鏈軌固定型橡膠履帶板的研制

許同春(鎮江同立橡膠有限公司，江蘇 鎮江 212000)

國內一般工程挖掘機行駛都是采用鋼質履帶板，但是行駛過程中會破壞路面及產生噪音。應徐州挖掘機廠要求，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硫化而成的橡膠制品,可直接用螺栓安裝在鏈軌上，挖掘機無需安裝鋼質履帶板，與機器配合良好。具有方便安裝、減震、耐磨和不破壞路面的功能。根據用戶需求，因產品長期處于戶外使用狀態,橡膠表面要求具有較好的耐老化性能;作業中扭轉剪切力大[1]，所以膠料強度要高。參照坦克、裝甲運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械性能指標[2～3]。

1 膠料配方設計

為了滿足鏈軌固定型橡膠履帶板結構性能特點，膠料的配方設計應著重考慮以下五個方面：

（1）應有較高的拉伸強度和撕裂強度；

（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。

經過多次試驗，采用正常生產用原材料，確定以下試驗配方：SCR5：70，SBR1500：30，硫磺：2.0，促進劑NOBS：1.2，氧化鋅：5，硬脂酸：1.4，防老劑3.5，炭黑：65，補強樹脂：5,軟化劑：5。試驗配方膠料性能指標符合鏈軌固定型橡膠履帶板膠料的物理性能指標要求，見表1。

表1 試驗配方膠料的物理機械性能

2 產品結構設計

根據工程挖掘機重量約7.5 t,設計了長度450 mm×寬度125 mm×高度80 mm,規格名稱為CT450的鏈軌固定型橡膠履帶板。其中內襯鋼板有3個加強筋，接地橡膠層厚度不少于40 mm，以滿足挖掘機行駛時抗壓抗剪切性能。產品結構如圖1。

圖1 鏈軌固定型橡膠履帶板結構簡圖

3 鋼板的制造

鏈軌固定型橡膠履帶板內置鋼板用于與挖掘機鏈軌聯接，需有足夠的強度和韌性。采用高碳鋼鍛造后經熱處理，物理機械性能指標：抗張強度≥900 MPa，屈服強度≥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構及使用特性上考慮，除了要求膠料的物理機械性能外，金屬與膠料的黏合強度是一個關鍵指標。如果橡膠與鋼板不黏或黏接不牢，一旦挖掘機使用，橡膠層就會很短的時間損壞剝落，起不到減震保護路面效果。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，黏接強度高，且質量穩定，與鋼板黏合剝離強度一般達18 kN/m以上，同時剝離破壞形式是橡膠破壞。

5 工藝要點

5.1 膠料混煉

（1）使用設備：XM160密煉機，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）使用設備：XK-400開放式煉膠機。輥筒溫度:前輥 50～60℃，后輥 45～55℃ ；

（2）裝膠容量：25～30 kg；

（3）將檢驗合格并停放24 h的混煉膠進行熱煉，混煉膠加入到熱煉機中，為保證熱煉均勻，熱煉時間不少于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。膠片數量根據當天生產量，避免擺放時間過長產生表面污染噴霜。

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，鋼板需經過拋丸噴砂的方法，以除去表面銹跡。拋丸機容量150 kg，拋丸用的噴砂鋼丸粒徑約Φ1.6 mm。將鋼板放于拋丸機中噴砂除銹。一次可以放30塊，每次拋丸時間約20 min。

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

（3）拋丸噴砂過的鋼板，在運輸過程中嚴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清潔干燥。拋丸好的鋼板到涂刷膠黏劑前停放時間不允許超過1 h避免重新銹蝕。

5.5 膠黏劑的準備

（1）底涂膠黏劑準備。將開姆洛克底涂膠黏劑CH205原液攪拌，攪拌時間約15～20 min，達到充分攪拌均勻后，膠黏劑原液桶無沉淀物，顯示藍色溶液色澤均勻，無分層現象。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攪拌，攪拌時間約15～20 min，要求無結團、沉淀現象，攪拌棒上下流淌的膠黏劑呈連續性，才能顯示達到均勻效果。

（2）面涂膠黏劑準備。將開姆洛克面涂膠黏劑CH220原液攪拌，攪拌時間約15～20 min，達到充分攪拌均勻后，膠黏劑原液桶無沉淀物，顯示黑色溶液色澤均勻，無分層現象。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攪拌，攪拌時間約15～20 min，要求無結團、沉淀現象,攪拌棒上下流淌的膠黏劑呈連續性，才能顯示達到均勻效果。

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，這樣有利于黏合。待汽油揮發徹底后，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，室溫通風干燥時間為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，室溫通風干燥時間為60～80 min，并應防止灰塵污染。在整個涂刷過程，膠黏劑也要充分攪拌，防止結團沉淀。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，擺放時應輕拿輕放，嚴禁亂扔，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使用，保持清潔，3天內要用完。

5.7 成型硫化

（1）使用設備：XLB1 000×1 000框式平板硫化機，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平板硫化機擺放模具，考慮生產效率，此模具一模5腔。每腔膠料重量為（3 200±30）g。成型時按照成型順序操作，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間到后，脫模頂出產品，冷卻后修剪飛邊和跑氣須，要求修理干凈平整，另將安裝孔內的膠皮去除掉；

（2）將產品露出的金屬部分均勻的噴上黑漆,干燥后碼放整齊。

5.9 試生產成品的檢測結果

CT450鏈軌固定型橡膠履帶板逐塊進行檢驗，產品外觀無脫層、缺膠、氣泡、爛疤、雜質等缺陷。用與鏈軌聯接的M14螺栓能輕松穿過安裝孔，可以方便安裝，達到結構設計要求。

膠料測試結果見表2，鋼板測試結果見表3，成品尺寸測試結果見表4。測試數據表明各項指標完全合格。

表2 成品膠料測試結果

表3 成品鋼板測試結果

表4 成品尺寸測試結果 mm

6 結語

CT450鏈軌固定型橡膠履帶板進行了批量試生產，對成品進行了膠料切片檢測、鋼板物理性能檢測、尺寸檢測。各項指標全部合格，從而證實了配方設計、結構設計、工藝路線的合理可靠。經過工廠組織的設計評審，與會專家和客戶代表認為：設計和生產方案的制訂嚴謹規范，可以保障鏈軌固定型橡膠履帶板的質量。本研制的鏈軌固定型橡膠履帶板經裝挖掘機試驗，施工達2年，行駛時具有噪音低、減震、耐磨、保護路面的優點。達到了國外同類產品水平，完全能夠替代鋼質履帶板 。在CT450開發成功的基礎的上，根據其他型號工程挖掘機的重量及使用路況，將逐步開發CT500、CT600鏈軌固定型橡膠履帶板，以推廣使用。