JPH10196320A - 耐摩耗性機械部品の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性機械部品の製造方法Info
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- JPH10196320A JPH10196320A JP10011900A JP1190098A JPH10196320A JP H10196320 A JPH10196320 A JP H10196320A JP 10011900 A JP10011900 A JP 10011900A JP 1190098 A JP1190098 A JP 1190098A JP H10196320 A JPH10196320 A JP H10196320A
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本体に接合される耐摩耗性部材のクラウン値を
所望値に精密に調節し得る耐摩耗性機械部品の製造方法
を提供することである。 【解決手段】本体上にロー材と本体に比べて熱膨張係数
の小さい耐摩耗性部材を順次積層して積層体を得る。こ
の積層体を本体のオーステナイト変態開始温度より高
く、それのオーステナイト変態終了温度より低い温度範
囲で選択された接合温度まで加熱する。加熱された積層
体を冷却して、耐摩耗性部材が接合温度に対応するクラ
ウン値に変形するようにする。耐摩耗性部材のクラウン
値は接合温度での維持時間を変化させるか、積層体の冷
却速度を異ならせることによっても増減させることがで
きる。そして、耐摩耗性部材のクラウン値は、接合温度
が高いほど、接合温度での維持時間が長いほど、また冷
却速度が遅いほど減少する。
所望値に精密に調節し得る耐摩耗性機械部品の製造方法
を提供することである。 【解決手段】本体上にロー材と本体に比べて熱膨張係数
の小さい耐摩耗性部材を順次積層して積層体を得る。こ
の積層体を本体のオーステナイト変態開始温度より高
く、それのオーステナイト変態終了温度より低い温度範
囲で選択された接合温度まで加熱する。加熱された積層
体を冷却して、耐摩耗性部材が接合温度に対応するクラ
ウン値に変形するようにする。耐摩耗性部材のクラウン
値は接合温度での維持時間を変化させるか、積層体の冷
却速度を異ならせることによっても増減させることがで
きる。そして、耐摩耗性部材のクラウン値は、接合温度
が高いほど、接合温度での維持時間が長いほど、また冷
却速度が遅いほど減少する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性機械部品の
製造方法に関するもので、より詳しくはバルブリフト、
タペット、カムフォロアー、ロッカーアーム等のように
摺動面を備えた部品に耐摩耗性チップをクラウン形状に
接合する方法に関するものである。
製造方法に関するもので、より詳しくはバルブリフト、
タペット、カムフォロアー、ロッカーアーム等のように
摺動面を備えた部品に耐摩耗性チップをクラウン形状に
接合する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗性が要求される機械部品、例えば
タペットは、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブの開
閉を制御するため広く使用されている。タペットはその
下部面でカムと接触してカム軸の回転運動を上下運動に
変換することにより、ロッカーアームを介してバルブを
開閉する。従来のタペットは金属本体と耐摩耗性チップ
とからなり、耐摩耗性チップは中央部が外縁部より数μ
ｍ〜数十μｍ高いいわゆるクラウン形状の摺動面を備え
ている。かかる耐摩耗性チップは、例えば、窒化珪素、
炭化珪素、サイアロン、超硬合金で製造して金属本体に
接合する。
タペットは、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブの開
閉を制御するため広く使用されている。タペットはその
下部面でカムと接触してカム軸の回転運動を上下運動に
変換することにより、ロッカーアームを介してバルブを
開閉する。従来のタペットは金属本体と耐摩耗性チップ
とからなり、耐摩耗性チップは中央部が外縁部より数μ
ｍ〜数十μｍ高いいわゆるクラウン形状の摺動面を備え
ている。かかる耐摩耗性チップは、例えば、窒化珪素、
炭化珪素、サイアロン、超硬合金で製造して金属本体に
接合する。
【０００３】耐摩耗性チップの表面をクラウン形状に形
成する方法が二通りある。その第１方法は焼結後の耐摩
耗性チップをクラウン形状に研磨するものであるが、こ
の方法によると、クラウン形状が３次元曲面であること
から多大のコストを要する。第２方法は未焼結状態のセ
ラミックスに予めクラウン形状を形成しておき、これを
焼結して耐摩耗性チップとして使用するものであるが、
この方法では焼結時の収縮により耐摩耗性チップの寸法
精度が低下する。
成する方法が二通りある。その第１方法は焼結後の耐摩
耗性チップをクラウン形状に研磨するものであるが、こ
の方法によると、クラウン形状が３次元曲面であること
から多大のコストを要する。第２方法は未焼結状態のセ
ラミックスに予めクラウン形状を形成しておき、これを
焼結して耐摩耗性チップとして使用するものであるが、
この方法では焼結時の収縮により耐摩耗性チップの寸法
精度が低下する。
【０００４】かかる問題点を解決するため、特公平６−
７４８１１は、本体よりも熱膨張係数の小さい耐摩耗性
部材を摺動面に加熱接合すると同時に、接合体の冷却に
よる熱膨張係数の差を用いて接合面の反対面をクラウン
形状に変形させる摺動部品の製造方法を開示している。
７４８１１は、本体よりも熱膨張係数の小さい耐摩耗性
部材を摺動面に加熱接合すると同時に、接合体の冷却に
よる熱膨張係数の差を用いて接合面の反対面をクラウン
形状に変形させる摺動部品の製造方法を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法によると、本体と耐摩耗性部材との接合面が広い場
合、または両者の熱膨張係数の差が大きい場合には、ク
ラウン値が大きすぎることになる問題が発生する。かか
る現象は熱膨張係数が１３×１０-6／℃である鋼材と熱
膨張係数が３．２×１０-6／℃である窒化珪素（Ｓｉ3
Ｎ4）チップとをロー付接合する場合に著しく現れる。
このようにクラウン値が大きすぎると、接合による残留
応力が大きくなって、耐摩耗性部材の外縁部にクラック
が生成しやすいだけでなく、中央の膨出部に応力が集中
されて、耐摩耗性部材が易しく破壊されるという欠点が
ある。反対に、前記クラウン値が小さすぎると、摺動面
が平面に近くなるので、所望形状の耐摩耗性機械部品を
得ることができない。要するに、前記特公平６−７４８
１１には耐摩耗性部材のクラウン値を精密に制御する方
法が開示されておらず、単に耐摩耗性部材をクラウン形
状に変形させる方法のみが開示されているにすぎない。
法によると、本体と耐摩耗性部材との接合面が広い場
合、または両者の熱膨張係数の差が大きい場合には、ク
ラウン値が大きすぎることになる問題が発生する。かか
る現象は熱膨張係数が１３×１０-6／℃である鋼材と熱
膨張係数が３．２×１０-6／℃である窒化珪素（Ｓｉ3
Ｎ4）チップとをロー付接合する場合に著しく現れる。
このようにクラウン値が大きすぎると、接合による残留
応力が大きくなって、耐摩耗性部材の外縁部にクラック
が生成しやすいだけでなく、中央の膨出部に応力が集中
されて、耐摩耗性部材が易しく破壊されるという欠点が
ある。反対に、前記クラウン値が小さすぎると、摺動面
が平面に近くなるので、所望形状の耐摩耗性機械部品を
得ることができない。要するに、前記特公平６−７４８
１１には耐摩耗性部材のクラウン値を精密に制御する方
法が開示されておらず、単に耐摩耗性部材をクラウン形
状に変形させる方法のみが開示されているにすぎない。
【０００６】本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、その目的は本体に接合される耐摩耗性部
材のクラウン値を精密に調節し得る耐摩耗性機械部品の
製造方法を提供することである。
されたもので、その目的は本体に接合される耐摩耗性部
材のクラウン値を精密に調節し得る耐摩耗性機械部品の
製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例態様に
よると、高温で変態し得る金属本体上に本体より熱膨張
係数の小さい耐摩耗性部材をロー材を介在して積層する
ことにより積層体を得る段階と、この積層体を本体の変
態開始温度より高く変態終了温度より低い温度範囲で選
択された第１温度まで加熱する段階と、加熱された積層
体を冷却して耐摩耗性部材がクラウン形状に変形される
ようにする段階とを含む耐摩耗性機械部品の製造方法が
提供される。
よると、高温で変態し得る金属本体上に本体より熱膨張
係数の小さい耐摩耗性部材をロー材を介在して積層する
ことにより積層体を得る段階と、この積層体を本体の変
態開始温度より高く変態終了温度より低い温度範囲で選
択された第１温度まで加熱する段階と、加熱された積層
体を冷却して耐摩耗性部材がクラウン形状に変形される
ようにする段階とを含む耐摩耗性機械部品の製造方法が
提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面を参照し
て詳細に説明する。図１に示すように、耐摩耗性機械部
品１０は金属本体、例えばスチール本体１２に耐摩耗性
部材、例えば窒化珪素チップ１４をロー材１６を介在し
て積層した後、この積層体を第１温度、つまり接合温度
まで加熱してから冷却して製造する。スチール本体１２
は熱膨張係数が約１３×１０-6／℃に至るので、熱膨張
係数が約３．２×１０-6／℃に過ぎない窒化珪素チップ
１４に比べて大幅に膨張及び収縮する性質を有する。ロ
ー材１６としては、スチール本体１２及び窒化珪素チッ
プ１４に比べて低い融点を有する合金、例えばＡｇ−Ｃ
ｕ−Ｔｉ系合金、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系合金、Ａｇ
−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系合金及
びＮｉ−Ｓｉ−Ｂ−Ｆｅ系合金を使用する。
て詳細に説明する。図１に示すように、耐摩耗性機械部
品１０は金属本体、例えばスチール本体１２に耐摩耗性
部材、例えば窒化珪素チップ１４をロー材１６を介在し
て積層した後、この積層体を第１温度、つまり接合温度
まで加熱してから冷却して製造する。スチール本体１２
は熱膨張係数が約１３×１０-6／℃に至るので、熱膨張
係数が約３．２×１０-6／℃に過ぎない窒化珪素チップ
１４に比べて大幅に膨張及び収縮する性質を有する。ロ
ー材１６としては、スチール本体１２及び窒化珪素チッ
プ１４に比べて低い融点を有する合金、例えばＡｇ−Ｃ
ｕ−Ｔｉ系合金、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系合金、Ａｇ
−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系合金及
びＮｉ−Ｓｉ−Ｂ−Ｆｅ系合金を使用する。
【０００９】スチール本体１２、窒化珪素チップ１４及
びロー材１６から成る積層体をロー材１６の融点より高
い温度に加熱してから冷却すると、窒化珪素チップ１４
がロー材１６によりスチール本体１２に接合される。ス
チール本体１２の熱膨張係数は窒化珪素チップ１４に比
べて大きいので、冷却過程でスチール本体１２が窒化珪
素チップ１４より大きく収縮し、この結果窒化珪素チッ
プ１４がクラウン形状に変形する。即ち、窒化珪素チッ
プ１４の中央部が外縁部に比べて“クラウン値ｈ”だけ
高くなる。
びロー材１６から成る積層体をロー材１６の融点より高
い温度に加熱してから冷却すると、窒化珪素チップ１４
がロー材１６によりスチール本体１２に接合される。ス
チール本体１２の熱膨張係数は窒化珪素チップ１４に比
べて大きいので、冷却過程でスチール本体１２が窒化珪
素チップ１４より大きく収縮し、この結果窒化珪素チッ
プ１４がクラウン形状に変形する。即ち、窒化珪素チッ
プ１４の中央部が外縁部に比べて“クラウン値ｈ”だけ
高くなる。
【００１０】スチール本体１２は加熱及び冷却過程で変
態又は析出等により体積膨張を起こす。図２に示すよう
に、スチール本体１２は加熱により実線で表示した加熱
曲線に沿って膨張し、オーステナイト変態開始温度
ＡC1、例えば約７２８℃に至ってからはスチール本体１
２のフェライトがオーステナイトに変態し始める。スチ
ール本体１２の温度がオーステナイト変態終了温度Ｔ2
に到達すると、オーステナイト変態が終了される。冷却
時、スチール本体１２は冷却曲線に沿ってＰ点を通って
Ａr1点まで収縮し、Ａr1点ではオーステナイトがベイナ
イト、マルテンサイト又はフェライトに変態してスチー
ル本体１２を再度膨張させることになる。その後、スチ
ール本体１２は加熱曲線の初期区間に沿って収縮するこ
とにより、加熱曲線と冷却曲線がいわゆる“ヒステリシ
スループ”描くことになる。
態又は析出等により体積膨張を起こす。図２に示すよう
に、スチール本体１２は加熱により実線で表示した加熱
曲線に沿って膨張し、オーステナイト変態開始温度
ＡC1、例えば約７２８℃に至ってからはスチール本体１
２のフェライトがオーステナイトに変態し始める。スチ
ール本体１２の温度がオーステナイト変態終了温度Ｔ2
に到達すると、オーステナイト変態が終了される。冷却
時、スチール本体１２は冷却曲線に沿ってＰ点を通って
Ａr1点まで収縮し、Ａr1点ではオーステナイトがベイナ
イト、マルテンサイト又はフェライトに変態してスチー
ル本体１２を再度膨張させることになる。その後、スチ
ール本体１２は加熱曲線の初期区間に沿って収縮するこ
とにより、加熱曲線と冷却曲線がいわゆる“ヒステリシ
スループ”描くことになる。
【００１１】ロー材１６は固相点で凝固され、固相点よ
り約１００℃低い温度Ｔ0で強度を有し始める。温度Ｔ0
ではスチール本体１２の冷却曲線（実線）と窒化珪素チ
ップ１４の冷却曲線（一点鎖線）がＰ点で交差すること
になり、スチール本体１２と窒化珪素１４間にはストレ
インが存在しない。冷却が続くにつれて、スチール本体
１２は窒化珪素１４に比べてより大幅に収縮して、常温
ではスチール本体１２と窒化珪素チップ１４との間にＸ
だけのストレインが発生する。このようなストレインに
より、窒化珪素チップ１４にはベンディングモーメント
が作用し、当該窒化珪素チップ１４はストレインＸに比
例する大きさのクラウン値を有するように変形する。
り約１００℃低い温度Ｔ0で強度を有し始める。温度Ｔ0
ではスチール本体１２の冷却曲線（実線）と窒化珪素チ
ップ１４の冷却曲線（一点鎖線）がＰ点で交差すること
になり、スチール本体１２と窒化珪素１４間にはストレ
インが存在しない。冷却が続くにつれて、スチール本体
１２は窒化珪素１４に比べてより大幅に収縮して、常温
ではスチール本体１２と窒化珪素チップ１４との間にＸ
だけのストレインが発生する。このようなストレインに
より、窒化珪素チップ１４にはベンディングモーメント
が作用し、当該窒化珪素チップ１４はストレインＸに比
例する大きさのクラウン値を有するように変形する。
【００１２】一方、積層体をスチール本体１２のオース
テナイト変態開始温度ＡC1より高くオーステナイト変態
終了温度Ｔ2より低い接合温度Ｔ1まで加熱してから冷却
する場合は、スチール本体１２が点線で表示した冷却曲
線に沿って収縮し、窒化珪素チップ１４は二点鎖線で示
した冷却曲線に沿って収縮することになる。即ち、窒化
珪素チップ１４の冷却曲線は上方に移動してＱ点でスチ
ール本体１２の冷却曲線と交差する。従って、冷却が終
わると、スチール本体１２と窒化珪素チップ１４との間
にＹだけのストレインが発生する。このストレインＹは
積層体をオーステナイト変態終了温度Ｔ2以上の接合温
度に加熱してから冷却する時に発生するストレインＸに
比べて遥かに大きいので、冷却後の窒化珪素チップ１４
のクラウン値もそれに比例して大きくなる。
テナイト変態開始温度ＡC1より高くオーステナイト変態
終了温度Ｔ2より低い接合温度Ｔ1まで加熱してから冷却
する場合は、スチール本体１２が点線で表示した冷却曲
線に沿って収縮し、窒化珪素チップ１４は二点鎖線で示
した冷却曲線に沿って収縮することになる。即ち、窒化
珪素チップ１４の冷却曲線は上方に移動してＱ点でスチ
ール本体１２の冷却曲線と交差する。従って、冷却が終
わると、スチール本体１２と窒化珪素チップ１４との間
にＹだけのストレインが発生する。このストレインＹは
積層体をオーステナイト変態終了温度Ｔ2以上の接合温
度に加熱してから冷却する時に発生するストレインＸに
比べて遥かに大きいので、冷却後の窒化珪素チップ１４
のクラウン値もそれに比例して大きくなる。
【００１３】以上から分かるように、接合温度をスチー
ル本体１２のオーステナイト変態開始温度ＡC1とオース
テナイト変態終了温度Ｔ2間で任意に選択することによ
り、窒化珪素チップ１４のクラウン値を精密に調節し得
る。オーステナイト変態開始温度ＡC1とオーステナイト
変態終了温度Ｔ2間の温度範囲では接合温度が高くなる
ほどスチール本体１２のオーステナイト変態量が増加
し、接合温度が低くなるほどオーステナイト変態量が減
少する。オーステナイト変態量が増加すると、冷却後に
スチール本体１２と窒化珪素チップ１４間のストレイン
が減少して窒化珪素チップ１４のクラウン値が小さくな
る。反対にオーステナイト変態量が減少すると、冷却後
にスチール本体１２と窒化珪素チップ１４間のストレイ
ンが増加して窒化珪素チップ１４のクラウン値が大きく
なる。
ル本体１２のオーステナイト変態開始温度ＡC1とオース
テナイト変態終了温度Ｔ2間で任意に選択することによ
り、窒化珪素チップ１４のクラウン値を精密に調節し得
る。オーステナイト変態開始温度ＡC1とオーステナイト
変態終了温度Ｔ2間の温度範囲では接合温度が高くなる
ほどスチール本体１２のオーステナイト変態量が増加
し、接合温度が低くなるほどオーステナイト変態量が減
少する。オーステナイト変態量が増加すると、冷却後に
スチール本体１２と窒化珪素チップ１４間のストレイン
が減少して窒化珪素チップ１４のクラウン値が小さくな
る。反対にオーステナイト変態量が減少すると、冷却後
にスチール本体１２と窒化珪素チップ１４間のストレイ
ンが増加して窒化珪素チップ１４のクラウン値が大きく
なる。
【００１４】加熱時パーライトからオーステナイトへの
変態は、パーライト内に存在する体心立方格子構造のフ
ェライトが面心立方格子構造のオーステナイトに変態す
る間、セメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）から炭素が分離されて
オーステナイトのＦｅ格子間に拡散されることによりな
される。このように、オーステナイト変態は本質的に炭
素の拡散を伴う変態であるため、オーステナイト変態量
は接合温度だけでなく接合温度での維持時間により影響
を受ける。即ち、オーステナイト変態量は接合温度が高
いほど、また接合温度での維持時間が長くなるほど増加
し、窒化珪素チップ１４のクラウン値はオーステナイト
変態量が増加するほど小さくなる。従って、窒化珪素チ
ップ１４のクラウン値は接合温度、接合温度での維持時
間又は両者を適宜選択することにより精密に調節し得
る。
変態は、パーライト内に存在する体心立方格子構造のフ
ェライトが面心立方格子構造のオーステナイトに変態す
る間、セメンタイト（Ｆｅ3Ｃ）から炭素が分離されて
オーステナイトのＦｅ格子間に拡散されることによりな
される。このように、オーステナイト変態は本質的に炭
素の拡散を伴う変態であるため、オーステナイト変態量
は接合温度だけでなく接合温度での維持時間により影響
を受ける。即ち、オーステナイト変態量は接合温度が高
いほど、また接合温度での維持時間が長くなるほど増加
し、窒化珪素チップ１４のクラウン値はオーステナイト
変態量が増加するほど小さくなる。従って、窒化珪素チ
ップ１４のクラウン値は接合温度、接合温度での維持時
間又は両者を適宜選択することにより精密に調節し得
る。
【００１５】また、スチール本体１２と窒化珪素チップ
１４は熱膨張係数が相違するため、冷却過程で両者の接
合部には残留応力が生じ、この残留応力は接合温度、接
合温度での維持時間とともに窒化珪素チップ１４のクラ
ウン値に影響を及ぼす。換言すると、残留応力が大きい
ほど窒化珪素チップ１４のクラウン値は増加し、残留応
力が小さいほど窒化珪素チップ１４のクラウン値は減少
する。残留応力の大きさは冷却速度の関数で、積層体の
冷却速度を変化させて調節し得る。
１４は熱膨張係数が相違するため、冷却過程で両者の接
合部には残留応力が生じ、この残留応力は接合温度、接
合温度での維持時間とともに窒化珪素チップ１４のクラ
ウン値に影響を及ぼす。換言すると、残留応力が大きい
ほど窒化珪素チップ１４のクラウン値は増加し、残留応
力が小さいほど窒化珪素チップ１４のクラウン値は減少
する。残留応力の大きさは冷却速度の関数で、積層体の
冷却速度を変化させて調節し得る。
【００１６】以上ではスチール本体１２と窒化珪素チッ
プ１４を使用して耐摩耗性機械部品１０を製造する方法
を説明したが、耐摩耗性機械部品の本体は高温で変態し
得る他種の金属で製造することもできる。ただ、このよ
うな金属は、比較的遅い冷却速度で、または不活性気体
を用いた冷却時に高い硬化能を発揮するものが好まし
い。また、窒化珪素チップ１４の代わりに他種の耐摩耗
性部材を使用することもでき、その例としては超硬合金
チップ、ジルコニアチップ、アルミナチップ、炭化珪素
チップが挙げられる。
プ１４を使用して耐摩耗性機械部品１０を製造する方法
を説明したが、耐摩耗性機械部品の本体は高温で変態し
得る他種の金属で製造することもできる。ただ、このよ
うな金属は、比較的遅い冷却速度で、または不活性気体
を用いた冷却時に高い硬化能を発揮するものが好まし
い。また、窒化珪素チップ１４の代わりに他種の耐摩耗
性部材を使用することもでき、その例としては超硬合金
チップ、ジルコニアチップ、アルミナチップ、炭化珪素
チップが挙げられる。
【００１７】
［実施例１］ディスク形の耐摩耗性部材を介在してディ
スク形の本体に積層して多数の積層体を得た。本体とし
ては、直径が３２mm、厚さが５mmであり、重量比０．２
５〜０．３５％のＣ、０．１５〜０．３５％のＳｉ、
０．３５〜０．６０％のＭｎ、２．５〜３．５％のＮ
ｉ、２．５〜３．５％のＣｒ、０．５〜０．７％のＭ
ｏ、０．０３％以下のＳ、０．０３％以下のＣｕ、０．
０８％以下のＰ及び残部がＦｅから成るスチール本体を
使用した。耐摩耗性部材としては直径が３２mm、厚さが
３２mmであり、熱膨張係数が３．２×１０-6／℃である
窒化珪素チップを使用した。そして、ロー材としては、
７２０℃の液相線と６２０℃の固相線を有し、重量比で
２４％のＣｕ、１４％のＩｎ、２％のＴｉ及び残部Ａｇ
から成るＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系合金を使用した。
スク形の本体に積層して多数の積層体を得た。本体とし
ては、直径が３２mm、厚さが５mmであり、重量比０．２
５〜０．３５％のＣ、０．１５〜０．３５％のＳｉ、
０．３５〜０．６０％のＭｎ、２．５〜３．５％のＮ
ｉ、２．５〜３．５％のＣｒ、０．５〜０．７％のＭ
ｏ、０．０３％以下のＳ、０．０３％以下のＣｕ、０．
０８％以下のＰ及び残部がＦｅから成るスチール本体を
使用した。耐摩耗性部材としては直径が３２mm、厚さが
３２mmであり、熱膨張係数が３．２×１０-6／℃である
窒化珪素チップを使用した。そして、ロー材としては、
７２０℃の液相線と６２０℃の固相線を有し、重量比で
２４％のＣｕ、１４％のＩｎ、２％のＴｉ及び残部Ａｇ
から成るＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系合金を使用した。
【００１８】このように得られた各々の積層体を真空雰
囲気で６６０〜８４０℃の温度範囲で選択された第１温
度、つまり多くの接合温度まで加熱し、各々の接合温度
で１０分間維持した後、常温まで炉冷して耐摩耗性機械
部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部
材に対してクラウン値を測定して表１及び図３に示すよ
うな結果を得た。この時に測定されたクラウン値は耐摩
耗性部材の外縁部に対する中央部の高さを示す。
囲気で６６０〜８４０℃の温度範囲で選択された第１温
度、つまり多くの接合温度まで加熱し、各々の接合温度
で１０分間維持した後、常温まで炉冷して耐摩耗性機械
部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部
材に対してクラウン値を測定して表１及び図３に示すよ
うな結果を得た。この時に測定されたクラウン値は耐摩
耗性部材の外縁部に対する中央部の高さを示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１及び図３から分かるように、接合温度
が増加するにつれてクラウン値は段々減少し、８１０℃
以上の接合温度ではクラウン値がマイナスとなって耐摩
耗性部材が凹んだ形状に変形する。これは耐摩耗性部材
のクラウン値が単に熱膨張係数の差だけによって決定さ
れるものではなく、接合温度にも大きく依存することを
意味する。従って、接合温度を適切に設定することによ
り耐摩耗性部材のクラウン値を任意に調節し得るもので
ある。
が増加するにつれてクラウン値は段々減少し、８１０℃
以上の接合温度ではクラウン値がマイナスとなって耐摩
耗性部材が凹んだ形状に変形する。これは耐摩耗性部材
のクラウン値が単に熱膨張係数の差だけによって決定さ
れるものではなく、接合温度にも大きく依存することを
意味する。従って、接合温度を適切に設定することによ
り耐摩耗性部材のクラウン値を任意に調節し得るもので
ある。
【００２１】［実施例２］実施例１と同方法により多数
の積層体を得、これらの積層体を７９０℃の接合温度ま
で加熱して多様な時間維持した後、常温まで冷却して耐
摩耗性機械部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品の
耐摩耗性部材のクラウン値を測定して表２及び図４に示
すような結果を得た。
の積層体を得、これらの積層体を７９０℃の接合温度ま
で加熱して多様な時間維持した後、常温まで冷却して耐
摩耗性機械部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品の
耐摩耗性部材のクラウン値を測定して表２及び図４に示
すような結果を得た。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２及び図４から分かるように、接合温度
での維持時間が長くなるほどクラウン値は段々小さくな
り、維持時間が３０分を超えるとクラウン値がマイナス
となって耐摩耗性部材が凹んだ形状に変形する。従っ
て、耐摩耗性部材のクラウン値は接合温度での維持時間
を適宜設定することにより任意に調節し得る。
での維持時間が長くなるほどクラウン値は段々小さくな
り、維持時間が３０分を超えるとクラウン値がマイナス
となって耐摩耗性部材が凹んだ形状に変形する。従っ
て、耐摩耗性部材のクラウン値は接合温度での維持時間
を適宜設定することにより任意に調節し得る。
【００２４】［実施例３］ディスク形耐摩耗性部材をロ
ー材を介在してディスク形の本体に積層して多数の積層
体を得た。本体としては実施例１のものと同一のスチー
ル本体を使用し、ロー材も実施例１のものと同一の合金
を使用した。耐摩耗性部材としては、直径が３２mm、厚
さが１．５mmであるコバルト系超硬合金チップとニッケ
ル系超硬合金チップの２種を使用した。
ー材を介在してディスク形の本体に積層して多数の積層
体を得た。本体としては実施例１のものと同一のスチー
ル本体を使用し、ロー材も実施例１のものと同一の合金
を使用した。耐摩耗性部材としては、直径が３２mm、厚
さが１．５mmであるコバルト系超硬合金チップとニッケ
ル系超硬合金チップの２種を使用した。
【００２５】このように得られた各々の積層体を真空雰
囲気で６８０〜８１０℃の温度範囲で選択された多様な
接合温度まで加熱し、各々の接合温度で１０分間維持し
た後、常温まで炉冷して耐摩耗性機械部品を製造した。
各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材に対してクラウ
ン値を測定した。耐摩耗性部材がコバルト系超硬合金チ
ップである場合、それのクラウン値は表３及び図５に示
すようになった。また、耐摩耗性部材がニッケル系超硬
合金チップである場合、それのクラウン値は表４及び図
６に示すようになった。
囲気で６８０〜８１０℃の温度範囲で選択された多様な
接合温度まで加熱し、各々の接合温度で１０分間維持し
た後、常温まで炉冷して耐摩耗性機械部品を製造した。
各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材に対してクラウ
ン値を測定した。耐摩耗性部材がコバルト系超硬合金チ
ップである場合、それのクラウン値は表３及び図５に示
すようになった。また、耐摩耗性部材がニッケル系超硬
合金チップである場合、それのクラウン値は表４及び図
６に示すようになった。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】 表３、表４及び図５、図６から分かるように、耐摩耗性
部材として超硬合金チップを使用する場合にも、クラウ
ン値は接合温度の増加によって段々減少するので、接合
温度を適宜選択することにより耐摩耗性部材のクラウン
値を任意に調節し得る。
部材として超硬合金チップを使用する場合にも、クラウ
ン値は接合温度の増加によって段々減少するので、接合
温度を適宜選択することにより耐摩耗性部材のクラウン
値を任意に調節し得る。
【００２８】［実施例４］実施例１と同方法により多数
の積層体を得、各々の積層体を真空雰囲気で７９０℃の
接合温度まで加熱し１０分間維持した後、冷却速度を多
様にして常温まで冷却して耐摩耗性機械部品を製造し
た。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材のクラウン
値を測定して表５及び図７に示すような結果を得た。
の積層体を得、各々の積層体を真空雰囲気で７９０℃の
接合温度まで加熱し１０分間維持した後、冷却速度を多
様にして常温まで冷却して耐摩耗性機械部品を製造し
た。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材のクラウン
値を測定して表５及び図７に示すような結果を得た。
【００２９】
【表５】
【００３０】表５及び図７から分かるように、冷却速度
が遅くなるほど耐摩耗性部材のクラウン値は減少する。
このクラウン値の減少原因は、冷却速度が遅くなるほど
接合部の残留応力が減少するためである。従って、耐摩
耗性部材のクラウン値は冷却速度を適宜選択することに
よっても任意に調節し得る。
が遅くなるほど耐摩耗性部材のクラウン値は減少する。
このクラウン値の減少原因は、冷却速度が遅くなるほど
接合部の残留応力が減少するためである。従って、耐摩
耗性部材のクラウン値は冷却速度を適宜選択することに
よっても任意に調節し得る。
【００３１】［実施例５］実施例１と同方法により多数
の積層体を得、各々の積層体を７９０℃の接合温度まで
加熱し１０分間維持した後、常温まで冷却して耐摩耗性
機械部品を製造した。冷却過程では各々の耐摩耗性機械
部品を第２温度、つまり２００℃、３００℃、４００℃
の熱処理温度で０分、３０分、６０分間維持してから冷
却した。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材に対し
てクラウン値を測定して表６及び図８に示すような結果
を得た。
の積層体を得、各々の積層体を７９０℃の接合温度まで
加熱し１０分間維持した後、常温まで冷却して耐摩耗性
機械部品を製造した。冷却過程では各々の耐摩耗性機械
部品を第２温度、つまり２００℃、３００℃、４００℃
の熱処理温度で０分、３０分、６０分間維持してから冷
却した。各々の耐摩耗性機械部品の耐摩耗性部材に対し
てクラウン値を測定して表６及び図８に示すような結果
を得た。
【００３２】
【表６】
【００３３】表６及び図８から分かるように、耐摩耗性
機械部品を２００℃の熱処理温度で多様な時間維持する
場合は、耐摩耗性部材のクラウン値が殆ど変化しなかっ
たが、３００℃と４００℃の熱処理温度では維持時間が
長くなるほどにクラウン値が減少した。従って、冷却過
程で耐摩耗性機械部品を適切な熱処理温度で適切な時間
維持することによっても耐摩耗性部材のクラウン値を調
節し得る。
機械部品を２００℃の熱処理温度で多様な時間維持する
場合は、耐摩耗性部材のクラウン値が殆ど変化しなかっ
たが、３００℃と４００℃の熱処理温度では維持時間が
長くなるほどにクラウン値が減少した。従って、冷却過
程で耐摩耗性機械部品を適切な熱処理温度で適切な時間
維持することによっても耐摩耗性部材のクラウン値を調
節し得る。
【００３４】［実施例６］ディスク形の耐摩耗性部材を
ロー材を介在してディスク形の本体に積層して多数の積
層体を得た。本体としては実施例１と同一スチール本体
を使用し、ロー材も実施例１のものと同一合金を使用し
た。耐摩耗性部材としては、直径が３２mm、厚さが１．
５mm、熱膨張係数が５．１×１０-6／℃である超硬合金
チップを使用した。
ロー材を介在してディスク形の本体に積層して多数の積
層体を得た。本体としては実施例１と同一スチール本体
を使用し、ロー材も実施例１のものと同一合金を使用し
た。耐摩耗性部材としては、直径が３２mm、厚さが１．
５mm、熱膨張係数が５．１×１０-6／℃である超硬合金
チップを使用した。
【００３５】このように得られた各々の積層体を真空雰
囲気で７９０℃の接合温度に加熱し１０分間維持した
後、冷却速度を多様にして常温まで冷却することにより
耐摩耗性機械部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品
の耐摩耗性部材に対してクラウン値を測定して表７及び
図９に示すような結果を得た。
囲気で７９０℃の接合温度に加熱し１０分間維持した
後、冷却速度を多様にして常温まで冷却することにより
耐摩耗性機械部品を製造した。各々の耐摩耗性機械部品
の耐摩耗性部材に対してクラウン値を測定して表７及び
図９に示すような結果を得た。
【００３６】
【表７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
接合温度、接合温度での維持時間、冷却速度、冷却中熱
処理温度での維持時間等の工程変数を適宜選択すること
により、耐摩耗性部材のクラウン値を耐摩耗性機械部品
の大きさ及び用途に合うように精密に調節することがで
き、耐摩耗性部材の過度な変形による亀裂又は破損を防
止することができる。
接合温度、接合温度での維持時間、冷却速度、冷却中熱
処理温度での維持時間等の工程変数を適宜選択すること
により、耐摩耗性部材のクラウン値を耐摩耗性機械部品
の大きさ及び用途に合うように精密に調節することがで
き、耐摩耗性部材の過度な変形による亀裂又は破損を防
止することができる。
【図１】クラウン形状の耐摩耗性部材を有する耐摩耗性
機械部品を製造する方法を例示する説明図である。
機械部品を製造する方法を例示する説明図である。
【図２】接合温度によるスチール本体と窒化珪素チップ
の熱膨張挙動を示すグラフである。
の熱膨張挙動を示すグラフである。
【図３】窒化珪素チップを耐摩耗性部材として使用する
場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
【図４】窒化珪素チップを耐摩耗性部材として使用する
場合における積層体の接合温度での維持時間と耐摩耗性
部材のクラウン値との関係を示すグラフである。
場合における積層体の接合温度での維持時間と耐摩耗性
部材のクラウン値との関係を示すグラフである。
【図５】コバルト系超硬合金チップを耐摩耗性部材とし
て使用する場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部
材のクラウン値との関係を示すグラフである。
て使用する場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部
材のクラウン値との関係を示すグラフである。
【図６】ニッケル系超硬合金チップを耐摩耗性部材とし
て使用する場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部
材のクラウン値との関係を示すグラフである。
て使用する場合における積層体の接合温度と耐摩耗性部
材のクラウン値との関係を示すグラフである。
【図７】窒化珪素チップを耐摩耗性部材として使用する
場合における積層体の冷却速度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
場合における積層体の冷却速度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
【図８】窒化珪素チップを耐摩耗性部材として使用する
場合における積層体の第２温度での維持時間とクラウン
値との関係を示すグラフである。
場合における積層体の第２温度での維持時間とクラウン
値との関係を示すグラフである。
【図９】超硬合金チップを耐摩耗性部材として使用する
場合における積層体の冷却速度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
場合における積層体の冷却速度と耐摩耗性部材のクラウ
ン値との関係を示すグラフである。
１０ 耐摩耗性機械部品 １２ スチール本体 １４ 窒化珪素チップ １６ ロー材
フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９９７Ｐ３３４６９ (32)優先日 1997年７月18日 (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ）
Claims (8)
- 【請求項１】 高温で変態し得る金属本体上に本体より
熱膨張係数の小さい耐摩耗性部材をロー材を介在して積
層することにより積層体を得る段階と、この積層体を本
体の変態開始温度より高く変態終了温度より低い温度範
囲で選択された第１温度まで加熱する段階と、加熱され
た積層体を冷却して耐摩耗性部材がクラウン形状に変形
されるようにする段階とを含むことを特徴とする耐摩耗
性機械部品の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１温度で前記積層体を制御された
時間維持する段階をさらに含むことを特徴とする請求項
１記載の耐摩耗性機械部品の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属本体がスチールで製造され、前
記変態開始温度及び変態終了温度がそれぞれオーステナ
イト変態開始温度及びオーステナイト変態終了温度であ
ることを特徴とする請求項１記載の耐摩耗性機械部品の
製造方法。 - 【請求項４】 前記耐摩耗性部材が窒化珪素、超硬合
金、ジルコニア、アルミナ及び炭化珪素からなるグルー
プから選択された１種の材料で製造されることを特徴と
する請求項３記載の耐摩耗性機械部品の製造方法。 - 【請求項５】 前記ロー材が前記金属本体及び耐摩耗性
部材に比べて低い融点を有するＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ
系合金であることを特徴とする請求項４記載の耐摩耗性
機械部品の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１温度が６６０℃〜８４０℃の温
度範囲で選択されることを特徴とする請求項１記載の耐
摩耗性機械部品の製造方法。 - 【請求項７】 前記積層体が３〜１００℃／minの速度
で冷却されることを特徴とする請求項１記載の耐摩耗性
機械部品の製造方法。 - 【請求項８】 前記積層体を前記第１温度と常温との間
の第２温度まで冷却した後、第２温度で制御された時間
維持することを特徴とする請求項１記載の耐摩耗性機械
部品の製造方法。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19960076868 | 1996-12-30 | ||
| KR19960076867 | 1996-12-30 | ||
| KR1996P76868 | 1997-07-18 | ||
| KR1997P33469 | 1997-07-18 | ||
| KR1997P33468 | 1997-07-18 | ||
| KR1019970033469A KR100242965B1 (ko) | 1996-12-30 | 1997-07-18 | 습동부품의 제조방법 |
| KR1019970033468A KR100242964B1 (ko) | 1996-12-30 | 1997-07-18 | 습동부품의 제조방법 |
| KR1996P76867 | 1997-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196320A true JPH10196320A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=27483177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10011900A Pending JPH10196320A (ja) | 1996-12-30 | 1998-01-05 | 耐摩耗性機械部品の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6021939A (ja) |
| JP (1) | JPH10196320A (ja) |
| DE (1) | DE19758138B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000246460A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック摺動部品 |
| JP2007237248A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 異種材料接合体の製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6079611A (en) * | 1998-12-28 | 2000-06-27 | Shimano Inc. | Method of manufacturing ventilated brake disc |
| US20080103817A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-05-01 | Bohlke Edward H Iii | Portable memory devices and system and method for using same in pharmaceutical transactions |
| US7857194B2 (en) * | 2007-05-01 | 2010-12-28 | University Of Dayton | Method of joining metals to ceramic matrix composites |
| DE102014225054A1 (de) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Mahle International Gmbh | Verstellbare Nockenwelle |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737346B2 (ja) * | 1988-10-04 | 1995-04-26 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック体と金属体の接合体及びその接合方法 |
| JP2811020B2 (ja) * | 1990-04-17 | 1998-10-15 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックスと鋼の接合体及びその製造方法 |
| JPH0674811A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-18 | Toshiba Corp | 回転体内の液面検出装置 |
| WO1996015359A1 (fr) * | 1994-11-14 | 1996-05-23 | Sumitimo Electric Industries, Ltd. | Piece coulissante en ceramique |
| DE69625174T2 (de) * | 1995-06-19 | 2003-10-02 | Sumitomo Electric Industries | Gleitteil und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2897428B2 (ja) * | 1995-06-26 | 1999-05-31 | 住友電気工業株式会社 | セラミック摺動部品 |
-
1997
- 1997-12-30 US US09/000,925 patent/US6021939A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-30 DE DE19758138A patent/DE19758138B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-05 JP JP10011900A patent/JPH10196320A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000246460A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック摺動部品 |
| JP2007237248A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 異種材料接合体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19758138B4 (de) | 2007-07-12 |
| DE19758138A1 (de) | 1998-07-02 |
| US6021939A (en) | 2000-02-08 |
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