(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、０．３０〜０．５０％Ｃ、０．５〜２．４％Ｓｉ、０〜１．７％Ｍｎ、０〜１．５％Ｃｒ、０〜１．０％Ｍｏ、０．０００５〜０．００４０％Ｂ、０．０１０〜０．０７０％Ｔｉ、０．０１０〜０．０７０％Ａｌを含む中炭素珪素鋼から成る粗材に、
熱間鍛造を施して大まかに鍛造された左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および大まかに鍛造された右半分の半割りのローラーシェル形状の素材を作製し、
次いで、前記大まかに鍛造された左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および前記大まかに鍛造された右半分の半割りのローラーシェル形状の素材の全体に機械加工を施して左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および右半分の半割りのローラーシェル形状の素材とし、
次いで、前記一組の、左半分の半割りのローラーシェル形状の素材と右半分の半割りのローラーシェル形状の素材を溶接してローラーシェルとして一体化し、
次いで、該ローラーシェルの全体を加熱した後、冷却液を噴射して焼入れし、
次いで、該焼入れ冷却の途中で冷却を停止して、該ローラーシェルの芯部の残熱により該ローラーシェルの表面の低温焼もどしを行う、
ことを特徴とする建設機械下部走行体のローラーシェルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械下部走行体のローラーシェルに関する。より詳細には、本発明は係るローラーシェルの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなローラーシェルの詳細について、図１、図２を参照して説明する。
図２は、例えば掘削機のような建設機械１０の下部走行体Ｄを示し、図１は下部走行体Ｄの一部の断面を示している。
【０００３】
当該下部走行体Ｄは、図２に示すように、履帯１と、トラックローラー４ａおよびキャリアローラー４ｂと、駆動側のスプロケット５と、従動側のアイドラー６とにより構成されている。
履帯１は駆動側スプロケット５で駆動され、トラックローラー４ａは、履帯１を転動するように構成されている。
【０００４】
図１において、履帯１は、１対のリンク２と、ピン・ブッシュ３と、図示を省略した履板（シュー）とで構成されている。図１の左右方向に配置された１対のリンク２、２は、ピン・ブッシュ３によって連結されている。１対のリンク２、２は、図示しない履板に固定されている。
履帯１上をトラックローラー４ａおよびキャリアローラー４ｂが転動し、ローラーシェル１１は、トラックフレーム８、ブラケット７、シャフト９に対して回転可能となっている。
リンク２において、図１の上側の面２ｕが、ローラーシェル４の外周部４ｆと接触している。
なお図１において、符号１２はブッシュを示す。
【０００５】
ここで、ローラーシェル１１は、「リンク２をローラーシェル１１から脱輪させない」、という機能を有している。そして、トラックローラー４ａのローラーシェル１１は、「建設機械１０全体の質量を支える」という機能をも有している。
「リンク２をローラーシェル１１から脱輪させない」機能を発揮するため、ローラーシェル１１の軸方向の両端には、リンク２の脱輪を防止するためのツバ部４ｔが形成されている。ここで、リンク２が斜面４ｆを乗り越えて、ツバ部４ｔに乗り上げる現象（脱輪）が発生する場合がある。脱輪が発生した場合に、ツバ部４ｔの耐摩耗性および靭性が不十分であれば、偏摩耗（いわゆる「ダレ」、「カケ」）が発生してしまう。
また、「建設機械１０全体の質量を支える」という機能を発揮するため、トラックローラー４ａのローラーシェル１１の外周面４ｆには硬さと強度が必要であり、ローラーシェル４の芯部には靭性が要求される。
【０００６】
耐摩耗性と靭性を獲得するため、ローラーシェル１１の製造に際して、粗材としては、例えば、ＪＩＳ規格のＳＭｎ４４３（マンガン鋼）あるいはボロン添加鋼が用いられていた。
そして、「全体加熱焼入れ」→「全体加熱高温焼もどし」→「外周部の誘導加熱焼入れ」→「低温焼もどし」の順番に行われる熱処理方法か、あるいは、「全体加熱焼入れ」→「低温焼もどし」の順番に行われる熱処理方法の、いずれかが施されていた。
ここで、前者の熱処理方法において、「全体加熱焼入れ」→「全体加熱高温焼もどし」の２つの処理を「素地調質」という。
【０００７】
しかし、発明者の研究によれば、従来の方法で製造されたローラーシェル１１は、そのツバ部４ｔにおいて、必要とされる耐摩耗性および靭性が得られないことが判明した。
また、図１において、トラックローラーのローラーシェル１１のツバ部４ｔに履帯１のリンク２が乗り上げる現象（いわゆる「脱輪」）が多発し、脱輪の際にツバ部４ｔに通常より大きな負荷が一時的に作用し、当該ツバ部４ｔに、いわゆる「欠け」（チッピング）および「ダレ」（偏摩耗）が発生してしまうことが分かった。
換言すれば、ローラーシェル１１のツバ部４ｔが所定の耐摩耗性および靭性を有するようなローラーシェルの製造技術は、現時点では提案されていない。
【０００８】
その他の従来技術として、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏを適正に添加して、ＨＲＣ５０以上でシャルピー衝撃値が５ｋｇ・ｍ／ｃｍ２以上となる高硬度高靭性鋼が提案されている（特許文献１）。
また、別の従来技術においては、耐摩耗性、強度、延性、靭性に優れた金属ベルトを実現するための機械構造用鋼が提案されている（特許文献２）
これ等の従来技術（特許文献１、特許文献２）は、熱処理を行った後にローラーシェルのツバ部に所定の耐摩耗性および靭性を得ることについては、何等開示されていない。
【特許文献１】特開２００３−３２８０７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１７７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、熱処理後のローラーシェルにおけるツバ部が所定の耐摩耗性および靭性を有するような建設機械下部走行体のローラーシェルの製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の建設機械下部走行体のローラーシェルの製造方法は、
質量％で、０．３０〜０．５０％Ｃ、０．５〜２．４％Ｓｉ、０〜１．７％Ｍｎ、０〜１．５％Ｃｒ、０〜１．０％Ｍｏ、０．０００５〜０．００４０％Ｂ、０．０１０〜０．０７０％Ｔｉ、０．０１０〜０．０７０％Ａｌを含む中炭素珪素鋼から成る粗材に、
熱間鍛造を施して大まかに鍛造された左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および大まかに鍛造された右半分の半割りのローラーシェル形状の素材を作製し、
次いで、前記大まかに鍛造された左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および前記大まかに鍛造された右半分の半割りのローラーシェル形状の素材の全体に機械加工を施して左半分の半割りのローラーシェル形状の素材および右半分の半割りのローラーシェル形状の素材とし、
次いで、前記一組の、左半分の半割りのローラーシェル形状の素材と右半分の半割りのローラーシェル形状の素材を溶接してローラーシェルとして一体化し、
次いで、該ローラーシェルの全体を加熱した後、冷却液を噴射して焼入れし、
次いで、該焼入れ冷却の途中で冷却を停止して、該ローラーシェルの芯部の残熱により該ローラーシェルの表面の低温焼もどしを行う、
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上述する構成を具備する本発明によれば、粗材に中炭素珪素鋼を用い、焼入れおよび焼もどしを含む熱処理を施すので、珪素（Ｓｉ）添加によって耐摩耗性および靭性が向上する。
また、従来技術の「全体加熱焼入れ」→「全体加熱高温焼もどし」→「外周部の誘導加熱焼入れ」→「低温焼もどし」の順番に行われる熱処理方法における素地調質工程が不要になり、熱処理における工程数が４工程から２工程に削減される。
さらに本発明において、前記熱処理の焼もどしを、前記焼入れ冷却の残熱を利用して大気中にて行う（自己焼もどしを行う）のであれば、焼もどしの加熱炉が不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図示の実施形態では、上述したローラーシェル１１のツバ部４ｔの耐摩耗性および靭性を確保するために、以下に説明する製造方法を行っている。
【００１３】
最初に図３を参照して、一般的なローラーシェルの製造工程について説明する。
図３において、ステップＳ１では、粗材である丸棒（棒鋼）を購入する。
本発明の中炭素珪素鋼の組成（質量％）の一例を示すと以下のとおりである。
炭素（Ｃ）：０．２８〜０．５０、ケイ素（Ｓｉ）：０．５〜２．４、マンガン（Ｍｎ）：０〜１．７、クロム（Ｃｒ）：０〜１．５、モリブデン（Ｍｏ）：０〜１．０、ホウ素（Ｂ）：０．０００５〜０．００４０、チタン（Ｔｉ）：０．０１０〜０．０７０、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１０〜０．０７０
【００１４】
ここで、上述した組成では、珪素（Ｓｉ）添加量が０．５〜２．４質量％であることが特徴的である。珪素（Ｓｉ）添加量を増大することにより、耐摩耗性を確保することができるからである。
なお、上記組成は、後述の図４においては「新規配合」と表示されている。
【００１５】
ステップＳ２では、ステップＳ１で購入した粗材を所定の長さに切断し、その切断されたワークを、（ローラーシェル１１の形状となるように）大まかに鍛造加工する（ステップＳ３）。
ステップＳ４では、ステップＳ３で大まかに鍛造加工されたワークを、切削、研削その他の機械加工によって、ローラーシェル１１を成形する。
【００１６】
ここで、ステップＳ３、ステップＳ４では、円筒状のローラーシェル４の１／２（いわゆる「半割り」）を成形する。係る半割りは、例えば図１において、ローラーシェル１１の左右方向中心軸４ｄを境界として、右半分あるいは左半分が相当する。
換言すれば、ステップＳ３では鍛造加工によりローラーシェル１１の半割りを大まかに成形し、ステップＳ４では鍛造されたワーク（大まかに鍛造された「半割り」）に対して各種機械加工を行って、ローラーシェル１１の半割りを成形するのである。
【００１７】
次のステップＳ５では、成形したローラーシェルの半割り２つを当接し、当接した部分、すなわち中心軸４Ｃの部分を溶接によって接続し、ローラーシェル１１として一体化する。
最後のステップＳ６では、ステップＳ５で一体化されたローラーシェル１１に熱処理を施す。
【００１８】
ここで図３において、購入された丸棒の成分が異なる点を除けば、ステップＳ１の「丸棒購入」、ステップＳ２の「丸棒切断」、ステップＳ３の「鍛造」、ステップＳ４の「機械加工」、ステップＳ５の「溶接」の各工程は、従来技術と図示の実施形態とでは同様となっている。
しかし、図３のステップＳ６における熱処理工程は、実施形態に係るローラーシェル製造方法と従来技術とで相違している。
【００１９】
図４を参照して、図３のステップＳ６における熱処理工程について、図示の実施形態に係るローラーシェル製造方法と、従来のローラーシェル製造方法とで、比較しつつ説明する。
【００２０】
図４において、図示の実施形態に係るローラーシェル製造方法では、粗材の鋼種（Ｍ）としては、上述した成分配合（珪素の量が多い配合）のものを用いる。そして、熱処理（Ｈ）においては、先ず、図示しない加熱炉でローラーシェル１１の全体を加熱した後（全体加熱を行った後）、冷却液（水が好ましい）を噴射して、焼入れを行う。
焼入れを行った後、再び加熱炉でローラーシェル１１を全体加熱して、低温焼もどしを行う。あるいは、焼入れ冷却の途中で冷却を停止して、芯部の残熱により表面の低温焼もどしを行ってもよい。焼入れ冷却途中のワーク（ローラーシェル１１）の表面は低温であるが、内部（芯部）は高温であるため、内部（芯部）の残熱が熱源となって表面の焼もどしが行われる。いわゆる、「自己焼もどし」である。
【００２１】
図示の実施形態に係るローラーシェルの製造方法によれば、粗材に中炭素珪素鋼を用い、焼入れおよび焼もどしから成る熱処理を施すので、珪素（Ｓｉ）添加によって耐摩耗性および靭性が向上する。
また、従来技術の素地調質工程を伴う熱処理方法に比べて、素地調質工程の分だけ工程が削減されるので、生産性が向上し、製造原価が削減される。
【００２２】
なお、図示の実施形態に係るローラーシェル製造方法において、焼入れの後に行われる低温焼もどしについては、従来技術と同様である。
【００２３】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ローラーシェルがリンクを支持している状態を示す正面図。
【図２】履帯の概要を示す図。
【図３】本発明におけるローラーシェル製造方法の概要を示す工程図。
【図４】本発明における熱処理を従来技術との比較表として示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・履帯
２・・・リンク
３・・・ピン・ブッシュ
４ａ・・・トラックローラー
４ｂ・・・キャリアローラー
４ｆ・・・外周部
４ｔ・・・ツバ部
７・・・ブラケット
８・・・トラックフレーム
９・・・シャフト
１１・・・ローラーシェル
１２・・・ブッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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