JP2008246550A - Method for manufacturing preform, preform, and cast-in product using preform - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉粒状のサーメット材をベース金属に接着させたプリフォームを製造するプリフォームの製造方法，この製造方法によって製造されたプリフォーム及びこのプリフォームを使用した鋳ぐるみ品に関する。 The present invention relates to a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a granular cermet material is bonded to a base metal, a preform manufactured by the manufacturing method, and a cast product using the preform.
一般に、サーメット材は、金属切削用のバイトやカッターなどの工具に用いられているが、使用済みのものにおいては、これを再利用するために、例えば、サーメット材を粉砕して粉粒状にし、この粉粒状のサーメット材を鋳物金属で鋳ぐるんで、新たな金属複合材とすることが試行されている。この金属複合材は、サーメット部分が硬いことから、破砕機などの特に耐摩耗性が要求される部分に適用可能になる。 In general, cermet materials are used in tools such as cutting tools and cutters for metal cutting, but in order to reuse them, for example, the cermet materials are pulverized into a granular form, Attempts have been made to form a new metal composite by casting the powdered cermet material with a cast metal. Since this cermet part is hard, this metal composite material can be applied to a part requiring particularly wear resistance such as a crusher.
従来、この種の金属複合材の製造方法としては、本願出願人の出願に係る技術が知られている（例えば、特開２００４−２９０９９８号公報に掲載）。
この製造方法は、粉粒状のサーメット材と粉状の金属バインダとを混合して形成し、その後、焼結してサーメット材を集合させたサーメット塊を形成し、このサーメット塊を鋳型内に配置し、その後、溶融ベース金属を注湯して製造するものである。溶融ベース金属を注湯すると、サーメット塊とベース金属との境界が合金化していき、サーメット材のベース金属に対する密着性が向上させられ、また、金属バインダが触媒のような働きをするので、サーメット材のベース金属に対する密着性がより一層向上される。
Conventionally, as a method for manufacturing this type of metal composite material, a technique related to the application of the present applicant has been known (for example, published in JP-A-2004-290998).
In this manufacturing method, a powdered cermet material and a powdered metal binder are mixed and formed, and then sintered to form a cermet mass in which the cermet material is assembled, and this cermet mass is placed in a mold. After that, the molten base metal is poured to manufacture. When molten base metal is poured, the boundary between the cermet lump and the base metal is alloyed, the adhesion of the cermet material to the base metal is improved, and the metal binder acts like a catalyst, so the cermet The adhesion of the material to the base metal is further improved.
ところで、この従来の製造方法は、粉粒状のサーメット材と粉状の金属バインダとを混合して形成し、その後、焼結したサーメット塊を使用しているので、形成用の金型を別途必要とし、また、焼結も真空焼結による等するので、それだけコスト高になっているという問題があった。また、サーメット塊であることからベース金属との表面の合金化においても、必ずしも十分とはいえないという場合がある。 By the way, this conventional manufacturing method uses a cermet lump that is formed by mixing a powdered cermet material and a powdered metal binder, and then uses a sintered cermet lump, so a separate mold is required. In addition, since the sintering is also performed by vacuum sintering, there is a problem that the cost is increased accordingly. Moreover, since it is a cermet lump, it may not necessarily be sufficient also in alloying the surface with a base metal.
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、サーメット材とベース金属との合金化を確実に行なわせて接着を確実に行なわせるとともに、製造を簡略にしてコストダウンを図った金属複合材料としてのプリフォームの製造方法，プリフォーム及びプリフォームを使用した鋳ぐるみ品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a metal which ensures the alloying of the cermet material and the base metal to ensure the adhesion, and also simplifies the production and reduces the cost. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a preform as a composite material, a preform, and a cast product using the preform.
このような目的を達成するための本発明の技術的手段は、サーメット材をベース金属に接着させたプリフォームを製造するプリフォームの製造方法において、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体とともに保持型内に保持し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造する構成としている。 The technical means of the present invention to achieve such an object is to provide a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal. The metal mold is held in a holding mold, and the base metal mold is heated and melted while being pressurized.
ベース金属としては、種々の材質のものを用いてよいが、サーメット材よりも液相出現温度Ｔｓの低い材質のものを用いるのが望ましい。液相出現温度Ｔｓとは、合金を加熱したときに、はじめて固相から液相が現れる温度をいう。液相出現温度Ｔｓは、合金組成によって、あるいは、保持型内の条件、例えば、保持型の材質の条件などによって、ベース金属の加熱溶融時に異なる。
この場合、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定するのが望ましい。液相出現温度Ｔｓに満たないと、サーメット材に溶着しにくくなり、Ｔｓ＋１００℃を超えると、サーメット材がベース金属内に浮遊分散してベース金属の表面に表出しにくくなる。
As the base metal, various materials may be used, but it is desirable to use a material having a liquid phase appearance temperature Ts lower than that of the cermet material. The liquid phase appearance temperature Ts is a temperature at which a liquid phase appears from a solid phase only when the alloy is heated. The liquid phase appearance temperature Ts varies depending on the alloy composition or the conditions in the holding mold, for example, the conditions of the material of the holding mold, when the base metal is heated and melted.
In this case, the optimum heating temperature T is desirably set to Ts ≦ T ≦ Ts + 100 ° C. If it does not reach the liquid phase appearance temperature Ts, it becomes difficult to weld to the cermet material.
これにより、ベース金属の加熱が行なわれると、ベース金属の成形体が徐々に溶融し、表面から液相になっていくとともに、ベース金属は、粉粒状のサーメット材の集合体に接触しているので、サーメット材の集合体に染み込んでいき、サーメット材とベース金属とが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属にサーメット材が接着して露出したプリフォームが製造される。この場合、サーメット材は、粉粒状のままなので、ベース金属が溶融しながらサーメット材と接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属の成形体を加圧しながら溶融するので、ベース金属とサーメット材との接触部に圧力がかかり、ベース金属がより一層サーメット材の集合体に染み込んでいくようになるので、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上させられる。 As a result, when the base metal is heated, the base metal compact gradually melts and becomes a liquid phase from the surface, and the base metal is in contact with the aggregate of the granular cermet material. So, it penetrates into the aggregate of the cermet material, and the cermet material and the base metal are alloyed. Then, when the mold is removed, a preform in which the cermet material is adhered to the base metal and exposed is manufactured. In this case, since the cermet material remains in powder form, the base metal comes into contact with the cermet material while being melted. Therefore, alloying is reliably performed and adhesion is reliably performed. In addition, since the base metal molded body is melted while being pressurized, pressure is applied to the contact portion between the base metal and the cermet material, and the base metal further penetrates into the aggregate of the cermet material. The adhesion to the base metal is improved.
また、必要に応じ、サーメット材をベース金属に接着させたプリフォームを製造するプリフォームの製造方法において、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま保持型内に配置し、該サーメット材の集合体の上に上記ベース金属の成形体を配置し、該ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造する構成としている。これによっても、ベース金属の成形体が上から加圧されて溶融するので、ベース金属がサーメット材の集合体に染み込んでいくようになり、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上させられる。 Further, in a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal, if necessary, the powdered cermet material is placed in a holding mold in a powdered state, and the aggregate of the cermet material The base metal molded body is disposed on the base metal, and the base metal molded body is heated and melted while being pressurized. Also by this, since the molded body of the base metal is pressurized and melted from above, the base metal penetrates into the aggregate of the cermet material, and the adhesion of the cermet material to the base metal is improved.
また、必要に応じ、サーメット材をベース金属に接着させたプリフォームを製造するプリフォームの製造方法において、上記ベース金属の成形体を保持型内に保持し、該ベース金属の成形体の表面と上記保持型を構成する部材の表面とで形成される空間に、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま投入し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造する構成としている。例えば、ベース金属の成形体が、柱状や管状に形成されている場合に、ベース金属の成形体をその軸線が垂直方向に沿うように保持型に保持し、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま空間に上から投入することができ、保持型へのベース金属及びサーメット材の配置を容易に行なうことができるようになる。
また、上記と同様に、ベース金属の成形体が加圧されて溶融するので、ベース金属がサーメット材の集合体に染み込んでいくようになり、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上させられる。
Further, in a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal, if necessary, the base metal molded body is held in a holding mold, and the surface of the base metal molded body is A powdered cermet material is poured into a space formed by the surface of the member constituting the holding mold as it is, and the base metal shaped body is heated and melted while being pressed to produce. For example, when the base metal molded body is formed in a columnar shape or a tubular shape, the base metal molded body is held in a holding mold so that its axis is along the vertical direction, and the granular cermet material is The base metal and the cermet material can be easily placed on the holding mold.
Further, similarly to the above, since the molded body of the base metal is pressurized and melted, the base metal penetrates into the aggregate of the cermet material, and the adhesion of the cermet material to the base metal is improved.
そしてまた、必要に応じ、上記保持型内を真空加熱した構成としている。真空なので、溶融ベース金属は、サーメット材の集合体に良く染み込んでいき、そのため、より一層、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。 Further, if necessary, the inside of the holding mold is heated by vacuum. Since it is a vacuum, the molten base metal penetrates well into the cermet material assembly, so that the alloying is further reliably performed and the bonding is reliably performed.
また、必要に応じ、上記加圧力を、１×１０-2Ｎ／ｍｍ2以上にした構成としている。望ましくは、上記加圧力を、２×１０-2Ｎ／ｍｍ2以上にしたことが有効である。ベース金属の成形体を、このような加圧力により加圧するので、ベース金属がより確実にサーメット材に染み込んでいくようになり、サーメット材のベース金属に対する接着性を確実に向上させることができる。 Further, if necessary, the applied pressure is set to 1 × 10 −2 N / mm 2 or more. Desirably, it is effective that the applied pressure is 2 × 10 −2 N / mm 2 or more. Since the base metal shaped body is pressed by such pressure, the base metal penetrates into the cermet material more reliably, and the adhesion of the cermet material to the base metal can be improved with certainty.
更に、必要に応じ、上記粉粒状のサーメット材に、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＦｅＢ，ＷＢ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，ＶＣのうちの少なくともいずれか１つの金属で構成された金属バインダを混合した構成としている。
これにより、加熱が行なわれると、ベース金属の成形体が徐々に溶融し、表面から液相になっていくとともに溶融したベース金属は、サーメット材と金属バインダとの混合物の集合体と接触し、混合物に染み込んでいき、サーメット材とベース金属とが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属にサーメット材が接着して露出したプリフォームが製造される。この場合、サーメット材と金属バインダとの混合物は、粉粒状のままなので、溶融ベース金属が金属バインダを良く溶融しながらサーメット材と接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属の成形体を加圧しながら溶融するので、ベース金属とサーメット材との接触部に圧力がかかり、ベース金属がより一層混合物に染み込んでいくようになるので、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上される。更に、金属バインダは、触媒のような働きをするので、この点でも、サーメット材のベース金属に対する接着性がより一層向上させられる。
Furthermore, if necessary, the powdered cermet material is composed of at least one of Ni, Cr, Mo, Fe, WC, TiC, FeB, WB, Cu, Sn, Co, and VC. A configuration in which a metal binder is mixed is used.
Thereby, when heating is performed, the molded body of the base metal gradually melts and becomes a liquid phase from the surface, and the melted base metal comes into contact with the aggregate of the mixture of the cermet material and the metal binder, As it soaks into the mixture, the cermet material and the base metal are alloyed. Then, when the mold is removed, a preform in which the cermet material is adhered to the base metal and exposed is manufactured. In this case, since the mixture of the cermet material and the metal binder remains in powder form, the molten base metal comes into contact with the cermet material while melting the metal binder well, so that the alloying is reliably performed and adhesion is achieved. Surely done. In addition, since the base metal molded body is melted while being pressurized, pressure is applied to the contact portion between the base metal and the cermet material, and the base metal further soaks into the mixture. Adhesion is improved. Furthermore, since the metal binder functions like a catalyst, the adhesion of the cermet material to the base metal can be further improved in this respect.
また、上記目的を達成するための本発明の技術的手段は、上記何れかに記載のプリフォームの製造方法によって製造されたプリフォームにある。サーメット材のベース金属に対する接着性が向上され、接着強固な品質になるとともに、製造が容易で、コストダウンが図られる。 The technical means of the present invention for achieving the above object is a preform manufactured by any one of the above-described preform manufacturing methods. The adhesion of the cermet material to the base metal is improved, the quality of the adhesive is strong, the manufacturing is easy, and the cost is reduced.
更に、上記目的を達成するための本発明の技術的手段は、上記のプリフォームを鋳物金属で鋳ぐるんで製造されたプリフォームを使用した鋳ぐるみ品にある。プリフォームが安価に製造できるので、鋳ぐるみ品においても安価に製造できる。また、プリフォームにあるサーメット材のベース金属に対する接着性が向上させられ、接着強固な品質になるので、鋳ぐるみ品の強度や耐久性が向上し、破砕機などの特に耐摩耗性が要求される部分への適用を確実に行なうことができるようになる。 Furthermore, the technical means of the present invention for achieving the above object is a cast product using a preform produced by casting the above preform with a cast metal. Since the preform can be manufactured at a low cost, it can be manufactured at a low cost even in a cast product. In addition, the adhesion of the cermet material in the preform to the base metal is improved, resulting in a strong adhesive quality, which improves the strength and durability of the cast product, and particularly requires wear resistance such as a crusher. Can be reliably applied to the portion.
この場合、上記鋳物金属として、上記プリフォームのベース金属と同材質の金属を用いたことが有効である。鋳物金属とベース金属とが同材質なので、合いが良く、鋳ぐるみが確実に行なわれ、鋳ぐるみ強度も向上させられる。 In this case, it is effective to use a metal of the same material as the base metal of the preform as the cast metal. Since the cast metal and the base metal are the same material, the fit is good, the cast-in is performed reliably, and the cast-in strength is improved.
本発明によれば、サーメット材は粉粒状のままなので、ベース金属とサーメット材との合金化を確実に行なうことができ、接着を確実に行なうことができる。また、ベース金属の成形体を加圧しながら溶融することにより、ベース金属がより一層サーメット材の集合体に染み込んでいくようになるので、サーメット材のベース金属に対する接着性を向上されることができる。また、従来のように、サーメット材と金属バインダとを形成して焼結しなくても良く、それだけ、製造を容易にすることができ、コストダウンを図ることができる。 According to the present invention, since the cermet material remains in a granular state, the base metal and the cermet material can be reliably alloyed, and adhesion can be reliably performed. In addition, by melting the base metal molded body while applying pressure, the base metal is further infiltrated into the aggregate of the cermet material, so that the adhesion of the cermet material to the base metal can be improved. . Further, unlike the prior art, it is not necessary to form and sinter the cermet material and the metal binder, so that the manufacturing can be facilitated and the cost can be reduced.
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係るプリフォームの製造方法，プリフォーム及びプリフォームを使用した鋳ぐるみ品について詳細に説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係るプリフォームの製造方法について説明すると、図１乃至図３に示すように、本製造方法は、粉粒状のサーメット材Ｓをベース金属Ｍに接着させたプリフォームＰを製造するものである。
Hereinafter, a preform manufacturing method, a preform, and a cast product using the preform according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First, a preform manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the manufacturing method includes a preform in which a granular cermet material S is bonded to a base metal M. P is produced.
サーメット材Ｓとしては、例えば、金属切削用のバイトやカッターなどの工具に用いられた使用済みのものが用いられ、組成の主成分としてＴｉＣ，ＴｉＣＮ，Ｍｏ2Ｃ，Ｎｉ等で構成される。
例えば、「ＴｉＣＮ−１９ｍａｓｓ％ Ｍｏ2Ｃ−２４ｍａｓｓ％ Ｎｉ」等が挙げられる。
そして、このサーメット材Ｓは、予め、粒度ＤがＤ≦１ｍｍ、望ましくは、Ｄ≦０．１ｍｍになるよう粉粒状に粉砕されている。
As the cermet material S, for example, used materials used for tools such as cutting tools and cutters for metal cutting are used, and the main component of the composition is composed of TiC, TiCN, Mo 2 C, Ni or the like.
For example, “TiCN-19 mass% Mo 2 C-24 mass% Ni” and the like can be mentioned.
The cermet material S is previously pulverized into a granular form so that the particle size D is D ≦ 1 mm, preferably D ≦ 0.1 mm.
ベース金属Ｍとしては、鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金などが用いられる。例えば、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ等を適宜配合した耐摩耗性に優れた鋳鉄，鋳鋼製品が用いられる。また、例えば、高Ｃｒ白鋳鉄の他、炭素鋼鋳鋼品、低合金鋼鋳鋼品、耐熱性に優れる耐熱鋼鋳鋼品、耐食性に優れるステンレス鋼鋳鋼品、そしてねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金等が挙げられる。 As the base metal M, cast iron, cast steel, aluminum alloy, copper alloy, magnesium alloy or the like is used. For example, cast iron and cast steel products having excellent wear resistance, which are appropriately mixed with Cr, Mn, Si, V, Ni, Mo, Fe, or the like, are used. Also, for example, high Cr white cast iron, carbon steel cast steel product, low alloy steel cast steel product, heat resistant steel cast steel product with excellent heat resistance, stainless steel cast steel product with excellent corrosion resistance, gray cast iron, spheroidal graphite cast iron, aluminum alloy, A copper alloy, a magnesium alloy, etc. are mentioned.
また、本製造方法においては、予め、粉粒状のサーメット材Ｓと粉粒状の金属バインダＢとを混合した混合物Ｑを作成する。
金属バインダＢとしては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＦｅＢ，ＷＢ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，ＶＣのうちの少なくともいずれか１つの金属を用いる。粒度は、サーメット材Ｓと同様である。実施の形態では、混合物Ｑの体積比を、サーメット材Ｓ：Ｎｉ＝１：１，サーメット材Ｓ：Ｃｒ＝１：１あるいはまたはサーメット材Ｓ：Ｎｉ：Ｃｒ＝５：４：１に混合している。混合については、ここで掲げたものに限定されない。ベース金属Ｍに、溶解し易く合金化を促進できる。
Moreover, in this manufacturing method, the mixture Q which mixed the granular cermet material S and the granular metal binder B is created previously.
As the metal binder B, at least one of Ni, Cr, Mo, Fe, WC, TiC, FeB, WB, Cu, Sn, Co, and VC is used. The particle size is the same as that of the cermet material S. In the embodiment, the volume ratio of the mixture Q is mixed with cermet material S: Ni = 1: 1, cermet material S: Cr = 1: 1 or cermet material S: Ni: Cr = 5: 4: 1. Yes. Mixing is not limited to those listed here. It is easy to dissolve in the base metal M and promote alloying.
図１には、本発明の第一の実施の形態に係るプリフォームの製造方法を示している。この方法は、上記の混合物Ｑを粉粒状のまま保持型１０中に配置し、混合物Ｑの上にベース金属Ｍの成形体Ａを配置し、ベース金属Ｍの成形体Ａの上端に当接する当接体１１を突設した蓋１２を、保持型１０に被覆する。そして、例えば、これに、重石を載せ、あるいは、周知の油圧プレス等の加圧機により蓋１２を介して成形体Ａを加圧できるようにして、保持型１０を熱処理炉１３内に設置する。 FIG. 1 shows a preform manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. In this method, the mixture Q is placed in the holding mold 10 in the form of a powder, the molded body A of the base metal M is disposed on the mixture Q, and is in contact with the upper end of the molded body A of the base metal M. The holding mold 10 is covered with the lid 12 on which the contact body 11 is projected. Then, for example, the holding mold 10 is placed in the heat treatment furnace 13 such that a heavy stone is placed on this, or the molded body A can be pressurized via the lid 12 by a pressurizing machine such as a known hydraulic press.
この状態で、熱処理炉１３内を真空にするとともに、保持型１０を加熱し、加圧機の場合はこれを作動させてベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融していく。この際は、例えば、ベース金属Ｍの液相出現温度をＴｓとしたとき、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定される。液相出現温度Ｔｓは、合金組成によって、あるいは、保持型１０内の条件、例えば、保持型１０の材質の条件などによって、ベース金属Ｍの加熱溶融時に異なる。例えば、ねずみ鋳鉄の場合、１１４５℃≦Ｔ≦１２４５℃の範囲が良い。また、加圧機等による加圧力は、１×１０-2Ｎ／ｍｍ2以上、望ましくは、２×１０-2Ｎ／ｍｍ2以上に設定される。実施の形態では、３×１０-2Ｎ／ｍｍ2に設定した。 In this state, the inside of the heat treatment furnace 13 is evacuated, the holding mold 10 is heated, and in the case of a pressurizing machine, this is operated to heat and melt the molded body A of the base metal M while applying pressure. In this case, for example, when the liquid phase appearance temperature of the base metal M is Ts, the optimum heating temperature T is set to Ts ≦ T ≦ Ts + 100 ° C. The liquid phase appearance temperature Ts varies depending on the alloy composition or the conditions in the holding mold 10, for example, the material conditions of the holding mold 10, when the base metal M is heated and melted. For example, in the case of gray cast iron, a range of 1145 ° C. ≦ T ≦ 1245 ° C. is preferable. Further, the pressure applied by the pressurizer or the like is set to 1 × 10 −2 N / mm 2 or more, preferably 2 × 10 −2 N / mm 2 or more. In the embodiment, it is set to 3 × 10 −2 N / mm 2 .
これにより、保持型１０の加熱が行なわれると、ベース金属Ｍの成形体Ａが溶融し、溶融したベース金属Ｍは、サーメット材Ｓと金属バインダＢとの混合物Ｑの集合体と接触し、混合物Ｑに染み込んでいき、サーメット材Ｓとベース金属Ｍとが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属Ｍの一方側面にサーメット材Ｓが接着して露出したプリフォームＰが製造される。 Thus, when the holding mold 10 is heated, the molded body A of the base metal M is melted, and the molten base metal M comes into contact with the aggregate Q of the cermet material S and the metal binder B, and the mixture Soaking into Q, the cermet material S and the base metal M are alloyed. Then, when the mold is removed, a preform P in which the cermet material S is adhered to and exposed on one side surface of the base metal M is manufactured.
この場合、サーメット材Ｓと金属バインダＢとの混合物Ｑは、粉粒状のままなので、溶融ベース金属Ｍが金属バインダＢを良く溶融しながらサーメット材Ｓと接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら溶融すると、ベース金属Ｍの一方側面に圧力がかかり、溶融ベース金属Ｍがより一層混合物Ｑに染み込んでいくようになるので、サーメット材Ｓのベース金属Ｍに対する接着性が向上される。更に、金属バインダＢは、触媒のような働きをするので、この点でも、サーメット材Ｓのベース金属Ｍに対する接着性がより一層向上される。また、真空なので、溶融ベース金属Ｍは、混合物Ｑに良く染み込んでいき、そのため、より一層、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。更に、従来のように、サーメット材Ｓと金属バインダＢとを形成して焼結しなくても良く、また、ベース金属Ｍは成形体Ａを混合物Ｑ上に置いて保持型１０に配置できるので、それだけ、製造が容易になり、コストダウンが図られる。 In this case, since the mixture Q of the cermet material S and the metal binder B remains in a granular state, the molten base metal M comes into contact with the cermet material S while melting the metal binder B well. It is performed reliably and adhesion is performed reliably. Further, when the molded body A of the base metal M is melted while being pressurized, pressure is applied to one side surface of the base metal M, and the molten base metal M is further infiltrated into the mixture Q. Therefore, the base of the cermet material S Adhesiveness to the metal M is improved. Furthermore, since the metal binder B functions like a catalyst, the adhesion of the cermet material S to the base metal M is further improved in this respect. In addition, because of the vacuum, the molten base metal M penetrates the mixture Q well, so that the alloying is more reliably performed and the bonding is reliably performed. Further, as in the prior art, the cermet material S and the metal binder B need not be formed and sintered, and the base metal M can be placed on the holding mold 10 by placing the molded body A on the mixture Q. Therefore, the manufacturing becomes easier and the cost can be reduced.
図２には、第二の実施の形態に係るプリフォームの製造方法を示している。この方法は、粉粒状のサーメット材Ｓと粉粒状の金属バインダＢとの混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａとともに保持型１０内に保持し、この保持型１０を熱処理炉１３中に配置し、熱処理炉１３中でベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融して作成する。詳しくは、保持型１０としては、黒鉛型あるいはセラミック型が用いられ、容器状に形成されている。熱処理炉１３は真空加熱を行なう。ベース金属Ｍは、保持型１０の内径よりも小さい外径になる円柱状の成形体Ａに形成しておく。 FIG. 2 shows a preform manufacturing method according to the second embodiment. In this method, a mixture Q of a granular cermet material S and a granular metal binder B is held in a holding mold 10 together with a molded body A of a base metal M in a granular state, and the holding mold 10 is held in a heat treatment furnace 13. The base metal M formed body A is placed in the heat treatment furnace 13 while being heated and melted while being pressed. Specifically, as the holding mold 10, a graphite mold or a ceramic mold is used, which is formed in a container shape. The heat treatment furnace 13 performs vacuum heating. The base metal M is formed in a cylindrical shaped body A having an outer diameter smaller than the inner diameter of the holding mold 10.
そして、柱状のベース金属Ｍの成形体Ａを、その軸線Ｘが垂直方向に沿うように、保持型１０中に保持する。保持型１０には離型剤を塗布した。次に、上記の混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａの外側面と保持型１０の内側面とで形成される空間に入れる。そして、ベース金属Ｍの成形体Ａの上端に当接する当接体１１を突設した蓋１２を、保持型１０に被覆し、例えば、これに、重石を載せ、あるいは、周知の油圧プレス等の加圧機により蓋１２を介して成形体Ａを加圧できるようにして、保持型１０を熱処理炉１３内に設置する。この状態で、熱処理炉１３内を真空にするとともに、保持型１０を加熱し、加圧機の場合はこれを作動させてベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融していく。温度条件や加圧条件は上記と同様であり、他の作用，効果も上記と同様になる。 And the molded object A of the columnar base metal M is hold | maintained in the holding die 10 so that the axis line X may follow a perpendicular direction. A release agent was applied to the holding mold 10. Next, the mixture Q is put into a space formed by the outer side surface of the molded body A of the base metal M and the inner side surface of the holding die 10 while being in the form of powder. Then, a cover 12 provided with a projecting contact body 11 that contacts the upper end of the molded body A of the base metal M is covered with a holding mold 10. For example, a weight is placed on the lid 12, or a known hydraulic press or the like is used. The holding mold 10 is placed in the heat treatment furnace 13 so that the compact A can be pressurized via the lid 12 by a pressurizer. In this state, the inside of the heat treatment furnace 13 is evacuated, the holding mold 10 is heated, and in the case of a pressurizing machine, this is operated to heat and melt the molded body A of the base metal M while applying pressure. Temperature conditions and pressurizing conditions are the same as described above, and other functions and effects are also the same as described above.
図３には、第三の実施の形態に係るプリフォームの製造方法を示している。この方法は、粉粒状のサーメット材Ｓと粉粒状の金属バインダＢとの混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａとともに保持型１０内に保持し、この保持型１０を熱処理炉１３中に配置し、熱処理炉１３中でベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融して作成する。詳しくは、保持型１０としては、黒鉛型あるいはセラミック型が用いられ、容器状に形成され、中央に円柱状の中子１４を備えている。熱処理炉１３は真空加熱を行なう。
ベース金属Ｍは、中子１４の内径よりも大きい内径、かつ、保持型１０の内径に対応した外径になるように、管状の成形体Ａに形成しておく。
FIG. 3 shows a preform manufacturing method according to the third embodiment. In this method, a mixture Q of a granular cermet material S and a granular metal binder B is held in a holding mold 10 together with a molded body A of a base metal M in a granular state, and the holding mold 10 is held in a heat treatment furnace 13. The base metal M formed body A is placed in the heat treatment furnace 13 while being heated and melted while being pressed. Specifically, a graphite mold or a ceramic mold is used as the holding mold 10, is formed in a container shape, and includes a cylindrical core 14 at the center. The heat treatment furnace 13 performs vacuum heating.
The base metal M is formed in the tubular molded body A so as to have an inner diameter larger than the inner diameter of the core 14 and an outer diameter corresponding to the inner diameter of the holding mold 10.
そして、管状のベース金属Ｍの成形体Ａを、その軸線Ｘが垂直方向に沿うように、保持型１０中に保持する。この状態では、成形体Ａの内側に中子１４が配置される。保持型１０及び中子１４には離型剤を塗布した。次に、上記の混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａの内側面と保持型１０の中子１４の外側面とで形成される空間に入れる。そして、ベース金属Ｍの成形体Ａの上端に当接するリング状の当接体１１を突設した蓋１２を、保持型１０に被覆し、例えば、これに、重石を載せ、あるいは、周知の油圧プレス等の加圧機により蓋１２を介して成形体Ａを加圧できるようにして、保持型１０を熱処理炉１３内に設置する。この状態で、熱処理炉１３内を真空にするとともに、保持型１０を加熱し、加圧機の場合はこれを作動させてベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融していく。温度条件や加圧条件は上記と同様であり、他の作用，効果も上記と同様になる。 And the molded object A of the tubular base metal M is hold | maintained in the holding die 10 so that the axis line X may follow a perpendicular direction. In this state, the core 14 is disposed inside the molded body A. A release agent was applied to the holding mold 10 and the core 14. Next, the mixture Q is put into a space formed by the inner side surface of the molded body A of the base metal M and the outer side surface of the core 14 of the holding die 10 while being in the form of powder. Then, a lid 12 projecting a ring-shaped contact body 11 that contacts the upper end of the molded body A of the base metal M is covered with a holding mold 10, for example, a weight is placed thereon, or a well-known hydraulic pressure is applied. The holding mold 10 is placed in the heat treatment furnace 13 so that the compact A can be pressurized via the lid 12 by a pressurizer such as a press. In this state, the inside of the heat treatment furnace 13 is evacuated, the holding mold 10 is heated, and in the case of a pressurizing machine, this is operated to heat and melt the molded body A of the base metal M while applying pressure. Temperature conditions and pressurizing conditions are the same as described above, and other functions and effects are also the same as described above.
次に、本発明の実施の形態に係るプリフォームＰを使用した鋳ぐるみ品について説明する。
図４に示すように、この鋳ぐるみ品は、上記のプリフォームＰを、そのまま、あるいは、適宜に切断し、鋳物金属Ｍａで鋳ぐるんで製造される。鋳物金属Ｍａとしては、プリフォームＰのベース金属Ｍと同材質の金属が用いられる。
詳しくは、図４に示すように、先ず、ベース金属Ｍの一方側面にサーメット材Ｓが接着して露出したプリフォームＰであって、適宜の大きさや形状に形成されたプリフォームＰを、サーメット材Ｓ側を下にして鋳型３０内に配置し、その後、鋳型３０内に溶融鋳物金属Ｍａを注湯する。注湯すると、溶融鋳物金属Ｍａは、ベース金属Ｍに接して一体化していく。この場合、鋳物金属Ｍａとベース金属Ｍとが同材質なので、合いが良く、鋳ぐるみが確実に行なわれ、鋳ぐるみ強度も向上させられる。尚、サーメット材Ｓ側の鋳型３０に対する向きは、鋳ぐるみ品の形状に応じて、適宜に設定してよい。
Next, a cast product using the preform P according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, this cast-in product is manufactured by cutting the preform P as it is or appropriately, and casting it with a cast metal Ma. As the cast metal Ma, a metal of the same material as the base metal M of the preform P is used.
Specifically, as shown in FIG. 4, first, a preform P, which is exposed by adhering a cermet material S to one side surface of a base metal M and is formed in an appropriate size and shape, is converted into a cermet. It arrange | positions in the casting_mold | template 30 with the material S side down, and the molten casting metal Ma is poured in the casting_mold | template 30 after that. When the molten metal is poured, the molten cast metal Ma contacts and is integrated with the base metal M. In this case, since the casting metal Ma and the base metal M are made of the same material, the casting metal Ma and the base metal M are in good alignment, casting is reliably performed, and casting strength is improved. The orientation of the cermet material S side with respect to the mold 30 may be set as appropriate according to the shape of the cast product.
このようにして製造された鋳ぐるみ品は、プリフォームＰが安価に製造できるので、安価に製造できる。また、プリフォームＰにあるサーメット材Ｓのベース金属Ｍに対する接着性が向上され、接着強固な品質になるので、鋳ぐるみ品の強度や耐久性が向上する。 The cast product manufactured in this way can be manufactured at low cost because the preform P can be manufactured at low cost. Moreover, since the adhesiveness with respect to the base metal M of the cermet material S in the preform P is improved and it becomes the quality with strong adhesion, the strength and durability of the cast product are improved.
次に、本発明の鋳ぐるみ品の利用例について説明する。例えば、高炉や産業廃棄物処理に用いるクラッシャー等、特に耐摩耗性が要求される部分に適用される。例えば、高炉や産業廃棄物処理で、鉱石や廃棄物等を破砕するクラッシャーの壁面等に使用される。サーメット材単体では、サーメット材は超硬合金とほぼ同等の硬度を有し、更に耐摩耗性にも優れ、軽量であるが、反面、サーメット材は超硬合金と比較して、靭性に劣るため割れやすく、そのため、そのままサーメット材を適用できなかったが、本発明では、鋳ぐるみ品にすることで、適用範囲が広がるのである。 Next, a usage example of the cast product of the present invention will be described. For example, the present invention is applied to a portion requiring particularly wear resistance, such as a blast furnace or a crusher used for industrial waste treatment. For example, it is used on the wall of a crusher that crushes ore, waste, etc. in blast furnaces and industrial waste treatment. The cermet material itself has almost the same hardness as cemented carbide, and also has excellent wear resistance and light weight, but the cermet material is inferior in toughness compared to cemented carbide. The cermet material cannot be applied as it is because it is easily broken, but in the present invention, the range of application is expanded by using a cast-in product.
本発明の鋳ぐるみ品は、例えば、鉱石や廃棄物等を破砕するクラッシャーであって、鬼刃が設けられる回転子を備え、この回転子を回転させて鉱石や廃棄物等を破砕するタイプのもの等に使用される。このようなクラッシャーの鬼刃は、鋳ぐるみ品で形成され、破砕される物質に打撃を加える部分に強化材が備えられている。
尚、本発明の鋳ぐるみ品は、その他、例えば、焼結機粉砕用鬼刃，受顎，高炉用ベル，炉頂ライナー，クラッシャー，インプラブレーカー用部品，石炭粉砕ボールミルライナー，ダイカストマシン用スリーブ等、種々の製品に使用することができる。
The cast product of the present invention is, for example, a crusher for crushing ores and wastes, and includes a rotor provided with a demon blade, and is a type of crushing ores and wastes by rotating this rotor. Used for things. Such a crusher demon blade is formed of a cast product, and is provided with a reinforcing material in a portion that strikes a material to be crushed.
In addition, the cast products of the present invention include, for example, a slasher grinding blade, a jaw, a blast furnace bell, a furnace top liner, a crusher, a component for an implant breaker, a coal grinding ball mill liner, a sleeve for a die casting machine, etc. Can be used for various products.
次に実験例について説明する。
［実験例１］
この実験は、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物Ｑを使用し、ベース金属Ｍとして、ねずみ鋳鉄（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１１４５℃），ステンレス鋼（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１４２５℃），ダイス鋼ＳＫＤ６１（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：約１４００℃）を使用し、図５（ａ）に示すように、上記の混合物Ｑを粉粒状のまま黒鉛型からなる保持型１０に入れ、ベース金属Ｍの成形体Ａ（直径４６ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を混合物Ｑの上に配置し、熱処理炉１３の真空中で、無加圧において、ベース金属Ｍの成形体Ａを加熱溶融して製造した。
Next, experimental examples will be described.
[Experimental Example 1]
In this experiment, a cermet material: Ni = 1: 1 mixture Q was used, and as the base metal M, gray cast iron (general liquid phase appearance temperature when there is no influence of graphite-type graphite: 1145 ° C.), Stainless steel (general liquid phase appearance temperature when there is no influence of graphite type graphite: 1425 ° C.), die steel SKD61 (general liquid phase appearance temperature when there is no influence of graphite type graphite: about 1400 ° C. As shown in FIG. 5 (a), the mixture Q is put in a holding mold 10 made of a graphite mold in the form of powder, and a base metal M molded body A (diameter 46 mm × height 10 mm) is placed. It was placed on the mixture Q and manufactured by heating and melting the molded body A of the base metal M in a vacuum in the heat treatment furnace 13 without applying pressure.
また、ベース金属Ｍとして、ねずみ鋳鉄（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１１４５℃），ステンレス鋼（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１４２５℃），ダイス鋼ＳＫＤ６１（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：約１４００℃）を使用し、図５（ｂ）に示すように、ベース金属Ｍの成形体Ａ（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を黒鉛型からなる保持型１０中に配置し、上記の混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａの外側面と保持型１０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉１３の真空中で、無加圧において、ベース金属Ｍの成形体Ａを加熱溶融して製造した。 Further, as the base metal M, gray cast iron (general liquid phase appearance temperature when there is no influence of graphite type graphite: 1145 ° C.), stainless steel (general liquid phase when there is no influence of graphite type graphite) Appearance temperature: 1425 ° C.), die steel SKD61 (general liquid phase appearance temperature when there is no influence of graphite of graphite type: about 1400 ° C.), and as shown in FIG. The molded body A (diameter 20 mm × height 85 mm) is placed in a holding mold 10 made of a graphite mold, and the mixture Q is in the form of powder and the outer surface of the molded body A of the base metal M and the holding mold 10 inside. The molded product A of the base metal M was heated and melted in a space (width 3 mm) formed between the side surfaces and in a vacuum of the heat treatment furnace 13 without pressure.
そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す作成条件で、種々の加熱温度において、プリフォームＰを作成し、各ベース金属Ｍとサーメットの混合物Ｑの接合状態を調べた。
図５（ａ）に示す作成条件でのプリフォームの接合状態の結果を図６に示し、図５（ｂ）に示す作成条件でのプリフォームの接合状態の結果を図７に示す。
実験において、ステンレス鋼やダイス鋼の場合は、一般には、サーメット材より高い温度で溶解することから、ベース金属のみを溶かして含浸することは不能であり、そのため、この場合には、加熱により焼結したサーメットに溶けたステンレスやダイス鋼が覆い被さることになり、サーメット材は、ステンレス鋼などの中に溶け込んでいくと考えられる。しかしながら、本実験例では、１２５０℃の温度でもダイス鋼やステンレス鋼は溶けており、これは、黒鉛型を用いたため、ステンレス鋼やダイス鋼は加熱により黒鉛からの浸炭の影響を受け、液相出現温度が大幅に低下したと考えられる。また、サーメットもニッケルを添加したため、液相出現温度が１２７０℃以下になり、これ自身でも焼結したと考えられる。尚、ねずみ鋳鉄には、もともと黒鉛が含有されているので、黒鉛型の影響はほとんどないと考えられる。
この結果から、ベース金属Ｍとして、サーメット材Ｓよりも液相出現温度Ｔｓの低い材質のものを用いるのが望ましいといえる。この場合、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定するのが望ましい。液相出現温度Ｔｓに満たないと、サーメット材に溶着しにくくなり、Ｔｓ＋１００℃を超えると、サーメット材がベース金属内に浮遊分散してベース金属の表面に表出しにくくなる。
5A and 5B, preforms P were prepared at various heating temperatures, and the bonding state of each base metal M and cermet mixture Q was examined.
The result of the joining state of the preform under the creation conditions shown in FIG. 5 (a) is shown in FIG. 6, and the result of the joining state of the preform under the creation conditions shown in FIG. 5 (b) is shown in FIG.
In the experiment, stainless steel or die steel generally melts at a temperature higher than that of the cermet material. Therefore, it is impossible to melt and impregnate only the base metal. It is considered that the stainless steel or die steel melted in the cermet that has been bonded is covered, and the cermet material is dissolved into the stainless steel or the like. However, in this experimental example, the die steel and the stainless steel are melted even at a temperature of 1250 ° C., and because this uses a graphite mold, the stainless steel and the die steel are affected by carburizing from the graphite due to heating, and the liquid phase It is thought that the appearance temperature has dropped significantly. In addition, since cermet also added nickel, the liquid phase appearance temperature became 1270 ° C. or lower, and it is considered that the cermet itself was sintered. Incidentally, since gray cast iron originally contains graphite, it is considered that there is almost no influence of the graphite mold.
From this result, it can be said that the base metal M is preferably made of a material having a liquid phase appearance temperature Ts lower than that of the cermet material S. In this case, the optimum heating temperature T is desirably set to Ts ≦ T ≦ Ts + 100 ° C. If it does not reach the liquid phase appearance temperature Ts, it becomes difficult to weld to the cermet material.
［実験例２］
この実験は、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物Ｑを使用し、ベース金属Ｍとしてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、加圧力を変化させてプリフォームＰを作成し、ベース金属Ｍとサーメットの混合物Ｑの境界部の組織の状態を調べた。プリフォームＰは、図１に示すように、上記の混合物Ｑを粉粒状のまま保持型１０に入れ、ベース金属Ｍの成形体Ａ（直径４６ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を混合物Ｑの上に配置し、熱処理炉１３の真空中で、ベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融して製造した。加熱温度は１１５０℃とした。
加圧力は、（Ａ）０×１０-2Ｎ／ｍｍ2，（Ｂ）１．０×１０-2Ｎ／ｍｍ2，（Ｃ）２．０×１０-2Ｎ／ｍｍ2，（Ｄ）３．０×１０-2Ｎ／ｍｍ2の４態様とした。
各加圧力で作成されたプリフォームＰにおいて、ベース金属Ｍとサーメットの混合物Ｑの境界部の組織の状態を撮像した顕微鏡写真を、図８に示す。
[Experiment 2]
In this experiment, a mixture Q in which cermet material: Ni = 1: 1 was used, gray cast iron (JIS FC250) was used as the base metal M, and the preform P was produced by changing the applied pressure. And the state of the tissue at the boundary of the mixture Q of cermet. In the preform P, as shown in FIG. 1, the mixture Q is put into a holding mold 10 in a powder form, and a molded body A (46 mm diameter × 10 mm height) of a base metal M is placed on the mixture Q. In the vacuum of the heat treatment furnace 13, the base metal M shaped body A was heated and melted while being pressurized. The heating temperature was 1150 ° C.
The applied pressure is (A) 0 × 10 −2 N / mm 2 , (B) 1.0 × 10 −2 N / mm 2 , (C) 2.0 × 10 −2 N / mm 2 , (D) Four modes of 3.0 × 10 −2 N / mm 2 were adopted.
FIG. 8 shows a micrograph obtained by imaging the state of the structure of the boundary portion of the mixture Q of the base metal M and the cermet in the preform P created with each applied pressure.
この結果から、０×１０-2Ｎ／ｍｍ2の場合、複合化部に接合不良やポアが多く観察されたが、加圧力が大きくなるほどそれらは減少し、２．０×１０-2Ｎ／ｍｍ2の場合、接合不良はなくなり、ポアの数も減少し、３．０×１０-2Ｎ／ｍｍ2以上の場合ではポアも全くなくなり、良好になるといえる。 From this result, in the case of 0 × 10 −2 N / mm 2 , many bonding defects and pores were observed in the composite part, but these decreased as the applied pressure increased, and 2.0 × 10 −2 N / mm In the case of mm 2 , bonding failure is eliminated and the number of pores is reduced, and in the case of 3.0 × 10 −2 N / mm 2 or more, the pores are completely eliminated, which can be said to be favorable.
［実験例３］
この実験は、ベース金属Ｍとしてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、サーメット材Ｓに対する金属バインダＢの量を変えた混合物Ｑ毎にプリフォームＰを作成し、ベース金属Ｍとの境界部の組織の状態を調べた。混合物Ｑは、サーメット材ＳにＮｉを添加したものであり、Ｎｉの０容積％，１０容積％，３０容積％，５０容積％の４態様とした。
プリフォームＰは、図２に示すように、ベース金属Ｍの成形体Ａ（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を保持型１０中に配置し、上記の混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａの外側面と保持型１０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉１３の真空中で、ベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融して製造した。加熱温度は１１５０℃、加圧力は、３．８×１０-2Ｎ／ｍｍ2とした。
各条件で形成されたプリフォームＰにおいて、ベース金属Ｍとサーメットの混合物Ｑの境界部の組織の状態を撮像した顕微鏡写真を、図９に示す。
[Experiment 3]
In this experiment, gray cast iron (JIS FC250) is used as the base metal M, a preform P is prepared for each mixture Q in which the amount of the metal binder B with respect to the cermet material S is changed, and the boundary structure with the base metal M is formed. The state of was investigated. The mixture Q is obtained by adding Ni to the cermet material S, and has four forms of 0%, 10%, 30%, and 50% by volume of Ni.
As shown in FIG. 2, the preform P has a molded body A (diameter 20 mm × height 85 mm) of the base metal M placed in the holding mold 10, and the base metal M is molded while the mixture Q is in a powder form. It was manufactured by putting it in a space (width 3 mm) formed by the outer surface of the body A and the inner surface of the holding mold 10 and heating and melting the molded body A of the base metal M in a vacuum in the heat treatment furnace 13. . The heating temperature was 1150 ° C. and the applied pressure was 3.8 × 10 −2 N / mm 2 .
FIG. 9 shows a photomicrograph of the state of the structure at the boundary between the base metal M and the cermet mixture Q in the preform P formed under each condition.
この結果から、いずれの場合も健全な複合化層が得られるが、ニッケル容積が少なくなるほど、試験片上部にサーメットが浮上しやすくなることが分かる。従って、均一な複合化層を得るためには、３０容積％以上のニッケル添加が必要になるということがいえる。 From these results, it can be seen that a sound composite layer can be obtained in any case, but as the nickel volume decreases, the cermet tends to float above the test piece. Therefore, in order to obtain a uniform composite layer, it can be said that nickel addition of 30% by volume or more is necessary.
［実験例４］
この実験は、プリフォームＰについて、比較例とともに、アルミニウム合金溶湯における、耐溶損性の評価を行なった。プリフォームＰとしては、ベース金属Ｍとしてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、これにサーメット材Ｓのみを被覆したもの、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物Ｑを被覆したものの２種類を作成した。プリフォームＰは、図２に示すように、ベース金属Ｍの成形体Ａ（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を保持型１０中に配置し、上記の混合物Ｑを粉粒状のままベース金属Ｍの成形体Ａの外側面と保持型１０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉１３の真空中で、ベース金属Ｍの成形体Ａを加圧しながら加熱溶融して製造した。
比較例としては、上記のプリフォームＰと同形状のもので、ＳＫＤ６１，窒化ケイ素系セラミックス，サーメットのみのものを用意した。
[Experimental Example 4]
In this experiment, with respect to the preform P, together with a comparative example, an evaluation of melt resistance in a molten aluminum alloy was performed. As the preform P, gray cast iron (JIS FC250) is used as the base metal M, and only two types are coated with the cermet material S and coated with the mixture Q with the cermet material Ni = 1: 1. Created. As shown in FIG. 2, the preform P has a molded body A (diameter 20 mm × height 85 mm) of the base metal M placed in the holding mold 10, and the base metal M is molded while the mixture Q is in a powder form. It was manufactured by putting it in a space (width 3 mm) formed by the outer surface of the body A and the inner surface of the holding mold 10 and heating and melting the molded body A of the base metal M in a vacuum in the heat treatment furnace 13. .
As a comparative example, one having the same shape as the above-mentioned preform P and having only SKD61, silicon nitride ceramics, and cermet was prepared.
図１０に示すように、黒鉛るつぼにアルミニウム合金溶湯を入れ、各プリフォームＰ及び比較例の試験片を回転（３００ＲＰＭ）させながら、６０分間浸漬した。溶湯温度は、６５０℃から８５０℃にした。そして、各々の溶損率を調べた。結果を図１１に示す。 As shown in FIG. 10, molten aluminum alloy was put into a graphite crucible, and each preform P and the test piece of the comparative example were immersed for 60 minutes while rotating (300 RPM). The molten metal temperature was 650 ° C to 850 ° C. Then, each melting loss rate was examined. The results are shown in FIG.
この結果から、ＳＫＤ６１材は、溶湯温度が高くなるほど溶損率が高くなり、８００℃では、約６０％以上になることが分かる。しかし、プリフォーム，窒化ケイ素系セラミックス，サーメットのみのものは、８００℃でも、ほとんどアルミ溶湯中に溶損することがなく、本プリフォームが優れていることが分かる。 From this result, it can be seen that the SKD61 material has a higher melting loss rate as the molten metal temperature becomes higher, and is about 60% or higher at 800 ° C. However, it can be seen that the preform, silicon nitride ceramics, and cermet alone are hardly melted in the molten aluminum even at 800 ° C., indicating that the present preform is excellent.
尚、上記実施例においては真空加熱を行なったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、真空加熱を行なうことなく製造するようにしてよい。また、上記実施の形態においては、熱処理炉１３を用いたが、保持型１０自体に加熱機能をもたせるように構成してよい。そのほか、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、所定の範囲で適宜変更して差支えないことは勿論である。 In the above embodiment, vacuum heating is performed. However, the present invention is not necessarily limited to this, and it may be manufactured without performing vacuum heating. Moreover, in the said embodiment, although the heat processing furnace 13 was used, you may comprise so that the holding mold 10 itself may have a heating function. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately changed within a predetermined range.
サーメットはアルミニウム合金溶湯に対する耐溶損性にも優れている。従って本発明品は、ダイカストマシンの射出スリーブとしても使用可能である。射出スリーブは、これまでＳＫＤ６１などの鋼で作られてきたが、アルミ溶湯による溶損で寿命を迎える。そこで、本発明品が使用される。また、ここで開発する製造技術は、スリーブのみに限らず耐溶損性や耐熱性、そして耐衝撃性などを必要とする他のダイカスト部品や鋳造機そして耐熱、耐摩耗部材へも応用が可能である。その例を挙げると、ダイカスト部品では、ホットチャンバーノズル、グースネックそして金型など、その他低圧鋳造機スリーブ、耐熱耐摩耗部品として、掘削用ビット、高炉装置部材、廃棄物処理プラント部材などにも応用可能である。 Cermet is also excellent in resistance to erosion against molten aluminum alloy. Accordingly, the product of the present invention can also be used as an injection sleeve for a die casting machine. The injection sleeve has been made of steel such as SKD61 so far, but it reaches the end of its life due to melting of the aluminum melt. Therefore, the product of the present invention is used. In addition, the manufacturing technology developed here can be applied not only to sleeves but also to other die-cast parts and casting machines that require melting resistance, heat resistance, impact resistance, etc., and heat and wear resistance parts. is there. For example, in die casting parts, it can be applied to drilling bits, blast furnace equipment members, waste treatment plant members, etc. as low pressure casting machine sleeves, heat resistant and wear resistant parts, such as hot chamber nozzles, goose necks and dies. It is.
Ｐ プリフォーム
Ｓ サーメット材
Ｍ ベース金属
Ｂ 金属バインダ
Ｑ 混合物
Ａ 成形体
Ｍａ 鋳物金属
１０ 保持型
１１ 本体
１２ 中子
１３ 熱処理炉
３０ 鋳型
P Preform S Cermet material M Base metal B Metal binder Q Mixture A Molded body Ma Cast metal 10 Holding mold 11 Body 12 Core 13 Heat treatment furnace 30 Mold
Claims (10)
粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体とともに保持型内に保持し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造することを特徴とするプリフォームの製造方法。 In a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal,
A method for producing a preform, wherein a powdered cermet material is held in a holding mold together with the base metal compact in a powder form, and the base metal compact is heated and melted while being pressed. .
粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま保持型内に配置し、該サーメット材の集合体の上に上記ベース金属の成形体を配置し、該ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造することを特徴とするプリフォームの製造方法。 In a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal,
The powdered cermet material is placed in a holding mold in the form of powder, the base metal molded body is placed on the aggregate of the cermet materials, and the base metal molded body is heated and melted while being pressurized. A method for manufacturing a preform, characterized by manufacturing.
上記ベース金属の成形体を保持型内に保持し、該ベース金属の成形体の表面と上記保持型を構成する部材の表面とで形成される空間に、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま投入し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して製造することを特徴とするプリフォームの製造方法。 In a preform manufacturing method for manufacturing a preform in which a cermet material is bonded to a base metal,
The base metal molded body is held in a holding mold, and the powdered cermet material remains in a powder form in the space formed by the surface of the base metal molded body and the surface of the member constituting the holding mold. A method for manufacturing a preform, which is manufactured by charging and heating and melting the base metal compact while applying pressure.
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