為修整處理而產(chǎn)生的鏈節(jié)板的扭轉(zhuǎn)和彎曲變形。結(jié)果，提高了鏈節(jié)板銷孔的平行性，從而阻止了銷孔的部分磨損提高抗磨損能力。


圖1是根據(jù)第一實施例的部分無聲鏈的俯視圖。
圖2是根據(jù)圖1的部分無聲鏈的部分正視圖。
圖3是示出連接板沖切過程的示意圖。
圖4是示出銷孔修整處理的剖視圖。
圖5是示出銷孔修整處理的剖視圖。
圖6是示出銷孔常用修整處理的剖視圖。
圖7是示出銷孔常用修整處理的剖視圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明連接銷成分的曲線圖。
圖9是圖8的部分放大示圖。
圖10是傳統(tǒng)鉻化銷成分的曲線圖。
圖11是傳統(tǒng)VC銷成分的曲線圖。
圖12是鏈銷磨損測試方法的一個例子。
圖13是無聲鏈磨損測試結(jié)果的曲線圖。
具體實施例方式
如圖1和圖2所示，無聲鏈1包括多個鏈節(jié)板2，每個鏈節(jié)板帶一對齒狀物21和銷孔22，它們在橫向和縱向交錯，并通過把結(jié)合銷3插入銷孔22可轉(zhuǎn)動地連接在一起。在鏈節(jié)板2的最外面有導(dǎo)向滑環(huán)4。該連接銷3的末端被壓入導(dǎo)向滑環(huán)4的銷孔41中。在圖1中，每個導(dǎo)向滑環(huán)4在其后側(cè)形成丫叉部42。
圖3示出從每個工作站(a)到(e)同時沖切兩個鏈節(jié)板的一個設(shè)計實施例。在毛坯金屬片B沿箭頭指示方向移動時，在每個工作站(a)到(e)進行預(yù)定處理。在第一工作站(a)處，穿透毛坯金屬片B上的陰影部分S1，產(chǎn)生一對預(yù)備孔22｀，陰影部分S1指示的為碎屑。
在第二個工作站(b)處，完成預(yù)備孔對22｀。在該修整處理中，如圖4所示，最好用在其末端帶一圈周邊部分r的沖孔機P來擠壓和拋光銷孔預(yù)備孔的內(nèi)壁。沖孔機周邊部分比加壓拋光更利于沖孔機的快速向下移動，從而使修整處理加快。隨著沖孔機P相對于置于沖模D上的毛坯金屬片B的預(yù)備孔22｀向上向下移動，沖孔機P的一圈周邊部分r切斷并除去在預(yù)備孔22｀的內(nèi)壁周圍形成的碎粗糙表面。同時，沖孔機P的一圈周邊部分r壓碎并拋光預(yù)備孔22｀內(nèi)壁周圍的粗糙表面，從而形成拋光的銷孔22。
因為銷孔的修整表面僅通過一次修整處理，與將切削和拋光分開處理相比，提高了修整速度。從而改進了銷孔內(nèi)壁周圍的表面粗糙度，并提高了抗磨損能力。用該方法不僅能改進銷孔的表面粗糙度，還不會降低生產(chǎn)效率。
為了與附圖4和5進行比較，圖6和7示出預(yù)備孔22｀的傳統(tǒng)切削過程。參照附圖6和7，所用沖孔機P在其末端帶尖銳邊緣部分。當該沖孔機P相對于置于沖模D上的毛坯金屬片B的預(yù)備孔22｀向上向下移動，沖孔機P的尖銳邊緣部分切斷并除去預(yù)備孔22｀的內(nèi)壁周圍形成的碎粗糙表面，得到銷孔22｀｀。但是，在該切削過程中，沖孔機P和沖模D之間的間隙c｀(如圖6所示)應(yīng)相對較大，切削后出現(xiàn)較長的斷裂面h｀。
參照附圖4和5，使用帶一圈周邊部分的沖孔機P，沖孔機P和沖模D之間的間隙c應(yīng)相對較小，也就是c＜c｀。因此，切削時較難發(fā)生斷裂，在銷孔22內(nèi)的斷裂面h長度較小，也就是h＜h｀。
在第三個工作站(c)，后部沖切形成鏈節(jié)板的后部。后部沖切的陰影部分S2，表面L1｀形成鏈節(jié)板的后部。
在第四工作站，沖切陰影部分S3產(chǎn)生W-形表面L2｀，形成鏈節(jié)板的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面和丫叉部。
最后，在第五工作站(e)，表面L1｀和L2｀同時由沖模切削而成，然后將表面L1｀和L2｀進行切削和修整得到表面L1｀和L2｀。根據(jù)上面提到的沖切過程，鏈節(jié)板外周面和鏈節(jié)板的一對齒狀物、丫叉部及后部的切削是同時進行的。因此，在切削中厚度方向上的局部作用力對鏈節(jié)板的外周面沒有影響。結(jié)果就避免了因切削而導(dǎo)致的鏈節(jié)板的扭轉(zhuǎn)和彎曲變形，且提高了鏈節(jié)板銷孔的平行性。
接下來的步驟是連接銷的滲碳加工。第一步在800-900℃的溫度范圍內(nèi)進行，此時碳化鉻滲入連接銷3的基材，基材為機械構(gòu)件用軸承鋼或碳鋼，最好在基材的表面形成幾個微米厚的碳化鉻層。
第二步驟是在900-1000℃的溫度范圍內(nèi)進行鉻和釩的涂布。從而在基材外表面形成碳化鉻和碳化釩混合層，也就是說在第一加工過程形成表面碳化鉻層。在形成混合層的過程中，碳化釩逐漸滲入在第一加工過程形成的碳化鉻層。該鉻和釩的涂布和滲入加工時間比第一步驟的鉻涂布加工時間要長。結(jié)果就形成了厚度比碳化鉻層要厚且釩的含量高于鉻的碳化層。
根據(jù)附圖8和9介紹經(jīng)上面提到的滲碳加工的連接銷3的成分。這些附圖顯示由波長分散形X射線微量分析儀進行X射線分析得到的元素分析結(jié)果。
如圖8所示，在連接銷的最外面有形成于第二加工過程的碳化層，以碳化釩(V8C7)為主要成分，還有少量的碳化鉻(CrnCm)。此時，釩與鉻的比率通常為8.8至1.5。
從圖9可以清楚地看到，在碳化層和基材之間的邊界區(qū)域，形成包含百分含量急劇降低的碳化釩和百分含量急劇上升的碳化鉻的邊界層。邊界層為高鉻層，即碳化鉻的含量相對較大的原因在于，鉻涂布過程在第一加工過程優(yōu)先于鉻和釩的涂布過程。碳化層和邊界層在基材表面形成表面涂層或硬化層。銷邊界層的厚度最好為10微米或更小。
另一方面，通常鉻化銷和VC銷的成分分別如圖10和11所示。這些附圖示出由波長分散型X射線微量分析儀進行X射線分析得到的元素分析結(jié)果。另外，在圖11所示的VC銷中，進行了釩涂布和鉻涂布。如圖10和11所示，在現(xiàn)有技術(shù)的鉻化銷和VC銷中，碳化鉻和碳化釩的百分含量在碳化層和基材之間的邊界區(qū)域急劇下降。
相反地，根據(jù)本發(fā)明的實施例，基材和含大量碳化釩的碳化層之間的邊界層為高鉻層，碳化鉻的百分含量急劇上升，而碳化釩的百分含量急劇下降。
表1示出本發(fā)明連接銷磨損測試結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)或圖11所示傳統(tǒng)VC銷的測試結(jié)果的比較。
表一

0未發(fā)生脫落現(xiàn)象x發(fā)生脫落現(xiàn)象這里所用的磨損測試方法如圖12所示。按預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的圓盤D以預(yù)定的壓力F壓在銷P上，測試件固定在夾具J上。測試之后，檢查是否存在滲碳層的脫落。磨損測試的結(jié)果是，如表一所示，在本發(fā)明中，滲碳層即使在70千克/平方米和100千克/平方米的高表面壓力下也不會脫落，但在對現(xiàn)有技術(shù)的VC銷的測試中在70千克/平方米的表面壓力下就發(fā)生了脫落現(xiàn)象。該測試表明本發(fā)明的銷與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)銷比較具有較好的抗磨損能力。銷的差別就在于基材的外表面涂布了一層的碳化層，包含大量的具有高表面壓力的碳化釩，使碳化層的表面脫落在高壓下也不易發(fā)生，碳化層和基材間的邊界層有高鉻層，含有相對大量的碳化鉻，與基材有較好粘合度和適配度，而碳化釩使碳化層在高表面壓力下不易從基材脫落。從而進一步提高了銷的抗磨損能力。
在如圖11所示的現(xiàn)有技術(shù)的VC銷中，基材的最外表面涂布碳化釩層，有較高的表面強度。在基材和碳化釩層間的邊界區(qū)域，碳化鉻的含量較低，與基材有較好的粘合度。因此，碳化釩層在高表面壓力下易于從基材剝落。導(dǎo)致銷的抗磨損能力降低。
另外，在本發(fā)明中，碳化層的厚度最好在10微米或更大，邊界層厚度最好在10微米或更小，或幾微米。因碳化層的厚度需要10微米或更大來阻止邊界層在高表面壓力下在碳化層下彎曲或斷裂，而幾個微米厚的碳化層就足以阻止碳化層從基材脫落。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的包括鏈節(jié)板2和連接銷3的無聲鏈磨損增速測試結(jié)果。在本測試中，無聲鏈纏繞在帶25齒的驅(qū)動鏈輪上，而從動鏈輪也有25齒。在鏈壓力500(牛頓)，溫度100℃每分鐘用潤滑油1(升)，且驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)速為6500(轉(zhuǎn)/分鐘)的條件下，按預(yù)定的時間操作后，測試了鏈的磨損伸長。另外，在該速度磨損測試中，在潤滑油中加入了重量百分比1％的碳，因為我們知道用常規(guī)的潤滑油難以產(chǎn)生磨損。
在附圖13中，示出了本發(fā)明的兩種無聲鏈一種有最大的伸長；另一種有最小的伸長。為便于比較，帶如圖11所示成分的VC銷的常規(guī)無聲鏈和帶切削銷孔的鏈節(jié)板的測試結(jié)果都在圖13中示出。從圖13可以清楚地看到，在本發(fā)明的鏈中，操作100小時后磨損伸長的范圍是百分之0.425至0.47，但在常規(guī)鏈中，操作50小時后磨損伸長的范圍是百分之0.46至0.47。于是，根據(jù)本發(fā)明的無聲鏈，與現(xiàn)有技術(shù)鏈比較磨損伸長明顯降低，且鏈的抗磨損能力提高。銷抗磨損能力的提高歸因于連接銷自身在之前的滲碳處理，通過對鏈節(jié)板銷孔的修整處理改進了銷孔表面粗糙度，因此降低了銷孔的表面壓力并減少了對銷孔的磨損。
在上述實施例中，在銷基材的最外面形成了碳化釩和碳化鉻混合層，但本發(fā)明并不限于該實施例。至少碳化鈦、碳化鈮和碳化鎢可替代碳化釩。
因此，應(yīng)該理解的是這里介紹的本發(fā)明的實施例僅僅是為了說明本發(fā)明的應(yīng)用原理。這里涉及的舉例性實施例地細節(jié)并不限制權(quán)利要求的范圍，而權(quán)利要求自身描述的特征認為是本發(fā)明的要點。
權(quán)利要求
1.一種無聲鏈，包括a)多個鏈節(jié)板，每個鏈節(jié)板上有一對銷孔，所述銷孔由包括以下步驟的方法制成i)在毛坯金屬片上穿孔，形成預(yù)備孔，ii)通過用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來擠壓和拋光預(yù)備孔來修整預(yù)備孔，b)多個置于鏈節(jié)板銷孔中的銷，其中多個鏈節(jié)板在橫向和縱向交錯，且多個銷將臨近的鏈節(jié)行連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的無聲鏈，其特征在于多個銷包括由基材制成的銷體和在基材的最外面形成的碳化層，以及位于碳化層和基材之間邊界區(qū)域的邊界層。
3.如權(quán)利要求2所述的無聲鏈，其特征在于碳化層包括作為基本成分的碳化釩和作為第二成分的碳化鉻。
4.如權(quán)利要求2所述的無聲鏈，其特征在于在邊界層從基材到碳化層，碳化釩的百分含量急劇降低，而碳化鉻的百分含量急劇上升。
5.如權(quán)利要求2所述的無聲鏈，其特征在于該銷的該碳化層的厚度為10微米或更大。
6.如權(quán)利要求2所述的無聲鏈，其特征在于該銷的該碳化層的厚度為10微米或更小。
7.如權(quán)利要求2所述的無聲鏈，其特征在于該基材為鋼。
8.一種無聲鏈，包括a)多個鏈節(jié)板，每個鏈節(jié)板上有一對銷孔，銷孔由包括以下步驟的方法制成i)在毛坯金屬片上穿孔，形成預(yù)備孔，ii)通過用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來擠壓和拋光預(yù)備孔來修整預(yù)備孔，該鏈節(jié)板還帶一對通過修整毛坯金屬制成的齒狀物以制成鏈節(jié)板的后部，修整毛坯金屬以形成該鏈節(jié)板的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面和丫叉部，同時刨削該鏈節(jié)板的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面和丫叉部；b)多個容納于該鏈節(jié)板銷孔中的銷，其中多個鏈節(jié)板在橫向和縱向交錯，且多個銷將臨近的鏈節(jié)行連接在一起。
9.如權(quán)利要求8所述的無聲鏈，其特征在于多個銷包括由基材制成的銷體和在基材的最外面形成的碳化層，以及位于碳化層和基材之間邊界區(qū)域的邊界層。
10.如權(quán)利要求9所述的無聲鏈，其特征在于碳化層包括作為基本成分的碳化釩和作為第二成分的碳化鉻。
11.如權(quán)利要求9所述的無聲鏈，其特征在于在邊界層從基材到碳化層，碳化釩的百分含量急劇降低，而碳化鉻的百分含量急劇上升。
12.如權(quán)利要求9所述的無聲鏈，其特征在于該銷的該碳化層的厚度為10微米或更大。
13.如權(quán)利要求9所述的無聲鏈，其特征在于該銷的該碳化層的厚度為10微米或更小。
14.如權(quán)利要求9所述的無聲鏈，其特征在于該基材為鋼。
15.一種無聲鏈，包括a)多個鏈節(jié)板，每個鏈節(jié)板上有一對銷孔，銷孔由包括以下步驟的方法制成i)在毛坯金屬片上穿孔，形成預(yù)備孔，ii)通過用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來擠壓和拋光預(yù)備孔來修整預(yù)備孔，鏈節(jié)板還帶一對通過修整毛坯金屬制成的齒狀物以形成鏈節(jié)板的后部，修整毛坯金屬以制成鏈節(jié)板的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面和丫叉部，同時刨削該鏈節(jié)板的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面和丫叉部；b)多個容納于鏈節(jié)板銷孔中的銷，經(jīng)過在多個銷的基材上形成碳化層而制得，碳化層包括作為基本成分的碳化釩和作為第二成分的碳化鉻，碳化層在基材的最外面形成，在碳化層和基材之間的邊界區(qū)形成邊界層，其中在邊界層從基材到碳化層，碳化釩的百分含量急劇降低，而碳化鉻的百分含量急劇上升，多個鏈節(jié)板在橫向和縱向交錯，多個銷將臨近的鏈節(jié)行連接在一起。
16.如權(quán)利要求15所述的無聲鏈，其特征在于該銷的碳化層的厚度為10微米或更大。
17.如權(quán)利要求15所述的無聲鏈，其特征在于該銷的該碳化層的厚度為10微米或更小。
18.如權(quán)利要求15所述的無聲鏈，其特征在于該基材為鋼。
全文摘要
一種提高抗磨損能力的無聲鏈，包括帶銷孔對的鏈節(jié)板，銷孔用尖端帶一圈周邊部分的沖孔機來修整，連接銷的碳化層在銷的基材上形成。碳化層包括作為基本成分的碳化釩和作為第二成分的碳化鉻。碳化層在基材的最外面形成。邊界層形成于碳化層和基材之間的邊界區(qū)域。邊界層包括百分含量急劇降低的碳化釩和百分含量急劇升高的碳化鉻。因為形成于基材金屬頂部的該碳化層包括碳化釩的主要成分，所以能阻止碳化層表面脫落。
文檔編號C23C10/00GK1458427SQ0312259
公開日2003年11月26日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月12日
發(fā)明者Y·蘇佶, K·馬蘇烏拉 申請人:博格沃納·莫爾斯Tec日本株式會社