JP3000930B2

JP3000930B2 - 全ての摩耗面を強化した超硬複合耐摩耗材とその製造方法

Info

Publication number: JP3000930B2
Application number: JP8147929A
Authority: JP
Inventors: 栄次上辻
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JPH09308957A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉砕機などの摩耗作
用に対向する面の耐摩耗性強化を目指した複合耐摩耗材
の改良に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来から破砕機や混練機、粉砕機などの
産業用機械を始め摩耗に直面する設備や装置の摩耗面を
強化するためには、母材の硬度を上げるだけでは限度が
あり、さらにレベルの高い耐摩耗性を目指して超硬金属
をあらかじめ鋳型内に固定し、母材金属を注湯して鋳包
み状態として摩耗作用を最も強く受ける部分だけを強化
する複合化の方式が多用されるようになり、その開発や
改良に係る従来技術の開示も相当な件数に上る。

【０００３】特開昭６４−５７９６３号公報の従来技術
では、特に耐アブレージョン摩耗の複合鋳造体を目指し
て開発した耐摩耗材であり、焼結炭化物の破砕体、粒状
体を層厚Ｔｃｍとなるように摩耗面に該当する鋳型面上
に積層し、凝固後に白銑となる鋳鉄の溶湯を自己の溶融
点より５０℃乃至１８０（１．７５＋Ｔ）℃の温度で鋳
込むことを特徴とする。この結果、非衝撃性、または低
衝撃性の摩耗、特に硬質の鉱物、石炭、コークス、など
の通過に伴なう引掻き、擦過、摺動摩耗などに対して
は、抜群の耐性を具える耐摩耗材を得たと謳っている。

【０００４】特公平７−４６５５号公報では、直径２〜
３ｍｍの耐摩耗粒子をそれぞれの粒子が嵌入する孔を穿
孔したメッシュプレート内へ嵌合し、接着テープを上面
から被せて粒子をテープ面へ移し換え、表面に接着層を
具えたサンドコアの所望の箇所へ、前記の粒子を含む接
着テープを置いて粒子をサンドコアの表面に移し替え、
接着剤を乾燥硬化させて定着し、硬化後に鉄の溶湯を注
入して耐摩耗性の表層を具えた鉄製品を製造するインプ
レグネーション方式を提示している。この方式はロータ
ハウジングのような複雑な摩耗面を具えた耐摩耗部材の
製造に使用できると謳っている。

【０００５】特公平７−１１０４０６号公報の従来技術
では、図８に例示するように、金属部材内の主面部に所
定の間隔をもって配列して埋め込まれた複数の超硬金属
材１０１と、この超硬金属材が鋳造時の移動を防止する
ように保持すると共に母材内へ埋め込まれる支持部材１
０２とからなる耐摩耗材を示している。代表的な実施例
では超硬金属部材からなるピンまたはチップを、鉄板を
プレス加工して多数の孔を形成した支持部材の孔へ嵌合
し、該支持部材を鋳型１０３内へ収容して鋳造用金属を
流し込む。鋳造用金属としてはハイマンガン鋼、ハイク
ロム鋼、炭素鋼、クロムモリブデン鋳鋼、などを適用
し、超硬金属はタングステンカーバイド、タンタルカー
バイド、などにコバルトなどの金属を添加して焼結した
超硬金属合金が好適である。また、図の埋設方向と直交
する方向（側面）にも超硬金属のピン、チップを配設す
ることや、支持部材として有孔鉄板に替えて金網を適用
し、その網目にピンなどを挿通して位置が動かないよう
に固定する実施例も提示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６４−５７９６
３号公報の従来技術は、きわめて手軽であり鋳込み温度
と超硬金属材の積層の厚さの管理だけで耐摩耗性を大幅
に強化することができるが、一面、摩耗面に相当する鋳
型の表面へ超硬金属材の細片を層状に積み重ねるだけで
あるから、その鋳型面がほぼ水平に形成されている場合
でなければ適用が難しい。まして水平面以外の複数の摩
耗面や、摩耗面が平面でなく曲面で形成されているとき
には、そのすべての摩耗面の耐摩耗性を超硬金属の鋳包
みで強化することは技術的にかなり困難であるという課
題が残る。

【０００７】特公平７−４６５５号公報の従来技術は、
確かに曲面など複雑な摩耗面の強化に好適であることは
認められるが、強化層は粒子の粒径である２〜３ｍｍ程
度の１層分だけに留まり、複雑な工程の割りには強化の
効果が薄いのではないか。また、粒子をサンドコアに固
定するための接着剤の硬化に時間を費やし、室温で１６
時間、５０℃でも８時間以内と例示している点も、作業
能率や量産態勢の上からは必ずしも好条件であるとは言
えず、テープの差し替えなどで粒子を再三移し替える煩
瑣で熟練を要する手作業は量産態勢として採用すること
は躊躇せざるを得ない。

【０００８】特公平７−１１０４０６号公報では支持部
材による超硬金属のピンの位置の固定が課題である。鋳
包み状態で別の部材を溶着する場合の最大の技術的課題
は、鋳包み材の位置が注湯時に移動しないように固定す
る手段に焦点が絞られるが、この従来技術では、支持部
材が母材金属の注湯に伴って溶け込んでしまえばピンの
位置を動かないように拘束することができず、多数のピ
ンは方向を失い溶湯に流されて支離滅裂に散乱し、複合
した耐摩耗面の形成など到底覚束ない。また、確実に凝
固まで拘束するほど強固な厚肉鉄板で支持部材を形成す
れば、凝固後の耐摩耗部材の内部には全面積に亘って部
材を二分する大きな異物を内包した状態を示唆するか
ら、衝撃の掛かる場所に適用すれば境界面から忽ち亀裂
が入って部材自体が２つに裂断することは想像に難くな
いし、鉄板（支持部材）の融点を約１０００℃と説明す
るなど、冶金学的な裏付けにも疑問点が多い。また、摩
耗面が複数のとき、または曲面のとき、表面に添って適
切な鋳包みを内蔵させることは、現実的な実施に移す上
で相当な困難を伴うのではないかと懸念される。

【０００９】最近、粉砕機、破砕機など多くの装置に取
り付ける耐摩耗材は、使用を続けて摩耗に直面する部分
が退入し効率上の限界に達したとき、同形の新品と交換
する代りに先の部材の取り付け方向を反転して取り付け
直し、まだ摩耗していない部分を摩耗面として実質的に
は新品と同様に再度使用する方式が好んで採用される。
この反転再使用によって部材費用の節減や、交換時間の
低減、装置休止時間の短縮などの利点が高く評価され
る。そのために耐摩耗部材は前後、または左右対称の形
状を設定し、１つの部材が２つの摩耗面を具え、一方が
摩耗すれば反転して他方と入れ替える形状とすると共
に、取り付け方法に関しても幾つかの改良も加えられて
いるが、超硬金属などの鋳包みを具えた複合耐摩耗材で
は、前記の従来技術でも明らかなように適用できる摩耗
面は１面に限られ、それも水平な平面に殆ど制限され
る。稀に複雑な曲面を想定した従来技術もないわけでは
ないが、前記の通り煩瑣で熟練者の作業が条件であり、
反応に長時間を要して生産性がきわめて低いなどの隘路
に難渋することも明らかであり、特殊な用途以外では実
施を躊躇う要因が残されている。

【００１０】産業用の諸設備では動的に駆動を受ける耐
摩耗材が多く取り付けられているが、その摩耗面は単な
る１面に留まらず２面以上のコーナーに跨がる場合がき
わめて多いから、従来技術のように単一な、しかも平面
に限られた強化だけでは瞠目に価する効果は期待できな
いケースが頻発する。たとえば図９は竪型ローラミルの
全体図（Ａ）とその摩耗部分であるローラ１０４、タイ
ヤ１０５の摩耗進行の経過を示した部分図（Ｂ）である
が、両摩耗面共に均等な摩耗が進むわけではなく、図
（Ｂ）の新品状態の線から次第に退入して線、線
のように進行する。このように摩耗面が曲面と側面に跨
がり、その取り付け位置に対応して左右不均等な偏摩耗
が進むから、超硬金属の鋳包みによる強化も当然、摩耗
の進行に準拠して配置しなければ意味ない。その上、一
方の摩耗が進んで粉砕効率が大幅に低下すれば少なくと
も、ローラ１０４は図（Ｂ）の取り付け位置を反転して
左右面を入れ替え、新たな摩耗面で再使用するのが通例
であるから、ローラの両側面にも強化した耐摩耗面の形
成が必要となる。

【００１１】本発明は以上の課題を解決するために、反
転再使用を特徴とする場合を含め、耐摩耗部材の複数の
すべての面に対して、漏れなく超硬金属の鋳包みを配設
し、しかもその面は平面、曲面を問わず、上向き、下向
き、横向き、斜向きの何れの方向も問わないで適切に分
布する複合耐摩耗材とその製造方法の提供を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超硬複合耐
摩耗材は、破砕機などに取り付ける耐摩耗部材の摩耗面
に超硬金属を鋳包んで強化した複合耐摩耗材の改良に係
り、摩耗作用に直面する耐摩耗主面１と耐摩耗側面２な
ど全ての摩耗面に超硬金属を鋳包んで強化した複合耐摩
耗材であって、すべての摩耗面を構成する母材金属は高
硬度の高Ｃｒ鋳鉄であり、柱状体４を構成する超硬金属
はＷＣ−Ｃｏ系の焼結合金よりなり、柱状体４を柱状体
の直径Ｄの少なくとも１／２以上の距離を隔てて前記高
Ｃｒ鋳鉄が衝撃による亀裂発生を阻止できる下限以上の
ピッチで母材面３から内部に向け一体的に溶着したこと
を構成上の基本的な特徴とする。また、耐摩耗主面１お
よび耐摩耗側面２などが摩耗した後に、取り付け方向を
反転して再使用する部材の前後・左右方向の対称部に当
る主面・側面などのすべての母材面３からもそれぞれ内
部に向け前記のピッチで超硬金属よりなる多数の柱状体
４を一体的に溶着したことが最高の課題解決に繋がる。

【００１３】一般に破砕機、粉砕機、混練機、造粒機、
などの産業用機械と呼ばれる原材料処理用の装置では、
処理する原材料（粉体、粒体、細片など）との擦過、引
掻き、摺動などによる激しいアブラッシーブな摩耗作用
を受ける。たとえば装置内面に添着するライナなどが受
ける摩耗は表面だけに限られるが、耐摩耗部材自体が原
材料に対して相対的な運動をする場合、たとえば混練機
の羽根やテーブルローラの回転ローラなどは部材の運動
方向だけではなく、その側面を含めたコーナー部分が摩
耗作用の直撃をまともに受けるから、１面だけの耐摩耗
性を強化したところでほとんど延命の効果が現われない
ケースが多い。また、既に述べたように前後、左右を対
称的に設計し、摩耗進行後に反転取り付け替えて再使用
する方式が主流となっているから、そのニーズに応える
にも本発明の機能が欠かせない要件となる。

【００１４】この基本的な前提に立って、母材面３を構
成する母材金属は高硬度の高Ｃｒ鋳鉄であり、柱状体４
を構成する超硬金属はＷＣ系の焼結合金よりなり、柱状
体４を配列するピッチは柱状体の直径Ｄの少なくとも１
／２以上の距離を隔てて高Ｃｒ鋳鉄の亀裂発生を防止す
ることによって前記の課題を解決した。母材自体は耐摩
耗性に定評のある高Ｃｒ鋳鉄材を適用し、超硬金属は既
に実績の確認されたＷＣ−Ｃｏ材を適用することが好成
績に繋がる。しかし、周知の通り高Ｃｒ鋳鉄はきわめて
高硬度である反面、脆性の大きいことも事実であるか
ら、実施成功の要諦は如何に亀裂発生を阻止するかの一
点にある。試行錯誤のテストを繰り返した末、超硬金属
配列のピッチを上記のように慎重に設定し、試作品の非
破壊検査（カラーチェックなど）でピッチの下限を決定
した。産業用機械の耐摩耗部材に衝撃にも耐え得る機能
が備っておれば、適用できる範囲が一挙に拡大すること
は確実であり、汎用性を高めるには如何に亀裂発生を阻
止できるかという点が重要な岐路となる。

【００１５】請求項３以下は前記複合耐摩耗材の製造方
法に係り、その製造手順はＷＣ−Ｃｏ系焼結合金より
なる柱状体は母材面３内へ溶着する鋳包み部４１と該鋳
包み部の直径Ｄより遥かに小径の頚部４２と、該頚部よ
りは大径の係止部４３を一体的に成形した柱状体４で形
成し、鋳型用の模型は上下に分割した上型模型５、下
型模型６と中子模型７よりなり、製品の耐摩耗主面１を
形成する上下模型の模型面５１および／または６１と、
製品の耐摩耗側面２を形成する中子模型の模型面７１へ
前記鋳包み部４１が嵌合できる孔部５２および／または
６２，７２をそれぞれ上下型分割面に対して垂直方向に
少なくとも前記鋳込み部４１の直径Ｄの１／２以上のピ
ッチ通り穿孔し、前記孔部５２、および／または６
２、７２へ柱状体の前記鋳包み部４１を嵌入して模型面
から突出する頚部４２と係止部４３を含めて模型面上に
鋳物砂を装入して被覆しつつ充填して、上鋳型５Ｍ，下
鋳型６Ｍ，および中子７Ｍをそれぞれ造型し、離型
後、上鋳型５Ｍ、下鋳型６Ｍの巾木５３Ｍおよび／また
は６３Ｍへそれぞれ中子７Ｍを嵌合し、上下の型合わせ
後に高Ｃｒ鋳鉄よりなる母材金属の溶湯を注湯し、凝
固後の解枠時またはショットブラスト時に製品表面から
突出した柱状体の頚部４２と係止部４３が打折して母材
中へ一体的に溶着した鋳包み部４１だけを残して取り去
るというプロセスを採ることによって課題を解決した。

【００１６】本発明の最大の特徴は摩耗面が平面、曲
面、上面、下面、側面、傾斜面の何れを問わず、どのよ
うな条件の面構成であっても超硬金属の強化による複合
耐摩耗面を形成できる点にある。このような部材を製造
し得る技術的条件は造型方法にあることは言うまでもな
い。手順の中で特に重視すべき要点は、主型と中子の対
象とする模型面に柱状体のピッチ通りの孔を上型模型、
下型模型の分割面（見切面）に対して垂直な方向に穿孔
し、あらかじめ準備した柱状体を埋め込むように造型す
ることである。分割面に垂直方向の柱状体は造型後、最
初抱持されていた模型が離型するときに模型から離れて
鋳型内に留まり、露出した頚部４２と係止部４３が投入
された鋳物砂内へ埋め込まれて硬化、固定され、鋳型の
中空部（注湯部）内へは鋳包み部４１だけが突出した状
態となる。分割面に対して柱状体の方向が垂直である限
り、模型面が曲面であっても傾斜面であっても一向に離
型の障害とならないで容易に模型を離脱できるし、分割
面に対して直角で交差する側面などは、巾木として造型
後、柱状体を植設した中子を嵌合して主型と同様の鋳包
み状態を形成する。すなわち柱状体は鋳型内に埋め込ま
れた係止部によって支持され、鋳包み部だけが型の中空
部内へ露呈した状態であるから、該中空部へ溶湯が充満
すれば鋳包み部が包み込まれて完全に溶着することがで
きる。

【００１７】該製造方法のうち、上鋳型、下鋳型、中子
を成形する鋳物砂については、流動性がよく生産性の高
いアルカリフェノール自硬性砂を適用すればよりよき解
決手段となり得るが、もちろん、その他の自硬性鋳物
砂、ＣＯ2砂、など従来から適用された各種の造型手法
の適用を妨げるものではない。

【００１８】また、超硬金属はＷＣ系炭化物をＣｏを結
合物とする周知の焼結合金で柱状体に成形し、母材金属
は高Ｃｒ鋳鉄よりなり、かつ、模型面に穿孔した孔部の
ピッチはそれぞれ孔径の１／２以上隔てて配列し、高Ｃ
ｒ鋳鉄特有の脆性による亀裂を防止するために１４５０
〜１４８０℃の範囲で注湯することが硬度の高い反面、
割れ易いことが鋳包みを含む鋳造上の難点である高Ｃｒ
鋳鉄材を適用する上での必要な条件であると言える。

【００１９】さらに柱状体４の鋳包み部４１は円柱状、
または３，４，６角などの角柱状よりなり、頚部４２は
鋳包み部の直径Ｄまたは差し渡し寸法の１／３以下の直
径と長さよりなる円柱体で形成し、さらに係止部４３は
前記直径Ｄの１／２以下の直径の円盤体で形成すれば、
柱状体を鋳型内で保持して注湯の流れにも耐えて不動の
位置を守り続けると共に、鋳込み、凝固後の解枠時、ま
たはショットブラストなどの手入れの段階で頚部が自然
に打折してほとんど特別な手入れをしなくても平滑な鋳
肌面を得ることができるための条件となり、製造の生産
性を高め、人手を省き、原価を低減して課題解決の一翼
を担う大きなポイントとなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】説明の便宜上、本発明の製造方法
から先を示す。図１〜図３は製造手順毎の縦断正面図の
概念図であり、図１（Ａ）は定盤Ｐの上に上型模型５、
または下型模型６を置いて周囲を囲む金枠Ｆを定盤上に
据える。製品の摩耗面に相当する模型面５１（６１）に
は柱状体４の鋳包み部４１が嵌合できるように、たとえ
ば鋳包み部の直径Ｄに対して０．５ｍｍ大径の孔部５２
（６２）を穿孔し、あらかじめ準備した柱状体４の鋳包
み部４１を嵌合し、頚部４２と係止部４３だけが模型面
上から突出している。図４（Ａ）は柱状体の実施形態を
例示する斜視図であり、そのサイズは、たとえば図４
（Ｂ）に示したような数値からなり、鋳包み部４１の直
径に対して頚部４２の直径と長さはほぼ１／３、係止部
４３の直径は１／２程度とし、各柱状体を配列するピッ
チは少なくとも鋳包み部の直径の１／２以上の間隔を設
けて並べることを原則とする。なお、図４の円柱形の柱
状体に代えて、三角柱、四角柱、六角柱などの多面体の
角柱体で形成してもよい。

【００２１】上下の模型は製品の形状をそのまま転写し
た模型面の他に巾木を設けて造型し、分割面に直交する
側面の鋳包み部を中子面に転写して形成する方案を採
る。造型に使用する鋳物砂Ｓとしては、本発明の形態で
は自硬性鋳型の一種であるアルカリフェノールプロセス
を採用した。硬化後の鋳型強度が高いから埋め込んだ柱
状体の頚部、係止部を抱持拘束する作用が強くて鋳型強
度の信頼性が確立していることと、造型時の流動性が良
好であるから柱状体を配列した模型面上での砂の充填が
容易であるため、硬化後の鋳型硬度のムラが少なく、そ
の点でも信頼できることが適用の主な理由である。肌砂
としてはクロマイトサンドを使用し、粘結剤には花王ク
エーカ（株）の商品名Ｓ−６０３を０．８〜０．９％、
硬化剤としては同社製の商品名Ｑ＊１２０〜１５０を２
０％配合して上鋳型５Ｍ、下鋳型６Ｍを造型した。

【００２２】造型後、所定時間放置して鋳物砂Ｓが硬化
した後、図１（Ｂ）のように模型と鋳型とを分離する。
この図の形態ではいわゆる定盤込めであるから、定盤Ｐ
に固着した上型（下型）模型５（６）を基盤に残して上
（下）鋳型５Ｍ（６Ｍ）を鋳枠Ｆと共に吊り上げて離型
する。

【００２３】一方、模型の分割面（見切面）と直交する
ような側面の強化のためには中子方式を併用し、図２
（Ａ）のような中子模型７において製品の耐摩耗側面２
を形成する模型面７１に主型と同様に孔部７２を穿孔し
て柱状体の鋳包み部４１を嵌入し、模型面上へ突出する
頚部４２、係止部４３を含めた中子７Ｍを形成する。中
子成形のための鋳物砂はアルカリフェノールプロセスで
もよいし、その他の型式の成形手法でも自由に選択でき
る。鋳物砂硬化の後、図２（Ｂ）のように中子７Ｍを中
子模型７から離型するのは前記主型と変るところはな
い。

【００２４】図３（Ａ）は上鋳型５Ｍと下鋳型６Ｍのそ
れぞれの巾木部５３Ｍ（６３Ｍ）へ中子７Ｍを嵌合し、
両主型を組み合わせて鋳型として完成した状態とする。
なお、この図では湯口、湯道、堰、押湯など鋳造方案と
して当然必要な部分の図示は省略している。注湯後、凝
固、解枠、ショットブラストなどの通常の鋳造工程を経
過して図３（Ｂ）のような製品を得ることができる。鋳
造、手入れの工程には他の鋳造品との間に特別な違いは
ないが、特筆すべき特徴は凝固後の柱状体の手入れ条件
であり、ほとんど何の人手も費やすことなく平滑な鋳肌
面をそのまま得ることが大きな利点をもたらす。

【００２５】上下の鋳型成形用のこのように摩耗に直面
する各面をすべて主型または離型の困難な場合には巾木
と中子を併用して、必要なピッチの柱状体配列を実現す
る。図５（Ａ）（Ｂ）は本発明で試作した特殊な破砕機
の摩耗部分に取り付ける耐摩耗板の平面図と縦断側面図
であり、上記の原則通り鋳包み部の直径１０ｍｍに対し
て少なくとも５ｍｍの間隔を設けたピッチで耐摩耗主面
１と耐摩耗側面２とを構成する。摩耗が直撃するコーナ
ー部は直角に屈折した耐摩耗主面と耐摩耗側面よりな
り、その両面を等しく超硬金属で強化するが、他のどの
ような形状であっても基本的には同じ思想を適用すれば
製品化することができる。

【００２６】柱状体４に焦点を当ててその工程毎の変遷
を追うと、図６の各図のように集約される。図（Ａ）で
は上型、下型、または中子の模型面５１（６１，７１）
に穿孔した孔部５２へ鋳包み部４１を嵌入した時点、図
（Ｂ）では模型面上に突出した頚部４２、係止部４３が
鋳物砂Ｓに被覆された時点、図（Ｃ）では模型を離型し
上鋳型５Ｍ（下鋳型６Ｍ）の巾木に中子７Ｍを嵌合した
時点、図（Ｄ）では注湯、凝固後の解枠で柱状体の頚部
４２、係止部４３が自動的に打折して製品から離脱する
時点の状態をそれぞれ示している。

【００２７】図７は本発明の別の実施の形態を示したも
ので、先に従来技術の例として引用した図９の竪型ロー
ルミルの摩耗面を強化した形態を示し、図（Ａ）ではロ
ーラを、また図（Ｂ）ではタイヤをそれぞれ複合化によ
って強化を施した状態である。このときの柱状体４Ａ，
４Ｂは、図４（Ｃ）で例示するように母材面３Ａ，３Ｂ
にほぼ一致するように鋳包み部４１Ａ，４１Ｂの上端面
を傾斜面、または曲面などで形成して摩耗面の母材面３
Ａ，３Ｂと一致した表面を形成させる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り、複合耐摩耗
材の形状とその製造方法に係り、従来技術に比べると遥
かに軽便な手段で、曲面、傾斜面などの複雑な摩耗面に
対して、しかも１個の部材に複数箇所求められる摩耗面
の何れに対しても、同時に最強の耐摩耗性を与える効果
が得られる。したがって特に動的な要素が欠かせない産
業用装置の大部分の耐摩耗材に要求される摩耗の多面的
な複合化を容易にもたらし、従来とは比較にならない実
効性の高い機能の維持効果を保証できる。

【００２９】近年の産業用機械の常識ともなっている耐
摩耗材の反転再使用に対しても、左右、前後対称のそれ
ぞれの摩耗面に初めから柱状体の鋳包みによる思い切っ
た強化が実施できるから、再使用で寿命が倍増した部材
が、さらに複合化によって数倍の耐用期間を延長する相
乗効果に繋がり、使用先の享受するメリットは計り知れ
ないものがある。

【００３０】請求項３以降の具体的な形態や製造方法の
開示は、もとよりこのような耐摩耗部材の提供が理想で
はあるが、その製造の具体的な手段が不明であるという
課題に直接応える解答である。超硬金属の鋳包みによる
耐摩耗性の向上自体は周知の技術であり、多くの試行錯
誤が繰り返されているにも拘らず、決定的な手段が現わ
れないのは、異質の材料を鋳包む場合に発生し易い鋳造
欠陥の存在に起因する。特に母材金属自体にも耐摩耗性
を保証して超硬金属と共に総合的に最高の耐摩耗性を実
現するためには、母材金属自体の高硬度が必須の条件と
なり、同時にその脆性に伴う亀裂、破断、脱落、装置全
体の大きな故障、作業の停止などの大問題に発展する危
険性とも隣り合わせている。如何に耐摩耗性が優れてい
ても、破断して装置を停止し作業を中断に追込むような
部材では、到底安心して採用できない。本発明では細部
に亘る製造条件の確認に努め、安全で欠陥の生じ難い製
造上の種々の限定を巡らしたのである。柱状体各部間の
寸法の相対的な関係、鋳包み部を配列するピッチの特定
条件、鋳込み温度など、何れも使用時の安全性と長期の
耐用期間を担保するための特定の限定であり、従来技術
では到底見出せない細心の限定である。このことが本発
明に係る耐摩耗部材の評価を高め、適用できる範囲を広
げる経済効果と、労使の信頼感を高揚する心理効果に拍
車を駆けることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）（Ｂ）によって本発明の上鋳型（下鋳
型）の造型と離型の実施の手順を示す。

【図２】（Ａ）（Ｂ）によって本発明の中子の造型と離
型の実施の手順を示す。

【図３】鋳型と中子の組立て（Ａ）と、鋳造、手入れ後
の製品断面（Ｂ）を示す。

【図４】本発明の実施形態である柱状体の斜視図（Ａ）
と寸法を示す正面図（Ｂ）および別の実施形態の柱状体
の正面図（Ｃ）である。

【図５】本発明の実施形態である製品の平面図（Ａ）と
縦断側面図（Ｂ）である。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）によって柱状体の各工程毎の挙
動を示す部分正面図である。

【図７】本発明の別の実施の形態を示すローラ強化
（Ａ）とタイヤ強化（Ｂ）の部分縦断正面図である。

【図８】従来技術の製造方法の斜視図である。

【図９】別の従来技術の課題を説明する全体図（Ａ）と
部分図の縦断正面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１耐摩耗主面２耐摩耗側面３母材面４柱状体５上型模型６下型模型７中子模型５Ｍ上鋳型６Ｍ下鋳型７Ｍ中子 41 鋳包み部 42 頚部 43 係止部 51 模型面 52 孔部 53 巾木 61 模型面 62 孔部 63 巾木 71 模型面 72 孔部Ｆ金枠Ｐ定盤Ｓ鋳物砂

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−82959（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−82263（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−144334（ＪＰ，Ａ) 特開平２−187250（ＪＰ，Ａ) 特開平７−305583（ＪＰ，Ａ) 特開平７−303956（ＪＰ，Ａ) 特開平６−218520（ＪＰ，Ａ) 特開平１−118361（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 19/02 B02C 17/22 B22D 19/00 B22D 19/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】破砕機、粉砕機、混練機などに取り付け
る耐摩耗部材の摩耗作用に直面する耐摩耗主面１と耐摩
耗側面２など全ての摩耗面に超硬金属を鋳包んで強化し
た複合耐摩耗材において、すべての摩耗面を構成する母
材金属は高硬度の高Ｃｒ鋳鉄であり、柱状体４を構成す
る超硬金属はＷＣ−Ｃｏ系の焼結合金よりなり、柱状体
４を柱状体の直径Ｄの少なくとも１／２以上の距離を隔
てて前記高Ｃｒ鋳鉄が衝撃による亀裂発生を阻止できる
下限以上のピッチで母材面３かに内部に向け一体的に溶
着したことを特徴とする全ての摩耗面を強化した超硬複
合耐摩耗材。
【請求項２】請求項１において、前記耐摩耗主面１お
よび耐摩耗側面２などが摩耗した後に、取り付け方向を
反転して再使用する部材の前後・左右方向の対称部に当
る主面・側面などのすべての母材面３からもそれぞれ内
部に向け前記のピッチで超硬金属よりなる多数の柱状体
４を一体的に溶着したことを特徴とする全ての摩耗面を
強化した超硬複合耐摩耗材。
【請求項３】母材金属を鋳造する鋳型内へあらかじめ
超硬金属を固定して注湯し、局部的に強化した耐摩耗面
を形成する複合耐摩耗材の製造方法において、ＷＣ−Ｃｏ系の焼結合金よりなる柱状体４は母材面３
内へ溶着する鋳包み部４１と該鋳包み部の直径Ｄより遥
かに小径の頚部４２と、該頚部よりは大径の係止部４３
を一体的に成形し、鋳型用の模型は上下に分割した上型模型５、下型模型
６と中子模型７よりなり、製品の耐摩耗主面１を形成す
る上下模型の模型面５１および／または６１と、製品の
耐摩耗側面２を形成する中子模型の模型面７１へ前記鋳
包み部４１が嵌合できる孔部５２および／または６２，
７２をそれぞれ上下型分割面に対して垂直方向に少なく
とも前記鋳込み部４１の直径Ｄの１／２以上隔てたピッ
チ通り穿孔し、前記孔部５２、および／または６２、７２へ柱状体４
の前記鋳包み部４１を嵌入して模型面から突出する頚部
４２と係止部４３を含めて模型面上に鋳物砂を装入して
被覆しつつ充填して、上鋳型５Ｍ，下鋳型６Ｍ，および
中子７Ｍをそれぞれ造型し、離型後、上鋳型５Ｍ、下鋳型６Ｍの巾木５３Ｍおよび
／または６３Ｍへそれぞれ中子７Ｍを嵌合し、上下の型
合わせ後に高Ｃｒ鋳鉄よりなる母材金属の溶湯を注湯
し、凝固後の解枠時またはショットブラスト時に製品表面
から突出した柱状体の頚部４２と係止部４３が打折して
母材中へ一体的に溶着した鋳包み部４１だけを残して離
脱する手順を経ることを特徴とする全ての摩耗面を強化
した超硬複合耐摩耗材の製造方法。
【請求項４】請求項３において上鋳型、下鋳型、中子
を成形する鋳物砂はアルカリフェノール自硬性砂である
ことを特徴とする全ての摩耗面を強化した超硬複合耐摩
耗材の製造方法。
【請求項５】請求項３または４において、超硬金属は
ＷＣ系の焼結合金で柱状体に成形し、母材金属は高Ｃｒ
鋳鉄よりなり、かつ、模型面５１および／または６１，
７１に穿孔した孔部のピッチはそれぞれ孔径の１／２以
上隔てて配列し、高Ｃｒ鋳鉄特有の脆性による亀裂を防
止するために１４５０〜１４８０℃の範囲で注湯するこ
とを特徴とする全ての摩耗面を強化した超硬複合耐摩耗
材の製造方法。
【請求項６】請求項３乃至４の何れかにおいて、柱状
体４の鋳包み部４１は円柱状、または３，４，６角など
の角柱状よりなり、頚部４２は該鋳包み部の直径Ｄまた
は差し渡し寸法の１／３以下の直径と長さよりなる円柱
体で形成し、さらに係止部４３は前記直径Ｄの１／２以
下の直径の円盤体で形成することを特徴とする全ての摩
耗面を強化した超硬複合耐摩耗材の製造方法。