JPWO2016079812A1 - 機械部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ブシュ（１３）と外周面（５３）において接触しつつブシュ（１３）に対して相対的に摺動運動すべき機械部品であるスプロケット（５）は、第１金属からなるベース部（５０）と、外周面（５３）を構成するようにベース部（５０）を覆う肉盛層（５２）と、を備える。外周面（５３）を構成する肉盛層（５２）の表面は平滑化されている。肉盛層（５２）の表面が平滑化されていることにより、スプロケット（５）のブシュ（１３）に対する攻撃性が抑制される。

Description

本発明は機械部品およびその製造方法に関し、より具体的には、他の部品と接触しつつ当該他の部品に対して相対的に運動すべき機械部品およびその製造方法に関するものである。

耐摩耗性の向上等を目的として、機械部品に肉盛層が形成される場合がある。耐摩耗性を向上させるための肉盛層としては、たとえば鋼からなる母材中に硬質粒子が分散したものを採用することができる。肉盛層は、たとえば肉盛溶接により形成することができる（たとえば、特開２００８−７６３号公報（特許文献１）および特開平８−４７７７４号公報（特許文献２）参照）。

特開２００８−７６３号公報 特開平８−４７７７４号公報

他の部品と接触しつつ当該他の部品に対して相対的に運動する機械部品に耐摩耗性の向上等を目的として肉盛層を形成すると、当該機械部品の他の部品に対する攻撃性が高くなる場合がある。このような場合、肉盛層が形成された機械部品の耐久性が向上する一方で、他の部品の寿命が低下する。

本発明は、肉盛層が形成された機械部品の他の部品に対する攻撃性を抑制することを目的の１つとする。

本発明に従った機械部品は、他の部品と接触領域において接触しつつ当該他の部品に対して相対的に運動すべき機械部品である。この機械部品は、第１金属からなるベース部と、上記接触領域の少なくとも一部を構成するようにベース部を覆う肉盛層と、を備える。上記接触領域を構成する上記肉盛層の表面は平滑化されている。

上述のように、機械部品に肉盛層を形成すると、肉盛層が形成された機械部品の耐久性が向上する一方で、他の部品の寿命が低下する場合がある。本発明者らは、以下のように、肉盛層が形成された機械部品の接触領域の形状を適切に制御することにより、他の部品に対する攻撃性を有効に抑制できることを見出した。肉盛層は、肉盛層を構成する材料が液体状態とされた状態で機械部品上に供給され、凝固することにより形成される。そのため、肉盛層の形状は、液体時の表面張力等の影響を受けることとなり、その形状を精度よく制御することは容易ではない。他の部品と接触しつつ使用される部品の接触領域に肉盛層が形成されると、肉盛層の低い形状精度に起因して局所的に接触面圧が上昇する等の現象が発生し、当該他の部品に対する攻撃性が高くなる。

本発明の機械部品では、接触領域を構成する上記肉盛層の表面が平滑化されている。これにより、局所的に接触面圧が上昇する等の現象が抑制され、機械部品の他の部品に対する攻撃性が抑制される。本願において肉盛層の表面が平滑化されている状態とは、肉盛層の表面から液体時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された状態をいう。

上記機械部品において、上記肉盛層は、第２金属からなる母相と、当該母相中に分散する硬質粒子と、を含んでいてもよい。このようにすることにより、耐摩耗性に優れた肉盛層を容易に形成することができる。

上記機械部品において、上記接触領域を構成する上記肉盛層の表面から上記硬質粒子の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域内に位置する硬質粒子は、肉盛層に埋め込まれた状態で並んで配置されていてもよい。このようにすることにより、肉盛層の表面から硬質粒子が大きく突出して配置されることが抑制される。その結果、機械部品の使用中における硬質粒子の脱落が抑制される。なお、硬質粒子の平均粒径は、肉盛層の表面に垂直な断面を光学顕微鏡にて観察し、観察される硬質粒子１０個の直径の平均値を計算することにより得ることができる。

上記機械部品において、上記肉盛層表層領域内に位置する上記硬質粒子は、上記肉盛層の表面に接するように配置されてもよい。これにより、肉盛層の表面から露出する硬質粒子の領域がわずかとなり、硬質粒子の脱落が抑制される。

上記機械部品において、上記肉盛層表層領域内に位置する上記硬質粒子の、上記肉盛層の表面から露出する領域に対応する中心角は鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層の表面から露出する硬質粒子の領域がわずかとなり、硬質粒子の脱落が抑制される。

上記機械部品において、上記肉盛層は、当該肉盛層と上記ベース部との界面を含む領域において、ベース部に向けて突出する突出部を含んでいてもよい。これにより、ベース部から肉盛層が剥離することが抑制される。

上記機械部品において、上記突出部には、上記硬質粒子の少なくとも一部が進入していてもよい。これにより、ベース部から肉盛層が剥離することが、より確実に抑制される。

上記機械部品において、上記接触領域を構成する肉盛層の表面は鍛造により平滑化されていてもよい。このようにすることにより、液体時の表面張力等の影響を受けた肉盛層の表面が鍛造によって平滑化され、他の部品に対する攻撃性がより確実に抑制される。

本発明の従った機械部品の製造方法は、他の部品と接触領域において接触しつつ当該他の部品に対して相対的に運動すべき機械部品の製造方法である。この機械部品の製造方法は、第１金属からなるベース部材を準備する工程と、ベース部材の表面に接触してベース部材の表面を覆うように肉盛層を形成する工程と、接触領域の少なくとも一部を肉盛層が構成し、かつ肉盛層が加工されるように肉盛層が形成されたベース部材を鍛造する工程と、を備える。

本発明の機械部品の製造方法では、接触領域の少なくとも一部を肉盛層が構成し、かつ肉盛層が加工されるように肉盛層が形成されたベース部材が鍛造される。そのため、液体時の表面張力等の影響を受けた形状精度の低い肉盛層が鍛造によって加工され、表面が平滑化される。本発明の機械部品の製造方法によれば、肉盛層が鍛造によって加工されることにより、肉盛層の表面が平滑化され、他の部品に対する攻撃性が抑制された機械部品を容易に製造することができる。

上記機械部品の製造方法において、肉盛層が形成されたベース部材を鍛造する工程では、肉盛層が形成されたベース部材が熱間鍛造されてもよい。熱間鍛造を採用することにより、肉盛層が形成されたベース部材を容易に鍛造することが可能となる。

上記機械部品の製造方法において、肉盛層を形成する工程では、第２金属からなる母相と、母相中に分散する硬質粒子と、を含む肉盛層が形成されてもよい。このようにすることにより、耐摩耗性に優れた肉盛層を容易に形成することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の機械部品およびその製造方法によれば、肉盛層が形成された機械部品の他の部品に対する攻撃性を抑制することができる。

履帯式走行装置の構造を示す概略図である。 スプロケットおよびブシュの動作を説明するための概略図である。 ブシュの構造を示す概略斜視図である。 スプロケットとブシュとの接触状態を示す概略断面図である。 図４の線分Ｖ−Ｖに沿う概略断面図である。 肉盛層の表面付近の構造を示す概略断面図である。 肉盛層とベース部との界面付近の構造を示す概略断面図である。 機械部品（スプロケットおよびブシュ）の製造方法の概略を示すフローチャートである。 スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 肉盛層の形成方法を説明するための概略断面図である。 スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。 ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。 ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。 肉盛層の表面付近の光学顕微鏡写真である（実施例）。 肉盛層の表面付近の光学顕微鏡写真である（比較例）。 肉盛層とベース部との界面付近の光学顕微鏡写真である（実施例）。 肉盛層とベース部との界面付近の光学顕微鏡写真である（比較例）。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

履帯式走行装置のスプロケットおよびブシュを例に、本実施の形態における機械部品について説明する。図１は、履帯式走行装置の構造を示す概略図である。図２は、スプロケットおよびブシュの動作を説明するための概略図である。図３は、ブシュの構造を示す概略斜視図である。図４および図５は、スプロケットとブシュとの接触状態を示す概略断面図である。

図１を参照して、本実施の形態における履帯式走行装置１は、たとえばブルドーザなどの作業機械の走行装置であって、履帯２と、トラックフレーム３と、アイドラ４と、スプロケット５と、複数の（ここでは７つの）下転輪１０と、複数の（ここでは２つの）上転輪１１とを備えている。

履帯２は、無端状に連結された複数の履帯リンク９と、各履帯リンク９に対して固定された履板６とを含んでいる。履帯リンク９は、外リンク７と内リンク８とを含んでいる。外リンク７と内リンク８とは、交互に連結されている。

トラックフレーム３には、アイドラ４と、複数の下転輪１０と、複数の上転輪１１とが、それぞれの軸周りに回転可能に取り付けられている。スプロケット５は、トラックフレーム３の一方の端部側に配置されている。スプロケット５は、エンジンなどの動力源に接続されており、当該動力源によって駆動されることにより、軸周りに回転する。スプロケット５の外周面には、径方向外側に突出する複数の突出部５１が配置されている。突出部５１は、履帯２と噛み合う。そのため、スプロケット５の回転は履帯２に伝達される。履帯２は、スプロケット５の回転により駆動されて周方向に回転する。

トラックフレーム３の他方の端部（スプロケット５が配置される側とは反対側の端部）には、アイドラ４が取り付けられている。また、スプロケット５とアイドラ４とに挟まれたトラックフレーム３の領域には、接地側に複数の下転輪１０が取り付けられ、接地側とは反対側に複数の上転輪１１が取り付けられている。アイドラ４、下転輪１０および上転輪１１は、外周面において履帯２の内周面に接触している。その結果、スプロケット５の回転により駆動される履帯２は、アイドラ４、スプロケット５、下転輪１０および上転輪１１に案内されつつ、周方向に回転する。

図２を参照して、隣り合う外リンク７と内リンク８とは、連結ピン１２およびブシュ１３により連結されている。各内リンク８には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通する貫通孔１５が２つずつ形成されている。この２つの貫通孔１５のうち一方の貫通孔１５は長手方向の一方の端部に形成され、他方の貫通孔１５は他方の端部に形成されている。各外リンク７には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通する貫通孔１５が２つずつ形成されている。この２つの貫通孔１５のうち一方の貫通孔１５は長手方向の一方の端部に形成され、他方の貫通孔１５は他方の端部に形成されている。

図３を参照して、ブシュ１３は中空円筒状の形状を有している。ブシュ１３の両端部には、外径の小さい小径部１３９が形成されている。ブシュ１３の内周面１３３は長手方向において一定の直径を有している。小径部１３９において、ブシュ１３の肉厚が小さくなっている。

図２および図３を参照して、一対の外リンク７は、それぞれ履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つの貫通孔１５が重なるように配置される。一対の内リンク８は、それぞれ履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つの貫通孔１５が重なるように配置される。隣り合う外リンク７と内リンク８とは、履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの１つの貫通孔１５が重なるように配置される。ブシュ１３は、一対の内リンク８に挟まれ、両端の小径部１３９が内リンク８の貫通孔１５に挿入されるように配置される。連結ピン１２は、隣り合う外リンク７および内リンク８の、履帯２の回転面に垂直な方向から見て重なる貫通孔１５、およびブシュ１３の内周面１３３に取り囲まれる空間を貫通するように配置される。連結ピン１２は、ブシュ１３を長手方向に貫通するように配置される。

スプロケット５は、その外周面５３が、履帯２を構成するブシュ１３の外周面１３１と噛み合いつつ周方向に回転する。そのため、スプロケット５の外周面５３およびブシュ１３の外周面１３１には、高い耐摩耗性が要求される。スプロケット５は、他の部品であるブシュ１３と接触領域である外周面５３において接触しつつブシュ１３に対して相対的に摺動する機械部品である。ブシュ１３は、他の部品であるスプロケット５と接触領域である外周面１３１において接触しつつスプロケット５に対して相対的に摺動する機械部品である。

図４および図５を参照して、スプロケット５は、金属（鋼）からなるベース部５０と、接触領域である外周面５３を構成するようにベース部５０を覆う肉盛層５２と、を備える。肉盛層５２の表面である外周面５３は平滑化されている。ここで、肉盛層５２の表面である外周面５３が平滑化されている状態とは、肉盛層５２の表面から、液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された状態をいう。本実施の形態において、肉盛層５２の表面である外周面５３は鍛造面である。液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた肉盛層５２の表面である外周面５３が鍛造によって平滑化されている。ベース部５０を構成する金属としては、たとえばＪＩＳ規格に規定される機械構造用炭素鋼または機械構造用合金鋼（たとえばＳ４５Ｃ、ＳＣＭ４３５のほか、同等量の炭素を含むＳＭｎ鋼、ＳＣｒ鋼、ＳＣＭ鋼など）などを採用することができる。

ブシュ１３は、ベース部１３４と、接触領域である外周面１３１を構成するようにベース部１３４を覆う肉盛層１３２と、を備える。肉盛層１３２の表面である外周面１３１は平滑化されている。本実施の形態において、肉盛層１３２の表面である外周面１３１は鍛造面である。液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた肉盛層１３２の表面である外周面１３１が鍛造によって平滑化されている。ベース部１３４を構成する金属としては、たとえばＪＩＳ規格に規定される機械構造用炭素鋼または機械構造用合金鋼（たとえばＳ４５Ｃ、ＳＣＭ４３５のほか、同等量の炭素を含むＳＭｎ鋼、ＳＣｒ鋼、ＳＣＭ鋼など）などを採用することができる。

本実施の形態における機械部品であるスプロケット５およびブシュ１３では、接触領域を構成する肉盛層５２，１３２の表面が平滑化されている。これにより、局所的に接触面圧が上昇する等の現象が抑制され、他の部品（ブシュ１３およびスプロケット５）に対する攻撃性が抑制されている。

次に、スプロケット５およびブシュ１３が有する肉盛層の構造について説明する。図６は、肉盛層の表面付近の構造を示す概略断面図である。図７は、肉盛層とベース部との界面付近の構造を示す概略断面図である。図６および図７を参照して、スプロケット５およびブシュ１３が有する肉盛層９０（肉盛層５２および肉盛層１３２）は、第２金属からなる母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１と、を含んでいる。母相９５を構成する第２金属は、たとえば溶接ワイヤに由来する金属とベース部１００（ベース部５０およびベース部１３４）を構成する金属（第１金属）とが混合されたものとすることができる。硬質粒子９１としては、母相９５よりも硬度が高い粒子、たとえば超硬合金からなる粒子を採用することができる。肉盛層９０は、ベース部１００よりも耐土砂摩耗性が高い。

図６を参照して、肉盛層９０の表面９０Ａは鍛造面となっている。肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１が大きく突出して配置されることが抑制される。その結果、スプロケット５およびブシュ１３の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、スプロケット５およびブシュ１３の耐摩耗性が向上している。

肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、図６に示すように肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置されていてもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。

図６に示すように、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。

図７を参照して、肉盛層９０は、肉盛層９０とベース部１００との界面を含む領域において、ベース部１００に向けて突出する突出部９９を含む。突出部９９によるアンカー効果により、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することが抑制される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入している。これにより、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することがより確実に抑制される。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００との間には肉盛層９０の母相９５が介在している。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００とは、接触していない。硬質粒子９１の中心は、突出部９９の外部に位置している（硬質粒子９１の体積の１／２未満の領域が突出部９９内に進入している。）。各突出部９９内には、１つの硬質粒子９１が進入している。各突出部９９の深さは、当該突出部９９に進入する硬質粒子９１の半径よりも小さい。

次に、図８〜図１３を参照して、本実施の形態における機械部品であるスプロケット５の製造方法について説明する。図８は、機械部品であるスプロケットの製造方法の概略を示すフローチャートである。図９、図１０、図１２および図１３は、スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。図１１は、肉盛層の形成方法を説明するための概略断面図である。

図８を参照して、本実施の形態におけるスプロケット５の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図９を参照して、スプロケット５のベース部５０となるべきベース部材６１が準備される。ベース部材６１は、ベース部５０を構成する金属からなる。ベース部材６１は円筒形状を有している。ベース部材６１は、一対の端面６１Ｂと、一対の端面６１Ｂ同士を接続する側面６１Ａとを含む。

次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図９および図１０を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材６１の側面６１Ａの一部を覆うように肉盛層６３が形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の長手方向全域にわたって形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の周方向の一部（周方向のおよそ半分）に形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の長手方向に延在するビード６２が、周方向に隙間なく並べて配置された構造を有している。

肉盛層６３の形成は、たとえば以下のように炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。まず、肉盛層形成装置について説明する。図１１を参照して、肉盛層形成装置は、溶接トーチ７０と、硬質粒子供給ノズル８０とを備えている。溶接トーチ７０は、中空円筒形状を有する溶接ノズル７１と、溶接ノズル７１の内部に配置され、電源（図示しない）に接続されたコンタクトチップ７２とを含む。コンタクトチップ７２に接触しつつ、溶接ワイヤ７３が溶接ノズル７１の先端側へと連続的に供給される。溶接ワイヤとしては、たとえばＪＩＳ規格ＹＧＷ１２を採用することができる。溶接ノズル７１とコンタクトチップ７２との隙間は、シールドガスの流路となっている。当該流路を流れるシールドガスは、溶接ノズル７１の先端から吐出される。硬質粒子供給ノズル８０は、中空円筒状の形状を有している。硬質粒子供給ノズル８０内には硬質粒子９１が供給され、硬質粒子供給ノズル８０の先端から硬質粒子９１が吐出される。

上記肉盛層形成装置を用いて肉盛層６３を以下の手順で形成することができる。ベース部材６１を一方の電極とし、溶接ワイヤ７３を他方の電極としてベース部材６１と溶接ワイヤ７３との間に電圧を印加すると、溶接ワイヤ７３とベース部材６１との間にアーク７４が形成される。アーク７４は、溶接ノズル７１の先端から矢印βに沿って吐出されるシールドガスによって、周囲の空気から遮断される。シールドガスとしては、たとえば二酸化炭素を採用することができる。アーク７４の熱により、ベース部材６１の一部および溶接ワイヤ７３の先端が溶融する。溶接ワイヤ７３の先端が溶融して形成された液滴は、ベース部材６１の溶融した領域へと移行する。これにより、溶融したベース部材６１と溶接ワイヤ７３とが混ざり合った液体領域である溶融池９２が形成される。溶融池９２には、硬質粒子供給ノズル８０から吐出された硬質粒子９１が供給される。

肉盛溶接装置を構成する溶接トーチ７０および硬質粒子供給ノズル８０がベース部材６１に対して矢印αの向きに相対的に移動すると、溶融池９２が形成される位置が順次移動し、先に形成された溶融池９２は凝固して、ビード６２となる。ビード６２は、溶融池９２が凝固して形成された母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１とを含む。複数のビード６２が幅方向に隣り合うように隙間なく形成され、ベース部材６１の側面６１Ａの所望の領域が複数のビード６２により覆われることにより、肉盛層６３の形成が完了する（図１０参照）。なお、肉盛溶接は、たとえば溶接電流２３０Ａ、溶接電圧１７Ｖ、硬質粒子の供給量１１０ｇ／ｍｉｎ、ビード余盛高さ４ｍｍの条件で実施することができる。溶接ワイヤとしては、ＪＩＳ規格ＹＧＷ１１を採用してもよい。硬質粒子としては、ＷＣ、Ｗ_２Ｃ系の粒子を採用してもよい。

次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造される。図１０および図１２を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のスプロケット５の形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。本実施の形態では、円環状のスプロケット５が複数の円弧状の部品に分割されたものが熱間鍛造によって作製され、後工程においてこれらが組み合わされて円環状のスプロケット５が得られる。熱間鍛造により、工程（Ｓ２０）において形成された肉盛層６３が加工される。肉盛層６３がスプロケット５の外周面を覆うようにベース部材６１が熱間鍛造される。これにより、液体時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された表面が平滑な肉盛層５２が得られる。熱間鍛造の結果、図１２に示すようにバリ５９が形成される。図１２および図１３を参照して、その後、打ち抜きが実施されることにより、バリ５９が除去されてスプロケット５の一部を構成する部品が得られる（図１３参照）。

図１１および図６を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３の形成時において肉盛層６３（ビード６２）の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層６３（ビード６２）の内部へと押し込まれる。その結果、スプロケット５では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる。これにより、スプロケット５の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、スプロケット５の耐摩耗性が向上する。

図１１および図７を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３（ビード６２）の形成時において肉盛層６３（ビード６２）とベース部材６１との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響によって肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる。上記プロセスにより、表面９０Ａに接するように硬質粒子９１が配置された耐摩耗性に優れた肉盛層９０の表層領域と、肉盛層９０のベース部１００からの剥離を抑制する突出部９９とが同時に形成される。

図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られたスプロケット５（スプロケット５を構成する部品）に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、スプロケット５のベース部５０に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。その後、スプロケット５を支持体（図示しない）に取り付け可能とするために、肉盛層９０が形成されなかった領域に対して寸法精度の向上、取り付け孔の形成等を目的とする機械加工が実施され、本実施の形態のスプロケット５（スプロケット５を構成する部品）が完成する。

次に、図８、図１４および図１５を参照して、本実施の形態における機械部品であるブシュ１３の製造方法について説明する。図８は、ブシュの製造方法の概略を示すフローチャートである。図１４および図１５は、ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。本実施の形態のブシュ１３は、上記スプロケット５と同様の手順により製造することができる。

図８を参照して、本実施の形態におけるブシュ１３の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図１４を参照して、ブシュ１３のベース部１３４となるべきベース部材６４が準備される。ベース部材６４は、ベース部１３４を構成する金属からなる。ベース部材６４は円筒形状を有している。ベース部材６４は、一対の端面６４Ｂと、一対の端面６１Ｂ同士を接続する外周面６４Ａとを含む。

次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図１４および図１５を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材６１の外周面６４Ａの一部を覆うように肉盛層６３が形成される。肉盛層６３は、ベース部材６４の長手方向中央部に形成される。ベース部材６４の長手方向両端部には、肉盛層６３は形成されない。肉盛層６３は、ベース部材６４の周方向全域にわたって形成される。肉盛層６３は、ベース部材６４の長手方向に延在するビード６２が、周方向に隙間なく並べて配置された構造を有している。肉盛層６３の形成は、上記スプロケット５を製造する場合と同様に、たとえば炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。なお、肉盛層６３は、スプロケット５と接触すべき領域に対応して、ベース部材６４の周方向の一部、たとえば半周領域に形成されてもよい。

次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造される。図１５および図３〜図５を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のブシュ１３の形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。熱間鍛造により、工程（Ｓ２０）において形成された肉盛層６３が加工される。肉盛層６３がブシュ１３の外周面１３１を覆うようにベース部材６４が熱間鍛造される。これにより、液体時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された表面が平滑な肉盛層１３２が得られる。肉盛層６３が形成されなかったベース部材６４の長手方向両端部は、ブシュ１３の小径部１３９となる。その後、リンク７，８との連結のための連結ピン１２が挿入されるべき孔であるピン孔が形成される（図２参照）。ピン孔は、図３を参照して、内周面１３３により規定され、軸方向に延在する。

肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３の形成時において肉盛層６３（ビード６２）の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層６３（ビード６２）の内部へと押し込まれる。その結果、ブシュ１３では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる。これにより、ブシュ１３の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ブシュ１３の耐摩耗性が向上する。

肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３（ビード６２）の形成時において肉盛層６３（ビード６２）とベース部材６４との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、ブシュ１３では、肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる。

図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られたブシュ１３に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、ブシュ１３のベース部１３４に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。その後、ブシュ１３の小径部１３９に対して寸法精度の向上、面粗さの低減等を目的とした機械加工が実施され、本実施の形態のブシュ１３が完成する。

なお、上記実施の形態の機械部品の製造方法において、ベース部材に肉盛層を形成するに際して、肉盛層が形成されるべきベース部材の領域に対応するベース部材の表層部を予め除去してから、すなわちベース部材にアンダーカット部を形成してから肉盛層を形成してもよい。これにより、鍛造時における肉盛層の変形量が抑制され、鍛造後の肉盛層にしわが形成される等の不具合を抑制できる。

上記実施の形態において説明した製造方法と同様に、ベース部材上に肉盛層を肉盛溶接により形成し、当該肉盛層が加工されるようにベース部材を熱間鍛造することにより試験片を作製した（実施例）。比較のため、熱間鍛造後に肉盛層を形成した試験片も作製した（比較例）。実施例および比較例において、熱間鍛造に用いた金型は同一形状を有するものである。作製した試験片を切断し、肉盛層の状態を光学顕微鏡により観察した。

図１６は、実施例の肉盛層の表面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図１７は、比較例の肉盛層の表面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図１７に示すように、肉盛溶接により形成され、その後鍛造による加工を受けていない比較例の肉盛層では、硬質粒子９１が肉盛層の表面９０Ａから大きく突出している。図１６を参照して、肉盛層の形成後に鍛造による加工を受けた実施例の肉盛層では、表層領域に位置する硬質粒子９１が、肉盛層（母相９５）に埋め込まれた状態で並んで配置されている。硬質粒子９１が肉盛層の表面９０Ａに接するように並んでいる。硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となっている。これは、肉盛層が鍛造により加工される際に、肉盛層の表面９０Ａから突出していた硬質粒子９１が相対的に硬度の低い母相９５内に押し込まれるためであると考えられる。

図１８は、実施例の肉盛層とベース部との界面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図１９は、比較例の肉盛層とベース部との界面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図１９に示すように、肉盛溶接により肉盛層が形成され、その後肉盛層が鍛造による加工を受けていない比較例では、肉盛層（母相９５）とベース部１００との界面は平坦な状態となっている。図１８を参照して、肉盛層の形成後に鍛造による加工を受けた実施例では、肉盛層（母相９５）とベース部１００との界面を含む領域に、肉盛層（母相９５）がベース部１００に向けて突出する突出部９９が形成されている。この突出部９９には、硬質粒子９１の一部が進入している。突出部９９は、肉盛層が鍛造により加工される際に、ベース部材との界面付近に存在していた硬質粒子９１の影響により形成されたものと考えられる。突出部９９の形成に寄与した硬質粒子９１は、当該突出部９９の内部に、少なくともその一部が進入した状態となる。

なお、上記実施の形態においては、本発明の機械部品の一例として履帯式走行装置のスプロケットおよびブシュについて説明したが、本発明の機械部品はこれに限られず、たとえば作業機械の履帯式足回りを構成するローラ（上転輪、下転輪）、アイドラなど、他の部品と接触しつつ当該他の部品に対して相対的に運動すべき種々の機械部品に適用することができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の機械部品およびその製造方法は、他の部品に対する攻撃性の低減が求められる機械部品およびその製造方法に、特に有利に適用され得る。

１ 履帯式走行装置、２ 履帯、３ トラックフレーム、４ アイドラ、５ スプロケット、６ 履板、７ 外リンク、８ 内リンク、９ 履帯リンク、１０ 下転輪、１１ 上転輪、１２ 連結ピン、１３ブシュ、１５ 貫通孔、５０ ベース部、５１ 突出部、５２ 肉盛層、５３ 外周面、５９ バリ、６１ ベース部材、６１Ａ 側面、６１Ｂ 端面、６２ ビード、６３ 肉盛層、６４ ベース部材、６４Ａ 外周面、６４Ｂ 端面、７０ 溶接トーチ、７１ 溶接ノズル、７２ コンタクトチップ、７３ 溶接ワイヤ、７４ アーク、８０ 硬質粒子供給ノズル、９０ 肉盛層、９０Ａ 表面、９０Ｂ 肉盛層表層領域、９１ 硬質粒子、９２ 溶融池、９５ 母相、９９ 突出部、１００ ベース部、１３１ 外周面、１３２ 肉盛層、１３３ 内周面、１３４ ベース部、１３９ 小径部。

Claims (11)

1. 他の部品と接触領域において接触しつつ前記他の部品に対して相対的に運動すべき機械部品であって、
   第１金属からなるベース部と、
   前記接触領域の少なくとも一部を構成するように前記ベース部を覆う肉盛層と、を備え、
   前記接触領域を構成する前記肉盛層の表面は平滑化されている、機械部品。
2. 前記肉盛層は、
   第２金属からなる母相と、
   前記母相中に分散する硬質粒子と、を含む、請求項１に記載の機械部品。
3. 前記接触領域を構成する前記肉盛層の表面から前記硬質粒子の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子は、前記肉盛層に埋め込まれた状態で並んで配置される、請求項２に記載の機械部品。
4. 前記肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子は、前記肉盛層の前記表面に接するように配置される、請求項３に記載の機械部品。
5. 前記肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子の、前記肉盛層の前記表面から露出する領域に対応する中心角は鋭角である、請求項３に記載の機械部品。
6. 前記肉盛層は、前記肉盛層と前記ベース部との界面を含む領域において、前記ベース部に向けて突出する突出部を含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の機械部品。
7. 前記突出部には、前記硬質粒子の少なくとも一部が進入している、請求項６に記載の機械部品。
8. 前記接触領域を構成する前記肉盛層の表面は鍛造により平滑化されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の機械部品。
9. 他の部品と接触領域において接触しつつ前記他の部品に対して相対的に運動すべき機械部品の製造方法であって、
   第１金属からなるベース部材を準備する工程と、
   前記ベース部材の表面に接触して前記ベース部材の表面を覆うように肉盛層を形成する工程と、
   前記接触領域の少なくとも一部を前記肉盛層が構成し、かつ前記肉盛層が加工されるように前記肉盛層が形成された前記ベース部材を鍛造する工程と、を備える、機械部品の製造方法。
10. 前記肉盛層が形成された前記ベース部材を鍛造する工程では、前記肉盛層が形成された前記ベース部材が熱間鍛造される、請求項９に記載の機械部品の製造方法。
11. 前記肉盛層を形成する工程では、第２金属からなる母相と、前記母相中に分散する硬質粒子と、を含む前記肉盛層が形成される、請求項９または１０に記載の機械部品の製造方法。