JPS6046861A - 高耐摩耗複合材及びその製造法 - Google Patents

高耐摩耗複合材及びその製造法

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JPS6046861A
JPS6046861A JP15454483A JP15454483A JPS6046861A JP S6046861 A JPS6046861 A JP S6046861A JP 15454483 A JP15454483 A JP 15454483A JP 15454483 A JP15454483 A JP 15454483A JP S6046861 A JPS6046861 A JP S6046861A
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JP
Japan
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sintered
layer
cast
intermediate layer
composite material
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JP15454483A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Nakagawa
中川 義弘
Takashi Hashimoto
隆 橋本
Hiroaki Katayama
片山 博彰
Takeru Morikawa
長 森川
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/04Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of shallow solid or hollow bodies, e.g. wheels or rings, in moulds rotating around their axis of symmetry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Powder Metallurgy (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外層にWO焼結材を有する高耐摩耗複合材及
びその製造法に関する。
一般に、線材圧延用ロール等の耐摩耗ロール材集 3 として、WO(タングステンカーバイド)粉末ノ焼結材
(以下WO焼結材という。)が用いられている。例えば
、線材圧延機の仕上スタンド用のブロックビル用WO焼
結ロールは、諺1図の如く、ロール材(りに目的の孔型
(2)を数個加工して用いられる。又、従来の軸部を有
するロールの胴部にWO焼結リングを組立てて用いる場
合もある。これらの例では、ロール又はリング本体はす
べてがWO焼結材である。
ところが、実際の圧延に使用するのは、表面側でノソざ
15〜25xm程度であり、全体をwC焼結材とするの
け、高価なWOを多く使用することになり不峰済である
そこで、第2図の如く、表面部(3)のみをWO焼結材
として内層(4)を安価な鋳鉄や鋼材とした複合ロール
材が開発さtまた。この場合、両者を鋳ぐるみによる溶
着、ロウ付、接着材による接合等の方法が用いられるが
、溶着面での急激な組織材質、機械的性質の変化により
、使用中にこの部分での剥離現岨が起り、問題となって
いる。即ち、このタイプのロールは、経済的であるが品
質面の問題が多い。
本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、経済的で高品質の、外層にWO焼結材
を有する高耐摩耗複合材及びその製造法を提供すること
にあり、その要旨について述べると、第1発明に関し1
.本発明の高耐摩耗複合材は、WC焼結材で形成された
外層と、該外層のWa焼結材と連続的に焼結されたWO
焼結材であってその焼結粒子空隙に鋳造材を有する中間
層と、該中間層の鋳造材と冶金的に連続した同種若しく
は異種の鋳造材で形成された内層とからなる点にあり、
次に第2発明に関し、本発明の製造法は、低空隙率のW
O焼結材で形成された外層と、該外層の焼結材と連続的
に焼結された高空隙率のWa焼結材で形成された浸透曲
中間層とからなる円筒状WO焼結複合材を用いて、その
内部に、加圧を伴う鋳造法により鋳造材を鋳造し、前記
浸透曲中間層の焼結粒子空隙に前記鋳造材を浸透させた
中間層と、該中間層の鋳造材と冶金的に連続し、陽5 前記鋳造材からなる内層とを形成する点にあり、更に第
3発明に関し、本発明の製造法は、第2発明の円筒状W
O暁結複合材を用いて、その内部に加圧を伴う鋳造法に
より浸透性の良好な鋳造材を鋳造し、少なくとも前記浸
透曲中間層の焼結粒子空隙に前記鋳造材を浸透させた中
間層を形成し、次に内層として要求される性質を有する
異種の鋳造材を鋳造す゛る点にある。
以下本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の複合材を第3図に示す実施例に第5図は
、本発明の複合材を前記線材圧延用複合ロール材(5)
に適用した場合の実施例である。
図において、(6)はロール使用層に相当する厚さを有
する外層であり、通常の低空隙率(高密度)のWO焼結
拐、即ちVa核粒子Co、N1等の基地とからなる焼結
体である。(7)は中間層であり、前記外層(6)のW
O焼結材と連続的に焼結されており、空隙率の高い(低
密度)WO焼結材と、この焼結材の焼結粒子空隙に充填
され、内層(8)を形成するk16 鋳鉄材と同種の鋳造材とからなる混在層である。
即ち、一部のGo、)i、i等の基地を介して、WO粒
子群が多数の空隙を擁した状態で焼結しており、該空隙
に鋳造材が充填された構造の鋳造材の浸透層である。(
8)は内層であり、前記中間層の鋳造材と冶金的に連続
となっている。
前記外層(6)、中間層(7)、内層(8)の断面を示
せば第4図の如く、外層(6)と内層(81との間の中
間層(7)には、鋳造材の基地中KWO粒子が混在して
おり外層(6)から内層(8)への組織や材質、硬度、
機械的性質の変化が急激でなく、外層(6)の剥離に対
して非常に強い抵抗性がある。
尚、前記中間層(7)の肉厚は、l 111以上5 M
M以下が望ましい。lH未満では、鋳造材の浸透層が少
なく、使用時の外層剥離防止効果がなくなるためであり
、51Iwを越えると、鋳造材の浸透が不十分になった
場合、空隙がそのまま残存し、材質劣化となるので望ま
しくない。
そして、該複合ロール材(5)の外層(6)表面に必要
な孔型を加工すれば、従来と同等の耐摩耗性を有翫 リ するWO焼結材を外層とする高耐摩耗複合ロールが経済
的に得られる。
次に本発明の複合材の製造法について、前述した複合ロ
ール材(5)の製造実施例に基づいて説明するO まず、第5図に示す如く、ロールの使用層に相当する厚
さを有し、従来と同じ低空隙率(高密度)のWO焼結材
からなる外層(10)と、該外層(101の内側に連続
的に形成され、1〜5 ffの厚さを有し、空隙率の高
いWa焼結材からなる浸透曲中間層(+1)とからなる
円筒状WO焼結複合材(9)を製作する。
この製作は、WO粒子等の圧粉成型時、浸透前中間層相
当部に、予備焼成時の熱により消失する熱可塑性結合剤
(例えばパラフィン、ポリビニルアルコール、ステアリ
ン酸など)を混合したり、粒度の大きいWO粗粉体用い
て、圧粉成型し焼成することにより、外層(10)と浸
透曲中間層(IIIとの空隙率に差をつけるものである
次に、第6図に示す如く、前記円筒状WO焼結複合材(
9)を遠心力鋳造用金型帥内に耐火物(121で固特開
昭GO−4Ei8G1 (3) 定し、この状態で金型−を回転させ、内層Q51を形成
するための所望の鋳造材溶湯を注湯用樋041を通して
注湯し、内層Obを遠心力鋳造する。
この際、金型Oφの内部には、鋳込側バンド(+3)を
設けると共に、円筒状WO焼結複合材(91の浸透曲中
間層(II)の両端面も、鋳込まれた溶湯に接触するよ
うに空間Q71Q71を設けることが望ましい。端面部
は、冷却により凝固が早く、必要とするWO材への溶湯
の浸透が得られ難いためである。
また、浸透を助ける手段として、円筒状No焼結複合材
(9)を400〜1000℃に予熱することが望ましい
。この際、予熱によるWO焼結材の酸化等の変質を防止
するために、不活性ガス中で予熱することも有効な手段
である。加えて、該予熱は、鋳造により生ずる熱衝激に
よる円筒状WO焼結複合材(9)の割れ防止及び鋳造後
の両者の収縮差による割れ防止の効果もある。
前記遠心力鋳造の際の金型回転数については、Gxo、
が大きく、鋳込温度が高い方が浸透を助長する。一般に
QHO,け、020〜0150程度である庵9 が、勿論0150以上でも浸透を大きくするのでよい。
特に、WO焼結材の焼結粒子が小さく、空隙率が小さく
、また浸透層を厚くする必要のある時はGNOoを大き
くすればよい。このように遠心力鋳造によると浸透層の
厚さが容扇に制御できて好適である。
前記内層051の材質は、用途により、内層の強度を満
足する吃のであればよく、一般に高級鋳鉄、ダクタイル
鋳鉄、鋳鋼、その他合金鋳造材が使用できる。尤も、浸
透は高級鋳鉄が最良である。又用途によっては非鉄金属
鋳造材でもよい。
以上のようにして、前記内層Omを鋳造した後は高温の
状態下で型バランして、保熱炉、熱処理炉等で十分徐冷
することか望ましい。
ところで、以上の説明は円筒材の製造を例にして説明1
−たが、立型遠心力鋳造を行うと内層を中実とすること
も可能であるし、また、前記の円筒材の製造後に、金型
を縦にして内部に鋳造材を満たし、中実ロールとするこ
とも可能である。
また、第7図に示す如く、高空隙率の浸透前中階ムlO 間層(11)へは浸透しやすい金属、例えば高級銑鉄を
用いて、その肉厚丁度、又は少し余分に鋳造し、中間層
(7)lを形成し、次いでその内側へ強度の要求される
金属、例えば鋳鋼又はアダマイト、黒鉛鋳鋼等を鋳造し
、内層(8)Iを形成させれば、浸透の容易さと強靭な
機械的強度を容易に兼備させることができ優れる。
また、鋳造法として遠心力を利用せず、通常の置注鋳造
により溶湯な鋳込み、この際、空気圧、ガス圧等の圧力
を溶湯に加えることにより、溶湯の高空隙率のWO焼結
層への浸透を助ける手段も可能である。
次に具体的製造実施例を掲げて説明する。
外径φlδフ、内径φ90、全長’1B’#lの高耐摩
耗複合ロール材の製造実施例。
1、外径φ158 X内径φ112 x全長BO’HM
、低空隙率の外層厚さ18MM、高空隙率の浸透曲中間
層厚さ5 ’INの円筒状WO焼結複合材を準備し、N
2ガス雰囲気下でSOO℃に予熱した後、前述した第6
図の如く、遠心力鋳造用金型内隘11 へ、耐火材を介して、設置した。
2、金型を回転させ、金型回転をGyo、で150とし
た。
3、次に、下記成分の高級鋳鉄の溶湯を、鋳込温度13
80℃(通常より80℃高L/し1)で、内層と[7て
厚さ12酊になるように鋳込んだ。
成 分 (wt%) 4、内層の凝固彼、高温状態で金型から複合鋳物を取り
出【−1型バラシ1〜て保熱炉に入れ、徐冷した。
5、以上のようにして、前記円筒状WO焼結複合材に高
級鋳鉄が511M浸透した高耐摩耗複合ロール材を得た
以上述べたように、本発明の複合材は、WO焼結拐と連
続的に焼結されたWO焼結材であってその焼結粒子空隙
に鋳造材を有する中間層と、該中間層の鋳造材と冶金的
に連続した同種若しくは異種の鋳造材で形成された内層
とで構成され、その製造法は、低空隙率のto焼結材で
形成された外層と、該外層の焼結材と連続的に焼結され
た高空隙率のWO焼結材で形成された浸透曲中間層とか
らなる円筒状WO焼結複合材を用いて、その内部に、加
圧を伴う鋳造法により鋳造材を鋳造し、前記浸透曲中間
層の焼結粒子空隙に前記鋳造材を浸透させた中間層と、
該中間層の鋳造材と冶金的に連続し、前記鋳造材からな
る内層とを形成するので、経済的で、WO焼結材である
外層が通常の鋳造材である内層から剥離し難い高品質、
長寿命の高耐摩耗複合材を提供できる。加えて、前記円
筒状WO焼結被合材を用いて、その内部に、加圧を伴う
鋳造法により浸透性の良好な鋳造材を鋳造し少なくとも
、前記浸透曲中間層の焼結粒子空隙に前記鋳造材を浸透
させた中間層を形成し、次に内層として要求される性質
を有する異種の鋳造材を鋳造すれば、通常、浸透性のよ
くない高靭性鋳造材でも、内層に容易に適用でき、内層
が強靭で、陽13 かつWa焼結材の外層の剥離の心配のない経済的な高耐
摩耗複合材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第2図は従来のWO焼結材を用いた高耐摩耗
ロール材の縦断面図、第3図は本発明適用の複合ロール
材の縦断面図、第4図は本発明適用の妙合ロール材の断
面組織を模式的に表した図、第5図は本発明適用の複合
ロール材の製造に係る円筒状WO焼結複合材の縦断面図
、第6図は本発明適用の複合ロール材の製造装置の概略
を示す要部断面図、第7図は内層が中間層の浸透材と異
材質である本発明の複合材の構造を示す部分断面図を示
す。 (51・・・複合ロール材、(6)・・・外層、+71
.+71’・・・中間層、(81,f81’・・・内層
、(91・・・円筒状vra焼結複合材、(101・・
・外層、(11)・・・浸透曲中間層、05′l・・・
内層、00・・・金型。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、WO焼結材で形成された外層と、該外層のWO焼結
    材と連続的に焼結されたWO焼結材であってその焼結粒
    子空隙に鋳造材を有する中間層と、該中間層の鋳造材と
    冶金的に連続した同種若しくは異種の鋳造材で形成され
    た内層とからなる高耐摩耗複合材。 2、 低空隙率のwe焼結材で形成された外層と、該外
    層の焼結材と連続的に焼結された高空隙率のWO焼結材
    で形成された浸透曲中間層とからなる円筒状Wa焼結複
    合材を用いて、その内部に、加圧を伴う鋳造法により鋳
    造材を鋳造し、前記浸透曲中間層の焼結粒子空隙に前記
    鋳造材を浸透させた中間層と、核中間層の鋳造材と冶金
    的に連続し、前記鋳造材からなる内層とを形成すること
    を特徴とする高耐摩耗複合材の製造法・ 陽 2 3、 低空隙率のWC焼結材で形成された外層と、該外
    層の焼結材と連続的に焼結された高空隙率のWO焼結材
    で形成された浸透曲中間層とからなる円筒状WO焼結複
    合材を用いて、その内部に、加圧を伴う鋳造法により浸
    透性の良好な鋳造材を鋳造し、少なくとも前記浸透曲中
    間層の焼結粒子空隙に前記鋳造材を浸透させた中間層を
    形成し、次に内層として要求される性質を有する異種の
    鋳造材を鋳造することを特徴とする高耐摩耗複合材の製
    造法。 4、 加圧を伴う鋳造法が遠心力鋳造法である特許請求
    の範囲第2項3−4第3項に記載の高耐摩耗複合材の製
    造法。 5、 浸透性の良好な鋳造材が高級鋳鉄である特許請求
    の範囲第3項に記載の高耐摩耗複合材の製造法。
JP15454483A 1983-08-23 1983-08-23 高耐摩耗複合材及びその製造法 Pending JPS6046861A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62196306A (ja) * 1986-02-24 1987-08-29 Mitsubishi Metal Corp 複層タングステン合金の製造方法
US6110084A (en) * 1997-06-27 2000-08-29 Mitsubishi Materials Corporation Combined roll having excellent resistance to thermal shock

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62196306A (ja) * 1986-02-24 1987-08-29 Mitsubishi Metal Corp 複層タングステン合金の製造方法
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