JPH04371390A - 耐摩耗性肉盛層の溶接方法および耐摩耗材 - Google Patents
耐摩耗性肉盛層の溶接方法および耐摩耗材Info
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- JPH04371390A JPH04371390A JP3174307A JP17430791A JPH04371390A JP H04371390 A JPH04371390 A JP H04371390A JP 3174307 A JP3174307 A JP 3174307A JP 17430791 A JP17430791 A JP 17430791A JP H04371390 A JPH04371390 A JP H04371390A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は母材上へ耐摩耗性肉盛層
を形成する溶接方法とその耐摩耗材料に係る。
を形成する溶接方法とその耐摩耗材料に係る。
【０００２】
【従来の技術】粉砕機の内張りライナやドレッジャーポ
ンプのライナ、高炉のシュートライナ，小ベルなどの各
分野で耐摩耗材が使用される場合は極めて多い。耐摩耗
材としては、高炭素，高Ｃｒなど硬度を高める添加成分
を加えて鋳造したり、高Ｍｎ鋼のように加工硬化する性
質を利用したり、さらにレベルの高い高合金、例えばス
テライト合金なども製造される。しかし、耐摩耗材がそ
の耐摩耗性を求められるのは単にその一面に過ぎず、製
品全体が耐摩耗性を要求される訳でもないことが多い。 このため部材のうち、摩耗に直面する部分だけを耐摩耗
性材料で肉盛する技術も広く行なわれてきた。
ンプのライナ、高炉のシュートライナ，小ベルなどの各
分野で耐摩耗材が使用される場合は極めて多い。耐摩耗
材としては、高炭素，高Ｃｒなど硬度を高める添加成分
を加えて鋳造したり、高Ｍｎ鋼のように加工硬化する性
質を利用したり、さらにレベルの高い高合金、例えばス
テライト合金なども製造される。しかし、耐摩耗材がそ
の耐摩耗性を求められるのは単にその一面に過ぎず、製
品全体が耐摩耗性を要求される訳でもないことが多い。 このため部材のうち、摩耗に直面する部分だけを耐摩耗
性材料で肉盛する技術も広く行なわれてきた。
【０００３】肉盛による硬化層の形成について従来から
多くの提案が公開されているが、最高レベルの耐摩耗性
を目指したものの一つとして特開平２−６０９７号公報
がある。この技術は金属マトリックスに３０〜８０重量
％を占める粒径２００μｍ以下のセラミック粒子および
１０〜６０重量％を占める粒径０．５〜５ｍｍの超硬合
金ボールを均一に混在した組織よりなる。この場合、具
体的にはマトリックス中へ分散相粒子として混在するセ
ラミック粒子はＳｉＣ，ＷＣ，ＴｉＣなどの粒子で極め
て硬く耐熱性も高くて粉体プラズマ溶接時に熱的安定性
を具えていることが要件となる。また、超硬合金ボール
は炭化タングステン（ＷＣまたはＷ２Ｃ ）粒子と、結
合金属としてＣｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉなどを適用したもの
である。マトリックス金属は、強度，耐摩耗性，セラミ
ック粒子および超硬合金ボールとのなじみ性からＮｉ，
Ｃｏをベースとした合金や、Ｎｉ−Ｃｒを多く配合する
高合金鋼などが挙げられる。肉盛溶接としては，代表的
に粉体プラズマトーチから発するプラズマ炎に金属粉末
とセラミック粉末を供給し、約６００℃に予熱した母材
上に溶融プールを形成し、このプール内に超硬合金ボー
ルを散布して混合分散させる。このようにして作成した
実施例では例えば同一条件の摩耗試験で高速度鋼板と比
較すると、約１３倍の耐摩耗性を記録したと報告してい
る。
多くの提案が公開されているが、最高レベルの耐摩耗性
を目指したものの一つとして特開平２−６０９７号公報
がある。この技術は金属マトリックスに３０〜８０重量
％を占める粒径２００μｍ以下のセラミック粒子および
１０〜６０重量％を占める粒径０．５〜５ｍｍの超硬合
金ボールを均一に混在した組織よりなる。この場合、具
体的にはマトリックス中へ分散相粒子として混在するセ
ラミック粒子はＳｉＣ，ＷＣ，ＴｉＣなどの粒子で極め
て硬く耐熱性も高くて粉体プラズマ溶接時に熱的安定性
を具えていることが要件となる。また、超硬合金ボール
は炭化タングステン（ＷＣまたはＷ２Ｃ ）粒子と、結
合金属としてＣｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉなどを適用したもの
である。マトリックス金属は、強度，耐摩耗性，セラミ
ック粒子および超硬合金ボールとのなじみ性からＮｉ，
Ｃｏをベースとした合金や、Ｎｉ−Ｃｒを多く配合する
高合金鋼などが挙げられる。肉盛溶接としては，代表的
に粉体プラズマトーチから発するプラズマ炎に金属粉末
とセラミック粉末を供給し、約６００℃に予熱した母材
上に溶融プールを形成し、このプール内に超硬合金ボー
ルを散布して混合分散させる。このようにして作成した
実施例では例えば同一条件の摩耗試験で高速度鋼板と比
較すると、約１３倍の耐摩耗性を記録したと報告してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前項で説明した従来の
技術は、溶接による硬化肉盛層を形成した耐摩耗材とし
て最新の技術の一つと言えるかもしれないが、最大の難
点は施工の条件が厳しく限定され、更にこの技術が適用
される商品に多くの制約があることなど一般に広く普及
して適用できない点にあると考えられる。まず、その構
成が金属マトリックス中へ３０〜８０％の重量％を占め
るセラミック粒子を混合分散させることを要件とする以
上、肉盛溶接の方法は代表的というよりは、寧ろ粉末プ
ラズマ溶接法に限定せざるを得ないのではないかと解さ
れる。この溶接装置は高価で設置台数も少なく、一般に
広く普及しているとは到底言えないのに対し、耐摩耗材
の肉盛施工は各地で広く求められ、しかも、耐摩耗材を
装着した装置は比較的交通不便な土地に多く設置されて
いるという事情がある。肉盛耐摩耗材の大きな利点は、
使用後摩耗した耐摩耗面を現地などで再び肉盛を繰り返
して部材の機能を新品同様に回復する点にあるから、汎
用性のないことは実際上きわめて支障を生じる原因とな
る。
技術は、溶接による硬化肉盛層を形成した耐摩耗材とし
て最新の技術の一つと言えるかもしれないが、最大の難
点は施工の条件が厳しく限定され、更にこの技術が適用
される商品に多くの制約があることなど一般に広く普及
して適用できない点にあると考えられる。まず、その構
成が金属マトリックス中へ３０〜８０％の重量％を占め
るセラミック粒子を混合分散させることを要件とする以
上、肉盛溶接の方法は代表的というよりは、寧ろ粉末プ
ラズマ溶接法に限定せざるを得ないのではないかと解さ
れる。この溶接装置は高価で設置台数も少なく、一般に
広く普及しているとは到底言えないのに対し、耐摩耗材
の肉盛施工は各地で広く求められ、しかも、耐摩耗材を
装着した装置は比較的交通不便な土地に多く設置されて
いるという事情がある。肉盛耐摩耗材の大きな利点は、
使用後摩耗した耐摩耗面を現地などで再び肉盛を繰り返
して部材の機能を新品同様に回復する点にあるから、汎
用性のないことは実際上きわめて支障を生じる原因とな
る。
【０００５】次に、この従来技術の実施例では母材を６
００℃に予熱しているが、これほど高温の予熱が必要で
あるとしたらこれも実際の施工上きわめて支障を生じる
こととなる。また、耐摩耗材は多くの装置で広く使用さ
れているが、マトリックスの３０〜８０％に達するセラ
ミック粒子を混合する時はその材料コストも大幅に高騰
せざるを得ない。またマトリックスもＮｉベース，Ｃｏ
ベースというような高価な金属を主成分とするとこれも
コストの高騰に一層拍車をかける結果となる。耐摩耗材
が取り付けられる装置は一般に大型のものが多く、ボー
ルミルのミルライナや浚渫船のドレッジャーポンプのラ
イナなど摩耗に曝される使用面は広大であり、使用する
材料費は得られる効果（耐摩耗性の向上）と十分釣合い
のとれた範囲に留めるべきである。
００℃に予熱しているが、これほど高温の予熱が必要で
あるとしたらこれも実際の施工上きわめて支障を生じる
こととなる。また、耐摩耗材は多くの装置で広く使用さ
れているが、マトリックスの３０〜８０％に達するセラ
ミック粒子を混合する時はその材料コストも大幅に高騰
せざるを得ない。またマトリックスもＮｉベース，Ｃｏ
ベースというような高価な金属を主成分とするとこれも
コストの高騰に一層拍車をかける結果となる。耐摩耗材
が取り付けられる装置は一般に大型のものが多く、ボー
ルミルのミルライナや浚渫船のドレッジャーポンプのラ
イナなど摩耗に曝される使用面は広大であり、使用する
材料費は得られる効果（耐摩耗性の向上）と十分釣合い
のとれた範囲に留めるべきである。
【０００６】別の問題として、一口に耐摩耗材と総称し
ても摩耗の実態にはかなり大きな相違があり、相違する
摩耗の性質を十分考慮したうえで最適の材料を提供しな
ければならない。耐摩耗性は一般的には表面の硬度とほ
ぼ比例関係にあると考えられるが、硬度が高くなれば材
料の脆性も増加して行くことも通則であり、操業の条件
と両者のバランスを十分考えなければ最適の材料を提供
したことにならない。一般に破砕機の中でも摩耗面に衝
撃が加わるインパクトクラッシャ，ハンマークラッシャ
などは被砕物の衝突による摩耗の他に衝撃に耐えるある
程度の靱性が必要だし、いわゆる引掻き摩耗のように無
衝撃の擦過摩耗に対しては、靱性は不要で高硬度である
ほど目的に叶う。
ても摩耗の実態にはかなり大きな相違があり、相違する
摩耗の性質を十分考慮したうえで最適の材料を提供しな
ければならない。耐摩耗性は一般的には表面の硬度とほ
ぼ比例関係にあると考えられるが、硬度が高くなれば材
料の脆性も増加して行くことも通則であり、操業の条件
と両者のバランスを十分考えなければ最適の材料を提供
したことにならない。一般に破砕機の中でも摩耗面に衝
撃が加わるインパクトクラッシャ，ハンマークラッシャ
などは被砕物の衝突による摩耗の他に衝撃に耐えるある
程度の靱性が必要だし、いわゆる引掻き摩耗のように無
衝撃の擦過摩耗に対しては、靱性は不要で高硬度である
ほど目的に叶う。
【０００７】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、多くの中小工場または必要に応じて装置所在の現地
においても施工可能で、しかも耐摩耗性は抜群でありな
がらなお摩耗の態様に応じて最適の摩耗面を容易かつ安
価に形成できる耐摩耗性肉盛層の溶接方法および肉盛り
した耐摩耗材を提供することを目的とする。
に、多くの中小工場または必要に応じて装置所在の現地
においても施工可能で、しかも耐摩耗性は抜群でありな
がらなお摩耗の態様に応じて最適の摩耗面を容易かつ安
価に形成できる耐摩耗性肉盛層の溶接方法および肉盛り
した耐摩耗材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐摩耗性肉
盛層の溶接方法は、鉄系母材上へ非酸化性雰囲気でシー
ルドして所望成分のマトリックスを形成するワイヤを溶
着肉盛しつつ、該マトリックス溶融プール中へ粒径０．
５〜３．０ｍｍの超硬合金粒体を定率で添加し、肉盛層
の３０〜７０重量％を占める超硬合金粒体をマトリック
ス中へ均等に分散した複合組織を形成することによって
前記の課題を解決した。また、この溶接方法によって得
られる耐摩耗材としては、鉄系母材上へ溶着した肉盛層
が３０〜７０重量％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍより
なる超硬合金粒体と、該超硬合金粒体周囲に合金成分の
一部を含む鉄鋼材料をマトリックスとする靱性を具えた
材料や、鉄系母材上へ溶着した肉盛層が３０〜７０重量
％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍよりなる超硬合金粒体
と、該超硬合金粒体間を連結し針状の微細な金属炭化物
を主体とする炭素３〜７％含有の鋳鉄系材料をマトリッ
クスとする特に引掻き摩耗に適応する材料を開発した。
盛層の溶接方法は、鉄系母材上へ非酸化性雰囲気でシー
ルドして所望成分のマトリックスを形成するワイヤを溶
着肉盛しつつ、該マトリックス溶融プール中へ粒径０．
５〜３．０ｍｍの超硬合金粒体を定率で添加し、肉盛層
の３０〜７０重量％を占める超硬合金粒体をマトリック
ス中へ均等に分散した複合組織を形成することによって
前記の課題を解決した。また、この溶接方法によって得
られる耐摩耗材としては、鉄系母材上へ溶着した肉盛層
が３０〜７０重量％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍより
なる超硬合金粒体と、該超硬合金粒体周囲に合金成分の
一部を含む鉄鋼材料をマトリックスとする靱性を具えた
材料や、鉄系母材上へ溶着した肉盛層が３０〜７０重量
％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍよりなる超硬合金粒体
と、該超硬合金粒体間を連結し針状の微細な金属炭化物
を主体とする炭素３〜７％含有の鋳鉄系材料をマトリッ
クスとする特に引掻き摩耗に適応する材料を開発した。
【０００９】
【作用】本発明の肉盛溶接に使用する溶接機は、非酸化
性雰囲気すなわち中性（又は還元性）のガスでシールド
されたトーチ先端からアークを発して溶着部を母材上に
作っていく型式のもので、いわゆるメタルイナートガス
アーク溶接機と呼ばれるものである（以下「ミグ（ＭＩ
Ｇ）溶接機」という）。シールドガスは、炭酸ガスまた
はアルゴンガスまたはそれらの混合ガスなどが一般に適
用される。溶着部のマトリックスを形成するワイヤは、
ソリッドワイヤまたは複合ワイヤ（フラックスコアード
ワイヤ）を定速で供給する。この型式の溶接機は、既に
各工場で広く普及しており、ワイヤの材質を任意に選ん
で任意のマトリックスを自由に採択できるし、必要とあ
れば山間の砕石現場へ出張して現地で肉盛再生を施工で
きるなど汎用性と作業性は抜群である。また特に予熱を
必要としない点も大きな利点の一つである。
性雰囲気すなわち中性（又は還元性）のガスでシールド
されたトーチ先端からアークを発して溶着部を母材上に
作っていく型式のもので、いわゆるメタルイナートガス
アーク溶接機と呼ばれるものである（以下「ミグ（ＭＩ
Ｇ）溶接機」という）。シールドガスは、炭酸ガスまた
はアルゴンガスまたはそれらの混合ガスなどが一般に適
用される。溶着部のマトリックスを形成するワイヤは、
ソリッドワイヤまたは複合ワイヤ（フラックスコアード
ワイヤ）を定速で供給する。この型式の溶接機は、既に
各工場で広く普及しており、ワイヤの材質を任意に選ん
で任意のマトリックスを自由に採択できるし、必要とあ
れば山間の砕石現場へ出張して現地で肉盛再生を施工で
きるなど汎用性と作業性は抜群である。また特に予熱を
必要としない点も大きな利点の一つである。
【００１０】マトリックスの材質は、その耐摩耗材が使
用される条件に適合するように選択の幅が広い。例えば
、インパクトクラッシャの内張りライナのように、破砕
される原料の岩石が反撥板やライナ表面に衝突して衝撃
破砕を受ける場合には、耐摩耗性だけでなくある程度衝
撃に耐え得る多少の靱性を具えていなければ実際の操業
に不適当である。このようなときにはマトリックスとし
て軟鋼（Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．５０％、Ｍｎ：１
．１０％）のソリッドワイヤを選択する。逆に都市ゴミ
や砂粒の空気輸送管の内張りライナでは衝撃はあまり問
題とならないが、表面の強烈な引掻き摩耗に耐えること
が最大の課題となるから、マトリックスは高密度で微細
な針状炭化物で形成されるのが望ましい。炭化物形成の
材料として、例えばＣ：３．０〜７．０％、Ｓｉ：０．
５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜４．０％、Ｃｒ：２０．
０〜３５．０％の高クロム鋳鉄や、前記成分のうちＣｒ
に代えてＶ：１０．０〜２０．０％、Ｗ：３．０〜１０
．０％の高バナジウム鋳鉄を選択する。超硬合金粒体と
しては炭化タングステン（ＷＣまたはＷ２Ｃ） 粉体を
Ｃｏを結合金属として焼結した粒体が望ましいが必ずし
も完全な球体である必要はない。また、焼結による成形
の他に鋳造品を破砕した粒体であってそれが完全な球状
でなくても粒度などが要件を満たしておればよい。
用される条件に適合するように選択の幅が広い。例えば
、インパクトクラッシャの内張りライナのように、破砕
される原料の岩石が反撥板やライナ表面に衝突して衝撃
破砕を受ける場合には、耐摩耗性だけでなくある程度衝
撃に耐え得る多少の靱性を具えていなければ実際の操業
に不適当である。このようなときにはマトリックスとし
て軟鋼（Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．５０％、Ｍｎ：１
．１０％）のソリッドワイヤを選択する。逆に都市ゴミ
や砂粒の空気輸送管の内張りライナでは衝撃はあまり問
題とならないが、表面の強烈な引掻き摩耗に耐えること
が最大の課題となるから、マトリックスは高密度で微細
な針状炭化物で形成されるのが望ましい。炭化物形成の
材料として、例えばＣ：３．０〜７．０％、Ｓｉ：０．
５〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜４．０％、Ｃｒ：２０．
０〜３５．０％の高クロム鋳鉄や、前記成分のうちＣｒ
に代えてＶ：１０．０〜２０．０％、Ｗ：３．０〜１０
．０％の高バナジウム鋳鉄を選択する。超硬合金粒体と
しては炭化タングステン（ＷＣまたはＷ２Ｃ） 粉体を
Ｃｏを結合金属として焼結した粒体が望ましいが必ずし
も完全な球体である必要はない。また、焼結による成形
の他に鋳造品を破砕した粒体であってそれが完全な球状
でなくても粒度などが要件を満たしておればよい。
【００１１】いま、マトリックスとして軟鋼を選び、ミ
グ溶接機によって形成された溶融プールへＷＣ粒体を散
布していくと、マトリックス中へ粒体に含まれたＷおよ
びＣなどの一部が拡散し、ＷＣに特有の魚骨状の炭化物
を析出した硬度と靱性を備えたマトリックスを形成する
。すなわち、軟鋼溶湯中に少量のＷとＣが溶出すること
により、これらがタングステンカーバイドを作ってマト
リックス中に魚骨状を呈する炭化物として析出してくる
。これらマトリックスのヴィッカース硬度はおよそＨｖ
８５０にも達する。しかし、この硬度は魚骨状炭化物と
それらの周囲を取り囲む基地との平均硬度であり、ＷＣ
自体の硬度はきわめて高くＫｎｏｏｐ硬度でおよそ１８
００である。従ってＷＣを取り囲む基地については硬度
は遥かに低く、これがマトリックス全体の靱性と硬度を
付与する要因となっている。超硬合金粒体が全肉盛層に
占める割合は３０〜７０重量％、最も望ましくは５０％
であり、溶融プール中のマトリックスと超硬合金粒体と
の比率はほぼ１：１と均衡するから、肉盛層は超硬合金
粒体と魚骨状のタングステン炭化物を含む軟鋼のマトリ
ックスの両者がバランスよく複合組織を形成することに
なる。図２（Ａ）の顕微鏡写真は以上のマトリックスの
一部を示したものである。このマトリックスへの拡散部
分でのヴィッカース硬度はおよそ８５０にも達し、２７
％高クロム鋳鉄の同硬度６００を大きく超えるので、抜
群の耐摩耗性を保証する超硬合金粒体との両者が渾然一
体となった独特の肉盛層を形成する。一方、炭化物形成
のマトリックスの場合には、本来の高硬度に加えＷＣの
含有成分が一部拡散しヴィッカース硬度は１１００にも
達するので全体を超硬合金材で形成したものに迫る高い
耐摩耗性を発揮する。しかし、衝撃に対しては耐性が乏
しいので使用する条件には配慮を必要とする。
グ溶接機によって形成された溶融プールへＷＣ粒体を散
布していくと、マトリックス中へ粒体に含まれたＷおよ
びＣなどの一部が拡散し、ＷＣに特有の魚骨状の炭化物
を析出した硬度と靱性を備えたマトリックスを形成する
。すなわち、軟鋼溶湯中に少量のＷとＣが溶出すること
により、これらがタングステンカーバイドを作ってマト
リックス中に魚骨状を呈する炭化物として析出してくる
。これらマトリックスのヴィッカース硬度はおよそＨｖ
８５０にも達する。しかし、この硬度は魚骨状炭化物と
それらの周囲を取り囲む基地との平均硬度であり、ＷＣ
自体の硬度はきわめて高くＫｎｏｏｐ硬度でおよそ１８
００である。従ってＷＣを取り囲む基地については硬度
は遥かに低く、これがマトリックス全体の靱性と硬度を
付与する要因となっている。超硬合金粒体が全肉盛層に
占める割合は３０〜７０重量％、最も望ましくは５０％
であり、溶融プール中のマトリックスと超硬合金粒体と
の比率はほぼ１：１と均衡するから、肉盛層は超硬合金
粒体と魚骨状のタングステン炭化物を含む軟鋼のマトリ
ックスの両者がバランスよく複合組織を形成することに
なる。図２（Ａ）の顕微鏡写真は以上のマトリックスの
一部を示したものである。このマトリックスへの拡散部
分でのヴィッカース硬度はおよそ８５０にも達し、２７
％高クロム鋳鉄の同硬度６００を大きく超えるので、抜
群の耐摩耗性を保証する超硬合金粒体との両者が渾然一
体となった独特の肉盛層を形成する。一方、炭化物形成
のマトリックスの場合には、本来の高硬度に加えＷＣの
含有成分が一部拡散しヴィッカース硬度は１１００にも
達するので全体を超硬合金材で形成したものに迫る高い
耐摩耗性を発揮する。しかし、衝撃に対しては耐性が乏
しいので使用する条件には配慮を必要とする。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施に使用するミグ溶接機の
正面図である。図において、水平方向に設けられた走行
ビーム１上をミグ溶接ヘッド２およびワイヤリール３を
搭載した走行キャリッジ４が予め設定された速度で水平
方向に走行する。溶接ヘッド２は溶接アークを形成する
ミグ水冷トーチ２１およびこの先端部へワイヤリール３
からワイヤ３０を定速で供給するワイヤ供給装置２２か
らなり、クロススライド４１を介して走行キャリッジ４
へ上下昇降自在に取り付けられ、自らは首振り自在とし
て溶接面に対する傾斜角度を調整可能としている。この
走行キャリッジ４には超硬合金の定量供給装置５が取り
付けられている。定量供給装置５は超硬合金粒体Ｇを収
容するホッパ５１、定量切り出しのロータリフィーダ５
２および供給パイプ５３よりなり、先行するミグ水冷ト
ーチ２１の後を供給パイプ５３の先端が同速で後続する
構造としている。従って、母材Ｍの上に形成された溶融
プールＰへ超硬合金粒体Ｇを定量供給して複合組織より
なる耐摩耗性の肉盛層Ｌを連続的に作っていく。
正面図である。図において、水平方向に設けられた走行
ビーム１上をミグ溶接ヘッド２およびワイヤリール３を
搭載した走行キャリッジ４が予め設定された速度で水平
方向に走行する。溶接ヘッド２は溶接アークを形成する
ミグ水冷トーチ２１およびこの先端部へワイヤリール３
からワイヤ３０を定速で供給するワイヤ供給装置２２か
らなり、クロススライド４１を介して走行キャリッジ４
へ上下昇降自在に取り付けられ、自らは首振り自在とし
て溶接面に対する傾斜角度を調整可能としている。この
走行キャリッジ４には超硬合金の定量供給装置５が取り
付けられている。定量供給装置５は超硬合金粒体Ｇを収
容するホッパ５１、定量切り出しのロータリフィーダ５
２および供給パイプ５３よりなり、先行するミグ水冷ト
ーチ２１の後を供給パイプ５３の先端が同速で後続する
構造としている。従って、母材Ｍの上に形成された溶融
プールＰへ超硬合金粒体Ｇを定量供給して複合組織より
なる耐摩耗性の肉盛層Ｌを連続的に作っていく。
【００１３】本発明の実施例として次の要領でテストピ
ースを作成し、他の比較例と共に確性試験を行なった。 （１） 実施例１の製造方法 ａ．適用した材質はマトリックスとしてＣ：６％、Ｃｒ
：２７％、残りＦｅよりなるフラックスコアードワイヤ
を使用し軟鋼の母材上へミグ溶接を行なう。添加する超
硬合金は８７％のＷＣ粉体を６．８％Ｃｏで結合した焼
結粒体で粒径は０．７〜１．２ｍｍ（平均約１ｍｍ）と
し、混合する割合は全肉盛層に対し５１重量％とした。 ｂ．溶接条件として溶接電流は３００Ａ、溶接電圧は２
５Ｖ、シールドガスはＣＯ２ 、ウィービング幅は２５
ｍｍ、溶接速度は２５０ｍｍ／分、母材の予熱はなしと
した。 （２） 比較例１の製造方法 実施例１の製造方法のうち、超硬合金粒体を加えないで
高Ｃｒ系のマトリックスのみによって肉盛層を形成した
。 （３） 比較例２の製造方法 公知のニハード４型合金を鋳造法で製造した。 （４） 比較例３の製造方法 軟鋼材からの切り出し。 以上に述べた（１）〜（４）の試験片をＲＷＡＴ法（ラ
バーホイル摩耗試験法）によって確性試験を施した。試
験条件として試験片への荷重は８．８Ｋｇ、ラバーホイ
ルの回転数は６０００回、ラバーホイルの回転速度は１
２０ｒｐｍ、摩耗材は６号珪砂、摩耗材の供給量は３０
０ｇ／分、供試材から切り取った摩耗試験片の形状は２
０ｍｍ×２０ｍｍ×５０ｍｍの直方体とした。次の表１
はこの摩耗試験の結果を示したものである。
ースを作成し、他の比較例と共に確性試験を行なった。 （１） 実施例１の製造方法 ａ．適用した材質はマトリックスとしてＣ：６％、Ｃｒ
：２７％、残りＦｅよりなるフラックスコアードワイヤ
を使用し軟鋼の母材上へミグ溶接を行なう。添加する超
硬合金は８７％のＷＣ粉体を６．８％Ｃｏで結合した焼
結粒体で粒径は０．７〜１．２ｍｍ（平均約１ｍｍ）と
し、混合する割合は全肉盛層に対し５１重量％とした。 ｂ．溶接条件として溶接電流は３００Ａ、溶接電圧は２
５Ｖ、シールドガスはＣＯ２ 、ウィービング幅は２５
ｍｍ、溶接速度は２５０ｍｍ／分、母材の予熱はなしと
した。 （２） 比較例１の製造方法 実施例１の製造方法のうち、超硬合金粒体を加えないで
高Ｃｒ系のマトリックスのみによって肉盛層を形成した
。 （３） 比較例２の製造方法 公知のニハード４型合金を鋳造法で製造した。 （４） 比較例３の製造方法 軟鋼材からの切り出し。 以上に述べた（１）〜（４）の試験片をＲＷＡＴ法（ラ
バーホイル摩耗試験法）によって確性試験を施した。試
験条件として試験片への荷重は８．８Ｋｇ、ラバーホイ
ルの回転数は６０００回、ラバーホイルの回転速度は１
２０ｒｐｍ、摩耗材は６号珪砂、摩耗材の供給量は３０
０ｇ／分、供試材から切り取った摩耗試験片の形状は２
０ｍｍ×２０ｍｍ×５０ｍｍの直方体とした。次の表１
はこの摩耗試験の結果を示したものである。
【００１４】
【表１】
この試験結果から明らかなように、本発明の耐摩耗材（
実施例１）は、比較例１に対して約５倍、比較例２に対
して約１３倍という優れた耐摩耗性があることを確認し
た。
実施例１）は、比較例１に対して約５倍、比較例２に対
して約１３倍という優れた耐摩耗性があることを確認し
た。
【００１５】図２（Ａ）は比較的靱性を有する別の実施
例における金属組織の顕微鏡写真で、母材と溶着金属の
境界部を中心として４００倍に拡大表示したものである
。 また、図２（Ｂ）は同写真の説明図である。写真におけ
る溶着金属を形成するための溶接材料は、市販の軟鋼用
溶接ワイヤ（Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．５０％、Ｍｎ
：１．１０％）が用いられている。溶着金属のミクロ組
織にはＷＣ粒子から一部溶出したと見られるタングステ
ンと炭素によってＷＣに特有の魚骨状の炭化物の生成が
みられ、これが溶着金属の硬度を高める要因となってい
る。
例における金属組織の顕微鏡写真で、母材と溶着金属の
境界部を中心として４００倍に拡大表示したものである
。 また、図２（Ｂ）は同写真の説明図である。写真におけ
る溶着金属を形成するための溶接材料は、市販の軟鋼用
溶接ワイヤ（Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：０．５０％、Ｍｎ
：１．１０％）が用いられている。溶着金属のミクロ組
織にはＷＣ粒子から一部溶出したと見られるタングステ
ンと炭素によってＷＣに特有の魚骨状の炭化物の生成が
みられ、これが溶着金属の硬度を高める要因となってい
る。
【００１６】
【発明の効果】本発明は以上に述べたとおり、業界で広
く普及した溶接機を使って肉盛層を有する優れた耐摩耗
材を提供することができる。実施例によって例示するな
ら、従来最も代表的な耐摩耗材として業界で広く使用さ
れてきたニハード（Ｎｉ−Ｈａｒｄ）材と比べても約１
３倍の耐摩耗性を具えていることが立証され従来の材料
の限界を大きく超える新しい耐摩耗材を産業機械・装置
へもたらすことができる。マトリックスを多種類の材料
から選択し、その配合割合の変化と組合せることにより
、如何なる摩耗の態様に対しても最も適合した条件を具
えた耐摩耗材を製造することが可能となった。
く普及した溶接機を使って肉盛層を有する優れた耐摩耗
材を提供することができる。実施例によって例示するな
ら、従来最も代表的な耐摩耗材として業界で広く使用さ
れてきたニハード（Ｎｉ−Ｈａｒｄ）材と比べても約１
３倍の耐摩耗性を具えていることが立証され従来の材料
の限界を大きく超える新しい耐摩耗材を産業機械・装置
へもたらすことができる。マトリックスを多種類の材料
から選択し、その配合割合の変化と組合せることにより
、如何なる摩耗の態様に対しても最も適合した条件を具
えた耐摩耗材を製造することが可能となった。
【図１】本発明の製造方法実施例を示す正面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施例である耐摩耗材の金属
組織を示した顕微鏡写真、（Ｂ）は同写真の説明図であ
る。
組織を示した顕微鏡写真、（Ｂ）は同写真の説明図であ
る。
１ 走行ビーム
２ 溶接ヘッド
３ ワイヤリール
４ 走行キャリッジ
５ 超硬合金粒体の定量供給装置
２１ トーチ
２２ ワイヤ供給装置
３０ ワイヤ
５１ ホッパ
５２ ロータリフィーダ
Ｇ 超硬合金粒体
Ｐ 溶融プール
Ｍ 母材
Ｌ 肉盛層
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄系母材上へ非酸化性雰囲気でシール
ドして所望成分のマトリックスを形成するワイヤを溶着
肉盛しつつ、該マトリックス溶融プール中へ粒径０．５
〜３．０ｍｍの超硬合金粒体を定率で添加し、肉盛層の
３０〜７０重量％を占める超硬合金粒体をマトリックス
中へ均等に分散した複合組織を形成することを特徴とす
る耐摩耗性肉盛層の溶接方法。 - 【請求項２】 鉄系母材上へ溶着した肉盛層が３０〜
７０重量％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍよりなる超硬
合金粒体と、該超硬合金粒体周囲に合金成分の一部を含
む境界層を介して各粒体間を連結する低炭素の鉄鋼材料
をマトリックスとする靱性を具えた耐摩耗材。 - 【請求項３】 鉄系母材上へ溶着した肉盛層が３０〜
７０重量％を占め粒径０．５〜３．０ｍｍよりなる超硬
合金粒体と、該超硬合金粒体間を連結し針状の微細な金
属炭化物を主体とする炭素３〜７％含有の鋳鉄材料をマ
トリックスとする引掻き摩耗へ適応する耐摩耗材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174307A JPH04371390A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 耐摩耗性肉盛層の溶接方法および耐摩耗材 |
| MYPI92000352A MY111876A (en) | 1991-06-18 | 1992-03-04 | Helding method of wear resistant overlaying layer and wear resistant material for use therein |
| AU13052/92A AU657310B2 (en) | 1991-06-18 | 1992-03-19 | Welding method of wear resistant overlaying layer and wear resistant material for use therein |
| CN92103982A CN1067599A (zh) | 1991-06-18 | 1992-05-26 | 耐磨涂覆层的焊接方法和用于其中的耐磨材料 |
| KR1019920010566A KR100249954B1 (ko) | 1991-06-18 | 1992-06-18 | 내마모성 도포층의 용접 방법 및 그 사용 내마모재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174307A JPH04371390A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 耐摩耗性肉盛層の溶接方法および耐摩耗材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371390A true JPH04371390A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15976372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174307A Pending JPH04371390A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 耐摩耗性肉盛層の溶接方法および耐摩耗材 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04371390A (ja) |
| KR (1) | KR100249954B1 (ja) |
| CN (1) | CN1067599A (ja) |
| AU (1) | AU657310B2 (ja) |
| MY (1) | MY111876A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0847774A (ja) * | 1994-08-02 | 1996-02-20 | Komatsu Ltd | 耐摩耗肉盛層形成方法およびその方法を用いる耐摩耗複合材 |
| JP2006247539A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Tokushu Denkyoku Kk | 焼結クラッシャー受歯 |
| CN103639569A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-03-19 | 程永科 | 提高挤出机耐磨件耐磨性能的方法 |
| WO2020080425A1 (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬化層の積層方法、及び積層造形物の製造方法 |
| CN112839757A (zh) * | 2018-10-17 | 2021-05-25 | 株式会社神户制钢所 | 硬化层的层叠方法和层叠造型物的制造方法 |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| US6302318B1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-10-16 | General Electric Company | Method of providing wear-resistant coatings, and related articles |
| CN103537783B (zh) * | 2013-10-16 | 2015-09-16 | 上海工程技术大学 | 硬质合金与钢的mig自动焊的焊接方法 |
| JOP20190127A1 (ar) * | 2018-07-25 | 2020-01-25 | Sichuan Huanglong Intelligent Broken Tech Limited By Share Ltd | قطاع جانبي مركب كبير المساحة مع جسيمات سبيكة متعددة الطبقات |
| CN113547192A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-26 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种硬质合金耐磨块及其制备方法 |
| CN116117281B (zh) * | 2023-04-18 | 2023-09-15 | 山东高原油气装备有限公司 | 一种高耐磨连续抽油杆夹持块加工装置及加工方法 |
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| JPS5635986B2 (ja) * | 1977-04-25 | 1981-08-20 | ||
| JPH026097A (ja) * | 1988-06-25 | 1990-01-10 | Kubota Ltd | 耐摩耗肉盛層 |
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| ZA773813B (en) * | 1977-06-24 | 1979-01-31 | De Beers Ind Diamond | Abrasive compacts |
| US4219592A (en) * | 1977-07-11 | 1980-08-26 | United Technologies Corporation | Two-way surfacing process by fusion welding |
| DE2829597A1 (de) * | 1978-07-05 | 1980-01-24 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | Werkstueck mit einer loetstelle |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3174307A patent/JPH04371390A/ja active Pending
-
1992
- 1992-03-04 MY MYPI92000352A patent/MY111876A/en unknown
- 1992-03-19 AU AU13052/92A patent/AU657310B2/en not_active Ceased
- 1992-05-26 CN CN92103982A patent/CN1067599A/zh active Pending
- 1992-06-18 KR KR1019920010566A patent/KR100249954B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CN103639569A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-03-19 | 程永科 | 提高挤出机耐磨件耐磨性能的方法 |
| WO2020080425A1 (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬化層の積層方法、及び積層造形物の製造方法 |
| JP2020063479A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬化層の積層方法、及び積層造形物の製造方法 |
| CN112839757A (zh) * | 2018-10-17 | 2021-05-25 | 株式会社神户制钢所 | 硬化层的层叠方法和层叠造型物的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1305292A (en) | 1993-01-21 |
| MY111876A (en) | 2001-02-28 |
| AU657310B2 (en) | 1995-03-09 |
| KR930000199A (ko) | 1993-01-15 |
| CN1067599A (zh) | 1993-01-06 |
| KR100249954B1 (ko) | 2000-04-01 |
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