廢舊掛膠履帶板的修復(fù)工藝研究

汪曉崇

（武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)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(guī)金屬履帶相比，因?yàn)槁膸П砻娑嗔艘粚酉鹉z“衣服”，在防止昂貴的金屬骨架損壞的同時(shí)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(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但其使用時(shí)間與國外同類型掛膠履帶相比仍有較大差距，國外先進(jìn)可使用4年，國內(nèi)基本上為2年。通過調(diào)研后發(fā)現(xiàn)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(fù)利用的價(jià)值。但針對(duì)裝備掛膠履帶板的修復(fù)再利用的研究工作較少，一些仍然具有使用價(jià)值的金屬骨架一般采取報(bào)廢處理，造成極大浪費(fèi)，所以有必要對(duì)只是橡膠破損的掛膠履帶板進(jìn)行再掛膠的單體修復(fù)方法進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(dá)到35mm，橡膠與金屬骨架的粘合強(qiáng)度不低于6.12MPa，其使用的粘合劑為 CH205、CH220。

圖1：試驗(yàn)所用廢舊履帶板宏觀形貌

2 修復(fù)工藝路線

掛膠履帶主要用于自行火炮及坦克驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)橡膠損壞但金屬骨架完好的掛膠履帶的修復(fù)是非常必要的，經(jīng)過調(diào)研和查詢資料，其修復(fù)工藝如圖2所示。

圖2：掛膠履帶修復(fù)流程圖

3 掛膠履帶修復(fù)工藝要點(diǎn)

3.1 金屬骨架的制備

3.1.1 機(jī)械除膠

機(jī)械除膠的原理：先將橡膠塊分割成多個(gè)小塊，由于每個(gè)小塊所受粘結(jié)的力較小，可以先把非緊固位置的橡膠塊取下，然后當(dāng)履帶板上空間稍大，再把緊固位置的橡膠塊取下。采用的設(shè)備是電動(dòng)角磨機(jī)，兩手握緊角磨機(jī)手柄進(jìn)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(cè)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(jī)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(xué)除膠

化學(xué)除膠的原理：橡膠與金屬骨架的粘結(jié)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(jī)溶劑，使粘合劑失效，從而手動(dòng)取下橡膠塊。試驗(yàn)時(shí)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(shí)后觀察履帶板表面橡膠情況。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)溶劑無法進(jìn)入到金屬骨架與橡膠的結(jié)合面，由于橡膠與金屬骨架結(jié)合緊密，不能使粘合劑失效。從而無法達(dá)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(dǎo)熱性差，使得橡膠燃燒而傳導(dǎo)到金屬骨架的熱量較少。試驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致金屬骨架過熱。

采用機(jī)械手段分離橡膠塊、化學(xué)反應(yīng)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(duì)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(dǎo)熱性使熱量快速傳導(dǎo)至金屬與橡膠結(jié)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(dòng)剝離橡膠塊。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)火焰會(huì)將橡膠表層迅速碳化，碳化層累積一定厚度會(huì)阻隔乙炔焰繼續(xù)燒蝕里層橡。

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將履帶板整體放入箱式電阻爐進(jìn)行300℃加熱，并保溫90分鐘，即可手動(dòng)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(dǎo)熱性，使熱量快速傳導(dǎo)至金屬與橡膠結(jié)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(dòng)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(jīng)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(chǔ)存過程中，受潮濕環(huán)境影響可能存在一定量的銹蝕，故在除膠后還需進(jìn)行金屬骨架表面清潔。

3.2.1 角磨機(jī)打磨清潔

利用角磨機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪對(duì)金屬骨架表面進(jìn)行磨光加工。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)打磨效果快，清潔效果明顯，但是不規(guī)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(dòng)磨料噴射到金屬骨架表面，從而對(duì)表面形成沖擊，以實(shí)現(xiàn)去除表面污染物。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)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(dá)不到清潔的效果。

3.2.3 化學(xué)表面清潔

利用多種化學(xué)試劑性能與金屬骨架表面殘留物、腐蝕物等發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)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(yàn)中發(fā)現(xiàn)金屬骨架表面被腐蝕，且殘留的化學(xué)液對(duì)環(huán)境會(huì)存在污染。

3.2.4 采用激光清洗

經(jīng)查詢資料，發(fā)現(xiàn)CO2激光器的波長為10.6um，屬于中紅外波段，非金屬材料對(duì)CO2激光器有較高的清洗系數(shù)，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(jìn)行清洗。經(jīng)過大量的清洗試驗(yàn)，得到將 CO2激光功率調(diào)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(jìn)行稀釋，其中CH205與丁酮按照1:2的比例進(jìn)行稀釋并攪拌均勻，CH220與甲苯按照2:1的比例進(jìn)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(nèi)，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(jié)

本文通過研究廢舊履帶板的修復(fù)工藝，得到了廢舊履帶板的修復(fù)工藝參數(shù)，使得掛膠履帶板的維修從換件實(shí)現(xiàn)原件修復(fù)成為可能，不僅可以實(shí)現(xiàn)履帶板的再利用，而且節(jié)約時(shí)間，減少環(huán)境污染，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等社會(huì)效益。