鏈軌固定型橡膠履帶板的研制

許同春(鎮(zhèn)江同立橡膠有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

國內(nèi)一般工程挖掘機(jī)行駛都是采用鋼質(zhì)履帶板，但是行駛過程中會破壞路面及產(chǎn)生噪音。應(yīng)徐州挖掘機(jī)廠要求，我們研制了一種鏈軌固定型橡膠履帶板。鏈軌固定型橡膠履帶板是由橡膠和鋼板經(jīng)硫化而成的橡膠制品,可直接用螺栓安裝在鏈軌上，挖掘機(jī)無需安裝鋼質(zhì)履帶板，與機(jī)器配合良好。具有方便安裝、減震、耐磨和不破壞路面的功能。根據(jù)用戶需求，因產(chǎn)品長期處于戶外使用狀態(tài),橡膠表面要求具有較好的耐老化性能;作業(yè)中扭轉(zhuǎn)剪切力大[1]，所以膠料強(qiáng)度要高。參照坦克、裝甲運(yùn)輸車用履帶性能要求,制定了鏈軌固定型橡膠履帶板膠料的物理機(jī)械性能指標(biāo)[2～3]。

1 膠料配方設(shè)計(jì)

為了滿足鏈軌固定型橡膠履帶板結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，膠料的配方設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮以下五個方面：

（1）應(yīng)有較高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度；

（2）較高的硬度，滿足抗變形的要求；

（3）良好的耐磨性；

（4）焦燒性能、硫化平坦期要長，滿足膠料加工的操作安全性；

（5）橡膠與金屬的黏接性好。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，采用正常生產(chǎn)用原材料，確定以下試驗(yàn)配方：SCR5：70，SBR1500：30，硫磺：2.0，促進(jìn)劑NOBS：1.2，氧化鋅：5，硬脂酸：1.4，防老劑3.5，炭黑：65，補(bǔ)強(qiáng)樹脂：5,軟化劑：5。試驗(yàn)配方膠料性能指標(biāo)符合鏈軌固定型橡膠履帶板膠料的物理性能指標(biāo)要求，見表1。

表1 試驗(yàn)配方膠料的物理機(jī)械性能

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)工程挖掘機(jī)重量約7.5 t,設(shè)計(jì)了長度450 mm×寬度125 mm×高度80 mm,規(guī)格名稱為CT450的鏈軌固定型橡膠履帶板。其中內(nèi)襯鋼板有3個加強(qiáng)筋，接地橡膠層厚度不少于40 mm，以滿足挖掘機(jī)行駛時(shí)抗壓抗剪切性能。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 鏈軌固定型橡膠履帶板結(jié)構(gòu)簡圖

3 鋼板的制造

鏈軌固定型橡膠履帶板內(nèi)置鋼板用于與挖掘機(jī)鏈軌聯(lián)接，需有足夠的強(qiáng)度和韌性。采用高碳鋼鍛造后經(jīng)熱處理，物理機(jī)械性能指標(biāo)：抗張強(qiáng)度≥900 MPa，屈服強(qiáng)度≥360 MPa,伸長率≥12%，表面硬度HRC37～42。有良好的抗壓抗變形能力。

4 膠黏劑的選用

從鏈軌固定型橡膠履帶板的結(jié)構(gòu)及使用特性上考慮，除了要求膠料的物理機(jī)械性能外，金屬與膠料的黏合強(qiáng)度是一個關(guān)鍵指標(biāo)。如果橡膠與鋼板不黏或黏接不牢，一旦挖掘機(jī)使用，橡膠層就會很短的時(shí)間損壞剝落，起不到減震保護(hù)路面效果。為此我們選用了洛德公司開姆洛克CH205、CH220橡膠用熱硫化膠黏劑。該膠黏劑對天然橡膠、通用合成橡膠與金屬有良好的黏合性能，黏接強(qiáng)度高，且質(zhì)量穩(wěn)定，與鋼板黏合剝離強(qiáng)度一般達(dá)18 kN/m以上，同時(shí)剝離破壞形式是橡膠破壞。

5 工藝要點(diǎn)

5.1 膠料混煉

（1）使用設(shè)備：XM160密煉機(jī)，一段排膠溫度160℃，二段排膠溫度95℃;

（2）混煉容量：約125 kg;

（3）采用兩段混煉法。一段膠混煉出片停放24 h后二段加硫磺促進(jìn)劑混合均勻。出片寬度650 mm，厚度6～8 mm，冷卻后堆放整齊。

5.2 膠料熱煉

（1）使用設(shè)備：XK-400開放式煉膠機(jī)。輥筒溫度:前輥 50～60℃，后輥 45～55℃ ；

（2）裝膠容量：25～30 kg；

（3）將檢驗(yàn)合格并停放24 h的混煉膠進(jìn)行熱煉，混煉膠加入到熱煉機(jī)中，為保證熱煉均勻，熱煉時(shí)間不少于12 min。

5.3 半成品膠料制備

（1）將熱煉好的膠出片，厚度控制在7～8 mm，表面要求光滑無冷斑、氣泡等；

（2）出片下料后在工作臺冷卻10 min，然后按照尺寸長440 mm×寬120 mm裁剪半成品膠片；

（3）將半成品膠片稱好重量后擺放在百葉車上，以防止黏連。膠片數(shù)量根據(jù)當(dāng)天生產(chǎn)量，避免擺放時(shí)間過長產(chǎn)生表面污染噴霜。

5.4 鋼板除銹處理

（1）CT450鏈軌固定型橡膠履帶板鋼板，為了使橡膠與鋼板黏接牢固，鋼板需經(jīng)過拋丸噴砂的方法，以除去表面銹跡。拋丸機(jī)容量150 kg，拋丸用的噴砂鋼丸粒徑約Φ1.6 mm。將鋼板放于拋丸機(jī)中噴砂除銹。一次可以放30塊，每次拋丸時(shí)間約20 min。

（2）拋丸噴砂過的鋼板外觀無銹跡，表面呈銀灰色。拋丸機(jī)中的鋼丸，根據(jù)噴砂效果需及時(shí)更換。

（3）拋丸噴砂過的鋼板，在運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁落地沾染灰塵或水，防止二次污染。盛裝拋丸過的鋼板的拖車和鐵筐應(yīng)清潔干燥。拋丸好的鋼板到涂刷膠黏劑前停放時(shí)間不允許超過1 h避免重新銹蝕。

5.5 膠黏劑的準(zhǔn)備

（1）底涂膠黏劑準(zhǔn)備。將開姆洛克底涂膠黏劑CH205原液攪拌，攪拌時(shí)間約15～20 min，達(dá)到充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，膠黏劑原液桶無沉淀物，顯示藍(lán)色溶液色澤均勻，無分層現(xiàn)象。將攪拌過的CH205原液倒入專用的盛底涂膠黏劑的容器中，用天平稱量，加入CH205專用稀釋劑丙酮。稀釋比例為：CH205原液/丙酮=10/1.2，將CH205原液與稀釋劑混合充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間約15～20 min，要求無結(jié)團(tuán)、沉淀現(xiàn)象，攪拌棒上下流淌的膠黏劑呈連續(xù)性，才能顯示達(dá)到均勻效果。

（2）面涂膠黏劑準(zhǔn)備。將開姆洛克面涂膠黏劑CH220原液攪拌，攪拌時(shí)間約15～20 min，達(dá)到充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅z黏劑原液桶無沉淀物，顯示黑色溶液色澤均勻，無分層現(xiàn)象。將攪拌過的CH220原液倒入專用的盛面涂膠黏劑的容器中，用天平稱量，加入CH220專用稀釋劑二甲苯。稀釋比例為：CH220原液/二甲苯=10/1，將CH220原液與稀釋劑混合充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間約15～20 min，要求無結(jié)團(tuán)、沉淀現(xiàn)象,攪拌棒上下流淌的膠黏劑呈連續(xù)性，才能顯示達(dá)到均勻效果。

5.6 膠黏劑的涂刷

（1）膠黏劑涂刷前，拋丸噴砂的鋼板需擺好放置在干凈的工作臺上，用120#汽油清洗，目的是洗掉表面砂子及雜質(zhì)，這樣有利于黏合。待汽油揮發(fā)徹底后，方可涂刷黏合劑。

（2）第一遍首先涂刷混合好的底涂膠黏劑CH205，涂刷好底涂膠黏劑CH205的鋼板在工作臺上晾干，室溫通風(fēng)干燥時(shí)間為30～50 min，晾干后再均勻涂刷混合好的面涂膠黏劑CH220一遍，方法同底涂膠黏劑CH205，室溫通風(fēng)干燥時(shí)間為60～80 min，并應(yīng)防止灰塵污染。在整個涂刷過程，膠黏劑也要充分?jǐn)嚢?，防止結(jié)團(tuán)沉淀。涂刷過程要均勻，不能有漏刷、堆積膠黏劑在鋼板上的現(xiàn)象。

（3）將涂刷好膠黏劑的鋼板干燥后放在干凈、干燥的鐵筐中，擺放時(shí)應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁亂扔，防止表面膠黏劑碰掉脫落。鋼板放好后用塑料薄膜罩好，避免落上灰塵或雜物。

（4）刷好膠黏劑的鋼板及時(shí)使用，保持清潔，3天內(nèi)要用完。

5.7 成型硫化

（1）使用設(shè)備：XLB1 000×1 000框式平板硫化機(jī)，合模壓力300 t；

（2）使用的膠料代號：CT450膠；

（3）先檢查蒸汽壓力、機(jī)臺壓力和溫度表是否正常，將模具擦拭清潔；

（4）硫化條件：151℃×55 min，12 MPa；

（5）裝膠硫化：XLB-1000×1000平板硫化機(jī)擺放模具，考慮生產(chǎn)效率，此模具一模5腔。每腔膠料重量為（3 200±30）g。成型時(shí)按照成型順序操作，膠片和鋼板保持清潔。將鋼板放正，鋼板孔落入模具銷釘，膠片均勻擺放模腔，然后合模加壓，先回氣3～5次，3～4 min后再回氣 3～5次。最后合模打壓硫化。

5.8 脫模后處理

（1）CT450鏈軌固定型橡膠履帶板硫化時(shí)間到后，脫模頂出產(chǎn)品，冷卻后修剪飛邊和跑氣須，要求修理干凈平整，另將安裝孔內(nèi)的膠皮去除掉；

（2）將產(chǎn)品露出的金屬部分均勻的噴上黑漆,干燥后碼放整齊。

5.9 試生產(chǎn)成品的檢測結(jié)果

CT450鏈軌固定型橡膠履帶板逐塊進(jìn)行檢驗(yàn)，產(chǎn)品外觀無脫層、缺膠、氣泡、爛疤、雜質(zhì)等缺陷。用與鏈軌聯(lián)接的M14螺栓能輕松穿過安裝孔，可以方便安裝，達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

膠料測試結(jié)果見表2，鋼板測試結(jié)果見表3，成品尺寸測試結(jié)果見表4。測試數(shù)據(jù)表明各項(xiàng)指標(biāo)完全合格。

表2 成品膠料測試結(jié)果

表3 成品鋼板測試結(jié)果

表4 成品尺寸測試結(jié)果 mm

6 結(jié)語

CT450鏈軌固定型橡膠履帶板進(jìn)行了批量試生產(chǎn)，對成品進(jìn)行了膠料切片檢測、鋼板物理性能檢測、尺寸檢測。各項(xiàng)指標(biāo)全部合格，從而證實(shí)了配方設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝路線的合理可靠。經(jīng)過工廠組織的設(shè)計(jì)評審，與會專家和客戶代表認(rèn)為：設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方案的制訂嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，可以保障鏈軌固定型橡膠履帶板的質(zhì)量。本研制的鏈軌固定型橡膠履帶板經(jīng)裝挖掘機(jī)試驗(yàn)，施工達(dá)2年，行駛時(shí)具有噪音低、減震、耐磨、保護(hù)路面的優(yōu)點(diǎn)。達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平，完全能夠替代鋼質(zhì)履帶板 。在CT450開發(fā)成功的基礎(chǔ)的上，根據(jù)其他型號工程挖掘機(jī)的重量及使用路況，將逐步開發(fā)CT500、CT600鏈軌固定型橡膠履帶板，以推廣使用。