[發明專利]一種輕量化多材料傳動鏈條

在審

• 申請號: 202310381791.6
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116557474A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 彭躍南;王麗娟;惠海成;于治
• 申請（專利權）人: 亞超特新材料技術有限公司
• 主分類號: F16G15/14
• 分類號: F16G15/14;F16G13/07
• 代理公司: 北京華旭智信知識產權代理事務所(普通合伙) 11583
• 代理人: 李麗

本發明公開了一種輕量化多材料傳動鏈條，包括一對內鏈板(11)、一對外鏈板(12)以及連接軸(13)，所述一對內鏈板(11)和所述一對外鏈板(12)中至少之一由輕量化鋁基復合材料(AMC)制備；所述連接軸(13)由鋼材或者鈦合金制備。這種輕量化多材料傳動鏈條有很好的耐磨性能，并且比鋼制傳動鏈條減重效果明顯。

技術領域

本發明涉及傳動鏈條(Driving?Chains)技術領域，具體涉及一種輕量化多材料傳動鏈條。

背景技術

傳動鏈條是與齒輪相配合的常用遠距離傳動器件，是機器設備中重要的轉動部件，應用非常廣泛。傳動鏈條必需有一對內鏈板、一對外鏈板和連接軸三個基本部分，連接軸將一對內鏈板和一對外鏈板連接起來形成鏈條。內鏈板、外鏈板和連接軸必需滿足耐磨要求，它們通常都是用耐磨性能好的鋼材生產的。

在航天、航空、移動機器等大量使用傳動鏈條的許多應用中，傳動鏈條的輕量化，可以提高這些裝置的性能。為了傳動鏈條輕量化，通常是設法使用輕量化材料取代鋼材來生產傳動鏈條。

但是，由于鋁合金和鎂合金等輕金屬合金耐磨性能差，不適合用來制備傳動鏈條。有使用鈦合金生產的自行車鏈條，但是鈦合金的耐磨性也差，鈦合金鏈條的使用壽命遠低于鋼制鏈條。

到目前為止，還沒有耐磨性能好的輕量化傳動鏈條技術，因而需要開發出耐磨性能好的輕量化傳動鏈條。

發明內容

研究表明，對傳動鏈條進行輕量化，耐磨性能是技術難點。傳動鏈條通常是使用耐磨性好的鋼材，如碳鋼和鉻鋼。而鋁合金、鈦合金和鎂合金等輕金屬的耐磨性，以及它們與鋼材之間相互摩擦的耐磨性都差，不能滿足傳動鏈條的要求。

研究發現，含有陶瓷顆粒、陶瓷晶須、陶瓷短纖維等耐磨材料強化相的鋁基復合材料(簡稱AMC)，通常具有好的耐磨性能。本發明人對鋁基復合材料、鋁合金、鈦合金、陶瓷和鋼材相互之間的摩擦性能進行了一系列的研究，出人意料地發現，在各種摩擦條件下，AMC材料與鋼材之間表現出優異的耐磨性能，甚至優于鋼材與鋼材之間的耐磨性能；并且AMC與鈦合金之間也具有良好的耐磨性能；因此適合于制備多材料輕量化的傳動鏈條。

下面是根據標準ASTM?G77《Standard?Test?Method?for?Ranking?Resistance?ofMaterials?to?Sliding?Wear?Using?Block-on-Ring?Wear?Test》和ASTM?G99《StandardTest?Method?for?Wear?Testing?with?aPin-on-Disk?Apparatus》進行4組摩擦試驗的結果，分別列在表1至表4。

表1至表4分別有4種不同硬度的鋼：硬度為28-33HRC的AISI?4340鋼、硬度為59-60HRC的AISI?4620鋼、硬度為41-42HRC的GB?40CrNiMoA鋼和硬度為58-61HRC的GB?GCr15鋼。

各表中沒有列出對摩擦材料A和材料B各自的磨損量，而是列出兩種對摩材料的總磨損量。因為只要總磨損量高，這兩種材料就不適合同時用于相互有壓力摩擦的傳動鏈條部件。

各表中的鋁基復合材料的表示方法是按照美國國家標準ANSI?H35.5《Nomenclature?System?for?Aluminum?Metal?Matrix?Composite?Materials》進行。其中，鋁基復合材料2009/Al2O3/25p-T4是25％體積比Al₂O₃陶瓷顆粒(Particle)強化2009鋁合金，經過T4熱處理；6092/SiC/15w-T6鋁基復合材料是15％體積比SiC陶瓷晶須(Whisker)強化6092鋁合金；6092/Al2O3/15c-T6是15％體積比Al₂O₃陶瓷短纖維(Chopped?Fiber)強化6092鋁合金。

表1.33N壓力下摩擦試驗數據(ASTM?G77)