DE1058865B - Gleiskettenglied und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Gleisketten für Raupenschlepper u. dgl. und insbesondere die Gestaltung und ein Verfahren zur Herstellung von Laufflächen und Seitenstegen solcher Gleisketten und ähnlicher Konstruktionen, bei denen eine Reihe von Gliedern gelenkig miteinander verbunden sind, um eine Gliederkette zu bilden.

Es hat bisher große Schwierigkeiten bereitet, ein haltbares und im Betrieb . störungsfrei arbeitendes stählernes Kettenglied für Gleisketten von Raupenschleppern zu entwickeln. Die im allgemeinen verwendeten Kettenglieder weisen je ein Paar Laufflächen für Laufrollen des Fahrzeugs auf, die dem Verschleiß unterworfen sind. Außerdem sind diese Kettenglieder häufigen Stoßbelastungen ausgesetzt, wenn sich der Schlepper über unebenes Gelände bewegt. Die Laufflächen dieser Kettenglieder müssen daher hart und widerstandsfähig genug sein, um keinem übermäßigen Verschleiß durch Zerquetschen, Absplittern und Gratbildung an den Kanten der Rollfläche zu unterliegen. Auch die Seitenstege, die die Laufflächen bilden, sollen so widerstandsfähig sein, daß sie ohne Rißbildung oder Verformung Stoßbelastungen aushalten.

Seitenstege in Kettengliedern für Raupenschlepper werden im allgemeinen aus Schmiedestücken hergestellt und sind an ihren gegenüberliegenden Enden mit Querbohrungen für die Aufnahme eines Scharnierbolzens an dem einen und einer Scharnierbuchse am anderen Ende des Gliedes versehen. Diese Bohrungen müssen sehr genau bemessen sein, um ihr Mittenabstand muß in engen Toleranzen gehalten werden, um eine gerade Gleiskette zu ergeben.

Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen der Seitenstege von Gleiskettengliedern besteht darin, eine geschmiedete Steg-Vorform zu schaffen und dann den ganzen Seitensteg so zu härten, daß die Lauffläche befriedigende Trageigenschaften aufweist. Während des Härtungsvorgangs verzieht sich aber der Seitensteg, wodurch sich der Mittenabstand der Ouerbohrungen und auch ihre Durchmesser ändern. Werden die Bohrungen zu groß, so lockern sich die Scharnierbolzen und Buchsen, so daß die Gleiskette im Betrieb rasch versagt. Schrumpfen dagegen die Querbohrungen auf einen zu kleinen Durchmesser, so können beim Einpressen der Bolzen und Buchsen die inneren Spannungen so groß werden, daß der Steg nach kurzer Benützungsdauer bricht. Die Bohrungen können infolge des Verziehens beim Härten auch unrund werden. Die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Gleiskettenglieder geben daher oft zu Beanstandungen Anlaß, und ihre Austauschbarkeit ließ zu wünschen übrig.

Ein gehärteter, befriedigende Trag- und Abnutzungseigenschaften aufweisender Seitensteg ist für

Gleiskettenglied und Verfahren
zu seiner Herstellung

Anmelder:

Allis-Chalmers Manufacturing Company, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs₁ Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerparke

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. März 1955

Roy Fredrick Kern, Springfield, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

eine nachträgliche wirtschaftliche Bearbeitung im alias gemeinen nicht mehr geeignet.

Man hat daher nach einem anderen Verfahren den auf eine bearbeitbare Härte vergüteten Seitensteg mit Ausnahme der Bohrung fertig bearbeitet, danach vom Steg nur den Lauf flächenteil auf die erforderliche Tiefe vergütet und schließlich die Bohrungsteile genau fertig bearbeitet, um Bolzen- und Buchsenbohrungen von gewünschtem Durchmesser und Mittenabstand zu erhalten.

Bei nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Seitenstegen treten jedoch .Restspannungen im Übergang der unterschiedlichen Härtebereiche auf, die in Verbindung mit den durch die im Betrieb auftreten-' den Belastungen erzeugten Spannungen Rißbildung oder Brüche in den Seitenstegen begünstigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bei nach den bekannten Herstellungsverfahren gefertigten Gleiskettenglieder auftretenden Mängel zu vermeiden und einen verbesserten Seitensteg für endlose Gleisketten od. dgl. zu schaffen, der von Restspannungen frei ist, der genau bearbeitete Querbohrungen mit genauen Mittenabständen aufweist und dessen Lauffläche ausreichend widerstandsfähig, d. h, verschleißfest ist.

Zu der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe gehört auch die Verbesserung des Herstellungsverfahrens von Gleisketten-Seitenstegen und ähnlichen Gliedern.

Das Verfahren nach der Erfindung soll wirtschaftlich sein, die Verwendung eines relativ billigen,

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durchhärtenden Stahls ermöglichen, genaue Maßkontrolle gestatten, übermäßige Restspannungen ausschalten und eine harte Lauffläche von langer Lebensdauer schaffen.

Schließlich soll das Herstellungsverfahren auch ein ordnungsgemäßes Ausrichten der Seitenstege gewährleisten, wenn sie zur Gleiskette zusammengesetzt werden oder wenn sie bei Reparaturen als Ersatzteile eingebaut werden müssen.

Das stählerne Gleiskettenglied nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber bekannten Ausführungsformen dadurch aus, daß der die Querbohrungen unmittelbar umgebende Stahl form- oder bearbeitbar ist und der Rest des Seitenstegs ganz und gar zu einer größeren Härte als ihre form- oder bearbeitbaren Teile durchgehärtet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Beschreibung und an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils des Laufwerks eines Raupenschleppers mit der Darstellung eines Teils der endlosen Gleiskette und

- Fig. 2 den vergrößerten, waagrechten Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der endlosen Gleiskette aus Fig. 1 bei einem Zeichnungsmaßstab wie in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 einen geschmiedeten Seitensteg als Rohling oder Vorform und teilweise bearbeitet,

Fig. 6 in isometrischer Projektion einen Teil der teilweise bearbeiteten Seitensteg-Vorform aus Fig. 5,

Fig. 7 einen teilweise bearbeiteten und gehärteten Seitensteg, dessen Bohrungen durch Induktionsspulen erhitzt werden,

Fig. 8, 9 und 10 Mikroaufnahmen geätzter Metallproben aus einem Seitensteg, die das kristalline Gefüge des Stahls in drei Stadien des Verfahrens nach der Erfindung zeigen, und

Fig. 11 ein Schaubild der Härte der Buchsenbohrung über der Eindringtiefe nach dem in Fig. 7 veranschaulichten Anlassen oder Tempern.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsnummer 21 einen Teil des Gestells eines Raupenschleppers; dieses wird auf einer endlosen Gleiskette 22 durch eine Anzahl Rollen 23 getragen. Die allgemeine Konstruktion der Gleiskette ist die übliche; sie enthält eine Reihe von Kettengliedern, deren jedes ein Paar Seitenstege enthält, wie sie Fig. 7 zeigt. Die Gleiskette läuft am hinteren Ende des Fahrzeugs über ein nicht dargestelltes Antriebskettenrad und am vorderen Ende über ein ebenfalls nicht dargestelltes nicht angetriebenes Leitrad. Das Fahrzeuggestell 21 ist aus einem Paar U-Eisen 24 aufgebaut, von denen nur eins sichtbar ist. Jede der Rollen 23 ist auf einer nicht drehbaren Achse 27 gelagert. Die Achsen 27 sind an ihren Enden mit den U-Trägern 24 durch je einen Bock 28 und Befestigungsmittel in Gestalt von Bolzen 29 sowie nicht gezeigten Muttern verschraubt.

Nach Fig. 1 und 2 besteht jedes einzelne Glied der endlosen Gleiskette 22 aus einem rechten und einem linken Seitensteg 31 und 31'; die Glieder sind miteinander durch Scharnierbolzen 32 und Buchsen 33 verbunden. Kettenschuhe 34 mit Bodengreifern 35 sind an den Seitenstegen durch Schrauben 36 und Muttern 37 befestigt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sitzt der Scharnierbolzen 32 mit Preßsitz in Bolzenbohrungen 38 der einander gegenüberliegenden Seitenstege 31 und 31' an dem einen Ende jedes Kettengliedes, das an seinem anderen Ende in den Seitenstegen 31

und 31' je eine Buchsenbohrung aufweist, in die die Scharnierbuchse 33 ebenfalls eingepreßt ist. Auf diese Weise ist jedes Kettenglied mit seinem Nachbarglied durch einen Scharnierbolzen und die ihn umgebende Scharnierbüchse gelenkig verbunden. Eine Aufbohrung 41 ist gleichachsig mit der Bolzenbohrung 38 in jedem Seitensteg vorgesehen mit der Aufgabe, das äußere axiale Ende der Buchse 33 durch übergreifende Teile des Nachbarstegs zu umschließen.

Um einen einwandfreien Preß sitz der Bolzen und Buchsen in den zugehörigen Bohrungen der Seitenstege zu sichern, müssen die Maße der Bolzen, Buchsen und Bohrungen, wie bekannt in engen Toleranzen gehalten werden. Die Buchsen 33 sitzen auf den Bolzen 32 mit Gleitsitz.

In Fig. 3 ist bei 42 ein Riß angedeutet, wie er häufig nach dem Einpressen von Bolzen oder Buchsen in verzogene, nach den eingangs erwähnten Verfahren hergestellte Gleiskettenglieder auftrat.

Außerdem zeigt Fig. 3 die Lage von Anrissen 46 und 47, die auf durch das Härten nur des Laufflächenteils entstandene Restspannungen zurückzuführen sind. Das Vorhandensein solcher Restspannungen ist z. B. durch Einsägen eines Schlitzes 49 in einen Seitensteg mit wahlweise gehärtetem Laufflächenteil nachweisbar. Dieser Schlitz weist nämlich beim Vorhandensein übermäßiger Restspannungen eine ungleichmäßige Breite auf.

Das verbesserte Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen der Seitenstege wird an Hand der folgenden Figuren beschrieben. Fig. 4 zeigt eine geschmiedete Vorform eines Seitenstegs mit Bearbeitungszugaben in den Löchern für Bolzen und Buchse sowie in der Aufbohrung 41. Bearbeitungszugaben finden sich auch oben und unten an dem Schmiedestück 53, nämlich am Lauf flächenteil 54 und an einer Anschraubfläche 56 für den Gleiskettenschuh 34., Laufflächen- und Fuß- oder Kettenschuhteil sind an dem einen Ende durch einen Bolzen- und Auf bohrungsteil 57 und am anderen durch einen Buchsenbohrungsteil 58 miteinander verbunden. Ferner sind Laufflächen- und Fuß- oder Kettenschuhteil durch einen stützenden Zwischensteg 59 miteinander verbunden. Dieser Seitensteg-Rohling kann aus Kohlenstoffstahl mit etwa 0,45% C-Gehalt geschmiedet sein. Nach dem Schmieden wird er zu einem Korngefüge normalisiert, wie es etwa in Fig. 8 gezeigt ist, einem Ferrit mit Perlitmatrix, d. h. Perlit als Hauptbestandteil.

Als nächster Schritt folgt das endgültige Bearbeiten der Steg-Vorform 53 mit Ausnahme der Bolzenbohrung 38 und der Buchsenbohrung 39 (Fig. 5 und 6). In diesem Zustand ist eine Lauffläche 66 auf dem Laufflächenteil 54 des Seitenstegs bearbeitet, ebenso Flächen 67 und 68 auf der Oberseite des Fußteils zu beiden Seiten des Zwischenstegs 59., und Befestigungslöcher 69 und 71 zum Anschrauben des Kettenschuhs sind rechtwinklig zu den Flächen 67 und 68 durch den Fußteil hindurchgebohrt. Eine Schuhbefestigungsfläche 72 ist am Boden des Fußteils 56 parallel zur Lauffläche 66 und zu den Flächen 67 und 68 bearbeitet. Die Bohrungen 38 und 39 sind auf einen Ideineren als den endgültigen Durchmesser vorgebohrt worden. Die Aufbohrung 41 wird gleichachsig mit der Bolzenbohrung 38 auf Fertigmaß bearbeitet, und rechtwinklig zur Bolzenbohrung 38 wird eine Stirnfläche 73 auf einem Bund 74 bearbeitet. Das Verfahren nach der Erfindung könnte auch ohne ein vorheriges Bearbeiten dieser Bohrungen durchgeführt werden, falls es möglich ist, diese Flächen ausreichend maßhaltig zu schmieden.

Claims (13)

NacKdem der'Seitensteg aus Stahl zu dem Zustand nach Fig. 5 und 6 bearbeitet worden ist, wird er in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 700 und 1090° C erhitzt. Wenn diese Erhitzung gleichmäßig erreicht ist, wird er durch Eintauchen in einen Abschrecktank in einem Kühlmittel abgeschreckt. Beispielsweise kann man eine wäßrige Lösung mit 5% kaustischer Soda (Natriumhydroxyd) bei einer Temperatur von 48° C benutzen. Nach dem Abschrecken weist der Seitensteg übermäßige Härte und unerwünschte Restspannungen auf. Die Härte wird gemindert und die Restspannungen werden verringert durch Erwärmen in einem Temperoder Anlaßofen. Die Arbeitstemperatur, die für diesen Ofen gewählt wird, hängt von der verwendeten Stahlsorte ab und kann bis zu etwa 650° C betragen. Für die oben genannte Stahlqualität hat sich eine Temperatur zwischen 315 und 455° C als günstig erwiesen. Nach dem Anlassen in einem Temperofen läßt man den Seitensteg in der Luft abkühlen. In diesem Zustand ist der Stahl in dem Seitensteg nahe der Oberfläche und bis zu einer wünschenswerten Tiefe auf eine Härte, von wenigstens 340 Brinell gehärtet. Das Korngefiige des Stahls in der Nähe der Oberfläche des Seitenstegs an dieser Stelle im Verfahren entspricht der Fig. 9, der Wiedergabe einer Mikroaufnahme einer geätzten Probe. Beim Härten des ganzen Seitenstegs mit den Schritten Erhitzen, Abschrecken und Anlassen wird der Seitensteg in einem gewissen Ausmaß seine Gestalt ändern. Die beim Härten auftretenden Veränderungen von Größe und Gestalt sind nicht groß genug, um die Brauchbarkeit des Seitenstegs zu beeinträchtigen, soweit es sich um die Lauffläche 66, die Schuhanschraubfläche 72, die Flächen 67, 68 und 73, die Schraubenlöcher 69 und 71 sowie die Auf bohrung 41 handelt. Dagegen verändern sich bei den Bolzen- und Buchsenbohrungen Größe, Gestalt und Mittenabstand der Bohrungen hinreichend, um den Steg, namentlich unter dem Gesichtspunkt leichter Zusammenbaubarkeit und Austauschbarkeit, unbrauchbar zu machen. Um die Bolzen- und Buchsenlöcher wirtschaftlich bearbeiten zu können, z. B. mit Schneidwerkzeugen aus Schnellschnittstahl, besteht der nächste Schritt des Verfahrens nach der Erfindung darin, die Bolzen- und Buchsenbohrungsteile des Seitenstegs auf eine Temperatur zu erhitzen, die etwas höher liegt als die Anlaßtemperatur des soeben erörterten Härtungsvorganges. Man kann ein zweites Anlassen der Bolzen- und Buchsenbohrungen anwenden oder das Anlassen der Bohrungen dadurch ausführen, daß man die Bohrungsteile des Stegs beim Anlassen nach dem Abschreckschritt einer überlagerten Temperatur aussetzt. Wenn man so die Teile des Seitenstegs, die unmittelbar um die Bolzen- und Buchsenbohrungen herumliegen, mit einem überlagerten oder einem zweiten Anlassen erhitzt, so kann man diese Flächen bis zur Brinellhärtezahl 300 oder noch weiter herunter erweichen. Der Bohrungsteil des Seitenstegs mit der Bolzenbohrung 38 wird in der Anordnung nach Fig. 7 durch eine Hochfrequenz-Induktionsspule 81 auf eine Tiefet erhitzt, die ausreicht, um ein Bearbeiten auf ein genaues Fertigmaß zu gestatten und gleichzeitig den Mittenabstand zwischen den Bohrungen zu korrigieren, wenn er sich, wie zu erwarten ist, beim Härten verändert hat. In gleicher Weise erhitzt man den Bohrungsteil des Gliedes um die Buchsenbohrung 39 herum durch eine Hochfrequenzinduktionsspule 82 auf eine Tiefe e. Dadurch, daß man die Bohrungen 38 und 39 durch Induktion erwärmt und mit Luft kühlt, an- dert sich das Strukturbild des Stahls in dem mit 83 bezeichneten Raum von einem Gefügebild nach Fig. 9 zu dem Bild nach Fig. 10, der Reproduktion der Mikrofotografie einer geätzten Stahlprobe. In diesem Zustand hat der Stahl ein Härtemaß von 300 Brinell oder darunter, so daß er sich, beispielsweise mit Schnellschnittwerkzeugen, wirtschaftlich bearbeiten läßt. Fig. 11 zeigt in einem Schaubild den Verlauf der Brinellhärte in der Buchsenbohrung längs der Linie / der Fig. 7 nach dem Anlassen der Bohrungen. Der Entfernungsmaßstab auf der Abszissenachse bedeutet Zweiunddreißigstelzoll, also etwa 0,8 mm je Teilstrich; die Brinellhärtezahl erhält man bekanntlich dadurch, daß man den angewandten Druck' in Kilogramm durch die Fläche des sphärischen Eindrucks in Quadratmillimetern dividiert. Nachdem die Bohrungsteile des Seitenstegs durch das -zweite Tempern' erweicht worden sind, werden die Bolzenbohrung 38 und die Buchsenbohrung 39 auf die fertigen Durchmessermaße bearbeitet. Beide Maße werden in engen Fertigtoleranzen gehalten, um einen ordnungsgemäßen Preßsitz der Bolzen und Buchsen zu ergeben. Das Verfahren nach der Erfindung gestattet so ein genaues Bearbeiten durch das Vorformen und schließlich des endgültigen Bearbeitens der Bolzen- und Buchsenbohrungen nach dem Durchhärten des Seitenstegs. Beim endgültigen Bearbeiten der Bohrungen, sei es durch Bohren oder Räumen (oder beides), wird auch der Mittenabstand zwischen den Bohrungen 38 und 39 mit enger Toleranz eingehalten, so daß eine gerade Gleiskette und Austauschbarkeit der Seitenstege gewährleistet ist. Die Linief in Fig. 11 gibt die Tiefe an, bis zu der die Buchsenbohrung bei der Endbearbeitung ausgearbeitet wird. Das Schaubild zeigt, daß der weggenommene Teil unter 300 Brinellhärte liegt. Es zeigt weiter, daß etwas von dem bildsamen Material des Bohrungsteils nach der Endbearbeitung erhalten bleibt, was für das Einziehen der Buchse 33 mit Preßsitz wesentlich ist. Ein ähnliches Schaubild der Härte über der Eindringtiefe würde der Zustand des Stahls in der Bolzenbohrung des Seitenstegs ergeben. Patentansprüche:

1. Seitensteg aus durchgehärtetem Stahl für Gleiskettenglieder mit Querbohrungen für die Aufnahme von Scharnierelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ouerbohrungen (38 und 39) unmittelbar umgebende Stahl form- oder bearbeitbar ist und der Rest des Seitenstegs ganz und gar zu einer größeren Härte als ihre formoder bearbeitbaren Teile durchgehärtet ist.

2. Seitensteg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest des Seitensteges so gehärtet und getempert wird, daß er nicht bearbeitbar ist.

3. Seitensteg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brinellhärtezahl der bildsamen Teile kleiner als 300 und die der übrigen Teile größer als 340 ist.

4. Verfahren zum Herstellen von Seitenstegen nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Vorformen des Seitensteges mit einem Paar quer hindurchgehender Bohrungen (38 und 39), Durchhärten des Stahlkörpers in seiner Gesamtheit und Tempern oder Anlassen der die Querbohrungen umgebenden Teile.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Tempern der die Quer-

bohrungen (38 und 39) umgebenden Teile des Körpers diese bearbeitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchhärten ein erstes Tempern des Stahlkörpers einschließt und daß der Körper danach nur in der Nachbarschaft der Bohrungen (38 und 39) einem zweiten Tempern oder einem zusätzlichen, während des ersten Temperns überlagerten Tempern unterworfen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (38 und 39) in dem Stahlkörper nach dem zweiten oder überlagerten Tempern bearbeitet werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Durchhärten und ersten Tempern oder Anlassen des ganzen Stahlkörpers eine größere Härtezahl als 340 Brinell erzielt wird, während mit dem zweiten oder überlagerten Tempern der Teile um die Bohrungen (38 und 39) herum eine Härtezahl unter 300 Brinell erzielt wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 8, gekennzeichnet durch eine solche Bearbeitung der

Quer bohrungen (38 und 39), daß eine hinreichende Tiefe bildsamen Stahls übriggelassen wird, um das Einpressen der Stegverbindungsglieder (32 und 33) in die Bohrungen zu erleichtern.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Seitensteg anfänglich auf allen Flächen mit Ausnahme der Querbohrungen (38 und 39) bearbeitet worden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (38 und 39) vor dem Tempern vorbearbeitet und nach dem Tempern auf das erforderliche Maß fertigbearbeitet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig mit einer der Querbohrungen (38 und 39) eine Aufbohrung (41) hergestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenstege auf eine Temperatur zwischen 700 und 1090° C erhitzt, danach abgeschreckt und bei einer Temperatur unter 650° C getempert oder angelassen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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