FI118518B - Menetelmä monimateriaalikomponentin tai -rakenteen valmistamiseksi sekä monimateriaalikomponentin tai -rakenteen käyttö - Google Patents

Description

118518 MENETELMÄ MONIMATERIAALIKOMPONENTIN TAI -RAKENTEEN VALMISTAMISEKSI SEKÄ MONIMATERIAALIKOMPONENTIN TAI -RAKENTEEN KÄYTTÖ 5 Keksintö liittyy monimateriaalikomponenttien tai -rakenteiden valmistukseen valmistamalla kappaleita ainakin kahdesta eri materiaalista, jotka kappaleet liitetään toisiinsa monimateriaalikomponentin tai -rakenteen aikaansaamiseksi.

Taustaa 10 Kulumista kestäviä rakenteita ja komponentteja käytetään esimerkiksi kivi-, rakennus- tai kierrätysmateriaalin koon pienennykseen tarkoitetuissa laitteissa. Näissä prosesseissa komponenttien välissä puristuva tai rakenteiden ja komponenttien pintoja vasten törmäävä hienonnettava materiaali kuluttaa komponenttien pintoja laajuudessa, joka määräytyy kosketusten pintapaineesta, liikenopeuksista, komponenttien pintojen 1S materiaaliominaisuuksista sekä hienonnettavan materiaalin fysikaalisista ominaisuuksista, kuten puristuslujuudesta ja tribologisista ominaisuuksista. Toisin sanoen sekä hienonnettavan materiaalin liike komponenttien pintojen suhteen että tunkeutuminen komponenttien pintaan vaikuttavat komponenttien kokemaan kulumiseen: Komponenttien pintojen suhteen liikkuva aines aiheuttaa leikkautumista ja urittumista ja 20 pintaan tunkeutuva aines synnyttää vaikutusalueelleen purseita, jotka tapahtumakulun :'.(t uusiutuessa helposti irtoavat rakenteiden ja komponenttien pinnasta murtumalla, väsymällä tai lastunmuodostuksen kautta. Laitteiden geometria, komponenttien liiketilat ·· : *": sekä hienonnettavan aineksen virtausparametrit määräävät rakenteiden j a komponenttien ··· : kulumisen voimakkuuden niiden eri osissa ja laitteessa yleensä.

··· *· Ai- : : 25 • · ♦

Rakenteiden ja komponenttien tehollista käyttöikää pyritään yleisesti lisäämään paitsi *« • *·· vaikuttamalla laitteiden geometriaan ja sisäisiin virtausolosuhteisiin myös erityisesti · t :: edullisilla materiaalivalinnoilla. Yleisesti tunnettujen metallisten « ; * ·'; kulumissuoj amateriaalien tribologiset ominaisuudet perustuvat esimerkiksi kyseisten : *": 30 metalliseosten suotuisaan seostukseen ja mahdollisiin partikkelilisäyksiin, • · ; 1*. valmistusprosesseihin sekä jatkoprosessointiin, kuten lämpökäsittelyihin, joiden kaikkien • · · • M · . * · ·. yhteisvaikutuksena niiden mikrorakenteeseen luodaan keskimääräistä paremmin • · · * kulumisilmiöitä vastustavia faaseja, jotka tyypillisesti ovat kovia, mutta joilla usein on 2 118518 alhainen sitkeys ja väsymiskestävyys. Koska rakenteilta ja komponenteilta vaaditaan myös muita kuin tribologisia ominaisuuksia, niitä ei yleensä voida kokonaan valmistaa mikrorakenteeltaan edellä kuvatun kaltaisista materiaaleista. Toisaalta myös rakenteiden ja komponenttien kulumismuodon ohjaaminen esimerkiksi laitteiden geometrian ja 5 sisäisen virtausmallin säilyttämiseksi voivat vaatia rakenteiden ja komponenttien eri osien valmistamista toisistaan poikkeavista materiaaleista. Monimateriaalikomponenttien valmistuksessa käytetyt menetelmät joudutaan lähes poikkeuksetta sovittamaan kaikkien rakenteen muodostavien materiaalien vaatimusten mukaan, jolloin kunkin materiaalin saavuttamat ominaisuudet jäävät kyseisten materiaalien tavoitetasosta, eikä rakenteen tai 10 komponentin suorituskyky ole paras mahdollinen. Toinen merkittävä haaste on eri materiaaleista muodostuvien osien tai osioiden mitta-ja muotosovitteiden säilyminen rakenteiden ja komponenttien kokoonpanossa sekä sitä seuraavissa käsittelyissä, jotka toisistaan poikkeavat materiaalit sekä niiden rajapinta kokevat yhdessä. Tällöin kontaktissa tai liitettynä olevien materiaalien erilaisesta käyttäytymisestä, esim.

15 poikkeavista tilavuudenmuutoksista, voi seurata rakenteen tai komponentin vaurio.

Edellä mainitut vaatimukset sulkevat useita valmistusmenetelmiä kokonaan pois tai vähintäänkin monimutkaistavat valmistusprosesseja kohtuuttomasti kaupallista hyödynnettävyyttä ajatellen.

20 Patenttijulkaisujen JP5317731, JP5317732 ja JP6079187 mukaisissa menetelmissä ja j *. # # kulutusosissa pyritään päinvastoin valmistamaan rakenteita, joissa sijoittamalla kulumista • • * *'* · kestävään runko-osaan huonommin kulutusta kestäviä osia, pyritään nopeuttamaan ··» : * * ’; kulumista valituilla alueilla ja siten ohjaamaan kulutusosien pinnanmuotoa.

*·· • · · • · · ··· 25 Patenttijulkaisussa JP2001165146 esitetyissä kulutusosissa yhdistetään toista paremmin kulutusta kestävää materiaalia kulumismuodon ohjaamiseksi, mutta esitetään tavoitteen • m • *·· mukaisten rakenteiden valmistamiseksi vain tarkkoja muoto- ja mittasovitteita vaativa • · liitostapa, joka ei ole kustannustehokkuutta ajatellen mielekäs.

· · • · * • · · m :***: 30 Edelleen patenttijulkaisussa JP7323238 tavoitellaan rakenteiden kokoonpanossa suoraan • · : /, kulutusosien toiminnallisesti suotuisinta muotoa asentamalla osien runkoihin tarkasti • · · *·* * . * * *. muotoiltuja kulumissuoj apaloj a, eikä voida ohittaa sekä runko-osien että • ··* kulumissuojapaloj en valmistuksen monivaiheista ja kallista prosessia.

3 118518

Patenttijulkaisuissa JP2001269589 ja US 6,123,279 on esitetty kulutusosia, joissa on vastaavasti tavoiteltu kulumiskestävyyden lisäystä asentamalla kulutusosan runkoon kulumista kestävää materiaalia, mutta käyttäen kiinnittämiseen geometristä 5 muotolukitusta, j oka samoin vaatii teknisesti vaativien j a kustannuksia lisäävien muodonantomenetelmien soveltamista vaikeasti työstettäville ja muovattaville kulumissuojamateriaaleille, kuten jälkimmäisen julkaisun mukaisille kovametalleille, ennen kuin päästään asennuksessa vaadittavaan mitta- ja muototarkkuuteen.

10 Samoin patenttijulkaisussa JP2004160360 esitetään, että kulumista kestävät osat on liitosta varten muotoiltava (uritettava) tietyllä tavalla, mikä ei teknisesti ja taloudellisesti ole kannattavaa keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäville kulumista kestäville materiaaleille.

15 Patenttijulkaisussa WO 03/099443 AI esitetään monimateriaalirakenteiden valmistusmenetelmä, jossa kulumista kestävää materiaalia tai materiaaleja liitetään koneistettavaa materiaalia olevaan runko-osaan isostaattisen kuumapuristuksen avulla suoraan diffuusioliitoksella tai käyttäen pulverimaista lisäainetta liitettävien rungon ja kulumista kestävien kappaleiden välissä. Menetelmän edellyttämä rakenteen kaasutiivis ....: 20 kapselointi j a yleensä vaadittava liitettävien kappaleiden vähintään osittainen koneistus r. ^ lisäävät rakenteiden ja komponenttien valmistuksen työvaiheita ja nostavat liiaksi ;' *'; valmistuskustannuksia, jotta menetelmän hyödyntäminen olisi taloudellisesti edullista.

• * ·

Ml • · * · f · * : : Patenttijulkaisussa US 6,523,767 on esitetty ratkaisu kulumissuojapalojen liittämiseksi 25 valssimurskaimen runkoon adhesiivin välityksellä tai juottamalla. Ratkaisussa kulumissuojapalat sovitetaan murskaimen runkoon muodostettuihin onkaloihin ja • • * · · adhesiiviliitos toteutetaan kulumissuoj apalan j a onkalon pohj an tiettyyn pinnanlaatuun • · *... · viimeisteltyj en pintoj en välillä.

··» • · · 11« :***: 30 Patenttijulkaisussa DE 197 21 637 on esitetty leukamurskaimen tai esimerkiksi heiluri-

Ml : λ tai kiertomurskaimen kulutusosia, joiden kulumiskestävyyttä on lisätty kovajuottamalla

Ml I

, · * ·. valetun tai taotun/valssatun kulutusosarungon murskauspinnoille tehtyihin

Ml* kiinnityskohtiin muotolukittuja kulumissuoj apaloj a.

4 118518

Julkaisussa JP 7-241484 esitetyssä ratkaisussa keskipakomurskaimen roottorin kärkeen liitetään kovametallikärki tai -kärkiä adhesiivin välityksellä.

5 Patenttijulkaisussa GB 1 480 057 esitetyssä ratkaisussa kierrätetään tylsiä tai murtuneita lamellimaisia teräpaloja liittämällä niitä huonommin kulumista kestävään runkoon mm. adhesiivin välityksellä.

Keksinnön kuvaus 10 Nyt tehdyn keksinnön mukaisella ratkaisulla aikaansaadaan tyypillisesti kulutusosana käytettävä monimateriaalikomponentti tai -rakenne yhdistämällä väljin mitta- ja muotovaatimuksin valmistetut osat kokonaisuudeksi, joka vasta käytön aikana saavuttaa toiminnallisesti kaikilta osin optimaalisen muodon.

15 Täsmällisemmin keksinnön mukaiselle valmistusmenetelmälle on tunnuksenomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, sekä keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun monimateriaalikomponentin tai -rakenteen käytölle se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa.

20 Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin esimerkinomaisesti viittaamalla oheisiin • · kuvioihin, joissa • ** * . * * *. kuvio 1A esittää erästä keksinnön mukaisen monimateriaalikomponentin ··· perusmateriaalirunkoa, ··* ; ·*· kuvio IB esittää kuvion IA perusmateriaalirungon poikkileikkausta kohdassa ΑΆ, ··· : * * *; 25 kuvio 2 esittää kuvioiden 1A j a 1B perusmateriaalirunkoon liitettäviä ··· materiaalikappaleita, kuvio 3A esittää kuvioiden 1 ja 2 kappaleita liitettynä toisiinsa monimateriaalikomponentiksi, . *: *. kuvio 3B esittää kuvion 3 A monimateriaalikomponentin poikkileikkausta kohdassa 30 A-A, ·«· . *. kuvio 4 esittää erästä vaihtoehtoista keksinnön mukaisen • · · » * · . · · · t monimateriaalikomponentin perusmateriaalirunkoa, kuvio 5 esittää kuvion 4 perusmateriaalirunkoon liitettäviä materiaalikappaleita, ja s 118518 kuvio 6 esittää kuvioiden 4 ja 5 kappaleita liitettynä toisiinsa monimateriaalikomponentiksi.

Kuvioissa IA ja IB esitetty eräs keksinnön mukainen monimateriaalikomponentin 5 perusmateriaalirunko 1 muodostuu perusmateriaalista muodostetusta kappaleesta, johon on muodostettu valmiit kiinnityspaikat 2 liitettäville kappaleille määritettyihin kohtiin perusmateriaalirunkoa, jotka kiinnityspaikat kuvion IA ja IB esimerkissä ovat materiaalin pintaan tehdyt kolot tai onkalot. Rautapohjaisesta (Fe >50%) suhteellisen vähän metallikarbideja, edullisesti alle 10%, sisältävästä perusmateriaalista valmistetaan 10 runko 1 kyseiselle materiaalille hyvin soveltuvalla valmistusmenetelmällä, tyypillisesti valamalla, muotoon, joka käsittää valmiit kiinnityspaikat 2.

Perusmateriaalirungon 1 primäärivalmistuksen, sekä mahdollisesti tarvittavien jälkimuokkauksien tai -työstöjen, jälkeen runko lämpökäsitellään sopivissa 15 prosessiolosuhteissa mahdollisimman edullisten mekaanisten ja tribologisten ominaisuuksien savuttamiseksi perusmateriaalille.

Kuviossa 2 on esitetty kulumista kestävästä materiaalista valmistetut kappaleet 3,4 ja 5, joita on kuvion esimerkissä valmistettu kolmesta erilaisesta materiaalista ja joista 20 materiaaleista kukin omaa ainakin osittain toisistaan eroavat ominaisuudet. Nämä • I*. kulumista kestävää materiaalia olevat kappaleet 3,4 ja 5 valmistetaan kullekin • * ’ *. materiaalille hyvin soveltuvalla valmistusmenetelmällä, kuten esimerkiksi valamalla tai ··· ;' ” · j ollain muulla sula- tai puiverimetallurgisella menetelmällä. Kappaleet 3,4 j a 5 voidaan ·· « j valmistaa suoraan lopulliseen, kiinnityspaikkojaan vastaavaan muotoon tai niille voidaan ·« · 25 primäärivalmistuksen jälkeen suorittaa yksinkertaiset muokkaukset tai koneistukset lopullisen muodon saavuttamiseksi.

» * • t • »* * »·· *. „ ϊ Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kulumista kestävästä materiaalista valmistetut ; * · * · kappaleet 3,4 j a 5 on edullisesti valmistettu rautapohj aisesta metalliseoksesta, jonka ·*”: 30 hiilipitoisuus on yli 1,9 paino-%, kovuus on yli 50 HRC, edullisesti yli 54 HRC, ja jonka • · · : ]·. seoksen mikrorakenteessa halkaisijaltaan yli 3 /un suuruisten metallikarbidien osuus on • 9 · .··*. yli 10 %.

• · ·#· 6 118518

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kulumista kestävän materiaalin tilavuusosuus valmistettavasta monimateriaalikomponentista tai -rakenteesta on edullisesti yli 4% ja suurimman yksittäisen kulumista kestävästä materiaalista valmistetun kappaleen tilavuus on edullisesti enintään 25% koko monimateriaalikomponentin tai -rakenteen 5 tilavuudesta.

Primäärisen j a mahdollisten sekundääristen muokkaustoimenpiteiden jälkeen kulumista kestävät kappaleet 3,4 ja 5 lämpökäsitellään, mahdollisesti toisistaan poikkeavissa prosessiolosuhteissa, jotta kappaleille aikaansaadaan mahdollisimman suotuisat 10 mekaaniset ja tribologiset ominaisuudet. Tyypillisesti kulumista kestävät kappaleet ovat rautapohjaista seosta sisältäen mikrorakenteessaan perusmateriaalirunkoa suuremman tilavuusosuuden kovia faaseja, joiden rae- tai partikkelikoko on edullisesti suurempi kuin perusmateriaalissa vähäisemmässä määrin esiintyvillä samoilla tai muilla kovilla faaseilla.

15

Sekä perusainerungon 1 että kulumista kestävien kappaleiden 3,4, ja 5 mahdollisimman suotuisien mekaanisten ja tribologisten ominaisuuksien saavuttamisella tarkoitetaan tässä yhteydessä esimerkiksi hiilipitoisuudeltaan ja muulta seostukseltaan toisistaan poikkeavien rautapohjaisten seosten karkaisu- ja päästölämpötilojen materiaalikohtaista ....: 20 valintaa siten, että kunkin materiaalin saavuttama kovuus ja sitkeys ovat mahdollisimman • · : *. suotuisat käyttökohteessa multimateriaalikomponentin kuhunkin osaan kohdistuvaa * ** .**·. kuormitusta aj atellen.

···

• M

• · t « ··· • · *; Kuvioissa 3 A j a 3B on esitetty lopullinen monimateriaalikomponentti, joka on • · · j * * *: 25 muodostettu liittämällä perusainerunkoon 1 kulumista kestävät kappaleet 3,4 ja 5

»M

optimaalisiin kohtiin monimateriaalikomponenttiin kohdistuvan kulutuksen sekä j * *.. kulumista kestävien kappaleiden ominaisuuksien perusteella. Kulumista kestävät • ·ι kappaleet 3,4 ja 5 on liitetty perusmateriaalirunkoon 1 prosessilla, jossa kulumista kestävät kappaleet tai runko eivät muodosta sulaa, ja jossa pääsääntöisesti, mutta ei • * * * · 30 välttämättä, on kulumista kestävien kappaleiden sekä rungon välille tuotu sopivan • « · . paksuinen kerros lisäainetta 6, joka on muodostanut liitoksen sekä perusmateriaalirungon 1 että kulumista kestävien kappaleiden 3,4 ja 5 välille ja siten liittänyt ne kaikki • »·* yhtenäiseksi monimateriaalirakenteeksi. Sopiva lisäaine 6 kykenee muodostamaan 7 118518 liitoksen kaikkien kyseisen monimateriaalirakenteen kulumista kestävien kappaleiden ja perusmateriaalia olevan rungon kanssa, mutta ei liitosprosessin edellyttämissä olosuhteissa tai rakenteen tai komponentin käyttöolosuhteissa omaa taipumusta muodostaa yksin tai liitettyjen materiaalien kanssa rakenteen tai komponentin toiminnan 5 kannalta haitallisia reaktiotuotteita. Lisäaineen 6 valinnassa on liitettävien materiaalien ominaisuuksien ohella oleellista myös se, että liitosprosessin termodynaamiset ja kineettiset rajoitukset eivät estä lisäaineen virtausta siten, että vaikka runko ja kulumiskestävät kappaleet on valmistettu väljin mittatoleranssein, muodoltaan usein varsin viimeistelemättöminä, niiden välinen tila täyttyy liitosprosessissa kokonaan tai 10 lähes kokonaan. Kaikki edellä kuvatut rajoitukset huomioiden esimerkiksi hitsaus tai liitosvalu suoraan osien 1,3,4 tai 5 materiaalien koostumusta vastaavilla sulilla ei ole mahdollinen liitostapa.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytetty lisäaine 6 voi edullisesti olla jokin sopiva 15 adhesiivi, joista kaikkein edullisimmat ovat epoksipohjaiset adhesiivit, kumin ja epoksin seokset sekä polyuretaanin ja epoksin seokset. Myös muu kokonaan tai osittain orgaaninen lisäaine, jolla saavutetaan mainituille adhesiiveille tyypillisen vaihteluvälin mukaiset mekaaniset ominaisuudet (esimerkiksi lujuus, leikkauslujuus, Shore D kovuus ja sitkeys) soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä.

20 Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös metallista tai metallipohjaista juoteseosta, · edullisimmin nikkeli- tai kuparipohjaista juotetta tai juoteseosta, prosessissa, jonka .***. lämpötila on korkeintaan 80% liitettävien materiaalien alimman sulamispisteen ·· ;*'*· lämpötilasta ja jonka atmosfäärin kaasujen osapaineet ovat koostumukseltaan,

• M

: · * · mikrorakenteeltaan j a mekaanisilta ominaisuuksiltaan haluttua vastaavan liitoksen j a ·«· : *' *: 25 liitosvyöhykkeen muodostumista suosiva. Keksinnön mukainen ratkaisu ei kuitenkaan • · · ole rajoitettu lisäaineen käyttöön kulutusta kestävien materiaalikappaleiden liittämisessä • *.. perusainerunkoon.

• •t f t • · ··· • *! * · Kuvioissa 4-6 on esitetty vaihtoehtoinen esimerkki keksinnön mukaisesta ratkaisusta, ·*’*· 30 jossa perusmateriaalirunko 7 on kartion muotoinen. Perusmateriaalirunkoon 7 on sen ··· • ]·, valmistuksen yhteydessä muodostettu uramaiset kolot 8 kulumista kestävien kappaleiden • · · t·· · .···, 9 liittämistä varten. Valmis monimateriaalikomponentti muodostetaan liittämällä f · ·· 8 118518 perusmateriaalirunkoon 7 muodostettuihin koloihin 8 kulumista kestävät kappaleet 9 lisäaineen 10 välityksellä.

Keksinnön mukainen ratkaisu ei kuitenkaan ole rajoitettu lisäaineen käyttöön kulutusta 5 kestävien materiaalikappaleiden liittämisessä perusainerunkoon. Liitos voidaan toteuttaa myös siten, että liitettävät kappaleet liitetään toisiinsa esimerkiksi liitettävien pintojen välille mekaanisesti tai painetta välittävän aineen avulla tuotetun paineen ja siitä aiheutuvan materiaalin virtauksen avulla prosessissa, jossa lämpötila liitettävissä kappaleissa on keskimäärin korkeintaan 60% liitettävien materiaalien alimman 10 sulamispisteen lämpötilasta.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kulutusosien runkomateriaalin pääasiallinen tehtävä on komponentteihin tai osiin käytössä kohdistuvan mekaanisen kuormituksen kantaminen ja välittäminen edelleen sitä vasten olevien tukipintojen kautta 15 kiinnitysalustana olevan laitteen runkoon, mikä edellyttää materiaalilta riittävää lujuutta, sitkeyttä ja väsymiskestävyyttä. Kulumista kestävien kappaleiden tehtävä kyseisissä monimateriaalirakenteissa ja -komponenteissa rajoittuu pääasiassa kulumissuojaukseen, joten niiden ominaisuudet voidaan valita lähes yksinomaan sen tehtävän mukaisesta vaatimusprofiilista. Tällöin erityisesti materiaalin kovuus ja kyky vastustaa sovelluksen 20 olosuhteille tyypillisten kulumisilmiöiden ja niihin liittyvien materiaalimuutosten I'. etenemistä ovat keskeiset vaatimukset. Edetessään kulumisilmiöt tyypillisesti ilmenisivät • *' * j rakenteen tai komponentin materiaalien urittumisena, kuoppautumisena, purseiluna, ··· ;***· leikkautumisena tai lohkeamisena, mutta oikein valitussa ja käsitellyssä kulumista «•9 : kestävässä materiaalissa ilmiöiden esiintyminen jää vähäiseksi verrattuna rakenteen 25 runkomateriaaliin tai muihin sovelluksessa yleisesti käytettyihin materiaaleihin.

·· • *·· Kulumista kestävän rakenteen tai komponentin kokoonpanoa varten • · · perusmateriaalirunko ja kulumista kestävät kappaleet puhdistetaan primäärivalmistuksen • * · ’: tai sitä seuranneen muokkauksen j a/tai koneistuksen j ättämistä pinnan 30 muutosvyöhykkeistä, kuten hapettumakerroksista, tai epäpuhtauksista, kuten : leikkuunestejäämistä, joilla kaikilla voi olla haitallinen vaikutus runkomateriaalin, • · · IM · ,···. kulumiskestävien kappaleiden ja lisäaineen kokoonpanossa muodostaman ···' liitosvyöhykkeen ominaisuuksiin. Edellä kuvatulla tavalla liitosta varten valmisteltujen 9 118518 rungon ja kulumiskestävien kappaleiden väliin lisätään sopivan vahvuinen kerros kyseiselle materiaaliparille sopivaa lisäainetta liitoksen muodostamiseksi. Liitosprosessin parametrit on valittava siten, että lisäaineen ominaisuudet prosessin olosuhteissa mahdollistavat liitettävien pintojen riittävän kostutuksen sekä lisäaineen virtauksen siten, 5 että rungon j a kulumiskestävien kappaleiden välinen tila täyttyy mahdollisimman täydellisesti. Toisaalta olosuhteet eivät saa suosia lisäaineen liiallisia reaktioita minkään liitokseen osallistuvan materiaalin kanssa.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kulumista kestävien materiaalien ominaisuudet sekä 10 kappaleiden koot määritetään edullisesti seuraavalla kaavalla: ((kulumista kestävien materiaalien tilavuusosuuksien summa koko rakenteen tilavuudesta)/5) + ((kulumiskestävien materiaalien HRC-kovuus niiden tilavuusosuuksien suhteessa painotettuna keskiarvona)/10).

15 Tällöin kaavalla tulokseksi saatavan indeksin tulisi olla suurempi kuin 6 ja edullisesti suurempi kuin 10.

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetut monimateriaalikomponentit tai -20 rakenteet soveltuvat edullisesti käytettäviksi kulutusosissa vaativissa kohteissa, kuten ;*. esimerkiksi kivi-, rakennus- ja/tai kierrätysmateriaalien koon pienennyksessä.

··· • · • · ·· ·***· Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan mm. seuraavat edut: : :*; (i) Rajoittamalla kulumista kestävän materiaalin käyttöä rakenteissa ja komponenteissa * ··· 25 vain alueille, joissa se kulumissuojauksen kannalta on välttämätöntä, alennetaan kyseisten tuotteiden valmistuskustannuksia.

• t • *.. (ii) Keksinnön mukaisella ratkaisulla monimateriaalikomponentiksi tai -rakenteeksi ··· yhdistettävät yksittäiset materiaalit voidaan valmistaa erikseen niiden valmistukseen f ·*·*· hyvin soveltuvilla menetelmillä, jolloin niiden halutut tekniset ominaisuudet :***; 30 saavutetaan varmemmin ja sen seurauksena rakenteiden ja komponenttien «·· • [·, suorituskykyjä käyttövarmuus paranevat.

• · · .···, (iii) Lieventämällä rakenteiden kokoonpanon edellyttämiä mitta- ja muototoleransseja • « ··· saavutetaan merkittäviä säästöjä.

10 118518 (iv) Kulumista kestävien materiaalien ja niiden valmistuksessa tarvittavien raaka-aineiden käytön vähentymisen kautta parannetaan tuotettavien rakenteiden ja komponenttien ekologista tehokkuutta.

* • · 99 • 9 * ·· * ··· • · • « ··· 999 • · • i 999 • • · · • · · 999 »M • * • · • · • 9 • ** 999 9 I • · 999 999 · · • * * 999 • · * 9 999 • 9 · * · 9 * « » ··· · 999 9 · 9 9 999

Claims (9)

1. Menetelmä monimateriaalikomponentin tai -rakenteen valmistamiseksi, jossa menetelmässä: 5. perusainemateriaalista muodostetaan runko (1,7), joka runko käsittää ainakin yhden kiinnityspaikan (2, 8) ainakin yhdelle kulumiskestävästä materiaalista muodostetulle kappaleelle (3,4, 5, 9), - muodostetaan ainakin yhdestä kulumista kestävästä rautapohjaisesta materiaalista ainakin yksi kappale (3,4, 5,9) liitettäväksi perusainemateriaalista 10 muodostettuun runkoon (1,7), - liitetään ainakin yksi kulumiskestävästä rautapohjaisesta materiaalista valmistettu kappale (3,4, 5, 9) perusainemateriaalista muodostettuun runkoon (1,7) lämpötilassa, joka on korkeintaan 80% liitettävien materiaalien alimman sulamispisteen lämpötilasta, 15 tunnettu siitä, että kulumista kestävien rautapohjaisten materiaalien (3,4, 5,9) ominaisuudet sekä kappaleiden koot määritetään kaavalla: ((kulumista kestävien rautapohjaisten materiaalien tilavuusosuuksien summa koko rakenteen tilavuudesta)/5) + ((kulumiskestävien rautapohjaisten materiaalien HRC- • · ·«· 20 kovuus niiden tilavuusosuuksien suhteessa painotettuna keskiarvona)/l 0) ·· • · • *· f"i siten, että saatava indeksi on suurempi kuin 6, edullisesti suurempi kuin 10. ··· ·*· * · • * Ml

: 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ·*· 9 9 «M !f(i*' 25 perusainemateriaalista muodostettu runko (1, 7) on valmistettu rautapohjaisesta seoksesta (Fe >50%), jossa metallikarbidien osuus mikrorakenteessa on alle 10%. mm • m m m* m mmm

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yksi f :T: kulumista kestävästä rautapohjaisesta materiaalista valmistettu kappale (3,4,5,9) on 30 valmistettu materiaalista, jonka hiilipitoisuus on yli 1,9 paino-%, kovuus on yli 50 f ; .*. HRC, edullisesti yli 54 HRC, ja jonka seoksen mikrorakenteessa halkaisijaltaan yli 3 ··· * /xm suuruisten metallikarbidien osuus on yli 10 %. ··· 12 118518

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kulumista kestävän rautapohjaisen materiaalin (3,4, 5, 9) tilavuusosuus valmistettavasta monimateriaalikomponentista tai -rakenteesta on yli 4%.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suurimman yksittäisen kulumista kestävästä rautapojaisesta materiaalista valmistetun kappaleen (3,4, 5, 9) tilavuus on enintään 25% koko monimateriaalikomponentin tai -rakenteen tilavuudesta.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perusainemateriaalista muodostettu runko (1, 7) ja ainakin yksi kulumista kestävä materiaalikappale (3,4, 5, 9) on liitetty toisiinsa lisäaineella (6,10).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine (6,10) on 15 adhesiivi.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine (6,10) on metallinen tai metallipohjainen materiaali.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukaisella menetelmällä valmistetun J*.>t monimateriaalikomponentin tai -rakenteen käyttö kivi-, rakennus- ja/tai • * * ’ · kierrätysmateriaalin koon pienennyksessä. ··· • M • · • · ·· • · · • · · • «I *·· • ' i • · • «I M • e • »a • · · a * • a a « · • aa· a a a a a a a aaa a a a a aaa a a a aaa aaa • m a aaa a a a a aaa 118518