专业性
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高效率
科学性
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第一节 工程机械履带产品分类与构成分析
履带有两种形式：一是整体式，二是组合式。
整体式是履带板上带啮合齿，直接与驱动轮啮合，履带板本身成为支重轮等轮子的滚动轨道。
组合式履带是由履带板、链轨节、履带销轴和销套等组成。左右链轨节与销套紧密配合连接，履带销轴插入销套有一定间隙，以保证连接处转动的灵活性，其两端与另两个链轨节孔紧配合。锁紧履带，履带销与链轨节孔配合较松，便于整个履带的安装和拆卸。
由于国内车辆履带板的使用寿命低，有关统计结果表明，车辆履带板的使用寿命约为3200km的车辆行程。为此，国内一些科研单位和企业通过对履带板的失效分析与研究入手针对其性能要求,在不改变履带板用钢和技术要求条件下,通过多元微量合金化成分的优选,采用了非常规变质处理工艺,进行了热处理工艺的优化设计。
1、车辆履带板用钢及热处理
履带板的传统用钢是ZGMn13高锰钢,其化学成分;质量分数%为1.00~1.40C,11.50~14.50Mn,0.5~0.8Si,≤0.045S,≤0.08P。这种奥氏体钢硬度约为180~220HBS,具有很强的加工硬化能力,当它在受到剧烈冲击或特大。
压力作用时,表面层将迅速发生加工硬化,使硬度达到450~550HBS,获得高的耐磨性,其心部则仍维持原有状态。高锰钢履带板传统的热处理方法是水韧处理,即加热温度为1050℃~1080℃,水(≤40℃)冷。
2、履带板的失效形式及强韧化的途径
履带板的失效形式主要有:(1)履带板在高载荷作用下,应力幅值较高,加之复杂的交变冲击载荷的作用,使得板内裂纹的尖端产生加工硬化,KIc值下降,而发生准脆性断裂。(2)铸件表面存在的气孔、渣眼、砂眼等缺陷以及水韧处理的微裂纹将成为疲劳裂纹源,是产生低应力准脆性断裂的基础。(3)在恶劣的偶然性大冲击作用下,其应力幅值大于σs,在高应力区域裂纹源的KIc值降低导致裂纹迅速扩展而断裂。(4)因强度不足,产生塑性变形,销孔拉长使整个履带增长而失效。或销孔磨损失效。
履带板强韧化的途径:(1)采用多元微量合金化成分的优选。(2)采用非常规变质处理的新工艺。(3)对高锰钢材料成分进行优化设计,并根据新的成分制订相应的热处理工艺。
3、非常规变质处理的机理及工艺
变质处理是铸造生产改善材质性能的最常用的和最简便的与最有效的方法。高锰钢的常规变质处理,往往是向钢中加入一次变质剂,以期获得所需的性能。本研究根据生产厂家的条件与现有铁合金的品种,选用了多元变质剂:Ti、Al、Ca、RE(即钛铁、硅铁稀土、硅钙合金)和多次分级变质处理的方法,其变质工艺如表1所示。
从工艺方案可知Al、Ca、RE都有脱氧的作用。高锰钢中的MnO和FeO的存在使其韧性降低。而稀土元素的化学活泼性很强,稀土氧化物的生成自由能为最低,它在钢液中首先形成稀土氧化物,因此,稀土是一种很强的脱氧剂,其脱氧能力仅次于钙,而强于铝。同时稀土硫化物的标准生成自由能要比MnS、FeS等低得多,因而它也是一种脱硫剂。据测定,加稀土后的高锰钢S含量下降20-30%。残存在钢液中的稀土硫化物,是热力学上极为稳定的高熔点化合物,充当结晶核心,从而有细化晶粒的作用。Ti与钢中的氮形成TiN均匀地分布在奥氏体晶粒内部,TiN的熔点很高,起结晶核心作用,细化晶粒,使钢强韧化。
非常规变质处理的实质,就是采用不同的变质剂在不同的时间内,从炉内到炉外加入钢水之中,进行的分级多次变质处理。其结果达到了细化晶粒,改变夹杂物形态与分布,以及净化钢水的目的。变质元素还有利于脱氧。
美国P&H公司和B-E公司最早在机械式挖掘机设计中采用CAD与CAE技术。在履带架方面，P&H公司和B-E公司将有限元法应用于履带架设计、改进和优化，合理布置履带架内部筋板，使其履带架具有较高的抗弯和抗扭性能。
有限单元原理是在20世纪70年代已基本成熟，方法也逐渐趋于完善。到目前为止，已经开发出口很多商业化的有限分析软件，国外有限元分析在工程机械履带上就得到了很好的应用。
第四节 我国工程机械履带产品技术应用成熟度解析
钢质履带的使用已经有很长的历史．但因其价格昂贵、质量重、噪音大，所以它一般只用于军事和一些工程机械上，以及旱田作业的农用拖拉机上。
工程机械履带产品技术的不断进步使得履带式行走机械的应用范围不断扩展，克服了各种不利地形条件对机械作业的制约，其在拖拉机、各种农业和工程及运输机械中的应用必将进一步扩大。
同时为了增强工程机械的使用性能，履带产品从涉及、生产工艺等方面不断优化，目前产品进一步满足在各种恶劣气候与地形条件下使用和大吨位工程机械运输车辆使用的要求。工程机械履带产品技术的发展，使得履带式工程机械性能更加优越。
第六节 不同类型生产工艺优缺点比较
钢制履带生产工艺主要为铸造，履带板是行走装置中主要的承力部件，连接销耳是履带板中最大的受力部位，其铸造质量的好坏直接影响设备性能。
目前履带铸造工业的优点主要有：
铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。
缺点主要有：
铸造生产目前还存在着若干问题，如铸件内部组织粗大，常有缩松、气孔等铸造缺陷，导致铸件力学性能不如锻件高。铸造工序多，而且一些工艺过程还难以精确控制，使得铸件质量不够稳定，废品率高。
第七节 工程机械履带生产工艺流程分析
履带板销轴在服役中承受强烈剪切、冲击、弯曲和扭转作用，同时受到摩擦。销轴通常用45钢制造，经高频表面淬火，淬硬层深度2～3mm，硬度42～50HRC。45钢销轴高频表面淬火其整体力学性能较低，在使用中常发生早期剪断失效。为提高履带板销轴的使用寿命，改用20SiMnA钢制造，用下图所示工艺进行低温渗碳-2高温淬火处理，收到了显著的效果。
20SiMnA履带板销轴低温渗碳-高温淬火热处理工艺如下图所示：
20SiMnA履带板销轴低温渗碳-高温淬火热处理工艺
注：
1）渗碳淬火加热用RJJ-25-9TG井式气体渗碳炉；
2）10%NaCl水溶淬火槽通压缩空气搅拌，水温≤30℃；
3）回火用硝盐炉—50%KNO3+50%NaNO2，另加5%～10%H2O。
第八节 国外工程机械履带生产工艺发展阶段比较
国外工程机械发展起步较早，其产品技术不断发展，在工程机械履带生产方面，国外技术也比较发达，从精密铸造、真空铸造到整个涉及生产流程的精确控制，使得国外钢质履带技术已经发展成熟。
并且随着技术的发展，国外橡胶履带逐步取代钢制履带，世界上发达国家使用橡胶履带做为行走部件较为普遍，使用橡胶履带多的国家和地区依次是日本、欧洲、北美。目前除日本外，多数橡胶履带制造厂均在发展中国家，如韩国DONGIL、TAERYUK，斯里兰卡SOLIDEAL，中国的金利隆、同力、华橡等。
第九节 我国工程机械履带生产工艺创新历程与途径
国外部分企业的成功经验表明，用于研究开发的投资占企业销售额的1%时，企业难以生存，占2%时可勉强维持，占5%时才有竞争力，而我国工程机械履带企业用于研究开发的投资平均还很低。
针对上述行业发展中存在的问题，我国工程机械履带行业应走产学研相结合的道路，建立产业技术创新战略联盟。要健全产学研一体化的技术创新体系，要探索建立产业技术创新联盟，构建企业与优秀的研究院所和著名的高校相结合的共性技术创新平台，瞄准发展的共性关键技术与装置，共同开发、共担风险、联合竞争、共同受益。
第十节 国内工程机械履带生产设备简介
工程机械履带的主要生产线有锻造生产线、履带板加工生产线、条链轨节加工生产线、条链轨压装生产线、履带扒合生产线、链轨节、履带板热处理生产线等，其相关设备包括各种数控设备、加工中心、坐标测量仪、金属金相分析系统等试验设备等。
第十一节 国内工程机械履带生产设备应用现状
我国工程机械履带生产企业近几年生产技术不断更新，生产设备也有了较大提高，国内一些主要生产企业设备已经逐渐像发达国家靠近，履带生产线逐渐完善，其中先进的分析、检测、控制设备的应用越来越多。产品生产也逐渐采用自动化控制设备。
第十二节 我国工程机械履带生产设备技术研发动态
压装机是压装履带链轨节销套总成不可缺少的专用设备，用于将链轨节与履带销、链轨节与销套压装成一体。目前国内履带压装设备已经逐渐向智能化发展，目前国内已经研制成功数控压装机产品应用于履带链轨节销压装。
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