JP2002066723A - Casting of wear resistant compound material and manufacturing method thereof - Google Patents
Casting of wear resistant compound material and manufacturing method thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構成部品等と
して使用される鋳物の本体部分の表面の少なくとも一部
に、前記本体部分を構成する材料よりも耐摩耗性の優れ
た異種材料よりなる異種表面部を有した複合材鋳物およ
び前記複合材鋳物の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a casting for use as a machine component or the like, wherein at least a part of the surface of a main body is made of a different material having better wear resistance than the material constituting the main body. The present invention relates to a composite casting having a dissimilar surface portion and a method for producing the composite casting.
【従来の技術】従来の機械構成部品として使用される鋳
物のような鋳鉄材料においては、耐摩耗性を向上させる
ために、前記機械構成部品の表面を溶融した後、冷却し
て硬い硬化層としてチル組織を作るのが一般的であっ
た。また、前記チル組織を作ったものに、さらに摩擦抵
抗を下げるためにタフトライド等を後付けしていた。さ
らに他の手法として、前記機械構成部品の表面に焼入れ
したライナーを張り付ける（後付）のが一般的であっ
た。2. Description of the Related Art In a conventional cast iron material such as a casting used as a mechanical component, in order to improve the wear resistance, the surface of the mechanical component is melted and then cooled to form a hard hardened layer. It was common to make a chill organization. In addition, a tuftride or the like is added to the chill structure to further reduce frictional resistance. As still another method, a quenched liner is generally attached to the surface of the mechanical component (afterward).
【発明が解決しようとする課題】上記従来の機械構成部
品は、サイズの大きな物や、形状が複雑な場合は、前記
硬化層およびライナーを作ることが技術的に難しいとと
もに、鋳造を行った後に複数の工程を要するためにコス
ト高となり、そのうえチル組織を作るものでは熱応力に
よるひずみが発生するという問題があった。上述した課
題を解決するための手段として、本発明者らは、すでに
特願平１１−５２０５８号、特願平１１−９６７１４号
および特願平１１−９７９５４号に記載の複合材鋳物お
よび前記複合材鋳物の製造方法を発明した。しかしなが
ら、単一組成の超硬質金属粉末の混入による複合材鋳物
の異種表面部の部分硬化では、異種表面部の硬さ調整が
困難であるため、鋳造後の機械加工の際には前記異種表
面部の硬度が高すぎることがしばしばあった。このた
め、前記異種表面部の機械加工には高剛性の刃具や砥石
などを用いなければならない、あるいは砥石の高速回転
が必要であるなど加工条件に厳しい制約が多いうえに、
刃具等を傷めやすいために加工効率が低く、刃具の破損
等によりすぐに加工精度が低下するといった問題があっ
た。When the above-mentioned conventional mechanical components are large in size or complicated in shape, it is technically difficult to form the hardened layer and the liner, and after the casting, Since a plurality of processes are required, the cost is increased. In addition, in the case of forming a chill structure, there is a problem that a strain is generated due to a thermal stress. As means for solving the above-mentioned problems, the present inventors have already disclosed a composite material casting described in Japanese Patent Application Nos. 11-52058, 11-96814 and 11-97954, and the composite material. A method of manufacturing a material casting was invented. However, it is difficult to adjust the hardness of the heterogeneous surface portion by partially hardening the heterogeneous surface portion of the composite casting by mixing the super hard metal powder having a single composition. The hardness of the parts was often too high. For this reason, in order to machine the dissimilar surface, it is necessary to use a high-rigidity cutting tool or a grindstone, or there are many severe restrictions on the processing conditions such as high-speed rotation of the grindstone,
There is a problem that the processing efficiency is low because the cutting tool or the like is easily damaged, and the processing accuracy is immediately reduced due to breakage of the cutting tool or the like.
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、本体部分の少なくとも一部表面に、耐摩耗性が本体
部分と異なる異種表面部を有した複合材鋳物の製造方法
であって、前記複合材鋳物に対応する形状の模型を消失
材料で製作するステップと、前記模型の少なくとも一部
の表面に、前記複合材鋳物の本体部分を形成する金属材
料とは機械的性質が異なる複数の異種材料よりなる混合
物を付着させるステップと、前記模型を鋳型へ型込めす
るステップと、さらに、鋳型内に前記本体部分を形成す
る金属材料の溶湯を注入し鋳型内の前記模型を消失させ
てこの模型が占める空間を溶湯で置き換えることによ
り、前記本体部分の表面の一部に、前記複数の異種材料
よりなる異種表面部を有する前記複合材鋳物を形成する
ステップとから形成されることを特徴とするものであ
る。請求項２に記載の本発明は、本体部分の少なくとも
一部表面に、耐摩耗性が本体部分と異なる異種表面部を
有した複合材鋳物であって、前記複合材鋳物に対応する
形状の模型を消失材料で製作するステップと、前記模型
の少なくとも一部の表面に、前記複合材鋳物の本体部分
を形成する金属材料とは機械的性質が異なる複数の異種
材料よりなる混合物を付着させるステップと、前記模型
を前記鋳型へ型込めするステップと、さらに、鋳型内に
前記本体部分を形成する金属材料の溶湯を注入し鋳型内
の前記模型を消失させてこの模型が占める空間を溶湯で
置き換えることにより、前記本体部分の表面の一部に、
前記複数の異種材料よりなる異種表面部を有する前記複
合材鋳物を形成するステップとから形成されることを特
徴とするものである。請求項３に記載の本発明は、本体
部分の少なくとも一部表面に、耐摩耗性が本体部分と異
なる異種表面部を有した複合材鋳物の製造方法であっ
て、前記複合材鋳物の形状に対応する模型を製作するス
テップと、前記複合材鋳物の形状を鋳型に転写するため
に、前記模型を分割型の鋳型内に型込めし、鋳型を分割
して前記模型を取出すステップと、前記異種表面部を形
成すべき部分に対応した鋳型表面の一部に、前記本体部
分と機械的性質が異なる複数の異種材料よりなる混合物
を付着させ、前記鋳型の型合わせをするステップと、さ
らに、鋳型内に前記本体部分を形成する金属材料の溶湯
を注入し、前記模型が占めていた鋳型内の鋳込み空間を
溶湯で置き換え、前記本体表面の一部に、前記複数の異
種材料よりなる異種表面部を有する前記複合材鋳物を形
成するステップとから形成されることを特徴とするもの
である。請求項４に記載の本発明は、本体部分の少なく
とも一部表面に、耐摩耗性が本体部分と異なる異種表面
部を有した複合材鋳物であって、前記複合材鋳物の形状
に対応する模型を製作するステップと、前記複合材鋳物
の形状を鋳型に転写するために、前記模型を分割型の鋳
型内に型込めし、鋳型を分割して前記模型を取出すステ
ップと、前記異種表面部を形成すべき部分に対応した鋳
型表面の一部に、前記本体部分と機械的性質が異なる複
数の異種材料よりなる混合物を付着させ、前記鋳型の型
合わせをするステップと、さらに、鋳型内に前記本体部
分を形成する金属材料の溶湯を注入し、前記模型が占め
ていた鋳型内の鋳込み空間を溶湯で置き換え、前記本体
表面の一部に、前記複数の異種材料よりなる異種表面部
を有する前記複合材鋳物を形成するステップとから形成
されることを特徴とするものである。請求項5に記載の
本発明は、前記複数の異種材料より成る混合物を前記模
型または前記鋳型に付着させるステップにおいて、鋳造
後の複合材鋳物の表面に、機械加工により除去される厚
み以上まで、前記異種材料混合物を付着させることを特
徴とするものである。請求項6に記載の本発明は、前記
請求項１乃至請求項５の何れかにおいて、前記複合材鋳
物の使用目的や加工条件に応じて、硬度の異なる複数の
異種材料の混合比を変えることにより、前記異種表面部
の耐摩耗性を調整することを特徴とするものである。請
求項７に記載の本発明は、前記請求項１乃至請求項６に
おいて、前記異種表面部を構成する複数の異種材料のう
ち少なくとも一つは、前記複合材鋳物の本体部分を形成
する金属材料よりも硬度が高いことを特徴とするもので
ある。請求項８に記載の本発明は、前記請求項１乃至請
求項７の何れかにおいて、前記複数の異種材料を混練す
るバインダは、鋳造の際に速やかにガス化あるいは炭化
することを特徴とするものである。請求項９に記載の本
発明は、前記請求項８に記載の異種表面部おいて、前記
複数の異種材料を混練するバインダにでんぷんのりを用
いることを特徴とするものである。請求項１０に記載の
本発明は、前記請求項１乃至９に記載の異種表面部おい
て、タングステン（Ｗ）および炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）等のタングステン化合物、窒化チタン（ＴｉＮ）、
炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、立方晶ボロンナイトライド
（ｃＢＮ）等から選択される少なくとも1つを高硬度材
料として用い、コバルト（Ｃｏ）、鋳鉄およびステンレ
ス等の鉄系化合物、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等か
ら選択される少なくとも１つを前記高硬度材料の硬度を
調整するために用いる硬度調整材料として用いているこ
とを特徴とするものである。請求項１１に記載の本発明
は、前記請求項１０に記載の異種表面部おいて、鋳造後
の異種表面部の耐摩耗性を落とすこと無く、適度な機械
加工性を得るために、前記高硬度材料のうちの何れか１
つと前記硬度調整材料のうちの何れか１つを、４：６〜
７：３の組成比（重量比）で混合することを特徴とする
ものである。請求項１２に記載の本発明は、前記請求項
１乃至１０に記載の異種表面部おいて、前記異種表面部
の機械加工性を落とすこと無く、前記複合材鋳物の一部
表面の耐摩耗性を高めるために、タングステンとコバル
トを４：６〜７：３の組成比（重量比）で混合している
ことを特徴とするものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a composite casting having a different kind of surface having different wear resistance from the main body on at least a part of the surface of the main body. Producing a model having a shape corresponding to the composite casting from a vanishing material; and forming, on at least a part of the surface of the model, a metal material forming a body portion of the composite casting having different mechanical properties. Adhering a mixture of different types of materials, and embedding the model in a mold, and further injecting a molten metal of the metal material forming the main body portion into the mold and causing the model in the mold to disappear. Replacing the space occupied by the model with the molten metal to form the composite casting having a different surface portion made of the plurality of different materials on a part of the surface of the main body portion. And it is characterized in Rukoto. The present invention according to claim 2 is a composite casting having a different surface portion having a different wear resistance from the main body portion on at least a part of the surface of the main body portion, the model having a shape corresponding to the composite casting. Producing a composite material with a vanishing material; and adhering a mixture of a plurality of different materials having different mechanical properties from a metal material forming a main body of the composite casting on at least a part of the surface of the model. Embedding the model in the mold, and further injecting a molten metal of the metal material forming the main body into the mold, causing the model in the mold to disappear, and replacing the space occupied by the model with the molten metal. Thereby, on a part of the surface of the main body,
Forming the composite material casting having the different surface portions made of the plurality of different materials. The present invention according to claim 3 is a method for producing a composite casting having a different surface portion having different wear resistance from the main body portion on at least a part of the surface of the main body portion. Producing a corresponding model, embedding the model in a split mold, transferring the shape of the composite casting to a mold, splitting the mold and removing the model, A step of adhering a mixture of a plurality of different materials having different mechanical properties from the main body part to a part of the mold surface corresponding to a part where a surface part is to be formed, and matching the mold, further comprising: The molten metal of the metal material forming the main body portion is poured therein, and the casting space in the mold occupied by the model is replaced with the molten metal, and a part of the main body surface has a different surface portion made of the plurality of different materials. The compound having It is characterized in being formed and forming a timber casting. The present invention according to claim 4 is a composite casting having at least a part of the surface of the main body having a different surface portion having a different wear resistance from the main body, the model corresponding to the shape of the composite casting. And transferring the shape of the composite casting to a mold, embedding the model in a split mold, dividing the mold and removing the model, A step of attaching a mixture of a plurality of different materials having different mechanical properties from the main body part to a part of a mold surface corresponding to a part to be formed, and matching the mold, further comprising: Injecting a molten metal of a metal material forming the main body portion, replacing the casting space in the mold occupied by the model with the molten metal, and part of the main body surface has a different surface portion made of the plurality of different materials. Composite castings It is characterized in being formed from the step of forming. The present invention according to claim 5, wherein in the step of adhering the mixture of the plurality of different materials to the model or the mold, the surface of the composite casting after casting, up to a thickness or more removed by machining, The method is characterized in that the heterogeneous material mixture is adhered. According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the mixing ratio of a plurality of different materials having different hardnesses is changed according to the purpose of use and the processing conditions of the composite casting. Thus, the wear resistance of the different surface portion is adjusted. The present invention according to claim 7, wherein at least one of the plurality of dissimilar materials constituting the dissimilar surface portion is a metal material forming a body portion of the composite casting. The hardness is higher than the hardness. According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the binder for kneading the plurality of different materials is quickly gasified or carbonized at the time of casting. Things. According to a ninth aspect of the present invention, in the different surface portion according to the eighth aspect, starch binder is used as a binder for kneading the plurality of different materials. According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first to ninth aspects, wherein tungsten (W) and tungsten carbide (W)
Tungsten compounds such as C), titanium nitride (TiN),
At least one selected from silicon carbide (SiC), silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cubic boron nitride (cBN) and the like is used as a high hardness material, and cobalt (Co), At least one selected from iron-based compounds such as cast iron and stainless steel, nickel (Ni), copper (Cu) and the like is used as a hardness adjusting material used to adjust the hardness of the high hardness material. Is what you do. According to the present invention as set forth in claim 11, in the dissimilar surface portion according to the above-mentioned claim 10, in order to obtain a suitable machinability without reducing the wear resistance of the dissimilar surface portion after casting. Any one of the hardness materials
And any one of the hardness adjusting materials is 4: 6 to
It is characterized by being mixed at a composition ratio (weight ratio) of 7: 3. According to a twelfth aspect of the present invention, the wear resistance of a partial surface of the composite casting is improved without deteriorating the machinability of the different surface part in the different surface part according to any one of the first to tenth aspects. In order to increase the ratio, tungsten and cobalt are mixed at a composition ratio (weight ratio) of 4: 6 to 7: 3.
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。 （実施形態）本実施形態の複合材鋳物は、注湯される金
属材料によって形成される本体部分の少なくとも一部の
表面に、耐摩耗性が本体部分と異なる異種表面部を有
し、前記異種表面部の耐摩耗性を使用目的や加工条件に
合わせて調整することが可能である。前記複合材鋳物の
製造方法は、前記複合材鋳物に対応する形状の模型を消
失材料で製作するステップと、前記模型の少なくとも一
部の表面に、前記複合材鋳物の本体部分を形成する金属
材料とは機械的性質が異なる複数の異種材料よりなる混
合物を付着させるステップと、前記模型を鋳型へ型込め
するステップと、鋳型内に前記本体部分を形成する金属
材料の溶湯を注入し鋳型内の前記模型を消失させてこの
模型が占める空間を溶湯で置き換えるステップとから成
る。上記製造方法において、前記複合材鋳物の模型を消
失材料で形成することが困難な場合には、まず前記複合
材鋳物の形状に対応する模型を前記消失材料とは別の材
料で作り、前記模型を分割型の鋳型に型込めし、前記模
型の形状を前記鋳型に転写する。つぎに前記鋳型を分割
して前記模型を取出し、前記鋳型の一部に異種材料粉末
を付着させた後に、前記鋳型を再び組み立て、注湯を行
う。その結果前記複合材鋳物の表面の一部に前記異種表
面部を形成することが可能である。前記異種表面部を構
成する複数の異種材料のうち少なくとも一つは、前記本
体部を構成する金属材料とは硬度が異なっており、前記
異種表面部は、耐摩耗性を付加するための高硬度材料粉
末に、これより硬度の低い粉末材料を適宜混合すること
により硬度調整を行う。その結果、前記複合材鋳物の一
部表面に形成される前記異種表面部は、前記複合材鋳物
の使用目的や加工条件に応じて、耐摩耗性を調整するこ
とが可能である。前記異種表面部を構成する複数の異種
材料粉末は、鋳造の際に速やかにガス化あるいは炭化す
るバインダと混練してゲル状化し、該ゲル状異種材料
は、前記本体部分の表面の一部に、前記複合材鋳物の鋳
造後に機械加工により除去される厚み以上まで前記異種
表面部の深さが確保されるように、前記消失模型または
鋳型に付着させる。前記複数の異種材料粉末のゲル状化
の際に用いるバインダが、鋳造の際に速やかにガス化あ
るいは炭化しない場合には、鋳造後の前記異種表面部に
気泡や焼け等を生じる場合がある。このため、前記異種
表面部を構成する複数の異種材料粉末の混練に用いるバ
インダには、鋳造の際に速やかにガス化あるいは炭化す
るでんぷんのりが好適である。前記異種材料を付着させ
た前記消失模型または鋳型を用いて、鋳造を行うことに
より、前記本体部分の少なくとも一部の表面に、前記複
数の異種材料よりなる耐摩耗性が調整された前記異種表
面部が、鋳造後の機械加工によって除去される厚み以上
まで形成される。前記異種表面部を調製するために用い
る異種材料は、高硬度材料としてはタングステン（Ｗ）
または炭化タングステン（ＷＣ）等のタングステン化合
物があり、その他には窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化珪素
（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ 2）、酸化アルミニウ
ム（Ａｌ2Ｏ3）および立方晶ボロンナイトライド（ｃＢ
Ｎ）等が考えられる。また、前記高硬度材料の硬度を調
整するために用いる硬度調整材料としては、高硬度材料
との親和性やコスト等を考慮するとコバルト（Ｃｏ）が
最適であり、その他には、鋳鉄およびステンレス等の鉄
系化合物、ニッケル（Ｎｉ）および銅（Ｃｕ）等が考え
られる。前記高硬度材料および前記硬度調整材料として
は、粒径が数μから０．１ｍｍの範囲にある粉末状のも
のが好適であるが、前記粒径に準ずる長さの微小繊維状
のものでも可能である。また機械構成部品等として使用
する前記複合材鋳物の本体部分を構成する鋳物の溶湯と
しては、鋳鉄、鋳鋼、アルミ合金、銅合金、亜鉛合金、
マグネシウムおよびチタン等を用いることができ、好適
には工作機械のコラムおよびベットその他の構造材料に
用いる片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ３００）が用いられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below.
I will tell. (Embodiment) The composite casting of the present embodiment is made of
At least a portion of the body portion formed by the metallic material
The surface has a different kind of surface with different abrasion resistance than the main body.
And, the wear resistance of the different surface portion is changed depending on the purpose of use and processing conditions.
It can be adjusted accordingly. Of the composite casting
The manufacturing method includes erasing a model having a shape corresponding to the composite casting.
Making of lost material, at least one of said models
Metal forming the body of the composite casting on the surface of the part
A mixture of different materials with different mechanical properties.
Attaching the compound and embedding the model in a mold
And forming the body portion in a mold
Inject the molten metal into the mold
Replacing the space occupied by the model with the molten metal.
You. In the above manufacturing method, the model of the composite material casting is erased.
If it is difficult to form due to lost material,
A model corresponding to the shape of the cast material is used
The model is put into a split mold,
The shape of the mold is transferred to the mold. Next, split the mold
And take out the model, and dissimilar material powder
Is attached, the mold is reassembled and pouring is performed.
U. As a result, the heterogeneous table is partially formed on the surface of the composite casting.
It is possible to form a surface. The different surface portion
At least one of the plurality of different materials to be formed is the book
The hardness is different from the metal material constituting the body,
The dissimilar surface is made of high-hardness material powder to add abrasion resistance.
Finally, mix powder materials with lower hardness as appropriate
To adjust the hardness. As a result, one of the composite castings
The dissimilar surface portion formed on the surface of the part is the composite material casting
Adjust the wear resistance according to the purpose of use and the processing conditions.
And it is possible. A plurality of different types of the different type surface part
The material powder quickly gasifies or carbonizes during casting.
Kneaded with a binder to form a gel,
Is a casting of the composite material casting on a part of the surface of the main body.
The above-mentioned different types up to the thickness removed by machining after fabrication
In order to ensure the depth of the surface, the disappearance model or
Attach to mold. Gelation of the plurality of different material powders
The binder used at the time of gasification
Or if it is not carbonized, the surface
Bubbles and burning may occur. For this reason,
A bag used for kneading a plurality of dissimilar material powders constituting the surface portion
The gas is rapidly gasified or carbonized during casting.
Red starch paste is preferred. Attach the dissimilar material
Using the lost model or the mold
More specifically, at least a part of the surface of the main body portion
The heterogeneous table having abrasion resistance adjusted by a number of different materials
The surface is thicker than the thickness removed by machining after casting
Formed up to. Used to prepare the heterogeneous surface part
Tungsten (W) is used as a high-hardness material.
Or tungsten compound such as tungsten carbide (WC)
And titanium nitride (TiN), silicon carbide
(SiC), silicon dioxide (SiO Two), Aluminum oxide
(AlTwoOThree) And cubic boron nitride (cB
N) and the like. In addition, the hardness of the high hardness material is adjusted.
Hardness adjusting material used for adjustment
Considering the affinity and cost of
Most suitable, other than iron such as cast iron and stainless steel
System compounds, nickel (Ni) and copper (Cu)
Can be As the high hardness material and the hardness adjusting material
Is a powdery material with a particle size ranging from several μ to 0.1 mm.
It is preferable to use a fine fibrous
Is also possible. Also used as machine components
And the molten metal of the casting constituting the main body of the composite casting
And cast iron, cast steel, aluminum alloy, copper alloy, zinc alloy,
Magnesium and titanium etc. can be used, suitable
For machine tool columns and beds and other structural materials
The flaky graphite cast iron (FC300) to be used is used.
【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。 （第1実施例）本第1実施例の流れ図を、図１に示す。本
実施例は、主として、複合材鋳物に対応する形状の模型
を消失材料で製作するステップ（ステップ1−１）、注
湯される金属材料と機械的性質が異なる複数の異種材料
よりなるゲル状異種材料を前記模型の少なくとも一部の
表面に付着させるステップ（ステップ１−２）、前記模
型を鋳型へ型込めするステップ（ステップ１−３）、鋳
型内に前記本体部分を形成する金属材料の注湯を行うス
テップ（ステップ１−４）、鋳型をばらすステップ（ス
テップ１−５）、および最終的に前記異種表面部等の仕
上げ加工をするステップ（ステップ１−６）より成る。
ただし、ステップ１−２において付着させるゲル状異種
材料は、別途、複数の異種材料粉末を任意の組成比で混
合し、ゲル状化するステップ（サブステップ１−１）が
必要である。図2および図3には、マシニングセンタの摺
動面形成部に本第１実施例の製造方法を適用した例を示
す。ここで、図3は図2における異種表面部を適用した摺
動部の部分拡大図である。本実施例において、ワークパ
レット１は、機械構成部品として使用される鋳鉄によっ
て構成されており、下部に形成された突接部４がワーク
テーブル２に突接されたクランパ３に係合して摺動す
る。前記ワークパレット１の前記突接部４の表面の一部
であるコの字状の前記摺動面における摺動面形成部５
は、該本体部分とは機械的性質が異なる異種材料である
炭化タングステンよりなる異種表面部６を有しており、
少なくとも機械加工により除去される厚さ以上の深さま
で前記本体表面の深さ方向に延在している。前記ワーク
テーブル２は、図2に示されるようにその中央にシャフ
ト１Ｓが植設され、シャフト１Ｓに固着されて幅方向両
端に帯状の突起２１が形成された矩形プレート２０より
なるクランパ３を備えている。前記ワークパレット１
は、その下面に、横断面コの字状の矩形プレート４０よ
り成り内面に前記クランパ３の前記突起２１に係合して
摺動する摺動面を構成する摺動面形成部５が形成された
突接部4が突接されている。前記ワークパレット１およ
びその摺動面形成部５の製造方法の詳細について、図1
に従い以下に説明する。まずステップ１−１において、
模型材料である発泡性ポリスチレン、発泡性ポリメチル
メタクリレートまたはこれらの混合材料あるいは共重合
材料、もしくはワックスを用いて、製造する鋳物の形状
と同一の形状の模型を製作する。図４にはステップ1に
おいて製造される消失模型を示す。すなわち前記模型１
０は、前記ワークパレット１に対応する基部１１と、該
基部１１に突接した前記突接部４に対応する突出部１２
とから成り、該突出部１２の表面の一部には、前記突接
部４のコの字状の前記摺動面としての摺動面形成部５に
対応する凹部１３が形成されている。また別途サブステ
ップ１−１において、図５に示すように異種材料粉末を
ゲル状化する。すなわち耐摩耗性材料としてのタングス
テン粉末に、耐摩耗性を調整するために任意の量でコバ
ルト粉末が加えられた混合粉末７１に、鋳造の際に速や
かにガス化あるいは炭化する接着剤７２をバインダとし
て加えつつ攪拌棒７３を廻してよく攪拌し、ゲル化させ
る。前記複数の異種材料粉末の混練に用いるバインダに
は、鋳造後の異種材料表面部に気泡の発生により生じる
穴や焼けなどを鋳造後の異種表面部にほとんど生じさせ
ないでんぷんのりが好適である。ステップ１−２におい
て、上記ゲル化したゲル状異種材料を、前記消失模型１
０に付着させる場合には、前記消失模型１０の一部、す
なわち前記ワークパレット１の前記突接部４の表面の一
部である前記摺動面としての摺動面形成部５に対応する
凹部表面１３に前記ゲル状異種材料を塗布または注射針
等によりランダムまたは所定ピッチで注入する。ステッ
プ１−３において上記ゲル状異種材料を、前記消失模型
の一部の前記摺動面形成部表面に塗布または注入した模
型１０を、図６に示されるように鋳型枠８１内に載置さ
れた鋳型８２内に挿置して型込めを行った後、鋳型内に
溶湯である片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ３００）８３を同じく消
失材料で作った湯口８４を介して注ぎ、注湯を行う。ス
テップ１−４において前記片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ３００）
８３が前記湯口８４を介して鋳型８２内に注湯される
と、前記湯口８４および消失模型１０が燃えて消失し、
その部分に前記片状黒鉛鋳鉄が充填される。その結果、
前記模型１０の一部１３、すなわち前記ワークパレット
１の前記突接部４の表面の一部である前記摺動面に対応
する前記凹部１３の表面において、異種表面部が形成さ
れる。前記異種表面部では、ランダムまたは所定ピッチ
で注入された耐摩耗性材料としてのタングステンと耐摩
耗性調整材料としてのコバルト、および充填された片状
黒鉛鋳鉄中に含有される材料とによって微小偏析が形成
されている。つぎにステップ１−５において、前記鋳型
をばらし複合材鋳物を鋳型から取出し、ステップ１−６
において仕上げの機械加工を施す。特に、前記ワークパ
レット１の前記突接部４の表面の一部である前記摺動面
としての摺動面形成部５においては、前記異種表面部６
を構成する耐摩耗性材料が延在している深さは、仕上げ
加工により削り取られる深さ以上の厚さとなるように前
記ゲル状異種材料を前記模型に塗布または注入している
ため、仕上げ加工後も前記異種表面部が残存して表面に
点在するように形成される。上述した本第1実施例の製
造方法によって作られた耐摩耗性複合材鋳物において、
前記鋳型の表面に付着させたゲル状の異種材料中のタン
グステン粉末は、注湯される片状黒鉛鋳鉄中に含有され
る炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）およびマンガン（Ｍｎ）等と
化学結合し、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする
微小偏析を形成する。図７には、前記異種表面部のａ）
電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）とともに、該当部位に存
在するｂ）タングステン（Ｗ）、ｃ）鉄（Ｆｅ）、ｄ）
炭素（Ｃ）およびｅ）コバルト（Ｃｏ）元素を電子線マ
イクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により解析した結果を
示す。ＳＥＭ写真（図７．ａ）中に白くまだらに見えて
いる部位が、タングステン（Ｗ）が多く分散している部
位であり、これはＥＰＭＡによるタングステン（Ｗ）の
元素マッピング（図７．ｂ）の結果とほぼ一致してい
る。また、逆にＳＥＭ写真中に暗く見えている部位に、
前記本体部分の鋳造に用いた鉄（Ｆｅ）が多く分散して
いることがＥＰＭＡの結果（図７．ｃ）から分かる。図
７．ｂ）に示されている前記タングステン（Ｗ）の分布
は、図７．ｄに示されている炭素（Ｃ）の分布とほぼ一
致しており、ＳＥＭ写真（図７．ａ）中に白く見えてい
る部位において、炭素とタングステンが反応して、超硬
質合金の１つである炭化タングステン（ＷＣ）となって
いる。一方、タングステン（図７．ｂ）および炭素（図
７．ｄ）が分布している部位の一部に、炭化タングステ
ン（ＷＣ）よりも硬度の低いコバルト（Ｃｏ）（図７．
ｅ）および鋳鉄（Ｆｅ）（図７．ｃ）が分散しているこ
とがＥＰＭＡの結果から分かる。図７に示されるよう
に、超硬質の炭化タングステン（ＷＣ）が炭化タングス
テンよりも硬度の低いコバルト（Ｃｏ）および前記鋳鉄
（Ｆｅ）中に分散しているため、前記異種表面部の硬度
が適度に低くなり、適度な耐摩耗性を維持しつつ、前記
異種表面部の機械加工性が増大するという効果を奏す
る。図８には、タングステン粉末にコバルト粉末を混合
することにより、前記異種表面部の硬度調整を行った結
果を示す。前記異種表面部の硬度は、図８に示すよう
に、タングステン粉末の組成の増加とともに、ほぼ比例
関係を持って増加することが分かった。図８より、タン
グステン（Ｗ）とコバルト（Ｃｏ）の混入比を変えるこ
とにより、前記異種表面の硬度を調整することが可能な
ことが分かった。本第1実施例のように前記複数の異種
材料を調製する際に、タングステン粉末などの高硬度粉
末材料に、前記高硬度粉末材料よりも硬度の低いコバル
トのような金属粉末を硬度調整粉末として混入させるこ
とにより、前記複合材鋳物の使用目的や加工条件に応じ
て前記異種材表面の耐摩耗性を調整することが可能であ
る。特に本第1実施例のような複合材鋳物の摺動面にお
いては、一般的な超硬チップによる機械加工が可能であ
り、前記摺動面の耐摩耗性を前記複合材鋳物の本体部分
より高める異種材料として、タングステンとコバルトを
４：６〜７：３の組成比（重量比）で混合した異種材料
粉末が適しており、さらに好ましくは５：５〜６：４の
組成比（重量比）で混合したものが良い。タングステン
の硬度調整粉末としては鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎ
ｉ）などもコバルト（Ｃｏ）と同様の組成で混合するこ
とにより、コバルトを硬度調整粉末として用いた場合と
ほぼ同等の効果を得ることが可能である。ただし、前記
硬度調整粉末に鉄（Ｆｅ）を用いた場合には、タングス
テンと混練してゲル状化した後から鋳造までにある程度
の時間が経過すると、鋳造後の前記異種表面部に気泡が
生じる場合がある。また、コバルト（Ｃｏ）とニッケル
（Ｎｉ）を比較した場合には、コバルト（Ｃｏ）の方が
コスト面で優れている。従って、タングステン（Ｗ）を
高硬度粉末材料として用いる場合には、金属同士の親和
性、気泡の発生の有無およびコスト等から総合的に評価
すると、硬度調整粉末材料にはコバルト（Ｃｏ）を用い
るのが好適である。 （実施例２）本第2実施例の流れ図を図９に示す。本第2
実施例は、鋳物の形状に対応する模型を製作するステッ
プ（ステップ２−１）、前記模型を分割型の鋳型内に型
込めし、前記模型の形状を鋳型へ転写するステップ（ス
テップ２−２）、鋳型を分割して前記模型を取出すステ
ップ（ステップ２−３）、前記本体部分の一部にゲル状
異種材料を付着させるステップ（ステップ２−４）、前
記鋳型の型合わせを行うステップ（ステップ２−５）、
前記鋳型に注湯をするステップ（ステップ２−６）、前
記鋳型をばらすステップ（ステップ２−７）、および仕
上げ加工を行うステップ（ステップ２−８）より成る。
ただし、ステップ２−４において付着させるゲル状異種
材料は、別途、複数の異種材料粉末を任意に混合し、ゲ
ル化するステップ（サブステップ２−１）が必要であ
る。本第2実施例では、前記ゲル状異種材料を、前記第1
実施例における消失模型ではなく、鋳型に付着させる点
が、前記第１実施例との最も大きな相違点である。以
下、前記第1実施例と同一の摺動部に前記異種表面部を
形成させる例を用いて、第１実施例との相違点を中心に
説明する。まずステップ２−１において、図4に示され
るような、製造する鋳物と同一形状の模型１０を製作す
る。ただし、本第2実施例では、前記第1実施例のよう
に、前記模型１０を必ずしも前記消失材料で作る必要は
ない。つぎにステップ２−２から２−６にわたる、前記
模型の型込めから前記鋳型への注湯の操作を図１０に示
す。本第2実施例では、ステップ２−２において、一例
として、鋳型枠８１内に載置された上下に3分割するこ
とが可能な鋳型８２を用いて前記模型を型込めし、前記
模型の形状を前記模型に転写する。ステップ２−３にお
いて、前記型込めを行った鋳型を分割して、前記模型を
取出す。ステップ２−４において、前記第1実施例にお
けるサブステップ１−１と同様にして調製されたゲル状
異種材料を、前記鋳型の一部を構成する中子８６の側壁
部の突出部８６１に付着させる。前記中子の突出部８６
１は、前記ワークパレット１の摺動部に対応し、前記凹
部表面１３に異種表面部を形成する。ステップ２−５に
おいて、３分割された鋳型の下型８２１、中型８２２お
よび上型８２３の型合わせを行うとともに、前記ゲル状
異種材料を付着させた中子８６を載置する。ステップ２
−６において、図１０に示すように、前記本体部を形成
する片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ３００）の溶湯８３を、前記鋳
型に設けた湯口８４および湯道８５を介して、前記鋳型
の鋳込み空間８７に注湯する。その結果、前記鋳込み空
間８７内に前記片状黒鉛鋳鉄が充填されるので、前記模
型１０の凹部１３、すなわち前記ワークパレット１の突
接部４の前記摺動面５に、耐摩耗性材料としてのタング
ステンと耐摩耗性調整材料としてのコバルト、および充
填された片状黒鉛鋳鉄中に含有される材料とによって微
小偏析が形成される。ステップ２−７において、前記鋳
型をばらし、複合材鋳物を鋳型から取出す。最後にステ
ップ２−８において、仕上げの機械加工を施す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a flowchart of the first embodiment. The present embodiment mainly includes a step of manufacturing a model having a shape corresponding to a composite material casting from a vanishing material (step 1-1), a gel-like material made of a plurality of different materials having different mechanical properties from a metal material to be poured. Attaching a dissimilar material to at least a part of the surface of the model (step 1-2), embedding the model in a mold (step 1-3), and removing a metallic material forming the body portion in the mold. It comprises a pouring step (step 1-4), a mold releasing step (step 1-5), and a final finishing step (step 1-6) of the dissimilar surface and the like.
However, the gel-like dissimilar material to be attached in step 1-2 requires a step of separately mixing a plurality of dissimilar material powders at an arbitrary composition ratio to form a gel (substep 1-1). 2 and 3 show an example in which the manufacturing method of the first embodiment is applied to a sliding surface forming portion of a machining center. Here, FIG. 3 is a partially enlarged view of a sliding portion to which the different surface portion in FIG. 2 is applied. In the present embodiment, the work pallet 1 is made of cast iron used as a mechanical component, and a projecting contact portion 4 formed at a lower portion engages with the clamper 3 projecting from the work table 2 to slide. Move. A sliding surface forming portion 5 in the U-shaped sliding surface which is a part of the surface of the projecting contact portion 4 of the work pallet 1
Has a different surface portion 6 made of tungsten carbide, which is a different material having different mechanical properties from the main body portion,
It extends in the depth direction of the body surface at least to a depth greater than or equal to the thickness removed by machining. As shown in FIG. 2, the work table 2 includes a clamper 3 composed of a rectangular plate 20 having a shaft 1S implanted in the center thereof, fixed to the shaft 1S, and formed with band-shaped projections 21 at both ends in the width direction. ing. Work pallet 1
On the lower surface thereof, a sliding surface forming portion 5 is formed which is formed of a rectangular plate 40 having a U-shaped cross section and which forms a sliding surface which engages with the projection 21 of the clamper 3 and slides on the inner surface. The projecting contact portion 4 is contacted. For details of the method of manufacturing the work pallet 1 and the sliding surface forming portion 5 thereof, FIG.
This will be described below. First, in step 1-1,
Using a model material such as expandable polystyrene, expandable polymethyl methacrylate, or a mixture or copolymer thereof, or wax, a model having the same shape as the shape of the casting to be manufactured is manufactured. FIG. 4 shows the vanishing model produced in step 1. That is, the model 1
Numeral 0 denotes a base 11 corresponding to the work pallet 1 and a protrusion 12 corresponding to the protrusion 4 in contact with the base 11.
A concave portion 13 corresponding to the sliding surface forming portion 5 as the U-shaped sliding surface of the projecting contact portion 4 is formed in a part of the surface of the projecting portion 12. In a separate sub-step 1-1, the powder of the different material is gelled as shown in FIG. That is, an adhesive 72 that is quickly gasified or carbonized at the time of casting is added to a mixed powder 71 obtained by adding an arbitrary amount of cobalt powder to a tungsten powder as a wear-resistant material to adjust the wear resistance. By turning the stirring rod 73 while stirring, the mixture is well stirred and gelled. The binder used for kneading the plurality of different material powders is preferably starch paste that hardly causes holes or burns due to the generation of bubbles on the surface of the different material after casting. In step 1-2, the gelled gel-like dissimilar material is replaced with the disappearance model 1
0, a part of the vanishing model 10, that is, a recess corresponding to the sliding surface forming part 5 as the sliding surface, which is a part of the surface of the projecting contact part 4 of the work pallet 1. The gel-like dissimilar material is applied to the surface 13 at random or at a predetermined pitch by coating or injection needle. In step 1-3, the model 10 obtained by applying or injecting the gel-like dissimilar material to a part of the sliding surface forming portion of the disappearing model is placed in a mold frame 81 as shown in FIG. After the mold is inserted into the mold 82 and the molding is performed, flake graphite cast iron (FC300) 83 as a molten metal is poured into the mold through a gate 84 made of the same vanishing material, and pouring is performed. In step 1-4, the flaky graphite cast iron (FC300)
When 83 is poured into the mold 82 through the gate 84, the gate 84 and the disappearance model 10 burn and disappear,
The portion is filled with the flaky graphite cast iron. as a result,
A different surface portion is formed on a part 13 of the model 10, that is, a surface of the concave portion 13 corresponding to the sliding surface which is a part of a surface of the projecting contact part 4 of the work pallet 1. In the dissimilar surface portion, fine segregation is caused by tungsten as a wear-resistant material and cobalt as a wear-resistance adjusting material injected at random or at a predetermined pitch, and a material contained in the filled flake graphite cast iron. Is formed. Next, in step 1-5, the mold is separated and the composite casting is removed from the mold.
Finish machining. In particular, in the sliding surface forming portion 5 as the sliding surface, which is a part of the surface of the projecting contact portion 4 of the work pallet 1, the different surface portion 6
Since the depth at which the wear-resistant material constituting the above extends is applied or injected into the model, the gel-like dissimilar material is applied to the model so as to have a thickness equal to or greater than the depth cut off by the finishing process. Thereafter, the different surface portion is formed so as to remain and be scattered on the surface. In the wear-resistant composite material casting made by the manufacturing method of the first embodiment described above,
The tungsten powder in the gel-like dissimilar material attached to the surface of the mold is chemically bonded to carbon (C), phosphorus (P), manganese (Mn), etc. contained in the flake graphite cast iron to be poured. Then, micro segregation containing tungsten carbide (WC) as a main component is formed. FIG. 7 shows a) of the different surface portion.
B) Tungsten (W), c) Iron (Fe), d) which are present in the relevant site together with the electron micrograph (SEM photograph)
The results of analyzing carbon (C) and e) cobalt (Co) elements by an electron beam microanalyzer (EPMA) are shown. In the SEM photograph (FIG. 7.a), the part that appears white and mottled is the part where a large amount of tungsten (W) is dispersed, and this is the elemental mapping of tungsten (W) by EPMA (FIG. 7.b). Almost agrees with the result. Conversely, on the part that looks dark in the SEM photograph,
It can be seen from the EPMA results (FIG. 7.c) that a large amount of iron (Fe) used for casting the main body was dispersed. FIG. The distribution of the tungsten (W) shown in FIG. The distribution of carbon (C) almost coincides with the distribution of carbon (C) shown in (d), and carbon and tungsten react at a site that appears white in the SEM photograph (FIG. Is tungsten carbide (WC). On the other hand, cobalt (Co) having a lower hardness than tungsten carbide (WC) (FIG. 7.b) is provided in a part of the region where tungsten (FIG. 7.b) and carbon (FIG. 7.d) are distributed.
e) and cast iron (Fe) (FIG. 7.c) are dispersed from the EPMA results. As shown in FIG. 7, ultra-hard tungsten carbide (WC) is dispersed in cobalt (Co) having lower hardness than tungsten carbide and the cast iron (Fe), so that the hardness of the different surface portion is moderate. This has the effect of increasing the machinability of the dissimilar surface portion while maintaining appropriate wear resistance. FIG. 8 shows the result of adjusting the hardness of the different surface portion by mixing cobalt powder with tungsten powder. As shown in FIG. 8, it was found that the hardness of the dissimilar surface portion increased almost in proportion to the increase in the composition of the tungsten powder. FIG. 8 shows that the hardness of the different surface can be adjusted by changing the mixing ratio of tungsten (W) and cobalt (Co). When preparing the plurality of different materials as in the first embodiment, to a high-hardness powder material such as tungsten powder, a metal powder such as cobalt having a lower hardness than the high-hardness powder material as a hardness adjustment powder. By mixing, it is possible to adjust the wear resistance of the surface of the dissimilar material according to the purpose of use and the processing conditions of the composite casting. Particularly on the sliding surface of the composite casting as in the first embodiment, it is possible to machine with a general cemented carbide tip, and the wear resistance of the sliding surface is higher than that of the main body of the composite casting. As a different material to be enhanced, a different material powder in which tungsten and cobalt are mixed at a composition ratio (weight ratio) of 4: 6 to 7: 3 is suitable, and more preferably, a composition ratio (weight ratio) of 5: 5 to 6: 4. ) Is good. Iron (Fe) and nickel (N
By mixing i) and the like with the same composition as cobalt (Co), it is possible to obtain almost the same effect as when cobalt is used as the hardness adjusting powder. However, in the case where iron (Fe) is used as the hardness adjusting powder, air bubbles are generated on the dissimilar surface portion after casting after a certain period of time elapses from kneading with tungsten to gelling and casting. There are cases. Further, when comparing cobalt (Co) and nickel (Ni), cobalt (Co) is superior in cost. Therefore, when tungsten (W) is used as the high hardness powder material, cobalt (Co) is used as the hardness adjustment powder material when comprehensively evaluated from the affinity between metals, the presence or absence of bubbles, the cost, and the like. Is preferred. (Embodiment 2) FIG. 9 shows a flowchart of the second embodiment. Book second
In the embodiment, a step of manufacturing a model corresponding to the shape of a casting (step 2-1), a step of embedding the model in a split mold, and a step of transferring the shape of the model to the mold (step 2-2). ), Taking out the model by dividing the mold (step 2-3), attaching a gel-like dissimilar material to a part of the main body (step 2-4), and matching the mold (step 2-3). Step 2-5),
It comprises a step of pouring the mold (step 2-6), a step of unraveling the mold (step 2-7), and a step of performing finishing (step 2-8).
However, the gel-like dissimilar material to be attached in step 2-4 requires a step of separately mixing a plurality of dissimilar material powders and gelling (substep 2-1). In the second embodiment, the gel-like dissimilar material is
The biggest difference from the first embodiment is that it is attached to the mold instead of the disappearing model in the embodiment. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment by using an example in which the different surface portion is formed on the same sliding portion as the first embodiment. First, in step 2-1, a model 10 having the same shape as the casting to be manufactured as shown in FIG. 4 is manufactured. However, in the second embodiment, the model 10 does not necessarily need to be made of the vanishing material as in the first embodiment. Next, the operation of pouring the mold into the mold from the molding of the model in steps 2-2 to 2-6 is shown in FIG. In the second embodiment, in step 2-2, as an example, the model is molded using a mold 82 placed in a mold frame 81 and capable of being divided into three parts, and the shape of the model is formed. Is transferred to the model. In Step 2-3, the mold is divided and the model is taken out. In step 2-4, the gel-like dissimilar material prepared in the same manner as in sub-step 1-1 in the first embodiment is attached to the protrusion 861 on the side wall of the core 86 constituting a part of the mold. Let it. The core projection 86
Reference numeral 1 corresponds to a sliding portion of the work pallet 1 and forms a different surface portion on the concave surface 13. In step 2-5, the lower mold 821, the middle mold 822, and the upper mold 823 of the three-divided mold are matched, and the core 86 to which the gel-like dissimilar material is attached is placed. Step 2
At -6, as shown in FIG. 10, a molten metal 83 of flaky graphite cast iron (FC300) forming the main body is poured into a casting space 87 of the mold through a sprue 84 and a runner 85 provided in the mold. Pour the water. As a result, the flaky graphite cast iron is filled in the casting space 87, so that the recess 13 of the model 10, that is, the sliding surface 5 of the projecting contact portion 4 of the work pallet 1 is formed as a wear-resistant material. Microsegregation is formed by the tungsten contained in the flaky graphite cast iron, the cobalt as a wear resistance adjusting material, and the material contained in the filled flake graphite cast iron. In step 2-7, the mold is separated and the composite casting is removed from the mold. Finally, in step 2-8, finish machining is performed.
【発明の効果】請求項１乃至請求項4に記載の本発明
は、鋳型内に複合材鋳物の本体部分を形成する金属材料
を注湯するステップで、前記複合材鋳物の本体部分の表
面の一部、すなわち、前記複合材鋳物の形状に対応した
消失模型あるいは前記複合材鋳物の形状を転写した鋳型
の表面における異種材料を付着させた部分に、耐摩耗性
が前記本体部分とは異なる異種表面部を形成させる。そ
の結果、前記複合材鋳物の表面の一部を部分硬化するの
に鋳造後に複数の工程を必要としないため、コストを低
減することが可能であるとともに、前記複合材鋳物を急
冷してチル組織を形成する必要が無いため、熱応力によ
るひずみの発生を抑制することが可能である。請求項５
に記載の発明は、鋳造後の複合材鋳物の表面に、機械加
工により除去される厚み以上まで異種表面部を延在させ
るので、機械加工後も異種表面部の耐摩耗性を維持する
ことが可能である。請求項６および請求項７に記載の発
明は、前記複合材鋳物の使用目的や加工条件に応じて、
前記異種表面部の耐摩耗性を調整することを可能にす
る。請求項８および請求項９に記載の発明は、鋳造の際
にバインダの焼失により発生する気体成分によって、前
記異種表面部に気泡を発生させないという効果を奏する
とともに、前記異種表面部に高硬度材料をほぼ均一に分
散させるという効果を奏する。請求項１０乃至請求項１
２に記載の発明は、前記異種表面部の耐摩耗性を落とす
こと無く、適度な機械加工性を獲得することができる。According to the present invention as set forth in claims 1 to 4, the step of pouring a metal material forming a main body portion of the composite casting into the mold includes the step of pouring the surface of the main body portion of the composite casting. A part, that is, a different model having different wear resistance from the main body part, in a part where a different material is adhered on the surface of the mold in which the shape of the composite material casting or the mold to which the shape of the composite material casting has been transferred is attached. A surface part is formed. As a result, since a plurality of steps are not required after casting to partially cure the surface of the composite casting, cost can be reduced, and the composite casting is rapidly cooled to obtain a chill structure. Since it is not necessary to form the strain, it is possible to suppress the occurrence of strain due to thermal stress. Claim 5
The invention described in (1) extends the dissimilar surface portion to the surface of the composite casting after casting until the thickness is removed by machining or more, so that the wear resistance of the dissimilar surface portion can be maintained even after machining. It is possible. The invention according to claim 6 and claim 7 is based on the purpose of use and processing conditions of the composite casting.
It is possible to adjust the abrasion resistance of the dissimilar surface. The invention according to claims 8 and 9 has an effect of preventing bubbles from being generated on the dissimilar surface portion due to a gas component generated by burning out of the binder during casting, and has a high hardness material on the dissimilar surface portion. Is almost uniformly dispersed. Claims 10 to 1
According to the invention described in 2, the appropriate machinability can be obtained without deteriorating the wear resistance of the different surface portion.
【図１】本発明における第1実施例の複合材鋳物の製造
方法の手順を示すフローチャートFIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing a composite casting according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本第１実施例の複合材鋳物が適用された工作機
械におけるワークテーブルおよびワークパレットを示す
斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a work table and a work pallet in a machine tool to which the composite casting of the first embodiment is applied.
【図３】図２中に示されているワークパレットにおける
摺動部の部分拡大図FIG. 3 is a partially enlarged view of a sliding portion of the work pallet shown in FIG. 2;
【図４】本第1実施例における複合材鋳物の消失模型の
斜視図FIG. 4 is a perspective view of a model for disappearing a composite casting in the first embodiment.
【図５】本第1実施例の複合材鋳物の製造方法における
異種材料粉末のゲル化工程の概略図FIG. 5 is a schematic diagram of a gelation step of a different material powder in the method of manufacturing a composite casting according to the first embodiment.
【図６】本第1実施例の複合材鋳物の製造に用いられる
鋳型および消失模型を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing a mold and a vanishing model used for manufacturing the composite casting of the first embodiment.
【図７】本第1実施例における複合材鋳物の異種表面部
のａ）電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）と、電子線マイク
ロアナライザー（ＥＰＭＡ）によるｂ）タングステン
（Ｗ）、ｃ）鉄（Ｆｅ）、ｄ）炭素（Ｃ）およびｅ）コ
バルト（Ｃｏ）の元素マッピングFIG. 7 a) An electron micrograph (SEM photograph) of the different surface portion of the composite casting in the first embodiment, and b) Tungsten (W), c) Iron (Fe) by an electron beam microanalyzer (EPMA). , D) elemental mapping of carbon (C) and e) cobalt (Co)
【図８】本第1実施例における異種表面部の硬度調整の
結果FIG. 8 shows the results of adjusting the hardness of different surface portions in the first embodiment.
【図９】本発明にける第２実施例の複合材鋳物の製造方
法の手順を示すフローチャートFIG. 9 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a composite casting according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】本第２実施例の複合材鋳物の製造に用いられ
る鋳型および注湯工程を示す断面図FIG. 10 is a cross-sectional view showing a mold and a pouring step used for manufacturing a composite casting according to the second embodiment.
１ ワークパレット １Ｓ シャフト ２ ワークテーブル ３ クランパ ４ ワークパレット突接部 ５ 摺動面形成部 ６ 異種表面部 １０ 消失模型 １１ ワークパレット１に対応する消失模型の基部 １２ ワークパレット突接部４に対応する消失模型の突
出部 １３ 摺動面形成部５に対応する消失模型の凹部 ２０ 矩形プレート ２１ 帯状突起 ４０ コの字状矩形プレート ７１ タングステンとコバルトの混合粉末 ７２ 接着剤 ７３ 攪拌棒 ８１ 鋳型枠 ８２ 鋳型 ８３ 片状黒鉛鋳鉄（ＦＣ３００）の溶湯 ８４ 湯口 ８５ 湯道 ８６ 中子 ８７ 鋳込み空間 ８６１ 中子８６の突出部 ８２１ 鋳型の下型 ８２２ 鋳型の中型 ８２３ 鋳型の上型DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work pallet 1S shaft 2 Work table 3 Clamper 4 Work pallet contact part 5 Sliding surface forming part 6 Different surface part 10 Disappearance model 11 Base of disappearance model corresponding to work pallet 12 12 Corresponds to work pallet contact part 4 Projecting portion of disappearing model 13 Concavity of disappearing model corresponding to sliding surface forming portion 5 20 Rectangular plate 21 Band-like projection 40 U-shaped rectangular plate 71 Mixed powder of tungsten and cobalt 72 Adhesive 73 Stirrer rod 81 Mold frame 82 Mold 83 Melt of flake graphite cast iron (FC300) 84 Sluice 85 Runner 86 Core 87 Casting space 861 Projection of core 86 821 Lower mold of mold 822 Middle mold of mold 823 Upper mold of mold
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 19/14 Ｂ２２Ｄ 19/14 Ａ // Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｊ (72)発明者 鈴木 浩明 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E093 GB02 GB11 GD10 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B22D 19/14 B22D 19/14 A // C22C 37/00 C22C 37/00 J (72) Inventor Hiroaki Suzuki 1-1-1 Asahi-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Toyota Koki Co., Ltd. (Reference) 4E093 GB02 GB11 GD10
Claims (12)
耗性が本体部分と異なる異種表面部を有した複合材鋳物
の製造方法であって、 前記複合材鋳物に対応する形状の模型を消失材料で製作
するステップと、 前記模型の少なくとも一部の表面に、前記複合材鋳物の
本体部分を形成する金属材料とは機械的性質が異なる複
数の異種材料よりなる混合物を付着させるステップと、 前記模型を鋳型へ型込めするステップと、 さらに、鋳型内に前記本体部分を形成する金属材料の溶
湯を注入し鋳型内の前記模型を消失させてこの模型が占
める空間を溶湯で置き換えることにより、前記本体部分
の表面の一部に、前記複数の異種材料よりなる異種表面
部を有する前記複合材鋳物を形成するステップとから形
成されることを特徴とする耐摩耗性複合材鋳物の製造方
法。1. A method for producing a composite casting having at least a partial surface of a main body portion having a different surface portion having different wear resistance from the main body portion, wherein a model having a shape corresponding to the composite casting is lost. Manufacturing a material, and attaching a mixture of a plurality of dissimilar materials having different mechanical properties from a metal material forming a main body of the composite casting on at least a part of the surface of the model; Molding the model into a mold, and further, by injecting a melt of a metal material forming the main body portion into the mold, causing the model in the mold to disappear, and replacing the space occupied by the model with the melt, Forming the composite casting having a dissimilar surface portion made of the plurality of dissimilar materials on a part of the surface of the main body portion. The method of production.
耗性が本体部分と異なる異種表面部を有した複合材鋳物
であって、 前記複合材鋳物に対応する形状の模型を消失材料で製作
するステップと、 前記模型の少なくとも一部の表面に、前記複合材鋳物の
本体部分を形成する金属材料とは機械的性質が異なる複
数の異種材料よりなる混合物を付着させるステップと、 前記模型を前記鋳型へ型込めするステップと、 さらに、鋳型内に前記本体部分を形成する金属材料の溶
湯を注入し鋳型内の前記模型を消失させてこの模型が占
める空間を溶湯で置き換えることにより、前記本体部分
の表面の一部に、前記複数の異種材料よりなる異種表面
部を有する前記複合材鋳物を形成するステップとから形
成されることを特徴とする耐摩耗性複合材鋳物。2. A composite casting having at least a partial surface of a main body part having a different surface having a different wear resistance from that of the main body part, wherein a model having a shape corresponding to the composite casting is made of a vanishing material. And adhering, on at least a part of the surface of the model, a mixture of a plurality of different materials having different mechanical properties from the metal material forming the main body of the composite casting; and Casting the molten metal of the metal material forming the main body portion into the mold, causing the model in the mold to disappear, and replacing the space occupied by the model with the molten metal. Forming the composite casting having a dissimilar surface portion made of the plurality of dissimilar materials on a part of the surface of the abrasion-resistant composite casting.
耗性が本体部分と異なる異種表面部を有した複合材鋳物
の製造方法であって、 前記複合材鋳物の形状に対応する模型を製作するステッ
プと、 前記複合材鋳物の形状を鋳型に転写するために、前記模
型を分割型の鋳型内に型込めし、鋳型を分割して前記模
型を取出すステップと、 前記異種表面部を形成すべき部分に対応した前記鋳型表
面の一部に、前記本体部分と機械的性質が異なる複数の
異種材料よりなる混合物を付着させ、前記鋳型の型合わ
せをするステップと、 さらに、鋳型内に前記本体部分を形成する金属材料の溶
湯を注入し、前記模型が占めていた鋳型内の鋳込み空間
を溶湯で置き換え、前記本体表面の一部に、前記複数の
異種材料よりなる異種表面部を有する前記複合材鋳物を
形成するステップとから形成されることを特徴とする耐
摩耗性複合材鋳物の製造方法。3. A method for producing a composite casting having at least a partial surface of a main body portion having a different surface portion having different wear resistance from that of the main body portion, wherein a model corresponding to the shape of the composite casting is produced. To transfer the shape of the composite casting to a mold, embedding the model in a split mold, dividing the mold and taking out the model, forming the dissimilar surface portion. Adhering a mixture of a plurality of dissimilar materials having different mechanical properties from the main body part to a part of the mold surface corresponding to a part to be molded, and matching the mold; and Injecting a molten metal of a metal material forming a part, replacing the casting space in the mold occupied by the model with the molten metal, and having a different surface portion made of the plurality of different materials on a part of the main body surface. Material casting Method for producing a wear-resistant composite material casting, characterized in that it is formed and forming a.
耗性が本体部分と異なる異種表面部を有した複合材鋳物
であって、 前記複合材鋳物の形状に対応する模型を製作するステッ
プと、 前記複合材鋳物の形状を鋳型に転写するために、前記模
型を分割型の鋳型内に型込めし、鋳型を分割して前記模
型を取出すステップと、 前記異種表面部を形成すべき部分に対応した前記鋳型表
面の一部に、前記本体部分と機械的性質が異なる複数の
異種材料よりなる混合物を付着させ、前記鋳型の型合わ
せをするステップと、 さらに、鋳型内に前記本体部分を形成する金属材料の溶
湯を注入し、前記模型が占めていた鋳型内の鋳込み空間
を溶湯で置き換え、前記本体表面の一部に、前記複数の
異種材料よりなる異種表面部を有する前記複合材鋳物を
形成するステップとから形成されることを特徴とする耐
摩耗性複合材鋳物。Forming a model corresponding to the shape of the composite casting, the composite casting having a different surface portion having a different wear resistance from the main body portion on at least a part of the surface of the main body portion; In order to transfer the shape of the composite casting to a mold, embedding the model in a split mold, dividing the mold and taking out the model, Adhering a mixture of a plurality of dissimilar materials having different mechanical properties from the main body part to a part of the corresponding mold surface, and matching the mold; and further forming the main body part in the mold Inject the molten metal of the metal material to replace the casting space in the mold occupied by the model with the molten metal, on a part of the body surface, the composite material casting having a heterogeneous surface portion of the plurality of different materials Form Wear-resistant composite material casting, characterized in that it is formed from a step.
記模型または前記鋳型に付着させるステップにおいて、 鋳造後の複合材鋳物の表面に、機械加工により除去され
る厚み以上まで、前記異種材料混合物を付着させること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の耐
摩耗性複合材鋳物および前記複合材鋳物の製造方法。5. A step of adhering the mixture of the plurality of dissimilar materials to the model or the mold, wherein the dissimilar material mixture is applied to a surface of a composite casting after casting until the thickness is removed by machining or more. The method for producing a wear-resistant composite casting according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite casting is attached.
物の製造方法おいて、 前記異種表面部は、前記複合材鋳物の使用目的や加工条
件に応じて、硬度の異なる複数の異種材料の混合比を変
えることにより、耐摩耗性を調整することを特徴とする
前記請求項１乃至請求項５の何れかに記載の耐摩耗性複
合材鋳物および前記複合材鋳物の製造方法。6. The wear-resistant composite material casting and the method for producing the composite material casting, wherein the different surface portion is made of a plurality of different materials having different hardnesses depending on the purpose of use and the processing conditions of the composite material casting. 6. The wear-resistant composite casting and the method for producing the composite casting according to claim 1, wherein the wear resistance is adjusted by changing a mixing ratio.
とも一つは、前記複合材鋳物の本体部分を形成する金属
材料よりも硬度が高いことを特徴とする請求項1乃至請
求項６の何れかに記載の耐摩耗性複合材鋳物および前記
複合材鋳物の製造方法。7. The composite casting, wherein at least one of a plurality of dissimilar materials constituting the dissimilar surface portion has a higher hardness than a metal material forming a main body portion of the composite casting. The wear-resistant composite material casting according to any one of claims 1 to 6, and a method for producing the composite material casting.
造の際に速やかにガス化あるいは炭化するバインダと混
練してゲル状化した後に、前記消失模型あるいは鋳型に
付着させることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何
れかに記載の耐摩耗性複合材鋳物および前記複合材鋳物
の製造方法。8. In the different surface portion of the composite material casting, the plurality of different materials are mixed in advance at an arbitrary composition ratio and kneaded with a binder which is quickly gasified or carbonized at the time of casting to form a gel. The method for producing a wear-resistant composite casting and the composite casting according to any one of claims 1 to 7, wherein the composite casting is attached to the vanishing model or the mold after performing.
んのりを用いることを特徴とする前記請求項８の何れか
に記載の耐摩耗性複合材鋳物および前記複合材鋳物の製
造方法。9. The wear-resistant composite material according to claim 8, wherein a starch paste is used as a binder to be kneaded with the plurality of different materials at a different surface portion of the composite material casting. A method for producing a casting and the composite casting.
材料として、 タングステン（Ｗ）および炭化タングステン（ＷＣ）等
のタングステン化合物、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化珪
素（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2Ｏ3）、立方晶ボロンナイトライド（ｃＢ
Ｎ）等から選択される少なくとも1つを高硬度材料とし
て用い、コバルト（Ｃｏ）、鋳鉄およびステンレス等の
鉄系化合物、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等から選択
される少なくとも１つを前記高硬度材料の硬度を調整す
るために用いる硬度調整材料として用いていることを特
徴とする前記請求項１乃至請求項９の何れかに記載の耐
摩耗性複合材鋳物および前記複合材鋳物の製造方法。10. A plurality of different materials forming the different surface portion include tungsten compounds such as tungsten (W) and tungsten carbide (WC), titanium nitride (TiN), silicon carbide (SiC), and silicon dioxide (SiO 2 ). ), Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cubic boron nitride (cB
N) or the like is used as the high hardness material, and at least one selected from the group consisting of iron compounds such as cobalt (Co), cast iron and stainless steel, nickel (Ni), copper (Cu) and the like is used. The wear-resistant composite casting and the production of the composite casting according to any one of claims 1 to 9, wherein the composite is used as a hardness adjusting material for adjusting the hardness of a high-hardness material. Method.
材料において、 鋳造後の異種表面部の耐摩耗性を落とすこと無く、適度
な機械加工性を得るために、前記高硬度材料のうちの何
れか１つと前記硬度調整材料のうちの何れか１つを、
４：６〜７：３の組成比（重量比）で混合することを特
徴とする前記請求項１０の何れかに記載の耐摩耗性複合
材鋳物および前記複合材鋳物の製造方法。11. In the plurality of different materials forming the different surface portion, in order to obtain appropriate machinability without deteriorating the wear resistance of the different surface portion after casting, the high hardness material is used. Any one and any one of the hardness adjusting materials,
The abrasion-resistant composite casting and the method for producing the composite casting according to claim 10, wherein the composite is mixed at a composition ratio (weight ratio) of 4: 6 to 7: 3.
材料において、 鋳造後の異種表面部の耐摩耗性を落とすこと無く、適度
な機械加工性を得るために、タングステンとコバルトを
４：６〜７：３の組成比（重量比）で混合することを特
徴とする前記請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の
耐摩耗性複合材鋳物および前記複合材鋳物の製造方法。12. In a plurality of different materials forming the different surface portion, tungsten and cobalt are mixed in a ratio of 4: 6 in order to obtain appropriate machinability without deteriorating wear resistance of the different surface portion after casting. 11. The wear-resistant composite casting and the method for producing the composite casting according to claim 1, wherein the composition is mixed at a composition ratio (weight ratio) of about 7: 3.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104057024A (en) * | 2014-05-16 | 2014-09-24 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | Compound molding and manufacturing method of metal piece |
| CN105689643A (en) * | 2016-01-27 | 2016-06-22 | 北京科技大学 | Fast casting preparation method for steel-based abrasion-resistant and corrosion-resistant coating based on 3D printing |
| CN108453243A (en) * | 2018-04-10 | 2018-08-28 | 昆明理工大学 | A kind of ceramic-metal composites preparation method |
| CN109351916A (en) * | 2018-07-31 | 2019-02-19 | 湖南人文科技学院 | A kind of preparation method of high boron alloy |
| CN113714487A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | Preparation method of high-wear-resistance WC particle reinforced steel-based surface layer composite guide plate |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000259160A patent/JP2002066723A/en not_active Withdrawn
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| CN109351916B (en) * | 2018-07-31 | 2021-03-12 | 湖南人文科技学院 | Preparation method of high-boron alloy |
| CN113714487A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | Preparation method of high-wear-resistance WC particle reinforced steel-based surface layer composite guide plate |
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