DE112014007181T5 - Abriebfestes Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Abriebfestes Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben Download PDF

Info

Publication number
DE112014007181T5
DE112014007181T5 DE112014007181.1T DE112014007181T DE112014007181T5 DE 112014007181 T5 DE112014007181 T5 DE 112014007181T5 DE 112014007181 T DE112014007181 T DE 112014007181T DE 112014007181 T5 DE112014007181 T5 DE 112014007181T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
area
wear
tooth
hard particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112014007181.1T
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Ohishi
Masaharu Amano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Publication of DE112014007181T5 publication Critical patent/DE112014007181T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B23K31/025Connecting cutting edges or the like to tools; Attaching reinforcements to workpieces, e.g. wear-resisting zones to tableware
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/24Features related to electrodes
    • B23K9/28Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • B23K9/295Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas using consumable electrode-wire

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Ein Zahn (20), der ein Beispiel für ein verschleißfestes Bauteil ist, enthält ein Trägermaterial (25), das aus einem ersten Metall besteht, sowie eine Beschichtung (27), die in Kontakt mit dem Trägermaterial (25) angeordnet ist und einen abgedeckten Bereich (25A) abdeckt, der ein Teil einer Oberfläche des Trägermaterials (25) ist. In einem Randabschnitt (29) der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich (25A) und einem freiliegenden Bereich (25B) außerhalb des abgedeckten Bereiches (25A) an der Oberfläche des Trägermaterials (25) entspricht, sind der freiliegende Bereich (25B) und eine Oberfläche (27A) der Beschichtung (27) bündig miteinander und bilden eine geschmiedete Oberfläche.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein abriebfestes Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen des abriebfesten Bauteils
  • Technischer Hintergrund
  • Bauteile, die zu Hydraulikbaggern, Planierraupen, Radladern und anderen Arbeitsmaschinen gehören, die in einer Umgebung arbeiten, in der Sand und andere Materialien vorhanden sind, enthalten verschleißfeste Bauteile, wie beispielsweise Aufreißhaken und Zähne. Ein derartiges verschleißfestes Bauteil kann eine Beschichtung in einem Bereich aufweisen, in dem besonders hohe Verschleißfestigkeit erwünscht ist. Bei einer verfügbaren Beschichtung sind harte Teilchen in einer Matrix, beispielsweise aus Stahl, dispergiert. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise mittels Auftragschweißen ausgebildet werden (siehe beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-763 (Patentdokument 1) sowie die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H8-47774 (Patentdokument 2)).
  • Liste der Anführungen
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-763
    • Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H8-47774
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein verschleißfestes Bauteil, das eine Beschichtung aufweist, wird hergestellt, indem ein Trägermaterial gefertigt wird, dem eine gewünschte Form verliehen wird, und eine Beschichtung so ausgebildet wird, dass sie einen Bereich des Trägermaterials abdeckt, in dem besonders hohe Verschleißfestigkeit erwünscht ist. Obwohl durch Ausbilden der Beschichtung Beständigkeit des verschleißfesten Bauteils verbessert werden kann, kann das Bauteil einen Nachteil aufweisen, der durch die ausgebildete Beschichtung verursacht wird.
  • Beispielsweise kann durch eine an einem Baggerzahn eines Hydraulikbaggers ausgebildete Beschichtung beim Eindringen des Zahns in Erde und Sand Widerstand des Zahns gegenüber Eindringen zunehmen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Nachteil bei einem verschleißfesten Bauteil mit einer Beschichtung zu umgehen, der ansonsten durch Ausbilden der Beschichtung verursacht würde.
  • Lösung des Problems
  • Ein verschleißfestes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Trägermaterial, das aus einem ersten Metall besteht, sowie eine Beschichtung, die in Kontakt mit dem Trägermaterial angeordnet ist und einen beschichteten Bereich abdeckt, der ein Teil einer Oberfläche des Trägermaterials ist. In einem Randabschnitt der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich und einem freiliegenden Bereich außerhalb des abgedeckten Bereiches an der Oberfläche des Trägermaterials entspricht, sind der freiliegende Bereich und eine Oberfläche der Beschichtung bündig miteinander und bilden eine geschmiedete Oberfläche.
  • Eine Beschichtung wird, wie oben beschrieben, an einer Oberfläche eines Trägermaterials mittels Auftragschweißen oder einer anderen Methode ausgebildet. Bei einem verschleißfesten Bauteil mit einer daran ausgebildeten Beschichtung ist in einem Randabschnitt der Beschichtung, der einer Grenze zwischen einem Bereich (abgedeckter Bereich), der mit der Beschichtung abgedeckt ist, und einem Bereich (freiliegender Bereich) außerhalb des abgedeckten Bereiches an der Oberfläche des Trägermaterials entspricht, üblicherweise ein Absatz zwischen der Oberfläche der Beschichtung und dem freiliegenden Bereich des Trägermaterials ausgebildet. Dieser Absatz erweist sich aufgrund der Ausbildung der Beschichtung als ein Nachteil. Beispielsweise wird eine Beschichtung möglicherweise an einem Baggerzahn eines Hydraulikbaggers ausgebildet. Obwohl mit der ausgebildeten Beschichtung die Verschleißfestigkeit des Zahns verbessert werden kann, verstärkt sich an dem Zahn möglicherweise aufgrund des ausgebildeten Absatzes der Widerstand gegenüber Eindringen in Erde und Sand. Wenn eine Beschichtung an einem Bauteil ausgebildet wird, das für den Einsatz in Kontakt mit einem anderen Bauteil bestimmt ist, ist das Bauteil aufgrund des Absatzes möglicherweise nicht in der Lage, einen gewünschten Kontaktzustand mit dem anderen Bauteil in ausreichendem Maß zu erzielen.
  • Bei dem verschleißfesten Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem Randabschnitt der Beschichtung der freiliegende Bereich des Trägermaterials und die Oberfläche der Beschichtung bündig miteinander. Damit wird der Nachteil aufgrund der Ausbildung der Beschichtung umgangen, der ansonsten durch den oben beschriebenen Absatz verursacht würde. Wenn der Randabschnitt der Beschichtung in der geschmiedeten Oberfläche eingeschlossen ist, kann der Bearbeitungsschritt, wie beispielsweise Schneiden, mit dem der freiliegende Bereich des Trägermaterials und die Oberfläche der Beschichtung bündig miteinander gemacht werden, weggelassen werden. Dadurch können die Bearbeitung des Randabschnitts der Beschichtung dort, wo der Härteunterschied erheblich ist, und die Bearbeitung der Beschichtung, die hohe Härte aufweist, umgangen werden. So ist es mit dem verschleißfesten Bauteil der vorliegenden Erfindung möglich, ein verschleißfestes Bauteil zu schaffen, das eine Beschichtung hat, mit der ein Nachteil umgangen werden kann, der ansonsten durch Ausbilden der Beschichtung verursacht würde.
  • Bei dem oben beschriebenen verschleißfesten Bauteil kann die Beschichtung eine aus einem zweiten Metall bestehende Matrix sowie in der Matrix dispergierte harte Teilchen enthalten. Damit wird Ausbildung einer Beschichtung mit hervorragender Verschleißfestigkeit erleichtert.
  • Bei dem oben beschriebenen verschleißfesten Bauteil können die in einem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen in der Beschichtung eingebettet und dabei nebeneinander angeordnet so ein, wobei der Oberflächenbereich der Beschichtung ein Bereich innerhalb eines durchschnittlichen Teilchendurchmessers der harten Teilchen von der Oberfläche der Beschichtung aus ist. Damit wird verhindert, dass die harten Teilchen nennenswert von der Oberfläche der Beschichtung vorstehen. Dadurch wird verhindert, dass die harten Teilchen während des Einsatzes des verschleißfesten Bauteils herausfallen. Es ist anzumerken, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser der harten Teilchen mittels Betrachtung eines Querschnitts senkrecht zu der Oberfläche der Beschichtung mit einem Lichtmikroskop und Berechnung eines Mittelwerts der Durchmesser zehn betrachteter harter Teilchen ermittelt werden kann.
  • Bei dem oben beschriebenen verschleißfesten Bauteil können die in dem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen in Kontakt mit der Oberfläche der Beschichtung angeordnet sein. Dadurch wird der Bereich eines harten Teilchens, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt, klein, wodurch verhindert wird, dass sich das harte Teilchen löst.
  • Bei dem oben beschriebenen verschleißfesten Bauteil kann von den in dem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen jedes beliebige harte Teilchen, das einen Bereich aufweist, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt, einen spitzen Zentriwinkel (von weniger als 27°) haben, der dem Bereich entspricht, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt. Dadurch wird der Bereich eines harten Teilchens, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt, klein, wodurch verhindert wird, dass das harte Teilchen herausfällt.
  • Bei dem oben beschriebenen verschleißfesten Bauteil kann die Beschichtung in einem Bereich, der eine Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Trägermaterial einschließt, einen Vorsprung enthalten, der auf das Trägermaterial) vorsteht. Damit wird verhindert, dass sich die Beschichtung von dem Trägermaterial löst.
  • Bei dem oben beschriebenen Maschinenbauteil kann in dem Vorsprung wenigstens ein Teil des harten Teilchens aufgenommen sein. Damit wird zuverlässiger verhindert, dass sich die Beschichtung von dem Trägermaterial löst.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Schritte ein, in denen ein aus einem ersten Metall bestehendes Trägerelement gefertigt wird, eine Beschichtung ausgebildet wird, die in Kontakt mit einem abgedeckten Bereich kommt, der ein Teil einer Oberfläche des Trägerelementes ist, und ihn abdeckt, und das Trägerelement, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, geschmiedet wird, so dass ein Randabschnitt der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich und einem freiliegenden Bereich außerhalb des abgedeckten Bereiches an der Oberfläche des Trägermaterials entspricht, bearbeitet wird.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Trägerelement, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, geschmiedet, so dass der Randabschnitt der Beschichtung bearbeitet wird. Dadurch wird ein verschleißfestes Bauteil hergestellt, das einen Randabschnitt der Beschichtung aufweist, in dem die Oberfläche der Beschichtung und der freiliegende Bereich des Trägermaterials bündig miteinander sind und eine geschmiedete Oberfläche bilden, so dass ein Nachteil umgangen wird, der ansonsten durch Ausbildung der Beschichtung aufgrund des oben beschriebenen Absatzes verursacht würde. Wenn der Randabschnitt der Beschichtung in der geschmiedeten Oberfläche eingeschlossen ist, kann der Bearbeitungsschritt, wie beispielsweise Schneiden, mit dem der freiliegende Bereich des Trägermaterials und die Oberfläche der Beschichtung bündig miteinander gemacht werden, weggelassen werden. Dadurch können die Bearbeitung des Randabschnitts der Beschichtung dort, wo der Härteunterschied erheblich ist, und die Bearbeitung der Beschichtung, die hohe Härte aufweist, umgangen werden. So ist es mit dem verschleißfesten Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein verschleißfestes Bauteil herzustellen, das eine Beschichtung hat, mit der ein Nachteil umgangen werden kann, der ansonsten durch Ausbilden der Beschichtung verursacht würde.
  • Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils kann der Schritt, in dem das Trägerelement geschmiedet wird, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, einschließen, das das Trägerelement, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, warmgeschmiedet wird. Wenn Warmschmieden eingesetzt wird, kann dadurch Schmieden des Trägerelementes erleichtert werden, an dem die Beschichtung ausgebildet ist.
  • Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils kann der Schritt des Ausbildens der Beschichtung einschließen, dass die Beschichtung so ausgebildet wird, dass sie eine aus einem zweiten Metall bestehende Matrix sowie in der Matrix dispergierte harte Teilchen enthält. Damit wird Ausbildung einer Beschichtung mit hervorragender Verschleißfestigkeit erleichtert.
  • Effekte der Erfindung
  • Die aus der obenstehenden Beschreibung hervorgeht, ist es mit dem verschleißfesten Bauteil und dem Verfahren zum Herstellen desselben der vorliegenden Erfindung möglich, einen Nachteil bei einem verschleißfesten Bauteil mit einer Beschichtung zu umgehen, der ansonsten durch Ausbilden der Beschichtung verursacht würde.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines Löffels eines Hydraulikbaggers zeigt;
  • 2 ist eine schematische Draufsicht, die den Aufbau eines Zahns zeigt;
  • 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines Zahns eines Vergleichsbeispiels zeigt;
  • 5 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Beschichtung an ihrer Oberfläche und in deren Nähe zeigt;
  • 6 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau an einer Grenzfläche zwischen der Beschichtung und einem Trägermaterial und um sie herum zeigt;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Zahns darstellt;
  • 8 ist eine schematische Schnittansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Zahns darstellt;
  • 9 ist eine schematische Schnittansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Zahns darstellt;
  • 10 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung darstellt;
  • 11 ist eine Fotografie, die einen Querschnitt eines Zahns zeigt;
  • 12 ist eine optische Mikroaufnahme, die eine Oberfläche einer Beschichtung und ihre Umgebung zeigt (Beispiel);
  • 13 ist eine optische Mikroaufnahme, die eine Oberfläche einer Beschichtung und ihre Umgebung zeigt (Vergleichsbeispiel);
  • 14 ist eine optische Mikroaufnahme, die eine Grenzfläche zwischen einer Beschichtung und einem Trägermaterial sowie ihre Umgebung zeigt (Beispiel); und
  • 15 ist eine optische Mikroaufnahme, die eine Grenzfläche zwischen einer Beschichtung und einem Trägermaterial sowie ihre Umgebung zeigt (Vergleichsbeispiel);
  • 16 ist eine Fotografie eines einem Test auf Widerstand gegen Eindringen unterzogenen Zahns (Beispiel);
  • 17 ist eine Fotografie eines einem Test auf Widerstand gegen Eindringen unterzogenen Zahns (Vergleichsbeispiel); und
  • 18 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Tests auf Widerstand gegen Eindringen zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. In den folgenden Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung derselben wird nicht wiederholt.
  • Ein verschleißfestes Bauteil gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird anhand eines Baggerzahns eines Hydraulikbaggers als Beispiel beschrieben. 1 ist eine schematische Perspektivansicht, die den Aufbau eines Löffels eines Hydraulikbaggers zeigt. 2 ist eine schematische Draufsicht, die den Aufbau eines Zahns zeigt. 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2.
  • Ein Löffel 1, wie er in 1 zu sehen ist, der an einem vorderen Ende eines Stiels (nicht dargestellt) eines Hydraulikbaggers angebracht wird, dient zum Ausheben von Erde und Sand. Der Löffel 1 enthält einen Hauptkörper 10, der aus einem plattenartigen Element besteht und eine Öffnung hat, eine Vielzahl (bei dem in 16 gezeigten Löffel 1 drei) von Zähnen 20, die an dem Hauptkörper 10 so angebracht sind, dass sie teilweise von einem Umfang 12 der Öffnung des Hauptkörpers 10 an seiner Aushub-Seite vorstehen, sowie einen Anbringungsabschnitt 30, der an einer Seite des Hauptkörpers 10 angeordnet ist, die der Seite gegenüberliegt, an der die Zähne 20 angebracht sind. Der Löffel 1 wird von dem Stiel des Hydraulikbaggers über den Anbringungsabschnitt 30 getragen. Wenn der Löffel 1 für Aushubarbeiten eingesetzt wird, dringen zuerst die Zähne 20 in Erde und Sand ein. Die Zähne 20 müssen daher hohe Verschleißfestigkeit (Abriebfestigkeit gegenüber Erde und Sand) aufweisen. Die Zähne 20 sind gegenüber Abrieb durch Erde und Sand beständige Bauteile, die Maschinenbauteile sind, die dort eingesetzt werden, wo sie mit Erde und Sand in Kontakt kommen.
  • Ein Zahn 20 enthält, wie in 2 gezeigt, ein vorderes Ende 21 und ein hinteres Ende 22. Der Zahn 20 ist an der Seite seines hinteren Endes 22 an dem Hauptkörper 10 angebracht, wobei die Seite an seinem vorderen Ende 21 von dem Umfang 12 der Öffnung des Löffels 1 vorsteht. Der Zahn 20 ist im Einsatz in Kontakt mit einem anderen Bauteil, bei dem es sich um den Hauptkörper 10 handelt. Der Löffel 1 dringt über die Seite des vorderen Endes 21 des Zahns 20 in Erde und Sand ein. Die Seite des vorderen Endes 21 des Zahns 20 muss daher besonders hohe Verschleißfestigkeit (Abriebfestigkeit gegenüber Erde und Sand) aufweisen.
  • Ein Zahn 20 enthält, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, ein Trägermaterial 25, das aus einem ersten Metall besteht, sowie eine Beschichtung 27, die in Kontakt mit dem Trägermaterial 25 angeordnet ist und einen abgedeckten Bereich 25A abdeckt, der ein Teil einer Oberfläche des Trägermaterials 25 ist. Als das erste Metall für das Trägermaterial 25 kann beispielsweise Kohlenstoffstahl für den Einsatz im Maschinenbau oder Legierungsstahl für den Einsatz im Maschinenbau, spezifiziert nach dem Standard JIS (z. B. S45C oder SCM435, sowie Manganstahl (SMn), Chromstahl (SCr) oder Chrom-Molybdän-Stahl (SCM), der eine äquivalente Menge an Kohlenstoff enthält), eingesetzt werden. In einem Randbereich 29 der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich 25A und einem freiliegenden Bereich 25B entspricht, der ein Bereich außerhalb des abgedeckten Bereiches 25A an der Oberfläche des Trägermaterials 25 ist, sind der freiliegende Bereich 25B und eine Oberfläche 27A der Beschichtung 27 bündig miteinander und bilden eine geschmiedete Oberfläche. Die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 entspricht vollständig der geschmiedeten Fläche.
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines Zahns mit einer Beschichtung als ein Vergleichsbeispiel zeigt. Beim Ausbilden einer Beschichtung zum Verbessern von Verschleißfestigkeit an oder nahe an einem vorderen Ende eines Zahns wird üblicherweise die Beschichtung auf einem Trägermaterial aus Stahl mit einer gewünschten Form ausgebildet. Der Zahn 920 des Vergleichsbeispiels, der ein typischer Zahn mit einer Beschichtung ist, enthält, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, ein vorderes Ende 921 und ein hinteres Ende 922. Eine Beschichtung 927 ist an der Seite des vorderen Endes 921 des Zahns 920 ausgebildet. Die Beschichtung 927 wird beispielsweise mittels Auftragschweißen ausgebildet, um einen abgedeckten Bereich 925A eines Trägermaterials 925 abzudecken, der in eine gewünschte Form gebracht worden ist. So sind an Randabschnitten 929A, 929B, die Grenzen zwischen dem abgedeckten Bereich 925A und freiliegenden Bereichen 925B, 925C außerhalb des abgedeckten Bereiches 925A entsprechen, Absätze zwischen den freiliegenden Bereichen 925B, 925C und einer Oberfläche 927A der Beschichtung 927 ausgebildet. Durch diese Absätze wird der Widerstand des Zahns 920 beim Eindringen in Erde und Sand verstärkt. Des Weiteren wird die Beschichtung 927 ausgebildet, nachdem das Trägermaterial 925 geformt worden ist. Es ist schwierig, die Beschichtung 927 in der Nähe des vorderen Endes 921 auszubilden. So ist in dem Bereich, der das vordere Ende 921 einschließt, der freiliegende Bereich 925C des vorderen Endes ausgebildet, der nicht mit der Beschichtung 927 abgedeckt ist. Durch diesen freiliegenden Bereich 925C des vorderen Endes, der geringe Verschleißfestigkeit aufweist, wird der Fortschritt von Verschleiß beschleunigt und nimmt die Häufigkeit des Austauschs des Zahns 920 zu.
  • Bei dem Zahn 20 in der vorliegenden Ausführungsform sind, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, der freiliegende Bereich 25B und die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 in dem Randbereich 29 der Beschichtung bündig miteinander. Dadurch kann eine Zunahme des Widerstandes beim Eindringen verhindert werden, die ansonsten durch einen Absatz in dem Randabschnitt 29 der Beschichtung verursacht wird. Wenn der Randbereich 29 der Beschichtung in der geschmiedeten Fläche eingeschlossen ist, kann der Bearbeitungsschritt, zum Beispiel Schneiden, wegfallen, mit dem der freiliegende Bereich 25B und die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 bündig miteinander gemacht werden. Daher können die Bearbeitung an dem Randabschnitt 29 der Beschichtung, an dem der Härteunterschied erheblich ist, und die Bearbeitung an der Beschichtung 27, deren Härte hoch ist, umgangen werden. So ist es bei dem Zahn 20 in der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen Nachteil zu vermeiden, der ansonsten durch Ausbilden der Beschichtung 27 verursacht würde. Des Weiteren kann eine Beschichtung ein einem Trägerelement ausgebildet werden, und kann anschließend Schmieden durchgeführt werden, um einen Bereich zu formen, der das vordere Ende 21 einschließt. Dadurch kann der Bereich, der das vordere Ende 21 einschließt, wie in 3 gezeigt, leicht mit der Beschichtung 27 abgedeckt werden, und kann ein Zahn 20 hergestellt werden, der hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
  • Im Folgenden wird ein Aufbau der Beschichtung 27 beschrieben. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Beschichtung an ihrer Oberfläche und in deren Nähe zeigt. 6 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau an einer Grenzfläche zwischen der Beschichtung und einem Trägermaterial und um sie herum zeigt. Die Beschichtung 27 enthält, wie unter Bezugnahme auf 5 und 6 zu sehen ist, eine aus einem zweiten Metall bestehende Matrix 95 sowie in der Matrix 95 dispergierte harte Teilchen 91. Das zweite Metall, das die Matrix 95 bildet, kann beispielsweise ein Gemisch aus einem Metall, das von einem Schweißdraht stammt, und dem ersten Metall sein, das das Trägermaterial 25 bildet. Als die harten Teilchen 91 können Teilchen eingesetzt werden, die höhere Härte haben als die Matrix 95, so beispielsweise Teilchen aus Sinterkarbid. Die Beschichtung 27 weist höhere Verschleißfestigkeit (Abriebbeständigkeit gegenüber Erde und Sand) auf als das Trägermaterial 25.
  • Die Oberfläche 27A der Beschichtung 27, wie sie in 5 dargestellt ist, ist eine geschmiedete Oberfläche. Die harten Teilchen 91, die sich in einem Oberflächenbereich 27B der Beschichtung befinden, der ein Bereich innerhalb eines durchschnittlichen Teilchendurchmessers der harten Teilchen 91 von der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 aus ist, sind in der Beschichtung 27 eingebettet und dabei nebeneinander bei angeordnet. Damit wird verhindert, dass die harten Teilchen 91 so angeordnet sind, dass sie nennenswert von der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 vorstehen. Damit wiederum wird verhindert, dass die harten Teilchen 91 während des Gebrauchs des Zahns 20 herausfallen, wodurch sich die Verschleißfestigkeit des Zahns 20 verbessert.
  • Die in dem Oberflächenbereich 27B der Beschichtung befindlichen harten Teilchen 91 können, wie in 6 gezeigt, in Kontakt mit der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 angeordnet sein. Dadurch wird der Bereich eines harten Teilchens 91, der an der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 freiliegt, klein, wodurch verhindert wird, dass das harte Teilchen 91 herausfällt.
  • Ein hartes Teilchen 91, das einen Bereich aufweist, der an der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 freiliegt, einen spitzen Zentriwinkel θ (von weniger als 90°) haben, der diesem freiliegenden Bereich entspricht. Dadurch wird der Bereich eines harten Teilchens 91, der an der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 freiliegt, klein, wodurch verhindert wird, dass das harte Teilchen 91 herausfällt.
  • In einem Bereich, der eine Grenzfläche zwischen der Beschichtung 27 und dem Trägermaterial 25 einschließt, enthält, wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, die Beschichtung 27 Vorsprünge 99, die auf das Trägermaterial 25 zu vorstehen. Die Vorsprünge 99 bewirken einen Verankerungseffekt, der verhindert, dass sich die Beschichtung 27 von dem Trägermaterial 25 löst. Ein Vorsprung 99 nimmt wenigstens einen Teil eines harten Teilchens 91 auf. Damit wird zuverlässiger verhindert, dass sich die Beschichtung 27 von dem Trägermaterial 25 löst. Die Matrix 95 der Beschichtung 27 befindet sich zwischen dem Trägermaterial 25 und dem in dem Vorsprung 99 aufgenommenen harten Teilchen 91. Das in dem Vorsprung 99 aufgenommene harte Teilchen 91 ist nicht in Kontakt mit dem Trägermaterial 25. Die Mitte des harten Teilchens 91 befindet sich außerhalb des Vorsprungs 99 (d. h., ein Teil des harten Teilchens 91, der ein Volumen von weniger als der Hälfte desselben hat, ist in dem Vorsprung 99 aufgenommen). Ein hartes Teilchen 91 ist in einem Vorsprung 99 aufgenommen. Jeder Vorsprung 99 hat eine Tiefe, die kleiner ist als der Radius des in dem Vorsprung 99 aufgenommenen harten Teilchens 91.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Zahns 20, das das verschleißfeste Bauteil in der vorliegenden Ausführungsform ist, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Zahns darstellt. 8 und 9 sind schematische Schnittansichten, die das Verfahren zum Herstellen des Zahns darstellen. 10 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung darstellt.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Zahns 20 in der vorliegenden Ausführungsform wird zunächst, wie unter Bezugnahme auf 7 zu sehen ist, ein Schritt zum Fertigen eines Trägerelementes als ein Schritt S10 ausgeführt. In diesem Schritt S10 wird, wie unter Bezugnahme auf 8 zu sehen ist, ein Trägerelement 50 gefertigt, das ein Trägermaterial 25 des Zahns 20 wird. Das Trägerelement 50 besteht aus einem ersten Metall. Das Trägerelement 50 ist zylindrisch geformt. Das Trägerelement 50 hat eine zylindrische Form, die eine Endfläche 52, eine andere Endfläche 53 sowie eine Seitenfläche 51 enthält, die die eine Endfläche 52 und die andere Endfläche 53 verbindet. Ein erster abgeschrägter Abschnitt 52A ist in einem Bereich ausgebildet, in dem die eine Endfläche 52 und die Seitenfläche 51 verbunden sind. Ein zweiter abgeschrägter Abschnitt 53A ist in einem Bereich ausgebildet, in dem die andere Endfläche 53 und die Seitenfläche 51 verbunden sind. Die Seite der einen Endfläche 52 des Trägerelementes 50 entspricht, wie unter Bezugnahme auf 8 und 3 zu sehen ist, der Seite des vorderen Endes 21 des Zahns 20, und die Seite der anderen Endfläche 53 des Trägerelementes 50 entspricht der Seite des hinteren Endes 22 des Zahns 20.
  • Anschließend wird ein Schritt zum Ausbilden einer Beschichtung als ein Schritt S20 ausgeführt. In diesem Schritt S20 wird, wie unter Bezugnahme auf 8 und 9 zu sehen ist, eine Beschichtung 60 so ausgebildet, dass sie in Kontakt mit einem abgedeckten Bereich 51A ist, der ein Teil einer Oberfläche des in dem Schritt S10 ausgebildeten Trägerelementes 50 ist, um den abgedeckten Bereich 51A abzudecken. Die Beschichtung 60 wird so ausgebildet, dass sie einen gewünschten Bereich des Trägermaterials 25 abdeckt, wenn Warmschmieden ausgeführt wird, das weiter unten beschrieben wird. Der abgedeckte Bereich 51A kann im Voraus über eine Simulation des Warmschmiedens beispielsweise unter Verwendung einer Finite-Elemente-Methode bestimmt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, die Beschichtung 60 so ausgebildet, dass sie die Seite der einen Endfläche 52 der Seitenfläche 51, den ersten abgeschrägten Abschnitt 52A und die eine Endfläche 52 abdeckt.
  • Die Beschichtung 60 kann beispielsweise, wie weiter unten beschrieben, mittels Auftragschweißen unter Einsatz von CO2-Lichtbogenschweißen ausgebildet werden. Zunächst wird eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Beschichtung beschrieben. Die Vorrichtung zum Ausbilden einer Beschichtung enthält, wie unter Bezugnahme auf 10 zu sehen ist, einen Schweißbrenner 70 sowie eine Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen. Der Schweißbrenner 70 enthält eine Schweißdüse 71, die die Form eines Hohlzylinders hat, sowie eine Kontaktspitze 72, die im Inneren der Schweißdüse 71 angeordnet und mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Ein Schweißdraht 73, der in Kontakt mit der Kontaktspitze 72 ist, wird der Seite des vorderen Endes der Schweißdüse 71 kontinuierlich zugeführt. Für den Schweißdraht kann beispielsweise JIS YGW12 eingesetzt werden. Ein Spalt zwischen der Schweißdüse 71 und der Kontaktspitze 72 ist ein Strömungsweg für Schutzgas. Das Schutzgas, das über den Strömungsweg strömt, wird über das vordere Ende der Schweißdüse 71 ausgestoßen. Die Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen hat die Form eines Hohlzylinders. Im Inneren der Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen werden harte Teilchen 91 zugeführt, die über das vordere Ende der Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen ausgestoßen werden.
  • Diese Vorrichtung zum Ausbilden einer Beschichtung kann eingesetzt werden, um eine Beschichtung 60 mit dem im Folgenden dargestellten Verfahren auszubilden. Mit einem Trägerelement 50 als eine Elektrode und dem Schweißdraht 73 als andere Elektrode wird Spannung über das Trägerelement 50 und den Schweißdraht 73 angelegt. Dadurch wird ein Lichtbogen 74 zwischen dem Schweißdraht 73 und dem Trägerelement 50 erzeugt. Der Lichtbogen 74 wird gegenüber der Umgebungsluft durch das Schutzgas geschützt, das über das vordere Ende der Schweißdüse 71 entlang der Pfeile β ausgestoßen wird. Als das Schutzgas kann beispielsweise Kohlendioxid eingesetzt werden. Durch die Hitze in dem Lichtbogen 74 wird ein Teil des Trägerelementes 50 zum Schmelzen gebracht und wird auch das vordere Ende des Schweißdrahtes 73 zum Schmelzen gebracht. Das so zum Schmelzen gebrachte vordere Ende des Schweißdrahtes 73 bildet Tröpfchen, die auf den geschmolzenen Bereich des Trägerelementes 50 übertragen werden. Dadurch wird ein Schmelzebad 92 gebildet, das ein flüssiger Bereich ist, in dem das geschmolzene Trägerelement 61 und der geschmolzene Schweißdraht 73 miteinander vermischt werden. Die über die Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen ausgestoßenen harten Teilchen 91 werden diesem Schmelzebad 92 zugeführt.
  • Wenn sich der Schweißbrenner 70 und die Düse 80 zum Zuführen harter Teilchen, die die Vorrichtung zum Auftragschweißen bilden, relativ zu dem Trägerelement 50 in der mit dem Pfeil α gezeigten Richtung bewegen, verschiebt sich dementsprechend die Position, an der das Schmelzebad 92 ausgebildet wird. Das zuvor ausgebildete Schmelzebad 92 verfestigt sich, so dass eine Beschichtung 60 entsteht. Die Beschichtung 60 enthält eine Matrix 95, die durch Verfestigung des Schmelzebades 92 entsteht, sowie in der Matrix 95 dispergierte harte Teilchen 91. Mit dem oben dargestellten Verfahren wird die Beschichtung 60 so ausgebildet, dass sie den abgedeckten Bereich 51A an der Oberfläche des Trägerelementes 50 abdeckt. Die Oberfläche des Trägerelementes 50, an der keine Beschichtung 60 ausgebildet worden ist, ist der freiliegende Bereich 51B. Eine Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich 51A und dem freiliegenden Bereich 51B ist, wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, ein Randabschnitt 59 der Beschichtung. Es ist anzumerken, dass Auftragschweißen beispielsweise unter den folgenden Bedingungen ausgeführt werden kann: Schweißstrom von 230 A, Schweißspannung von 17 V, zugeführte Menge harter Teilchen von 110 g/min und Überstehlänge der Wulste von 4 mm. Als der Schweißdraht kann JIS YGW11 eingesetzt werden. Als die harten Teilchen können Teilchen auf Basis von WC oder W2C eingesetzt werden.
  • Anschließend wird ein Schritt zum Warmschmieden als ein Schritt S30 ausgeführt. In diesem Schritt S30 wird das Trägerelement 50 mit der in dem Schritt S20 ausgebildeten Beschichtung 60 warmgeschmiedet. Das Trägerelement 50 mit der daran ausgebildeten Beschichtung 60 wird, wie unter Bezugnahme auf 9 und 3 zu sehen ist, auf eine Temperatur erhitzt, die Warmschmieden ermöglicht, und dann zum Schmieden in eine Form eingelegt, die einen Hohlraum hat, der einer gewünschten Form des Zahns 20 entspricht. Mit diesem Warmschmieden wird ein Bereich des Trägerelementes 50 bearbeitet, der einen Randabschnitt 59 der Beschichtung einschließt. Durch das Warmschmieden wird der Randabschnitt 59 der Beschichtung ein Randabschnitt 29 der Beschichtung. Mit dem beim Warmschmieden bearbeiteten Randabschnitt 59 der Beschichtung wird ein Zahn 20 hergestellt, der den freiliegenden Bereich 25B und eine Oberfläche 27A der Beschichtung 27, die bündig miteinander sind, in dem Randabschnitt 29 der Beschichtung aufweist. In dem Randabschnitt 29 der Beschichtung bilden der freiliegende Bereich 25B und die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 eine bündige geschmiedete Oberfläche, die dem Bereich der Oberfläche der Form, die bei dem Warmschmieden eingesetzt wird, entspricht, in dem der Randabschnitt 59 der Beschichtung bearbeitet wird. In dem Randabschnitt 29 der Beschichtung bilden der freiliegende Bereich 25B und die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 eine bündige Fläche, die der Form des Formwerkzeugs zum Schmieden entspricht. Der Randabschnitt 29 der Beschichtung ist in der geschmiedeten Fläche eingeschlossen.
  • Wenn das Trägerelement 50 mit der daran ausgebildeten Beschichtung 60 warmgeschmiedet wird, werden, wie unter Bezugnahme auf 10 und 5 zu sehen ist, harte Teilchen 91, die bei Ausbildung der Beschichtung 60 von einer Oberfläche der Beschichtung 60 vorstehen, in die Beschichtung 60 hineingepresst. Dadurch sind bei dem Zahn 20 die in dem Oberflächenbereich 27B der Beschichtung befindlichen harten Teilchen 91 so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 sind (siehe 5). Von den in dem Oberflächenbereich 27B der Beschichtung befindlichen harten Teilchen 91 hat jedes beliebige harte Teilchen 91, das einen Bereich aufweist, der an der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 freiliegt, einen spitzen Zentriwinkel θ (von weniger als 27°), der dem freiliegenden Bereich entspricht. Dadurch wird verhindert, dass das harte Teilchen 91 während des Einsatzes des Zahns 20 herausfällt, wodurch sich Verschleißfestigkeit des Zahns 20 verbessert.
  • Wenn das Trägerelement 50 mit der daran ausgebildeten Beschichtung 60 warmgeschmiedet wird, werden bei dem Zahn 20, wie unter Bezugnahme auf 10 und 6 zu sehen ist, Vorsprünge 99 in der Beschichtung 27 aufgrund der harten Teilchen 91 ausgebildet, die sich zum Zeitpunkt der Ausbildung der Beschichtung 60 in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Beschichtung 60 und dem Trägerelement 50 befanden. In einem Vorsprung 99 wird wenigstens ein Teil eines entsprechenden harten Teilchens 91 aufgenommen. Mit dem oben dargestellten Prozess werden gleichzeitig der Oberflächenbereich der Beschichtung 27, der ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist, da die harten Teilchen 91 in Kontakt mit der Oberfläche 27A angeordnet sind, und die Vorsprünge 99 ausgebildet, die verhindern, dass sich die Beschichtung 27 von dem Trägermaterial 25 löst.
  • Anschließend wird, wie unter Bezugnahme auf 7 zu sehen ist, ein Wärmebehandlungsschritt als ein Schritt S40 ausgeführt. In diesem Schritt S40 wird der mittels Warmschmieden in dem Schritt S30 hergestellte Zahn 20 Wärmebehandlung unterzogen. Die in dem Schritt S40 ausgeführte Wärmebehandlung besteht beispielsweise aus Vergüten. Damit wird dem Trägermaterial 25 des Zahns 20 gewünschte Härte und Zähigkeit verliehen. Mit dem oben dargestellten Verfahren wird der Zahn 20 in der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils in der oben dargestellten Ausführungsform, können beim Ausbilden der Beschichtung auf dem Trägerelement ein Oberflächenabschnitt des Trägerelementes, der dem Bereich des Trägerelementes entspricht, an dem die Beschichtung ausgebildet werden soll, im Voraus entfernt werden, oder es kann ein abgesetzter Abschnitt an dem Trägerelement vor Ausbildung der Beschichtung ausgebildet werden. Dadurch wird der Grad der Verformung der Beschichtung beim Schmieden verringert, wodurch beispielsweise Faltenbildung an der geschmiedeten Beschichtung vermieden wird.
  • Beispiele
  • Ein Zahn 20 wurde in einem ähnlichen Vorgang wie dem in der oben dargestellten Ausführungsform beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt. Die Struktur der Beschichtung und dergleichen wurden untersucht (Beispiel) und darüber hinaus wurde ein Test durchgeführt, um Widerstand gegenüber Eindringen des hergestellten Zahns 20 in Ton zu prüfen (Beispiel). Zu Vergleichszwecken wurde ein Zahn mit einem ähnlichen Herstellungsverfahren hergestellt, jedoch wurde der Schritt zum Ausbilden der Beschichtung (Schritt S20) weggelassen, und eine Beschichtung wurde mittels Auftragschweißen nach der Wärmebehandlung ausgebildet. Der entstandene Zahn wurde einem ähnlichen Test unterzogen (Vergleichsbeispiel). Die zum Warmschmieden eingesetzten Formwerkzeuge hatten bei dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel die gleiche Form. Die Details der Tests sind im Folgenden aufgeführt.
  • 11 ist eine Fotografie, die einen Querschnitt des Zahns 20 des Beispiels zeigt. In dem Randabschnitt 29 der Beschichtung, sind, wie unter Bezugnahme auf 11 zu sehen ist, der freiliegende Bereich 25B und die Oberfläche 27A der Beschichtung 27 sind bündig miteinander und bilden eine geschmiedete Oberfläche. Damit wird bestätigt, dass der Zahn 20 in der zweiten Ausführungsform mit dem Herstellungsverfahren in der oben dargestellten Ausführungsform hergestellt werden kann. Es ist keine Rissbildung zwischen der Beschichtung 27 und dem Trägermaterial 25 zu verzeichnen. Beim nach der Ausbildung der Beschichtung durchgeführten Warmschmieden treten keine Probleme auf.
  • 12 ist eine optische Mikroaufnahme, die durch Abbilden einer Oberfläche der Beschichtung des Beispiels und ihrer Umgebung gewonnen wurde. 13 ist eine optische Mikroaufnahme, die durch Abbilden einer Oberfläche der Beschichtung des Vergleichsbeispiels und ihre Umgebung gewonnen wurde. Bei der Beschichtung des Vergleichsbeispiels, die mittels Auftragschweißen ausgebildet wurde und anschließend nicht mittels Schmieden bearbeitet wurde, stehen, wie in 13 gezeigt, harte Teilchen 91 erheblich von der Oberfläche 27A der Beschichtung vor. Bei der Beschichtung des Beispiels, die ausgebildet und anschließend mittels Schmieden bearbeitet wurde, sind in dem Oberflächenbereich befindliche harte Teilchen 91, wie unter Bezugnahme auf 12 zu sehen ist, in der Beschichtung (Matrix 95) eingebettet und nebeneinander angeordnet. Die harten Teilchen 91 sind in Kontakt mit der Oberfläche 27A der Beschichtung ausgerichtet. Ein hartes Teilchen 91, das einen Bereich aufweist, der an der Oberfläche 27A der Beschichtung 27 freiliegt, hat einen spitzen Zentriwinkel θ (von weniger als 27°), der dem freiliegenden Bereich entspricht. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass während des Vorgangs, in dem die Beschichtung mittels Schmieden bearbeitet wird, die harten Teilchen 91, die von der Oberfläche 27A der Beschichtung vorstanden, in die Matrix 95 gepresst werden, die relativ geringe Härte hat.
  • 14 ist eine optische Mikroaufnahme, die durch Abbilden einer Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Trägermaterial des Beispiels sowie ihrer Umgebung gewonnen wurde. 15 ist eine optische Mikroaufnahme, die durch Abbilden einer Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Trägermaterial des Vergleichsbeispiels sowie ihrer Umgebung gewonnen wurde. Bei dem Vergleichsbeispiel, bei dem die Beschichtung mittels Auftragschweißen ausgebildet wurde und anschließend nicht mittels Schmieden bearbeitet wurde, ist, wie in 15 gezeigt, die Grenzfläche zwischen der Beschichtung (Matrix 95) und dem Trägermaterial 25 flach. Bei dem Beispiel, das nach Ausbildung der Beschichtung mittels Schmieden bearbeitet wurde, sind in dem Bereich, der die Grenzfläche zwischen der Beschichtung (Matrix 95) und dem Trägermaterial 25 einschließt, wie unter Bezugnahme auf 14 zu sehen ist, Vorsprünge 99 mit der Beschichtung (Matrix 95) ausgebildet, die auf das Trägermaterial 25 zu vorstehen. In jedem Vorsprung 99 ist ein Teil eines entsprechenden harten Teilchens 91 aufgenommen. Es ist vorstellbar, dass die Vorsprünge 99 aufgrund des Vorhandenseins der harten Teilchen 91 in der Nähe der Grenzfläche mit dem Trägerelement ausgebildet worden sind, während die Beschichtung mittels Schmieden bearbeitet wurde. Ein hartes Teilchen 91, das zu der Ausbildung eines Vorsprungs 99 beigetragen hat, weist wenigstens einen in dem Vorsprung 99 aufgenommenen Teil auf.
  • Im Folgenden wird ein an einem Zahn durchgeführter Test auf Widerstand gegen Eindringen beschrieben. 16 ist eine Fotografie, die durch Abbilden einer Erscheinungsform des einem Test auf Widerstand gegen Eindringen unterzogenen Zahns des Beispiels gewonnen wurde. 17 ist eine Fotografie, die durch Abbilden einer Erscheinungsform des einem Test auf Widerstand gegen Eindringen unterzogenen Zahns des Vergleichsbeispiels gewonnen wurde. Bei dem Beispiel, das mittels Schmieden nach Ausbildung der Beschichtung bearbeitet worden ist, ist, wie in 16 gezeigt, die Oberfläche des Zahns plan. Bei dem Vergleichsbeispiel, bei dem die Oberfläche mittels Auftragschweißen ausgebildet und anschließend nicht mittels Schmieden bearbeitet worden ist, ist die Beschichtung 27, wie in 17 gezeigt, an der Oberfläche des Zahns vorhanden und bildet einen Absatz. Die in 16 und 17 gezeigten Zähne wurden Tests unterzogen, bei denen die Zähne veranlasst wurden, in fetten Ton einzudringen, dabei Erde und Sand angenommen wurden und der Widerstand gegen das Eindringen dabei gemessen wurde. Die Geschwindigkeit der Verschiebung des Zahns beim Eindringen wurde auf 1 mm/s festgelegt. Jeder Zahn wurde veranlasst, in den fetten Ton mit einer planen Oberfläche einzudringen, bis das vordere Ende des Zahns eine Position in der Tiefe von 50 mm erreichte.
  • 18 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Tests auf Widerstand gegen Eindringen darstellt. In 18 entsprechen die durchgehende Linie und die unterbrochene Linie den Testergebnissen des Beispiels bzw. des Vergleichsbeispiels. Der Widerstand gegen Eindringen zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verschiebung des Zahns 50 mm erreichte, betrug, wie unter Bezugnahme auf 18 zu sehen ist, bei dem Vergleichsbeispiel ungefähr 0,25 kN und bei dem Beispiel ungefähr 0,21 kN. Der Widerstand gegen Eindringen wurde bei dem Beispiel gegenüber dem Vergleichsbeispiel um ungefähr 15% reduziert. Damit wird bestätigt, dass mit dem Zahn 20 in der oben dargestellten Ausführungsform, der das verschleißfeste Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist, eine Zunahme von Widerstand gegen Eindringen verhindert werden kann, bei der es sich um einen Nachteil handelt, der ansonsten durch Ausbildung der Beschichtung 27 verursacht würde.
  • Obwohl in der oben dargestellten Ausführungsform ein Baggerzahn für eine Arbeitsmaschine (Hydraulikbagger) als ein Beispiel für das verschleißfeste Bauteil der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist das verschleißfeste Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und kann beispielsweise bei einer Rolle, Buchse, einem Glied, einer Platte, einem Umlenkturas, einem Triebrad (Kettenrad-Zahn) und anderen Bauteilen, die Teil eines Raupenketten-Unterwagens einer Arbeitsmaschine sind, oder einem Zahn eines Brechers für Beton eingesetzt werden. Obwohl in der oben dargestellten Ausführungsform ein massiver Zahn für einen kleinen Hydraulikbagger als ein Baggerzahn beschrieben wurde, kann das verschleißfeste Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei einem Zahn für einen mittleren oder großen Hydraulikbagger eingesetzt werden, wobei dieser Zahn im Einsatz an einem Löffeladapter zum Abdecken angebracht wird.
  • Es sollte klar sein, dass die hier offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in jeder Hinsicht der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung dienen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Vorgaben der Ansprüche und nicht durch die oben stehende Beschreibung definiert und soll jegliche Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs und der Bedeutung äquivalent zu den Vorgaben der Ansprüche einschließen.
  • Industrielle Einsatzmöglichkeiten
  • Das verschleißfeste Bauteil und das Verfahren zum Herstellen desselben gemäß der vorliegenden Erfindung können besonders vorteilhaft bei einem verschleißfesten Bauteil mit einer Beschichtung und dem Verfahren zum Herstellen desselben eingesetzt werden.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 1: Löffel; 10: Hauptkörper; 12: Umfang der Öffnung; 20: Zahn; 21: vorderes Ende; 22: hinteres Ende; 25: Trägermaterial; 25A: abgedeckter Bereich; 25B: freiliegender Bereich; 27: Beschichtung; 27A: Oberfläche; 27B: Oberflächenbereich der Beschichtung; 29: Randabschnitt der Beschichtung; 30: Anbringungsabschnitt; 50: Trägerelement; 51: Seitenfläche; 51A: abgedeckter Bereich; 51B: freiliegender Bereich; 52: eine Endfläche; 52A: erster abgeschrägter Abschnitt; 53: andere Endfläche; 53A: zweiter abgeschrägter Abschnitt; 59: Randabschnitt von Beschichtung; 60: Beschichtung; 70: Schweißbrenner; 71: Schweißdüse; 72: Kontaktspitze; 73: Schweißdraht; 74: Lichtbogen; 80: Düse zum Zuführen harter Teilchen; 91: harter Teilchen; 92: Schmelzebad; 95: Matrix; und 99: Vorsprung;

Claims (10)

  1. Verschleißfestes Bauteil, das umfasst: ein Trägermaterial, das aus einem ersten Metall besteht; sowie eine Beschichtung, die in Kontakt mit dem Trägermaterial angeordnet ist und einen abgedeckten Bereich abdeckt, wobei der abgedeckte Bereich ein Teil einer Oberfläche des Trägermaterials ist; und in einem Randabschnitt der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich und einem freiliegenden Bereich außerhalb des abgedeckten Bereiches an der Oberfläche des Trägermaterials entspricht, der freiliegende Bereich und eine Oberfläche der Beschichtung bündig miteinander sind und eine geschmiedete Oberfläche bilden.
  2. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung enthält: eine Matrix, die aus einem zweiten Metall besteht, und harte Teilchen, die in der Matrix dispergiert sind.
  3. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 2, wobei die in einem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen in der Beschichtung eingebettet und dabei nebeneinander angeordnet sind, wobei der Oberflächenbereich der Beschichtung ein Bereich innerhalb eines durchschnittlichen Teilchendurchmessers der harten Teilchen von der Oberfläche der Beschichtung aus ist.
  4. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 3, wobei die in dem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen in Kontakt mit der Oberfläche der Beschichtung angeordnet sind.
  5. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 3, wobei von den in dem Oberflächenbereich der Beschichtung befindlichen harten Teilchen jedes beliebige harte Teilchen, das einen Bereich aufweist, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt, einen spitzen Zentriwinkel hat, der dem Bereich entspricht, der an der Oberfläche der Beschichtung freiliegt.
  6. Verschleißfestes Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in einem Bereich, der eine Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Trägermaterial einschließt, die Beschichtung einen Vorsprung enthält, der auf das Trägermaterial zu vorsteht.
  7. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 6, wobei in dem Vorsprung wenigstens ein Teil des harten Teilchens aufgenommen ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils, das die folgenden Schritte umfasst: Fertigen eines Trägerelementes, das aus einem ersten Metall besteht; Ausbilden einer Beschichtung, die in Kontakt mit einem abgedeckten Bereich kommt und ihn abdeckt, wobei der abgedeckte Bereich ein Teil einer Oberfläche des Trägerelementes ist; und Schmieden des Trägerelementes, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, so dass ein Randabschnitt der Beschichtung, der einer Grenze zwischen dem abgedeckten Bereich und einem freiliegenden Bereich außerhalb des abgedeckten Bereiches an der Oberfläche des Trägerelementes entspricht, bearbeitet wird.
  9. Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Schmiedens des Trägerelementes, an dem die Beschichtung ausgebildet ist, Warmschmieden des Trägerelementes einschließt, an dem die Beschichtung ausgebildet ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Bauteils nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des Ausbildens der Beschichtung einschließt, dass die Beschichtung ausgebildet wird, die eine aus einem zweiten Metall bestehende Matrix und in der Matrix dispergierte harte Teilchen enthält.
DE112014007181.1T 2014-11-18 2014-11-18 Abriebfestes Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben Pending DE112014007181T5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/080538 WO2016079811A1 (ja) 2014-11-18 2014-11-18 耐摩耗部品およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112014007181T5 true DE112014007181T5 (de) 2017-08-24

Family

ID=56013426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014007181.1T Pending DE112014007181T5 (de) 2014-11-18 2014-11-18 Abriebfestes Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10500666B2 (de)
JP (1) JP6538072B2 (de)
CN (1) CN106715022B (de)
AU (1) AU2014411634B2 (de)
DE (1) DE112014007181T5 (de)
WO (1) WO2016079811A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6437569B2 (ja) * 2014-11-18 2018-12-12 株式会社小松製作所 機械部品およびその製造方法
CN106715021B (zh) * 2014-11-18 2020-10-20 株式会社小松制作所 链轮及其制造方法
JP6804143B2 (ja) * 2016-09-30 2020-12-23 株式会社小松製作所 耐土砂摩耗部品およびその製造方法
AU2021254246B2 (en) * 2020-04-09 2024-02-08 Komatsu Ltd. Wear-resistant component
JP7423008B2 (ja) * 2020-11-06 2024-01-29 大成建設株式会社 機械式拡径バケット

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323025A (ja) * 1989-06-20 1991-01-31 Komatsu Ltd 硬質微粒子の金属への埋め込み方法
JPH0577042A (ja) * 1991-09-17 1993-03-30 Isuzu Motors Ltd 鋳鉄部品の表面改質方法
JP3382730B2 (ja) * 1994-08-02 2003-03-04 株式会社小松製作所 耐摩耗肉盛層形成方法およびその方法を用いる耐摩耗複合材
EP0726117B1 (de) 1994-08-02 2003-02-26 Komatsu Ltd. Verfahren zum herstellen einer verschleissbeständigen auspolsterungsschicht und verschleissbeständiges kompositmaterial
US6118098A (en) * 1997-10-10 2000-09-12 Siemens Westinghouse Power Corporation Turbine rotor modernization and repair method
JP4901324B2 (ja) 2006-06-20 2012-03-21 株式会社小松製作所 硬化肉盛層形成方法
JP6011098B2 (ja) * 2011-07-25 2016-10-19 大同特殊鋼株式会社 大型船舶用エンジン排気バルブの製造方法
US9121237B2 (en) * 2011-07-28 2015-09-01 Baker Hughes Incorporated Methods of coating wellbore tools and components having such coatings
EP2740908B1 (de) * 2012-06-14 2016-10-26 Nittan Valve Co., Ltd. Verfahren zur herstellung von tellerventilsitzflächen und tellerventile mit nach diesem verfahren hergestellten sitzflächen
CN103706921B (zh) * 2013-12-23 2015-08-12 鞍钢实业集团冶金机械有限公司 热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20170216951A1 (en) 2017-08-03
WO2016079811A1 (ja) 2016-05-26
AU2014411634B2 (en) 2018-03-29
CN106715022A (zh) 2017-05-24
AU2014411634A1 (en) 2017-02-23
JPWO2016079811A1 (ja) 2017-08-24
CN106715022B (zh) 2019-11-12
US10500666B2 (en) 2019-12-10
JP6538072B2 (ja) 2019-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014007181T5 (de) Abriebfestes Bauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
DE112014007178T5 (de) Maschinenbauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
DE2804317C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Hartauftragsschweißung auf der Außenseite eines Erdbohrgestängeverbinders
DE112015006532T5 (de) Greifer-Stab, Bodenplatte und Verfahren zum Herstellen eines Greifer-Stabes
DE112017001563T5 (de) Verschleißfeste Komponente und Verfahren zur Herstellung derselben
DE2632534A1 (de) Panzerring fuer rohrverbinder von tiefbohrgestaengen
EP2059342B1 (de) Mahlwalze sowie verfahren zur wiederaufarbeitung
DE19815845A1 (de) Raupenhülse mit Laserbeschichtungsendbehandlung für verbesserte Abriebs- und Korrosionsbeständigkeit und Verfahren dafür
DE2851442A1 (de) Baggerschaufel
DE3531787C1 (de) Auswechselbarer Zahn fuer ein Grab- und Brechwerkzeug mit Hartmetallspitze und Kantenbewehrung
DE112013000307B4 (de) Baggerzahn und Grundkörper für Baggerzahn
DE112014003072T5 (de) Haltesysteme für Bodeneingriffswerkzeuge
DE112017003864T5 (de) Erd- und sandabriebresistente Komponente und Verfahren zur Herstellung derselben
DE2201215A1 (de) Verfahren zum Verschweissen eines Rohrs mit einer Rohrplatte
DE2423963A1 (de) Werkzeug zur erdbearbeitung
DE112014007183T5 (de) .Maschinenbauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
DE112013001896T5 (de) Schneidkopfwerkzeug für eine Tunnelbohrmaschine
DE537839C (de) Gesenk, insbesondere zum Pressen von Blechteilen
DE112014007184T5 (de) Maschinenbauteil und Verfahren zum Herstellen desselben
DE2314385A1 (de) Elektroschlacke-schweissverfahren zum aufbringen einer hartmetallauflage auf ein werkstueck
DE112014007180T5 (de) Triebrad und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102009015401A1 (de) Abdeckvorrichtung für ein mittels eines Lasers zu bearbeitendes Werkstück
DE102018208787A1 (de) Laserlötvorrichtung mit nachlaufendem Lötdraht und Laserlötverfahren
DE4002907C2 (de)
DE2118624A1 (de) Metallisches Nadelbett, insbesondere für Strick- oder Wirkmaschinen, und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed