廢舊掛膠履帶板的修復工藝研究

汪曉崇

（武漢理工大學機電工程學院 湖北·武漢 430070）

掛膠履帶板是一種以金屬骨架為核心外附高性能橡膠的一種履帶板。與常規金屬履帶相比，因為履帶表面多了一層橡膠“衣服”，在防止昂貴的金屬骨架損壞的同時又能兼顧舒適性和路面友好性。目前，掛膠履帶基本已全面實現國產化，但其使用時間與國外同類型掛膠履帶相比仍有較大差距，國外先進可使用4年，國內基本上為2年。通過調研后發現損壞的掛膠履帶一般情況下僅橡膠部件失效，其核心金屬骨架仍有重復利用的價值。但針對裝備掛膠履帶板的修復再利用的研究工作較少，一些仍然具有使用價值的金屬骨架一般采取報廢處理，造成極大浪費，所以有必要對只是橡膠破損的掛膠履帶板進行再掛膠的單體修復方法進行研究。

1 實驗材料

履帶板掛膠分為著地面掛膠、跑道面掛膠和跑道面著地面均掛膠，本實驗選取某型裝備上跑道面著地面均掛膠的履帶板，如圖1所示，其履帶板的橡膠損壞，但其金屬骨架完好。其金屬骨架材料為ZGMn13。在履帶板金屬骨架中開有兩個孔，使得分別在著地面和跑道面的橡膠塊有連接固定。ZGMn13掛膠履帶板上的橡膠厚度達到35mm，橡膠與金屬骨架的粘合強度不低于6.12MPa，其使用的粘合劑為 CH205、CH220。

圖1：試驗所用廢舊履帶板宏觀形貌

2 修復工藝路線

掛膠履帶主要用于自行火炮及坦克驅動系統，對橡膠損壞但金屬骨架完好的掛膠履帶的修復是非常必要的，經過調研和查詢資料，其修復工藝如圖2所示。

圖2：掛膠履帶修復流程圖

3 掛膠履帶修復工藝要點

3.1 金屬骨架的制備

3.1.1 機械除膠

機械除膠的原理：先將橡膠塊分割成多個小塊，由于每個小塊所受粘結的力較小，可以先把非緊固位置的橡膠塊取下，然后當履帶板上空間稍大，再把緊固位置的橡膠塊取下。采用的設備是電動角磨機，兩手握緊角磨機手柄進行切割橡膠塊。

在切割過程中存在如下問題：橡膠擠壓緊密，目測下難判斷切割深度，切割深度淺，不能割開橡膠；切割深度過深，損傷金屬骨架。另外，角磨機切割不到履帶板上溝槽處的橡膠塊，帶來加工死角。

3.1.2 化學除膠

化學除膠的原理：橡膠與金屬骨架的粘結所用的粘合劑是CH205、CH220，可溶解或分散在甲基異丁基酮、二甲苯和甲乙酮中，加入二甲苯等有機溶劑，使粘合劑失效，從而手動取下橡膠塊。試驗時將金屬骨架放在熱處理槽中，倒入二甲苯，沒過金屬骨架跑道面，靜置3小時后觀察履帶板表面橡膠情況。

試驗中發現溶劑無法進入到金屬骨架與橡膠的結合面，由于橡膠與金屬骨架結合緊密，不能使粘合劑失效。從而無法達到除膠效果。

3.1.3 高能火焰除膠

高能火焰除膠的原理：將橡膠塊加熱燃燒，利用橡膠導熱性差，使得橡膠燃燒而傳導到金屬骨架的熱量較少。試驗中使用乙炔焰燒蝕來橡膠，火焰在燒蝕橡膠的過程中基本不會導致金屬骨架過熱。

采用機械手段分離橡膠塊、化學反應使粘合劑失效、加熱燒蝕橡膠塊等手段無法順利除膠，那么是否可以使粘合劑改性呢？本研究將嘗試加熱改性除膠，其原理是：對履帶板整體加熱到一定溫度并保溫，履帶板中金屬骨架的良好導熱性使熱量快速傳導至金屬與橡膠結合面，在不需要橡膠改性的條件下，使粘合劑先改性，失去粘性的情況下，再手動剝離橡膠塊。試驗中發現火焰會將橡膠表層迅速碳化，碳化層累積一定厚度會阻隔乙炔焰繼續燒蝕里層橡。

經過大量的實驗，發現將履帶板整體放入箱式電阻爐進行300℃加熱，并保溫90分鐘，即可手動剝離橡膠塊，去除橡膠塊的金屬骨架如圖3所示。其原理是利用金屬骨架的良好導熱性，使熱量快速傳導至金屬與橡膠結合面，在不需要橡膠改性的條件下，使粘合劑先改性，失去粘性的情況下，即可手動剝離橡膠塊。

圖3：金屬骨架的制備

3.2 金屬骨架的清潔

掛膠履帶板經加熱改性除膠后，剩余為ZGMn13金屬骨架。但一方面，除膠后金屬骨架表面殘留少量橡膠顆粒，另外，舊掛膠履帶金屬骨架本身在儲存過程中，受潮濕環境影響可能存在一定量的銹蝕，故在除膠后還需進行金屬骨架表面清潔。

3.2.1 角磨機打磨清潔

利用角磨機高速旋轉的薄片砂輪對金屬骨架表面進行磨光加工。試驗發現打磨效果快，清潔效果明顯，但是不規則處清理不干凈，甚至無法清理。

3.2.2 噴砂清潔

利用壓縮空氣帶動磨料噴射到金屬骨架表面，從而對表面形成沖擊，以實現去除表面污染物。試驗后發現金屬骨架上存在一定的橡膠殘留物，橡膠的良好彈性使得噴在橡膠上的沙粒被彈開，達不到清潔的效果。

3.2.3 化學表面清潔

利用多種化學試劑性能與金屬骨架表面殘留物、腐蝕物等發生反應，從而達到清潔的效果。清潔方案是：在室溫下，在H2SO4槽液中加入HF、Fe3+和非離子表面活性劑，靜置10分鐘。試驗中發現金屬骨架表面被腐蝕，且殘留的化學液對環境會存在污染。

3.2.4 采用激光清洗

經查詢資料，發現CO2激光器的波長為10.6um，屬于中紅外波段，非金屬材料對CO2激光器有較高的清洗系數，適用于非金屬材料的去除。因履帶板金屬骨架表面殘留有一定厚度的橡膠塊，故選用LSC100F型CO2激光進行清洗。經過大量的清洗試驗，得到將 CO2激光功率調制為 40W，離焦量為-2mm，掃描速度為3mm/s，掃描清洗一次，可將金屬骨架清洗干凈，如圖4所示。

圖4：金屬骨架的清潔

3.3 粘合劑的涂刷

由于激光清洗后表面清潔度高，可在金屬骨架表面直接涂刷粘合劑。涂刷前先將粘合劑進行稀釋，其中CH205與丁酮按照1:2的比例進行稀釋并攪拌均勻，CH220與甲苯按照2:1的比例進行稀釋并攪拌均勻。在室溫25℃左右下，首先涂刷 CH205，待晾曬干后再涂刷 CH220，一般晾干30min～60min。

3.4 硫化工藝

將膠料全部壓入鑄壓腔內，加12MPa壓力，在150℃下硫化60分鐘。硫化后取出履帶板，如圖5所示。

圖5：重新掛膠履帶板

4 總結

本文通過研究廢舊履帶板的修復工藝，得到了廢舊履帶板的修復工藝參數，使得掛膠履帶板的維修從換件實現原件修復成為可能，不僅可以實現履帶板的再利用，而且節約時間，減少環境污染，可實現經濟、環保等社會效益。