[发明专利]传动带环部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及环形、薄和柔性金属带的制造方法，该带通常包含在用于汽车中应用的公知的无级变速器或CVT的两个可调节带轮之间动力传输的传动带中。至少相对于其在传动带中的应用，这种带还被称作其环部件。本发明还涉及由所述方法获得的产品。

背景技术

在被称作推带的特定类型的传动带中，许多这样的环包含在至少一个但是通常是两个层压即其相互径向地嵌套的组中。已知的推带还包括许多滑动地安装在这种带组上的横向金属元件。在推带的应用中，现有技术的环是由马氏体时效钢制成的，除了其它之外，至少是在其适当的热处理之后，该类型的钢将使材料焊接和塑性变形的比较有利的可能性与大抗拉强度和对于磨损和弯曲和/或张应力疲劳的良好抗性结合。

已知的环设置有合理硬度的芯部材料用于实现与高金属疲劳抗力结合的好的抗拉、屈服和弯曲强度的性能，该环芯部封闭在环材料中基本上更硬并且因此耐磨的外表面层中。所述硬表面层设置有最大厚度以限制内部环应力并且向环提供足够的弹性以允许纵向弯曲以及抗疲劳断裂性。当然，尤其该特征在环的推带应用中非常重要，因为在其使用寿命跨度内它会受到很大数目的载荷和弯曲循环。

为了实现上述期望的材料特性，已知制造方法包括至少下面的工序。从基底材料的板开始，该板弯曲为圆柱形，之后现在邻接的板端部焊接在一起以形成管，该管随后退火以使材料结构均质化并且除去内应力。之后，管被切割成许多环形箍，环形箍将被轧制为期望的厚度，即最终产品所需的厚度。在轧制之后，现在薄并且柔性的箍被称作环。

环会受到进一步的退火，即环退火工序以除去前面的冷轧工序的加工硬化或应变硬化和延性降低效果。然后，通过将每个环围绕两个或更多旋转轧辊安装并且迫使所述辊轧机分开，藉此环被拉伸，因此环朝期望的圆周长度即按最终产品所需被校准。在该环校准工序中，会在环中生成特别期望的内应力分布，如在EP-A-1273824中详细描述的那样。在校准之后，环受到老化或本体沉淀硬化的热处理和渗氮或表面硬化。最后，通过径向堆叠即嵌套许多这样处理的环而形成环的层压组。

尽管随着时间的过去已经提出了用于推带环部件的上述制造方法的几种修改并且有时实际上已经用用，但是其基本工序即箍成形、箍至环轧制、环退火、环校准和环硬化始终保持为基本的并且同样全体地应用在推带生产中。然而，包括由申请人不顾及现行技术知识和确信执行的广泛部件试验的近期研究却令人惊讶地显示，在加工硬化和随后的老化和渗氮的环材料的疲劳强度和在加工硬化之后即在老化和渗氮之前已经退火的加工环材料的疲劳强度之间几乎不存在差异。该观察指引申请人洞察到在推带环部件制造过程中强制包含环退火的工序是基于技术偏见。因此，当前提出了从总的制造方法中省略环退火的工序，因此有利地至少降低其复杂性。

上述改进的制造方法提供了可能性以进一步简化已知制造方法，即通过在用于箍至环轧制的机器上执行环校准的工序。这种轧制机详细描述在EP-A-1569764中并且已知包括两个所谓的轴承轧辊，环形箍在轴承轧辊附近在拉伸状态中被带走，该状态是由所述辊轧机中的至少一个被迫沿径向远离另一个辊轧机而实现和保持的。在轧制期间，至少一个轴承轧辊被旋转地驱动以旋转拉伸箍并且至少一个所谓的轧制轧辊压在箍上以实现其塑性变形，更特别是实现材料从箍的径向或厚度尺寸朝箍的轴向或宽度和切向或圆周长度尺寸的流动。依照本发明，潜在地，环校准工序可以完全从环制造方法中省略，然而，它也可以在箍至环轧制工序已经完成之后即在已经获得了预定期望厚度的环之后在轧制机上执行。后一种改进是通过迫使轧制机的轴承轧辊进一步分开而继续旋转环但是轧制轧辊在环上未施加明显的(挤压)力而实现的。

对于依照本发明的轧制机的上述考虑的双重使用，有利的是向至少一个轴承轧辊提供圆柱形筒形，即具有至少略微凸出弯曲的缸表面。

申请人还研究了几个相关工艺和产品参数对于使用当前考虑的制造方法获得的最终产品环的生成机械性能的影响。首先，认为有利的是限制厚度减薄即限制箍至环轧制期间(冷)加工硬化的量，从而限制环材料的延展性和疲劳强度的损失。其中马氏体时效钢主要地允许相当地大于50％的冷加工比值即厚度减薄，在当前制造方法中，这应该优选地被限制为50％或更低，更优选地是具有从20％到40％范围中的值。

另外，已经发现环材料的此前的(冷)加工硬化会极大地增强后续渗氮工序的有效性。很显然，氨气在环表面上的分解和/或氮原子的吸收和内向扩散到环的钢格因此被促成。本发明因此允许渗氮热处理所需的处理时间有利地缩短，渗氮温度降低，或氨水浓度降低。