汪晓崇

（武汉理工大学机电工程学院 湖北·武汉 430070）

挂胶履带板是一种以金属骨架为核心外附高性能橡胶的一种履带板。与常规金属履带相比，因为履带表面多了一层橡胶“衣服”，在防止昂贵的金属骨架损坏的同时又能兼顾舒适性和路面友好性。目前，挂胶履带基本已全面实现国产化，但其使用时间与国外同类型挂胶履带相比仍有较大差距，国外先进可使用4年，国内基本上为2年。通过调研后发现损坏的挂胶履带一般情况下仅橡胶部件失效，其核心金属骨架仍有重复利用的价值。但针对装备挂胶履带板的修复再利用的研究工作较少，一些仍然具有使用价值的金属骨架一般采取报废处理，造成极大浪费，所以有必要对只是橡胶破损的挂胶履带板进行再挂胶的单体修复方法进行研究。

1 实验材料

履带板挂胶分为着地面挂胶、跑道面挂胶和跑道面着地面均挂胶，本实验选取某型装备上跑道面着地面均挂胶的履带板，如图1所示，其履带板的橡胶损坏，但其金属骨架完好。其金属骨架材料为ZGMn13。在履带板金属骨架中开有两个孔，使得分别在着地面和跑道面的橡胶块有连接固定。ZGMn13挂胶履带板上的橡胶厚度达到35mm，橡胶与金属骨架的粘合强度不低于6.12MPa，其使用的粘合剂为 CH205、CH220。

图1：试验所用废旧履带板宏观形貌

2 修复工艺路线

挂胶履带主要用于自行火炮及坦克驱动系统，对橡胶损坏但金属骨架完好的挂胶履带的修复是非常必要的，经过调研和查询资料，其修复工艺如图2所示。

图2：挂胶履带修复流程图

3 挂胶履带修复工艺要点

3.1 金属骨架的制备

3.1.1 机械除胶

机械除胶的原理：先将橡胶块分割成多个小块，由于每个小块所受粘结的力较小，可以先把非紧固位置的橡胶块取下，然后当履带板上空间稍大，再把紧固位置的橡胶块取下。采用的设备是电动角磨机，两手握紧角磨机手柄进行切割橡胶块。

在切割过程中存在如下问题：橡胶挤压紧密，目测下难判断切割深度，切割深度浅，不能割开橡胶；切割深度过深，损伤金属骨架。另外，角磨机切割不到履带板上沟槽处的橡胶块，带来加工死角。

3.1.2 化学除胶

化学除胶的原理：橡胶与金属骨架的粘结所用的粘合剂是CH205、CH220，可溶解或分散在甲基异丁基酮、二甲苯和甲乙酮中，加入二甲苯等有机溶剂，使粘合剂失效，从而手动取下橡胶块。试验时将金属骨架放在热处理槽中，倒入二甲苯，没过金属骨架跑道面，静置3小时后观察履带板表面橡胶情况。

试验中发现溶剂无法进入到金属骨架与橡胶的结合面，由于橡胶与金属骨架结合紧密，不能使粘合剂失效。从而无法达到除胶效果。

3.1.3 高能火焰除胶

高能火焰除胶的原理：将橡胶块加热燃烧，利用橡胶导热性差，使得橡胶燃烧而传导到金属骨架的热量较少。试验中使用乙炔焰烧蚀来橡胶，火焰在烧蚀橡胶的过程中基本不会导致金属骨架过热。

采用机械手段分离橡胶块、化学反应使粘合剂失效、加热烧蚀橡胶块等手段无法顺利除胶，那幺是否可以使粘合剂改性呢？本研究将尝试加热改性除胶，其原理是：对履带板整体加热到一定温度并保温，履带板中金属骨架的良好导热性使热量快速传导至金属与橡胶结合面，在不需要橡胶改性的条件下，使粘合剂先改性，失去粘性的情况下，再手动剥离橡胶块。试验中发现火焰会将橡胶表层迅速碳化，碳化层累积一定厚度会阻隔乙炔焰继续烧蚀里层橡。

经过大量的实验，发现将履带板整体放入箱式电阻炉进行300℃加热，并保温90分钟，即可手动剥离橡胶块，去除橡胶块的金属骨架如图3所示。其原理是利用金属骨架的良好导热性，使热量快速传导至金属与橡胶结合面，在不需要橡胶改性的条件下，使粘合剂先改性，失去粘性的情况下，即可手动剥离橡胶块。

图3：金属骨架的制备

3.2 金属骨架的清洁

挂胶履带板经加热改性除胶后，剩余为ZGMn13金属骨架。但一方面，除胶后金属骨架表面残留少量橡胶颗粒，另外，旧挂胶履带金属骨架本身在储存过程中，受潮湿环境影响可能存在一定量的锈蚀，故在除胶后还需进行金属骨架表面清洁。

3.2.1 角磨机打磨清洁

利用角磨机高速旋转的薄片砂轮对金属骨架表面进行磨光加工。试验发现打磨效果快，清洁效果明显，但是不规则处清理不干净，甚至无法清理。

3.2.2 喷砂清洁

利用压缩空气带动磨料喷射到金属骨架表面，从而对表面形成冲击，以实现去除表面污染物。试验后发现金属骨架上存在一定的橡胶残留物，橡胶的良好弹性使得喷在橡胶上的沙粒被弹开，达不到清洁的效果。

3.2.3 化学表面清洁

利用多种化学试剂性能与金属骨架表面残留物、腐蚀物等发生反应，从而达到清洁的效果。清洁方案是：在室温下，在H2SO4槽液中加入HF、Fe3+和非离子表面活性剂，静置10分钟。试验中发现金属骨架表面被腐蚀，且残留的化学液对环境会存在污染。

3.2.4 采用激光清洗

经查询资料，发现CO2激光器的波长为10.6um，属于中红外波段，非金属材料对CO2激光器有较高的清洗系数，适用于非金属材料的去除。因履带板金属骨架表面残留有一定厚度的橡胶块，故选用LSC100F型CO2激光进行清洗。经过大量的清洗试验，得到将 CO2激光功率调制为 40W，离焦量为-2mm，扫描速度为3mm/s，扫描清洗一次，可将金属骨架清洗干净，如图4所示。

图4：金属骨架的清洁

3.3 粘合剂的涂刷

由于激光清洗后表面清洁度高，可在金属骨架表面直接涂刷粘合剂。涂刷前先将粘合剂进行稀释，其中CH205与丁酮按照1:2的比例进行稀释并搅拌均匀，CH220与甲苯按照2:1的比例进行稀释并搅拌均匀。在室温25℃左右下，首先涂刷 CH205，待晾晒干后再涂刷 CH220，一般晾干30min～60min。

3.4 硫化工艺

将胶料全部压入铸压腔内，加12MPa压力，在150℃下硫化60分钟。硫化后取出履带板，如图5所示。

图5：重新挂胶履带板

4 总结

本文通过研究废旧履带板的修复工艺，得到了废旧履带板的修复工艺参数，使得挂胶履带板的维修从换件实现原件修复成为可能，不仅可以实现履带板的再利用，而且节约时间，减少环境污染，可实现经济、环保等社会效益。