WO2016079814A1 - 機械部品およびその製造方法 - Google Patents

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WO2016079814A1
WO2016079814A1 PCT/JP2014/080541 JP2014080541W WO2016079814A1 WO 2016079814 A1 WO2016079814 A1 WO 2016079814A1 JP 2014080541 W JP2014080541 W JP 2014080541W WO 2016079814 A1 WO2016079814 A1 WO 2016079814A1
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layer
build
built
region
hard particles
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PCT/JP2014/080541
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English (en)
French (fr)
Inventor
真之 大石
天野　昌春
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • 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
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
    • B23K35/327—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C comprising refractory compounds, e.g. carbides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding

Definitions

  • the present invention relates to a machine part and a manufacturing method thereof, and more specifically to a machine part having a built-up layer in which hard particles are dispersed in a matrix and a manufacturing method thereof.
  • a build-up layer may be formed on machine parts for the purpose of improving wear resistance.
  • the build-up layer for improving the wear resistance for example, a material in which hard particles are dispersed in a base material made of steel can be employed.
  • the build-up layer can be formed by, for example, build-up welding (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-763 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 8-47774 (Patent Document 2)).
  • the present invention has an object to improve the wear resistance of machine parts by suppressing peeling of the overlay layer.
  • the mechanical component according to the present invention includes a base portion made of a first metal and a build-up layer disposed in contact with the base portion so as to cover at least a part of the surface of the base portion.
  • the build-up layer includes a parent phase made of the second metal and hard particles dispersed in the parent phase.
  • the build-up layer includes a protruding portion that protrudes toward the base portion in a region including the interface between the build-up layer and the base portion.
  • the build-up layer includes a protruding portion that protrudes toward the base portion in a region including the interface between the build-up layer and the base portion. Due to the anchor effect of the protruding portion, the build-up layer is prevented from peeling from the base portion, and the wear resistance of the machine part is improved. Thus, according to the machine component of the present invention, the wear resistance of the machine component can be improved.
  • At least a part of the hard particles may enter the protrusion. Thereby, it is suppressed more reliably that a build-up layer peels from a base part.
  • the mechanical part may be used as a crawler underbody part, a bucket tooth, or a tooth part of a crushing device.
  • the above machine parts having excellent wear resistance are suitable for these machine parts that require high wear resistance.
  • the machine component of the present invention it is possible to improve the wear resistance of the machine component by suppressing the peeling of the overlay layer.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view taken along line VV in FIG. 4. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the surface vicinity of an overlaying layer. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the interface vicinity of a building-up layer and a base part. It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of a machine part.
  • FIG. 1 It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a sprocket. It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a sprocket. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the formation method of an overlaying layer. It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a sprocket. It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a sprocket. It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a bush. It is a schematic perspective view for demonstrating the manufacturing method of a bush. It is a schematic perspective view which shows the structure of the bucket of a hydraulic shovel. It is a schematic plan view which shows the structure of a tooth. FIG.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line XVIII-XVIII in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the tooth of a comparative example. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a tooth. It is a schematic sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of a tooth. It is a schematic perspective view which shows the structure of a crushing apparatus. It is a schematic perspective view which shows the structure of the fixing
  • FIG. 24 is a schematic sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.
  • FIG. 25 is a schematic sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. 24.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a crawler belt type traveling apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the sprocket and the bush.
  • a crawler-type traveling device 1 is a traveling device for a work machine such as a bulldozer, and includes a crawler belt 2, a track frame 3, an idler 4, a sprocket 5, and a plurality of devices. (Here, seven) lower rollers 10 and a plurality (here, two) upper rollers 11 are provided.
  • the crawler belt 2 includes a plurality of crawler belt links 9 connected endlessly, and a crawler plate 6 fixed to each crawler belt link 9.
  • the crawler belt link 9 includes an outer link 7 and an inner link 8. The outer link 7 and the inner link 8 are connected alternately.
  • the idler 4, a plurality of lower rollers 10 and a plurality of upper rollers 11 are attached to the track frame 3 so as to be rotatable around respective axes.
  • the sprocket 5 is disposed on one end side of the track frame 3.
  • the sprocket 5 is connected to a power source such as an engine, and rotates around an axis when driven by the power source.
  • On the outer peripheral surface of the sprocket 5, a plurality of projecting portions 51 projecting radially outward are disposed.
  • the protrusion 51 meshes with the crawler belt 2. Therefore, the rotation of the sprocket 5 is transmitted to the crawler belt 2.
  • the crawler belt 2 is driven by the rotation of the sprocket 5 and rotates in the circumferential direction.
  • the idler 4 is attached to the other end of the track frame 3 (the end opposite to the side where the sprocket 5 is disposed). Further, in the region of the track frame 3 sandwiched between the sprocket 5 and the idler 4, a plurality of lower rollers 10 are attached to the grounding side, and a plurality of upper rollers 11 are attached to the side opposite to the grounding side. Yes.
  • the idler 4, the lower roller 10 and the upper roller 11 are in contact with the inner peripheral surface of the crawler belt 2 on the outer peripheral surface. As a result, the crawler belt 2 driven by the rotation of the sprocket 5 rotates in the circumferential direction while being guided by the idler 4, the sprocket 5, the lower roller 10 and the upper roller 11.
  • each inner link 8 is formed with two through holes 15 penetrating in the direction perpendicular to the rotation surface of the crawler belt 2.
  • One of the two through holes 15 is formed at one end in the longitudinal direction, and the other through hole 15 is formed at the other end.
  • Each outer link 7 is formed with two through holes 15 penetrating in the direction perpendicular to the rotation surface of the crawler belt 2.
  • One of the two through holes 15 is formed at one end in the longitudinal direction, and the other through hole 15 is formed at the other end.
  • the bush 13 has a hollow cylindrical shape.
  • a small diameter portion 139 having a small outer diameter is formed at both ends of the bush 13.
  • the inner peripheral surface 133 of the bush 13 has a constant diameter in the longitudinal direction. In the small diameter portion 139, the thickness of the bush 13 is small.
  • the pair of outer links 7 are arranged so that the two through holes 15 overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the rotation surface of the crawler belt 2.
  • the pair of inner links 8 are arranged so that the two through holes 15 overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the rotation surface of the crawler belt 2.
  • Adjacent outer link 7 and inner link 8 are arranged so that each one through hole 15 overlaps when viewed from a direction perpendicular to the rotation surface of crawler belt 2.
  • the bush 13 is sandwiched between the pair of inner links 8 and is arranged such that the small diameter portions 139 at both ends are inserted into the through holes 15 of the inner link 8.
  • the connecting pin 12 penetrates the space surrounded by the through hole 15 and the inner peripheral surface 133 of the bush 13 of the adjacent outer link 7 and inner link 8 that are overlapped when viewed from the direction perpendicular to the rotation surface of the crawler belt 2. Be placed.
  • the connecting pin 12 is disposed so as to penetrate the bush 13 in the longitudinal direction.
  • the outer peripheral surface 53 of the sprocket 5 rotates in the circumferential direction while meshing with the outer peripheral surface 131 of the bush 13 constituting the crawler belt 2. For this reason, the outer peripheral surface 53 of the sprocket 5 and the outer peripheral surface 131 of the bush 13 are required to have high wear resistance.
  • the sprocket 5 is a mechanical component that slides relative to the bush 13 while being in contact with the bush 13 that is another component on the outer peripheral surface 53 that is a contact region.
  • the bush 13 is a mechanical component that slides relative to the sprocket 5 while being in contact with the outer peripheral surface 131 that is a contact region with the sprocket 5 that is another component.
  • the sprocket 5 includes a base portion 50 made of metal (steel) and a built-up layer 52 that covers the base portion 50 so as to constitute an outer peripheral surface 53 that is a contact region. .
  • the outer peripheral surface 53 that is the surface of the overlay layer 52 is smoothed.
  • the state in which the outer peripheral surface 53 that is the surface of the built-up layer 52 is smoothed is affected by the surface tension and the like during the formation of the built-up layer 52 in a liquid state from the surface of the built-up layer 52.
  • the outer peripheral surface 53 that is the surface of the built-up layer 52 is a forged surface.
  • the outer peripheral surface 53 which is the surface of the built-up layer 52 affected by the surface tension at the time of forming the built-up layer 52 in a liquid state is smoothed by forging.
  • the metal constituting the base portion 50 include carbon steel for machine structure or alloy steel for machine structure defined in JIS standard (for example, S45C, SCM435, SMn steel, SCr steel, SCM steel containing an equivalent amount of carbon) Etc.) can be employed.
  • the bush 13 includes a base portion 134 and a built-up layer 132 that covers the base portion 134 so as to constitute an outer peripheral surface 131 that is a contact region.
  • the outer peripheral surface 131 which is the surface of the overlay layer 132 is smoothed.
  • the outer peripheral surface 131 that is the surface of the built-up layer 132 is a forged surface.
  • the outer peripheral surface 131 which is the surface of the built-up layer 132 affected by the surface tension or the like when forming the built-up layer 52 in a liquid state is smoothed by forging.
  • Examples of the metal constituting the base portion 134 include carbon steel for machine structure or alloy steel for machine structure (for example, S45C, SCM435, and SMn steel, SCr steel, SCM steel containing an equivalent amount of carbon) as defined in JIS standards. Etc.) can be employed.
  • the surfaces of the built-up layers 52 and 132 constituting the contact region are smoothed. As a result, a phenomenon such as a local increase in contact surface pressure is suppressed, and aggression against other components (the bush 13 and the sprocket 5) is suppressed.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure near the surface of the overlay layer.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a structure near the interface between the build-up layer and the base portion.
  • the build-up layer 90 (the build-up layer 52 and the build-up layer 132) of the sprocket 5 and the bush 13 is dispersed in the mother phase 95 made of the second metal and the mother phase 95. Hard particles 91 to be included.
  • the second metal constituting the parent phase 95 may be, for example, a mixture of a metal derived from a welding wire and a metal (first metal) constituting the base portion 100 (base portion 50 and base portion 134). it can.
  • the hard particles 91 particles having a hardness higher than that of the parent phase 95, for example, particles made of a cemented carbide can be used.
  • the built-up layer 90 has higher wear resistance than the base portion 100.
  • the surface 90A of the built-up layer 90 is a forged surface.
  • the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B which is a region within the average particle diameter of the hard particles 91 from the surface 90A of the built-up layer 90, are arranged side by side in a state of being embedded in the built-up layer 90. . Thereby, it is suppressed that the hard particles 91 are greatly protruded from the surface 90 ⁇ / b> A of the built-up layer 90. As a result, the falling off of the hard particles 91 during use of the sprocket 5 and the bush 13 is suppressed, and the wear resistance of the sprocket 5 and the bush 13 is improved.
  • the average particle diameter of the hard particles 91 is obtained by observing a cross section perpendicular to the surface 90A of the built-up layer 90 with an optical microscope and calculating an average value of 10 diameters of the observed hard particles 91. be able to.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface layer region 90B may be disposed so as to be in contact with the surface 90A of the overlay layer 90 as shown in FIG. Thereby, the area
  • build-up layer 90 includes a protruding portion 99 that protrudes toward base portion 100 in a region including the interface between build-up layer 90 and base portion 100. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the sprocket 5 and the bush 13 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably. Between the hard particles 91 entering the projecting portion 99 and the base portion 100, the parent phase 95 of the built-up layer 90 is interposed.
  • the hard particles 91 entering the protruding portion 99 and the base portion 100 are not in contact with each other.
  • the center of the hard particle 91 is located outside the protrusion 99 (a region that is less than 1 ⁇ 2 of the volume of the hard particle 91 enters the protrusion 99).
  • One hard particle 91 enters each protrusion 99.
  • the depth of each protrusion 99 is smaller than the radius of the hard particles 91 entering the protrusion 99.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing a sprocket that is a mechanical component.
  • 9, 10, 12 and 13 are schematic perspective views for explaining a method of manufacturing a sprocket.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for forming the build-up layer.
  • a base member preparation step is first performed as a step (S10).
  • a base member 61 to be the base portion 50 of the sprocket 5 is prepared.
  • the base member 61 is made of a metal that constitutes the base portion 50.
  • the base member 61 has a cylindrical shape.
  • the base member 61 includes a pair of end surfaces 61B and a side surface 61A that connects the pair of end surfaces 61B.
  • a build-up layer forming step is performed as a step (S20).
  • step (S20) referring to FIG. 9 and FIG. 10, overlaying layer 63 is formed so as to cover a part of side surface 61A of base member 61 prepared in step (S10).
  • the overlay layer 63 is formed over the entire length of the base member 61.
  • the overlay layer 63 is formed on a part of the base member 61 in the circumferential direction (approximately half of the circumferential direction).
  • the build-up layer 63 has a structure in which beads 62 extending in the longitudinal direction of the base member 61 are arranged side by side in the circumferential direction without any gap.
  • the build-up layer 63 can be formed, for example, by build-up welding using a carbon dioxide arc welding method as follows.
  • the overlay layer forming apparatus includes a welding torch 70 and a hard particle supply nozzle 80.
  • the welding torch 70 includes a welding nozzle 71 having a hollow cylindrical shape, and a contact tip 72 disposed inside the welding nozzle 71 and connected to a power source (not shown). While contacting the contact tip 72, the welding wire 73 is continuously supplied to the distal end side of the welding nozzle 71.
  • As the welding wire for example, JIS standard YGW12 can be adopted.
  • a gap between the welding nozzle 71 and the contact tip 72 is a shield gas flow path.
  • the shield gas flowing through the flow path is discharged from the tip of the welding nozzle 71.
  • the hard particle supply nozzle 80 has a hollow cylindrical shape. Hard particles 91 are supplied into the hard particle supply nozzle 80, and the hard particles 91 are discharged from the tip of the hard particle supply nozzle 80.
  • the built-up layer 63 can be formed by the following procedure using the built-up layer forming apparatus.
  • a voltage is applied between the base member 61 and the welding wire 73 using the base member 61 as one electrode and the welding wire 73 as the other electrode, an arc 74 is formed between the welding wire 73 and the base member 61.
  • the arc 74 is cut off from the surrounding air by the shielding gas discharged along the arrow ⁇ from the tip of the welding nozzle 71.
  • the shielding gas for example, carbon dioxide can be employed. A part of the base member 61 and the tip of the welding wire 73 are melted by the heat of the arc 74.
  • the droplet formed by melting the tip of the welding wire 73 moves to the molten region of the base member 61. Thereby, a molten pool 92 which is a liquid region in which the melted base member 61 and the welding wire 73 are mixed is formed. Hard particles 91 discharged from the hard particle supply nozzle 80 are supplied to the molten pool 92.
  • the molten pool 92 thus solidified becomes a bead 62.
  • the bead 62 includes a parent phase 95 formed by solidifying the molten pool 92 and hard particles 91 dispersed in the parent phase 95.
  • the plurality of beads 62 are formed so as to be adjacent to each other in the width direction, and a desired region of the side surface 61A of the base member 61 is covered with the plurality of beads 62, whereby the formation of the overlay layer 63 is completed (FIG. 10). reference).
  • the build-up welding can be performed, for example, under the conditions of a welding current of 230 A, a welding voltage of 17 V, a hard particle supply amount of 110 g / min, and a bead surplus height of 4 mm.
  • JIS standard YGW11 may be adopted as the welding wire.
  • the hard particles WC or W 2 C-based particles may be employed.
  • a hot forging process is performed as a process (S30).
  • the base member 61 on which the build-up layer 63 is formed in the step (S20) is hot forged.
  • the base member 61 on which the build-up layer 63 is formed is heated to a temperature at which hot forging is possible, and the inside of the mold having a cavity corresponding to the desired shape of the sprocket 5 is obtained. Placed and forged.
  • a ring-shaped sprocket 5 is produced by hot forging in which an annular sprocket 5 is divided into a plurality of arc-shaped parts, and an annular sprocket 5 is obtained by combining these in a subsequent process.
  • the build-up layer 63 formed in the step (S20) is processed by hot forging.
  • the base member 61 is hot forged so that the built-up layer 63 covers the outer peripheral surface of the sprocket 5.
  • the build-up layer 52 with a smooth surface from which the surface shape affected by the surface tension at the time of liquid is removed is obtained.
  • burrs 59 are formed as shown in FIG. With reference to FIG. 12 and FIG. 13, punching is performed thereafter, and the burr 59 is removed to obtain a part constituting the sprocket 5 (see FIG. 13).
  • the base member 61 on which the build-up layer 63 is formed is hot forged so as to protrude from the surface of the build-up layer 63 (bead 62) when the build-up layer 63 is formed.
  • the hard particles 91 that have been pushed are pushed into the built-up layer 63 (bead 62).
  • the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged side by side while being embedded in the built-up layer 90.
  • the hard particles 91 located in the buildup layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged so as to be in contact with the surface 90 ⁇ / b> A of the buildup layer 90.
  • the center angle ⁇ corresponding to the region exposed from the surface 90A of the built-up layer 90 of the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B is an acute angle (less than 90 °).
  • the base member 61 on which the build-up layer 63 is formed is hot forged, so that the build-up layer 63 (bead 62) is formed when the build-up layer 63 (bead 62) is formed. Due to the influence of the hard particles 91 located in the vicinity of the interface between the base member 61 and the base member 61, the protruding portion 99 is formed in the built-up layer 90. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99.
  • the surface layer region of the build-up layer 90 excellent in wear resistance in which the hard particles 91 are arranged so as to be in contact with the surface 90A, and the protrusion 99 that suppresses the peeling of the build-up layer 90 from the base portion 100, are formed simultaneously.
  • a heat treatment step is performed as a next step (S40).
  • heat treatment is performed on the sprocket 5 (parts constituting the sprocket 5) obtained by hot forging in the step (S30).
  • the heat treatment performed in the step (S40) is, for example, quenching and tempering. Thereby, desired hardness and toughness can be imparted to the base portion 50 of the sprocket 5.
  • machining for the purpose of improving dimensional accuracy, forming attachment holes, etc. is performed on the area where the overlay layer 90 is not formed.
  • the sprocket 5 (parts constituting the sprocket 5) of the present embodiment is completed.
  • the protruding portion 99 is formed on the built-up layer 90. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the sprocket 5 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a bushing manufacturing method.
  • 14 and 15 are schematic perspective views for explaining the bushing manufacturing method.
  • the bush 13 of the present embodiment can be manufactured by the same procedure as the sprocket 5 described above.
  • a base member preparation step is first performed as a step (S10).
  • a base member 64 to be the base portion 134 of the bush 13 is prepared.
  • the base member 64 is made of a metal that constitutes the base portion 134.
  • the base member 64 has a cylindrical shape.
  • the base member 64 includes a pair of end surfaces 64B and an outer peripheral surface 64A that connects the pair of end surfaces 61B.
  • a build-up layer forming step is performed as a step (S20).
  • step (S20) referring to FIGS. 14 and 15, overlaying layer 63 is formed so as to cover a part of outer peripheral surface 64A of base member 61 prepared in step (S10).
  • the build-up layer 63 is formed at the center in the longitudinal direction of the base member 64.
  • the overlay layer 63 is not formed at both ends in the longitudinal direction of the base member 64.
  • the overlay layer 63 is formed over the entire circumferential direction of the base member 64.
  • the build-up layer 63 has a structure in which beads 62 extending in the longitudinal direction of the base member 64 are arranged side by side in the circumferential direction without any gap.
  • the build-up layer 63 can be formed by build-up welding using, for example, a carbon dioxide arc welding method as in the case of manufacturing the sprocket 5. Note that the overlay layer 63 may be formed in a part of the circumferential direction of the base member 64, for example, in a half-circumferential region, corresponding to the region to be in contact with the sprocket 5.
  • a hot forging process is performed as a process (S30).
  • the base member 64 on which the build-up layer 63 is formed in the step (S20) is hot forged.
  • the base member 64 on which the build-up layer 63 is formed is heated to a temperature at which hot forging is possible, and has a cavity corresponding to the desired shape of the bush 13. It is placed in the mold and forged.
  • the build-up layer 63 formed in the step (S20) is processed by hot forging.
  • the base member 64 is hot forged so that the built-up layer 63 covers the outer peripheral surface 131 of the bush 13.
  • the build-up layer 132 with a smooth surface from which the surface shape affected by the surface tension or the like at the time of liquid is removed is obtained. Both ends in the longitudinal direction of the base member 64 where the build-up layer 63 is not formed become the small diameter portion 139 of the bush 13. Thereafter, a pin hole, which is a hole into which the connection pin 12 for connection to the links 7 and 8 is to be inserted, is formed (see FIG. 2).
  • the pin hole is defined by the inner peripheral surface 133 with reference to FIG. 3 and extends in the axial direction.
  • the hard particles 91 protruding from the surface of the build-up layer 63 (beads 62) when the build-up layer 63 is formed are 63 (bead 62) is pushed into the interior.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface region 90 ⁇ / b> B are arranged side by side while being embedded in the overlay layer 90.
  • the hard particles 91 located in the buildup layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged so as to be in contact with the surface 90 ⁇ / b> A of the buildup layer 90.
  • the center angle ⁇ corresponding to the region exposed from the surface 90A of the built-up layer 90 of the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B is an acute angle (less than 90 °).
  • the base member 64 on which the build-up layer 63 is formed is hot-forged, so that it is positioned near the interface between the build-up layer 63 (bead 62) and the base member 64 when the build-up layer 63 (bead 62) is formed. Due to the influence of the hard particles 91 that have been formed, the protrusions 99 are formed in the built-up layer 90 in the bush 13. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99.
  • a heat treatment step is performed as a next step (S40).
  • heat treatment is performed on the bush 13 obtained by hot forging in the step (S30).
  • the heat treatment performed in the step (S40) is, for example, quenching and tempering. Thereby, desired hardness and toughness can be imparted to the base portion 134 of the bush 13.
  • the small diameter portion 139 of the bush 13 is subjected to machining for the purpose of improving the dimensional accuracy, reducing the surface roughness, etc., and the bush 13 of the present embodiment is completed.
  • the protruding portion 99 is formed on the built-up layer 90. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the bush 13 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing the structure of a bucket of a hydraulic excavator.
  • FIG. 17 is a schematic plan view showing the structure of the tooth.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a cross section taken along line XVIII-XVIII in FIG.
  • bucket 201 in the present embodiment is attached to the tip of an arm (not shown) of a hydraulic excavator to excavate earth and sand.
  • the bucket 201 is composed of a plate-like member, and includes a plurality of main bodies 210 having an opening and a plurality of (see FIG. 16) attached to the main body 210 so that a part of the main body 210 protrudes from the excavation side of the outer peripheral portion 212 of the opening.
  • the bucket 201 includes three) teeth 220 and a mounting portion 230 disposed on the opposite side of the main body 210 to the side on which the teeth 220 are attached.
  • the bucket 201 is supported by the arm of the excavator at the mounting portion 230.
  • the tooth 220 is required to have high earth and sand wear resistance (wear resistance).
  • the tooth 220 includes a distal end 221 and a proximal end 222 as shown in FIG.
  • the tooth 220 is attached to the main body 210 on the proximal end 222 side, and the distal end 221 side protrudes from the opening outer peripheral portion 212 of the bucket 201.
  • the tooth 220 is used while being in contact with the main body 210 which is another part.
  • the bucket 201 enters the earth and sand from the tip 221 side of the tooth 220. Therefore, particularly high earth and sand resistance is required on the tip 221 side of the tooth 220.
  • the tooth 220 is built up in contact with the base portion 225 so as to cover the base portion 225 made of the first metal and the covering region 225 ⁇ / b> A which is a part of the surface of the base portion 225.
  • a layer 227 As the first metal constituting the base portion 225, for example, carbon steel for machine structure or alloy steel for machine structure defined in JIS standard (for example, S45C, SCM435, SMn steel, SCr steel containing an equivalent amount of carbon, SCM steel etc.) can be employed.
  • the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 are flush with each other. It is a forged surface to constitute.
  • the surface 227A of the overlay layer 227 is a forged surface over the entire area.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a tooth of a comparative example having a built-up layer.
  • the built-up layer is formed on a steel base portion having a desired shape.
  • a comparative tooth 920 which is a general tooth having a built-up layer includes a distal end 921 and a proximal end 922.
  • a built-up layer 927 is formed on the tip 921 side of the tooth 920.
  • the overlay layer 927 is formed, for example, by overlay welding so as to cover the covering region 925A of the base portion 925 formed in a desired shape.
  • exposed region 225 ⁇ / b> B and surface 227 ⁇ / b> A of built-up layer 227 form the same surface at built-up end 229, thereby building-up end 229. It is possible to avoid an increase in penetration resistance due to a step in the case.
  • the built-up end portion 229 in the forged surface it is possible to omit the step of processing so that the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 are flush with each other by cutting or the like. Therefore, it is possible to avoid processing of the built-up end portion 229 having a large hardness difference and processing of the built-up layer 227 having high hardness.
  • the demerit resulting from formation of the build-up layer 227 can be suppressed.
  • the region including the tip 221 is covered with the built-up layer 227 as shown in FIG.
  • the tooth 220 having high wear resistance can be obtained.
  • the build-up layer 90 (build-up layer 227) included in the tooth 220 is a parent phase made of the second metal as in the case of the sprocket 5 and the bush 13 of the first embodiment. 95 and hard particles 91 dispersed in the matrix phase 95.
  • the second metal constituting the mother phase 95 can be, for example, a mixture of a metal derived from a welding wire and a metal (first metal) constituting the base portion 100 (base portion 225).
  • the hard particles 91 particles having a hardness higher than that of the parent phase 95, for example, particles made of a cemented carbide can be used.
  • the build-up layer 90 has higher earth and sand wear resistance (wear resistance) than the base portion 100.
  • the surface 90A of the built-up layer 90 is a forged surface.
  • the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B which is a region within the average particle diameter of the hard particles 91 from the surface 90A of the built-up layer 90, are arranged side by side in a state of being embedded in the built-up layer 90. . Thereby, it is suppressed that the hard particles 91 are greatly protruded from the surface 90 ⁇ / b> A of the built-up layer 90. As a result, falling off of the hard particles 91 during use of the tooth 220 is suppressed, and the wear resistance of the tooth 220 is improved.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface layer region 90B may be disposed so as to be in contact with the surface 90A of the overlay layer 90 as shown in FIG. Thereby, the area
  • build-up layer 90 includes a protruding portion 99 that protrudes toward base portion 100 in a region including the interface between build-up layer 90 and base portion 100. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the tooth 220 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably. Between the hard particles 91 entering the projecting portion 99 and the base portion 100, the parent phase 95 of the built-up layer 90 is interposed.
  • the hard particles 91 entering the protruding portion 99 and the base portion 100 are not in contact with each other.
  • the center of the hard particle 91 is located outside the protrusion 99 (a region that is less than 1 ⁇ 2 of the volume of the hard particle 91 enters the protrusion 99).
  • One hard particle 91 enters each protrusion 99.
  • the depth of each protrusion 99 is smaller than the radius of the hard particles 91 entering the protrusion 99.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a tooth, which is a mechanical component.
  • 20 and 21 are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the tooth.
  • a base member preparation step is first performed as a step (S10).
  • a base member 250 to be the base portion 225 of the tooth 220 is prepared.
  • the base member 250 is made of a first metal.
  • the base member 250 has a cylindrical shape.
  • the base member 250 has a cylindrical shape including one end surface 252, the other end surface 253, and a side surface 251 connecting the one end surface 252 and the other end surface 253.
  • a first chamfered portion 252A is formed in a region where one end surface 252 and the side surface 251 are connected.
  • a second chamfered portion 253A is formed in a region where the other end surface 253 and the side surface 251 are connected. Referring to FIGS. 20 and 18, one end surface 252 side of base member 250 corresponds to the distal end 221 side of tooth 220, and the other end surface 253 side of base member 250 corresponds to the proximal end 222 side of tooth 220.
  • a build-up layer forming step is performed as a step (S20).
  • the meat is formed so as to cover the covering region 251A by contacting the covering region 251A which is a part of the surface of the base member 250 prepared in the step (S10).
  • a raised layer 260 is formed.
  • the overlay layer 260 is formed so as to cover a desired region of the base portion 225 by performing hot forging described later.
  • the covering region 251A can be determined, for example, by performing a hot forging simulation using a finite element method in advance. In the present embodiment, referring to FIG.
  • build-up layer 260 is formed so as to cover one end surface 252 side of side surface 251, first chamfered portion 252 ⁇ / b> A and one end surface 252.
  • the build-up layer 260 can be formed by build-up welding using the carbon dioxide arc welding method as in the case of the first embodiment.
  • a hot forging process is performed as a process (S30).
  • the base member 250 on which the build-up layer 260 is formed in the step (S20) is hot forged.
  • the base member 250 on which the build-up layer 260 is formed is heated to a temperature at which hot forging can be performed, and then in a mold having a cavity corresponding to the shape of the desired tooth 220. Placed and forged.
  • the region of the base member 250 including the built-up end 259 is processed.
  • the built-up end 259 becomes the built-up end 229 of the tooth 220.
  • the tooth 220 in which the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 form the same surface at the built-up end portion 229 is obtained.
  • the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 are forged constituting the same surface corresponding to the region where the built-up end portion 259 on the surface of the mold used in hot forging is processed. It becomes a surface.
  • the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 constitute the same surface corresponding to the shape of the forging die.
  • the built-up end 229 is included in the forged surface.
  • the hard particles 91 protruding from the surface of the build-up layer 260 when the build-up layer 260 is formed are transferred to the inside of the build-up layer 260. It is pushed.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged side by side while being embedded in the overlay layer 90.
  • the hard particles 91 located in the buildup layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged so as to be in contact with the surface 90 ⁇ / b> A of the buildup layer 90.
  • the center angle ⁇ corresponding to the region exposed from the surface 90A of the built-up layer 90 of the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B is an acute angle (less than 90 °) (see FIG. 6).
  • the protruding portion 99 is formed in the built-up layer 90. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99 (see FIG. 7).
  • a heat treatment step is performed as a next step (S40).
  • heat treatment is performed on the tooth 220 obtained by hot forging in the step (S30).
  • the heat treatment performed in the step (S40) is, for example, quenching and tempering. Thereby, desired hardness and toughness can be imparted to the base portion 225 of the tooth 220.
  • the tooth 220 in the present embodiment is completed by the above procedure.
  • the protruding portion 99 is formed on the built-up layer 90. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the tooth 220 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view showing the structure of the crushing device.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view showing the structure of the fixed portion external teeth of the crushing device.
  • FIG. 24 is a schematic sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.
  • FIG. 25 is a schematic sectional view taken along line XXV-XXV in FIG.
  • crushing apparatus 301 is attached to the tip of an arm of a work machine and crushes objects to be crushed such as concrete.
  • the crushing device 301 includes a main frame 310, a fixed part 320 fixed to the main frame 310, and a movable part 330 rotatably attached to the main frame 310 so as to be openable and closable with respect to the fixed part 320.
  • the movable part 330 is connected to a hydraulic cylinder (not shown) installed in the main frame 310.
  • the movable part 330 is driven and rotated by the hydraulic cylinder to open and close the fixed part 320.
  • a plurality of (three in the present embodiment) fixed portion external teeth 321 are attached to the tip of the fixed portion 320 at intervals.
  • a crushing plate 322 is installed in a region of the fixed unit 320 that faces the movable unit 330 when the movable unit 330 is closed with respect to the fixed unit 320.
  • a plurality of through holes are formed in the crushing plate 322, and a concave portion 323 is formed in the region of the fixing portion 320 exposed from the through holes.
  • a plurality of (two in the present embodiment) movable portion external teeth 331 are attached to the tip of the movable portion 330 at intervals.
  • a plurality of movable part internal teeth 333 are arranged in a region facing the fixed part 320 of the movable part 330.
  • the two movable part external teeth 331 enter the two gaps formed by the three fixed part external teeth 321.
  • the plurality of movable part internal teeth 333 enter the recesses 323 of the corresponding fixed part 320.
  • the crushing apparatus 301 Since the crushing apparatus 301 has such a structure, an object to be crushed such as concrete is put between the movable part 330 and the fixed part 320 in a state where the movable part 330 is opened with respect to the fixed part 320. Is closed with respect to the fixing portion 320, the object to be crushed is crushed.
  • the object to be crushed When the object to be crushed is crushed, the object to be crushed such as concrete is in direct contact with the fixed portion outer teeth 321, the movable portion outer teeth 331 and the movable portion inner teeth 333. Therefore, high wear resistance is required for the fixed portion external teeth 321, the movable portion external teeth 331, and the movable portion internal teeth 333 that are teeth of the crushing device.
  • a built-up layer can be formed on the fixed portion outer teeth 321, the movable portion outer teeth 331 and the movable portion inner teeth 333 which are teeth of the crushing device.
  • the structure of the fixed portion external teeth 321 will be described as an example of the teeth of the crushing device.
  • the fixed portion external teeth 321 are movable by connecting a distal end surface 321 ⁇ / b> A that is a distal end plane, a proximal end surface 321 ⁇ / b> D that is a proximal end plane, and a distal end surface 321 ⁇ / b> A and a proximal end surface 321 ⁇ / b> D.
  • the fixed portion external teeth 321 are attached to the fixed portion 320 on the base end surface 321D.
  • fixed portion external teeth 321 are arranged in contact with base portion 325 so as to cover base portion 325 made of the first metal and part of the surface of base portion 325.
  • a built-up layer 327 The entire area of the front end surface 321A and a part of the first side surface 321B, the second side surface 321E, and the third side surface 321C are covered with the built-up layer 327.
  • the ratio of the first side surface 321B and the second side surface 321E is larger than the third side surface 321C.
  • the overlay layer 327 is not formed on the base end surface 321D.
  • the first metal constituting the base part 325 for example, carbon steel for machine structure or alloy steel for machine structure (for example, S45C, SCM435, SMn steel containing an equivalent amount of carbon, SCr steel, SCM steel etc.) can be employed.
  • carbon steel for machine structure for example, S45C, SCM435, SMn steel containing an equivalent amount of carbon, SCr steel, SCM steel etc.
  • the built-up layer 90 (built-up layer 327) of the fixed portion external teeth 321 is made of the second metal, as in the case of the sprocket 5 and the bush 13 of the first embodiment. And a hard particle 91 dispersed in the mother phase 95.
  • the second metal constituting the mother phase 95 can be, for example, a mixture of a metal derived from a welding wire and a metal (first metal) constituting the base portion 100 (base portion 325).
  • the hard particles 91 particles having a hardness higher than that of the parent phase 95, for example, particles made of a cemented carbide can be used.
  • the built-up layer 90 has higher wear resistance than the base portion 100.
  • the surface 90A of the built-up layer 90 is a forged surface.
  • the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B which is a region within the average particle diameter of the hard particles 91 from the surface 90A of the built-up layer 90, are arranged side by side in a state of being embedded in the built-up layer 90. . Thereby, it is suppressed that the hard particles 91 are greatly protruded from the surface 90 ⁇ / b> A of the built-up layer 90. As a result, falling off of the hard particles 91 during use of the fixed portion external teeth 321 is suppressed, and the wear resistance of the fixed portion external teeth 321 is improved.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface layer region 90B may be disposed so as to be in contact with the surface 90A of the overlay layer 90 as shown in FIG. Thereby, the area
  • build-up layer 90 includes a protruding portion 99 that protrudes toward base portion 100 in a region including the interface between build-up layer 90 and base portion 100. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the fixed portion external teeth 321 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably. Between the hard particles 91 entering the projecting portion 99 and the base portion 100, the parent phase 95 of the built-up layer 90 is interposed.
  • the hard particles 91 entering the protruding portion 99 and the base portion 100 are not in contact with each other.
  • the center of the hard particle 91 is located outside the protrusion 99 (a region that is less than 1 ⁇ 2 of the volume of the hard particle 91 enters the protrusion 99).
  • One hard particle 91 enters each protrusion 99.
  • the depth of each protrusion 99 is smaller than the radius of the hard particles 91 entering the protrusion 99.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a fixed part external tooth, which is a mechanical component.
  • FIG. 26 and FIG. 27 are schematic perspective views for explaining a method of manufacturing the fixing portion external teeth of the crushing device.
  • FIG. 28 and FIG. 29 are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the fixing portion external teeth of the crushing device.
  • FIG. 28 is a schematic sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG.
  • FIG. 29 is a schematic sectional view taken along line XXIX-XXIX in FIG.
  • FIG. 30 and FIG. 31 are schematic perspective views for explaining another manufacturing method of the fixing portion external teeth of the crushing device.
  • FIG. 32 and 33 are schematic cross-sectional views for explaining another method of manufacturing the fixing portion external teeth of the crushing device.
  • FIG. 32 is a schematic sectional view taken along line XXXII-XXXII in FIG.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view taken along line XXXIII-XXXIII in FIG.
  • a base member preparation step is first performed as a step (S10).
  • a base member 350 to be the base portion 325 of the fixed portion external teeth 321 is prepared.
  • the base member 350 is made of a first metal.
  • the base member 350 has a cylindrical shape including a first end surface 350A, a second end surface 350D, and a side surface 350F.
  • a build-up layer forming step is performed as a step (S20).
  • step (S20) referring to FIG. 27 to FIG. 29, the region on the first end surface 350A side of side surface 350F of base member 350 prepared in step (S10) and the first end surface 350A are covered.
  • a raised layer 360 is formed.
  • the built-up layer 360 can be composed of a plurality of beads 362 as in the case of the first embodiment.
  • the entire first end surface 350A is covered with the overlay layer 360.
  • the overlay layer 360 is not formed on the second end surface 350D.
  • a region within a predetermined distance in the axial direction from the region connected to the first end surface 350A of the side surface 350F is covered with the overlay layer 360.
  • the length in the axial direction of the built-up layer 360 on the side surface 350F is basically constant, but a pair of regions having a short length is formed symmetrically with respect to the central axis.
  • an exposed portion projecting region 350G which is a region in which the overlay layer is not formed on the side surface 350F, projects toward the first end surface 350A.
  • the build-up layer 360 can be formed by build-up welding using a carbon dioxide arc welding method as in the case of the first embodiment.
  • a hot forging process is performed as a process (S30).
  • the base member 350 on which the build-up layer 360 is formed in the step (S20) is hot forged.
  • 27 to 29, and FIGS. 24 and 25, after the base member 350 on which the build-up layer 360 is formed is heated to a temperature at which hot forging is possible, the desired fixed portion external teeth 321 are obtained. It is placed in a mold having a cavity corresponding to the shape and forged.
  • the build-up layer 360 formed in the step (S20) is processed by hot forging.
  • the first end surface 350A and the second end surface 350D become regions corresponding to the distal end surface 321A and the proximal end surface 321D of the fixed portion outer teeth 321, respectively.
  • the region where the exposed portion protruding region 350G is formed in the circumferential direction becomes the third side surface 321C of the fixed portion external tooth 321, and the region other than the region where the exposed portion protruding region 350G is formed is the fixed portion external tooth 321.
  • the first side surface 321B and the second side surface 321E are the region corresponding to the distal end surface 321A and the proximal end surface 321D of the fixed portion outer teeth 321, respectively.
  • the region where the exposed portion protruding region 350G is formed in the circumferential direction becomes the third side surface 321C of the fixed portion external tooth 321, and the region other than the region where the exposed portion protruding region 350G is formed is the fixed portion external tooth 321.
  • the hard particles 91 protruding from the surface of the build-up layer 360 at the time of forming the build-up layer 360 are moved into the build-up layer 360. It is pushed.
  • the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90 ⁇ / b> B are arranged side by side while being embedded in the built-up layer 90.
  • the hard particles 91 located in the overlay layer surface region 90B are arranged so as to be in contact with the surface 90A of the overlay layer 90 (see FIG. 6).
  • the center angle ⁇ corresponding to the region exposed from the surface 90A of the built-up layer 90 of the hard particles 91 located in the built-up layer surface layer region 90B is an acute angle (less than 90 °).
  • the protruding portion 99 is formed on the built-up layer 90 in the fixed portion external teeth 321. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99 (see FIG. 7).
  • a heat treatment step is performed as a next step (S40).
  • heat treatment is performed on the fixed portion external teeth 321 obtained by hot forging in the step (S30).
  • the heat treatment performed in the step (S40) is, for example, quenching and tempering. Thereby, desired hardness and toughness can be imparted to the base portion 325 of the fixed portion external teeth 321.
  • machining for the purpose of improving the dimensional accuracy is performed on the region where the overlay layer 360 is not formed, and the fixed portion external teeth 321 of the present embodiment are completed.
  • the protruding portion 99 is formed on the built-up layer 90. Due to the anchor effect by the protruding portion 99, the build-up layer 90 is suppressed from peeling off from the base portion 100. As a result, the wear resistance of the fixed portion external teeth 321 is improved. At least a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99. Thereby, peeling of the build-up layer 90 from the base part 100 is suppressed more reliably.
  • pre-forming may be performed before forming the build-up layer 360.
  • the first end face 350A side is preformed.
  • the first end face 350A is formed into a rectangular shape, and a first chamfered part 350B connected to the long side of the first end face 350A and a second chamfered part 350C connected to the short side are formed.
  • step (S20) referring to FIGS. 31 to 33, overlaying is performed so as to cover first end surface 350A, first chamfered portion 350B, and second chamfered portion 350C of preformed base member 350.
  • Layer 360 is formed. The entire first end surface 350A is covered with the overlay layer 360. The overlay layer 360 is not formed on the second end surface 350D.
  • the length of the overlay layer 360 extending in the axial direction is a region extending through the first chamfered portion 350B as compared with a region extending through the second chamfered portion 350C (see FIG. 32). (See FIG. 33).
  • the first end surface 350A and the second end surface 350D become regions corresponding to the distal end surface 321A and the proximal end surface 321D of the fixed portion outer teeth 321, respectively.
  • a region where the length of the built-up layer 360 extending in the axial direction is short becomes the third side surface 321C of the fixed portion external tooth 321 and a region where the length of the built-up layer 360 is long is the first side surface 321B of the fixed portion external tooth 321. And it becomes the 2nd side 321E.
  • the surface layer portion of the base member corresponding to the region of the base member where the build-up layer is to be formed is previously stored.
  • the overlay layer may be formed.
  • the tooth 220 was produced in the same procedure as the manufacturing method described in the second embodiment, and an experiment was performed to confirm the structure of the overlay layer (Example).
  • the overlay layer forming step (step (S20)) was omitted, and a tooth was formed by depositing the overlay layer after heat treatment, and a similar experiment was performed (comparison) Example).
  • the molds used for hot forging have the same shape.
  • FIG. 34 is a photograph showing a cross section of the tooth 220 of the example.
  • the exposed region 225B and the surface 227A of the built-up layer 227 are forged surfaces constituting the same surface. From this, it is confirmed that the tooth 220 in the second embodiment can be manufactured by the manufacturing method in the second embodiment. A crack is not seen between the build-up layer 227 and the base part 225, and the malfunction by having implemented hot forging after formation of the build-up layer is not confirmed.
  • FIG. 35 is an optical micrograph of the vicinity of the surface of the overlay layer of the example.
  • FIG. 36 is an optical micrograph of the vicinity of the surface of the overlay layer of the comparative example.
  • the hard particles 91 protrude greatly from the surface 90A of the build-up layer.
  • the hard particles 91 located in the surface layer region are embedded in the build-up layer (parent phase 95). Are arranged side by side.
  • the hard particles 91 are arranged in contact with the surface 90A of the build-up layer.
  • the central angle ⁇ corresponding to the region of the hard particles 91 exposed from the surface 90A of the built-up layer 90 is an acute angle (less than 90 °). This is considered because the hard particles 91 protruding from the surface 90A of the build-up layer are pushed into the parent phase 95 having a relatively low hardness when the build-up layer is processed by forging.
  • FIG. 37 is an optical micrograph of the vicinity of the interface between the build-up layer and the base portion of the example.
  • FIG. 38 is an optical micrograph of the vicinity of the interface between the overlay layer and the base portion of the comparative example.
  • the interface between the build-up layer (matrix phase 95) and the base portion 100 is It is in a flat state.
  • the build-up layer (matrix 95) is formed in a region including the interface between the build-up layer (matrix 95) and the base portion 100.
  • a part of the hard particles 91 enters the protruding portion 99.
  • the protrusion 99 is considered to be formed by the influence of the hard particles 91 that existed in the vicinity of the interface with the base member when the build-up layer is processed by forging.
  • the hard particles 91 that have contributed to the formation of the protruding portion 99 are in a state in which at least a part thereof has entered the protruding portion 99.
  • sprockets and bushes that are crawler-type undercarriage parts, tooth of a bucket of a hydraulic excavator, and teeth of a crushing device have been described as an example of the mechanical parts of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and can be widely applied to machine parts in which a built-up layer in which hard particles are dispersed in a matrix phase is formed.
  • the mechanical component and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied particularly advantageously to a mechanical component that requires improved wear resistance and a manufacturing method thereof.
  • 1 crawler type traveling device 2 crawler belts, 3 track frames, 4 idlers, 5 sprockets, 6 crawler plates, 7 outer links, 8 inner links, 9 crawler belt links, 10 lower rollers, 11 upper rollers, 12 connecting pins, 13 Bush, 15 Through-hole, 50 Base part, 51 Protruding part, 52 Overlay layer, 53 Outer peripheral surface, 59 Burr, 61 Base member, 61A side surface, 61B End surface, 62 Bead, 63 Overlay layer, 64 Base member, 64A outer periphery Surface, 64B end face, 70 welding torch, 71 welding nozzle, 72 contact tip, 73 welding wire, 74 arc, 80 hard particle supply nozzle, 90 overlay layer, 90A surface, 90B overlay layer surface area, 91 hard particle, 92 Weld pool, 95 matrix, 99 protrusions, 100 base, 131 outer peripheral surface, 1 2 Overlay layer, 133 inner peripheral surface, 134 base portion, 139 small diameter portion, 201 bucket, 210 main body,

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Abstract

　機械部品の一例であるスプロケットは、第１金属からなるベース部（１００）と、ベース部（１００）の表面の少なくとも一部を覆うようにベース部（１００）に接触して配置される肉盛層（９０）と、を備える。肉盛層（９０）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、を含む。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。

Description

機械部品およびその製造方法
　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、母相中に硬質粒子が分散した肉盛層を備えた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
　機械部品の使用中に肉盛層が剥離すると、機械部品の耐摩耗性が低下する。そのため、肉盛層を有する機械部品においては、肉盛層の剥離を抑制することが好ましい。
　本発明は、肉盛層の剥離を抑制することにより機械部品の耐摩耗性を向上させることを目的の１つとする。
　本発明に従った機械部品は、第１金属からなるベース部と、ベース部の表面の少なくとも一部を覆うようにベース部に接触して配置される肉盛層と、を備える。肉盛層は、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。肉盛層は、肉盛層と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む。
　本発明の機械部品においては、肉盛層が、肉盛層と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む。この突出部によるアンカー効果により、ベース部から肉盛層が剥離することが抑制され、機械部品の耐摩耗性が向上する。このように、本発明の機械部品によれば、機械部品の耐摩耗性を向上させることができる。
　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。
　上記機械部品は、履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯部として用いられてもよい。耐摩耗性に優れた上記機械部品は、高い耐摩耗性が要求されるこれらの機械部品に好適である。
　以上の説明から明らかなように、本発明の機械部品によれば、肉盛層の剥離を抑制することにより機械部品の耐摩耗性を向上させることができる。
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。 油圧ショベルのバケットの構造を示す概略斜視図である。 ツースの構造を示す概略平面図である。 図１７の線分ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。 比較例のツースの構造を示す概略断面図である。 ツースの製造方法を説明するための概略断面図である。 ツースの製造方法を説明するための概略断面図である。 破砕装置の構造を示す概略斜視図である。 破砕装置の固定部外歯の構造を示す概略斜視図である。 図２３の線分ＸＸＩＶ－ＸＸＩＶに沿う概略断面図である。 図２４の線分ＸＸＶ－ＸＸＶに沿う概略断面図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。 破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。 ツースの断面を示す写真である。 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。
　（実施の形態１）
　履帯式走行装置のスプロケットおよびブシュを例に、本発明の一実施の形態である実施の形態１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の耐摩耗性が向上する。なお、硬質粒子９１の平均粒径は、肉盛層９０の表面９０Ａ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９１について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。
　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。その結果、スプロケット５およびブシュ１３の耐摩耗性が向上する。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、Ｗ２Ｃ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。
　上記スプロケット５の製造方法においては、肉盛層９０に突出部９９が形成される。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。その結果、スプロケット５の耐摩耗性が向上する。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入する。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。
　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。
　上記ブシュ１３の製造方法においては、肉盛層９０に突出部９９が形成される。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。その結果、ブシュ１３の耐摩耗性が向上する。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入する。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。
　（実施の形態２）
　次に、油圧ショベルのバケットのツースを例に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２の機械部品について説明する。図１６は、油圧ショベルのバケットの構造を示す概略斜視図である。図１７は、ツースの構造を示す概略平面図である。図１８は、図１７の線分ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。
　図１６を参照して、本実施の形態におけるバケット２０１は、油圧ショベルのアーム（図示しない）の先端に装着され、土砂を掘削する。バケット２０１は、板状部材から構成され、開口を有する本体２１０と、本体２１０の開口外周部２１２の掘削側からその一部が突出するように本体２１０に取り付けられた複数の（図１６に示すバケット２０１においては３つの）ツース２２０と、本体２１０の、ツース２２０が取り付けられる側とは反対側に配置された装着部２３０とを備えている。バケット２０１は、装着部２３０において油圧ショベルのアームに支持される。掘削時には、バケット２０１は、ツース２２０から土砂へと進入する。そのため、ツース２２０には、高い耐土砂摩耗性（耐摩耗性）が要求される。
　ツース２２０は、図１７に示すように、先端２２１と、基端２２２とを含む。ツース２２０は、基端２２２側において本体２１０に取り付けられ、先端２２１側がバケット２０１の開口外周部２１２から突出する。ツース２２０は、他の部品である本体２１０と接触しつつ使用される。バケット２０１は、ツース２２０の先端２２１側から土砂へと進入する。そのため、ツース２２０の先端２２１側には、特に高い耐土砂摩耗性が要求される。
　図１８を参照して、ツース２２０は、第１金属からなるベース部２２５と、ベース部２２５の表面の一部である被覆領域２２５Ａを覆うようにベース部２２５に接触して配置される肉盛層２２７と、を備える。ベース部２２５を構成する第１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。ベース部２２５の表面の、被覆領域２２５Ａと被覆領域２２５Ａ以外の領域である露出領域２２５Ｂとの境界である肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは同一面を構成する鍛造面となっている。肉盛層２２７の表面２２７Ａは、全域にわたって鍛造面となっている。
　図１９は、肉盛層を有する比較例のツースの構造を示す概略断面図である。一般に、ツースの先端付近の耐摩耗性向上を目的として肉盛層を形成する場合、所望の形状を有する鋼製のベース部に肉盛層が形成される。図１９を参照して、肉盛層を有する一般的なツースである比較例のツース９２０は、先端９２１と、基端９２２とを含む。ツース９２０の先端９２１側には肉盛層９２７が形成されている。肉盛層９２７は、所望の形状に成形されたベース部９２５の被覆領域９２５Ａを覆うように、たとえば肉盛溶接により形成される。そのため、被覆領域９２５Ａと被覆領域９２５Ａ以外の領域である露出領域９２５Ｂ，９２５Ｃとの境界である肉盛端部９２９Ａ，９２９Ｂにおいて露出領域９２５Ｂ，９２５Ｃと肉盛層９２７の表面９２７Ａとの間に段差が形成される。この段差に起因して、ツース９２０の土砂への貫入抵抗が大きくなる。また、ベース部９２５の成形後に肉盛層９２７を形成するため、先端９２１付近に肉盛層９２７を形成することは困難である。そのため、先端９２１を含む領域には肉盛層９２７が形成されていない領域である先端側露出領域９２５Ｃが形成される。先端側露出領域９２５Ｃの耐摩耗性が低いことに起因して、ツース９２０の摩耗の進行が速くなり、交換頻度が増加する。
　図１８を参照して、本実施の形態におけるツース２２０によれば、肉盛端部２２９において露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面を形成することにより、肉盛端部２２９における段差に起因した貫入抵抗の上昇を回避することができる。肉盛端部２２９が鍛造面に含まれることにより、切削等によって露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面となるように加工する工程を省略することが可能となる。そのため、硬度差の大きい肉盛端部２２９の加工、および硬度の高い肉盛層２２７の加工を回避することができる。このように、本実施の形態におけるツース２２０によれば、肉盛層２２７の形成に起因したデメリットを抑制することができる。また、ベース部材上に肉盛層を形成した後、鍛造を実施して先端２２１を含む領域を成形すれば、図１８に示すように先端２２１を含む領域を肉盛層２２７に覆われたものとすることが容易となり、高い耐摩耗性を有するツース２２０を得ることができる。
　図６および図７を参照して、ツース２２０が有する肉盛層９０（肉盛層２２７）は、上記実施の形態１のスプロケット５およびブシュ１３の場合と同様に、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２２５）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（耐摩耗性）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、ツース２２０の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ツース２２０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。その結果、ツース２２０の耐摩耗性が向上する。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、ツース２２０の製造方法について説明する。図８は、機械部品であるツースの製造方法の概略を示すフローチャートである。図２０および図２１は、ツースの製造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ツース２２０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２０を参照して、ツース２２０のベース部２２５となるべきベース部材２５０が準備される。ベース部材２５０は、第１金属からなる。ベース部材２５０は円筒形状である。ベース部材２５０は、一方の端面２５２と、他方の端面２５３と、一方の端面２５２と他方の端面２５３とを接続する側面２５１とを含む円筒状の形状を有している。一方の端面２５２と側面２５１とが接続される領域には、第１面取り部２５２Ａが形成されている。他方の端面２５３と側面２５１とが接続される領域には、第２面取り部２５３Ａが形成されている。図２０および図１８を参照して、ベース部材２５０の一方の端面２５２側がツース２２０の先端２２１側に対応し、ベース部材２５０の他方の端面２５３側がツース２２０の基端２２２側に対応する。
　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２０および図２１を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材２５０の表面の一部である被覆領域２５１Ａに接触して被覆領域２５１Ａを覆うように肉盛層２６０が形成される。肉盛層２６０は、後述する熱間鍛造が実施されることによりベース部２２５の所望の領域を覆うように形成される。被覆領域２５１Ａは、たとえば予め有限要素法を用いた熱間鍛造のシミュレーションを行うことにより決定することができる。本実施の形態では、図２１を参照して、側面２５１の一方の端面２５２側、第１面取り部２５２Ａおよび一方の端面２５２を覆うように、肉盛層２６０が形成される。肉盛層２６０の形成は、上記実施の形態１の場合と同様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。
　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２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造される。図２１および図１８を参照して、肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のツース２２０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。この熱間鍛造により、肉盛端部２５９を含むベース部材２５０の領域が加工される。熱間鍛造により、肉盛端部２５９はツース２２０の肉盛端部２２９となる。熱間鍛造において肉盛端部２５９が加工されることにより、肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面を構成するツース２２０が得られる。肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは、熱間鍛造において用いられる金型の表面の肉盛端部２５９を加工する領域に対応する同一面を構成する鍛造面となる。肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは、鍛造用の金型の形状に対応する同一面を構成する。肉盛端部２２９は、鍛造面に含まれる。
　肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層２６０の形成時において肉盛層２６０の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層２６０の内部へと押し込まれる。その結果、ツース２２０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（図６参照）。これにより、ツース２２０の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ツース２２０の耐摩耗性が向上する。
　肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層２６０の形成時において肉盛層２６０とベース部材２５０との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、ツース２２０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７参照）。
　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ツース２２０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、ツース２２０のベース部２２５に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。以上の手順により、本実施の形態におけるツース２２０が完成する。
　上記ツース２２０の製造方法においては、肉盛層９０に突出部９９が形成される。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。その結果、ツース２２０の耐摩耗性が向上する。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入する。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。
　（実施の形態３）
　次に、破砕装置の歯を例に、本発明の他の実施の形態である実施の形態３の機械部品について説明する。図２２は、破砕装置の構造を示す概略斜視図である。図２３は、破砕装置の固定部外歯の構造を示す概略斜視図である。図２４は、図２３の線分ＸＸＩＶ－ＸＸＩＶに沿う概略断面図である。図２５は、図２４の線分ＸＸＶ－ＸＸＶに沿う概略断面図である。
　図２２を参照して、本実施の形態における破砕装置３０１は、作業機械のアームの先端に取り付けられ、コンクリートなどの被破砕物を破砕する。破砕装置３０１は、メインフレーム３１０と、メインフレーム３１０に固定された固定部３２０と、固定部３２０に対して開閉可能なようにメインフレーム３１０に回動可能に取り付けられた可動部３３０と、を備えている。可動部３３０は、メインフレーム３１０内に設置された油圧シリンダ（図示しない）に接続される。可動部３３０は、この油圧シリンダにより駆動されて回動し、固定部３２０に対して開閉する。
　固定部３２０の先端には複数の（本実施の形態では３つの）固定部外歯３２１が間隔をおいて取り付けられている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じた場合に固定部３２０の可動部３３０に対向する領域には、破砕プレート３２２が設置されている。破砕プレート３２２には複数の貫通孔が形成され、当該貫通孔から露出する固定部３２０の領域には凹部３２３が形成されている。可動部３３０の先端には複数の（本実施の形態では２つの）可動部外歯３３１が間隔をおいて取り付けられている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じた場合に可動部３３０の固定部３２０に対向する領域には、複数の可動部内歯３３３が配置されている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、３つの固定部外歯３２１により形成される２つの間隙に２つの可動部外歯３３１が進入する。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、複数の可動部内歯３３３は、対応する固定部３２０の凹部３２３に進入する。破砕装置３０１がこのような構造を有することにより、可動部３３０を固定部３２０に対して開いた状態で可動部３３０と固定部３２０との間にコンクリートなどの被破砕物を入れ、可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、被破砕物が破砕される。被破砕物の破砕時には、固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３にコンクリートなどの被破砕物が直接接触する。そのため、破砕装置の歯である固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３には高い耐摩耗性が要求される。耐摩耗性の向上を目的として、破砕装置の歯である固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３には肉盛層を形成することができる。以下、破砕装置の歯の一例として、固定部外歯３２１の構造について説明する。
　図２３を参照して、固定部外歯３２１は、先端側の平面である先端面３２１Ａと、基端側の平面である基端面３２１Ｄと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、可動部３３０側に面すべき平面である第１側面３２１Ｂと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、第１側面３２１Ｂとは反対側に位置する曲面である第２側面３２１Ｅと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、かつ第１側面３２１Ｂと第２側面３２１Ｅとを接続する平面である２つの第３側面３２１Ｃとを有している。基端面３２１Ｄにおいて固定部外歯３２１は固定部３２０に取り付けられる。
　図２４および図２５を参照して、固定部外歯３２１は、第１金属からなるベース部３２５と、ベース部３２５の表面の一部を覆うようにベース部３２５に接触して配置される肉盛層３２７と、を備える。先端面３２１Ａの全域と、第１側面３２１Ｂ、第２側面３２１Ｅおよび第３側面３２１Ｃの一部とが、肉盛層３２７により覆われる。肉盛層３２７により覆われる割合は、第３側面３２１Ｃに比べて第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅの方が大きい。基端面３２１Ｄには肉盛層３２７は形成されない。ベース部３２５を構成する第１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。
　図６および図７を参照して、固定部外歯３２１が有する肉盛層９０（肉盛層３２７）は、上記実施の形態１のスプロケット５およびブシュ１３の場合と同様に、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３２５）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、固定部外歯３２１の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、固定部外歯３２１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。その結果、固定部外歯３２１の耐摩耗性が向上する。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、固定部外歯３２１の製造方法について説明する。図８は、機械部品である固定部外歯の製造方法の概略を示すフローチャートである。図２６および図２７は、破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。図２８および図２９は、破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。図２８は、図２７の線分ＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。図２９は、図２８の線分ＸＸＩＸ－ＸＸＩＸに沿う概略断面図である。また、図３０および図３１は、破砕装置の固定部外歯の他の製造方法を説明するための概略斜視図である。図３２および図３３は、破砕装置の固定部外歯の他の製造方法を説明するための概略断面図である。図３２は、図３１の線分ＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩに沿う概略断面図である。図３３は、図３２の線分ＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩに沿う概略断面図である。
　図８を参照して、本実施の形態における固定部外歯３２１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２６を参照して、固定部外歯３２１のベース部３２５となるべきベース部材３５０が準備される。ベース部材３５０は、第１金属からなる。ベース部材３５０は、第１端面３５０Ａと、第２端面３５０Ｄと、側面３５０Ｆとを含む円筒形状を有している。
　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２７～図２９を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材３５０の側面３５０Ｆの第１端面３５０Ａ側の領域、および第１端面３５０Ａを覆うように肉盛層３６０が形成される。肉盛層３６０は、実施の形態１の場合と同様に、複数のビード３６２からなるものとすることができる。第１端面３５０Ａの全域が肉盛層３６０により覆われる。第２端面３５０Ｄには、肉盛層３６０は形成されない。側面３５０Ｆの、第１端面３５０Ａに接続される領域から軸方向に所定の距離以内の領域が肉盛層３６０により覆われる。側面３５０Ｆ上の肉盛層３６０の軸方向における長さは基本的には一定であるが、当該長さの短い領域が中心軸に対して対称に一対形成される。この領域に対応して、側面３５０Ｆにおいて肉盛層が形成されていない領域が第１端面３５０Ａに向けて突出する領域である露出部突出領域３５０Ｇが形成される。肉盛層３６０の形成は、上記実施の形態１の場合と同様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。
　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３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造される。図２７～図２９と、図２４および図２５とを参照して、肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望の固定部外歯３２１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３６０が加工される。熱間鍛造が実施されることにより、第１端面３５０Ａおよび第２端面３５０Ｄは、それぞれ固定部外歯３２１の先端面３２１Ａおよび基端面３２１Ｄに対応する領域となる。側面３５０Ｆのうち、周方向において露出部突出領域３５０Ｇが形成された領域が固定部外歯３２１の第３側面３２１Ｃとなり、露出部突出領域３５０Ｇが形成された領域以外の領域が固定部外歯３２１の第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅとなる。
　肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層３６０の形成時において肉盛層３６０の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層３６０の内部へと押し込まれる。その結果、固定部外歯３２１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（図６参照）。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、固定部外歯３２１の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、固定部外歯３２１の耐摩耗性が向上する。
　肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層３６０の形成時において肉盛層３６０とベース部材３５０との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、固定部外歯３２１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７参照）。
　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固定部外歯３２１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、固定部外歯３２１のベース部３２５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、肉盛層３６０が形成されなかった領域に対して寸法精度の向上等を目的とする機械加工が実施され、本実施の形態の固定部外歯３２１が完成する。
　上記固定部外歯３２１の製造方法においては、肉盛層９０に突出部９９が形成される。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。その結果、固定部外歯３２１の耐摩耗性が向上する。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入する。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。
　なお、上記工程において肉盛層３６０形成後の熱間鍛造を容易にする観点から、肉盛層３６０の形成前に予備成形が実施されてもよい。具体的には、図２６および図３０を参照して、工程（Ｓ１０）において円筒形状を有するベース部材３５０を準備した後、第１端面３５０Ａ側が予備成形される。この予備成形により、第１端面３５０Ａが長方形状に成形されるとともに、第１端面３５０Ａの長辺に接続される第１面取り部３５０Ｂと短辺に接続される第２面取り部３５０Ｃとが形成される。
　次に、工程（Ｓ２０）においては、図３１～図３３を参照して、予備成形されたベース部材３５０の第１端面３５０Ａ、第１面取り部３５０Ｂおよび第２面取り部３５０Ｃを覆うように肉盛層３６０が形成される。第１端面３５０Ａの全域が肉盛層３６０により覆われる。第２端面３５０Ｄには、肉盛層３６０は形成されない。軸方向に延在する肉盛層３６０の長さは、第２面取り部３５０Ｃ上を通って延在する領域（図３２参照）に比べて第１面取り部３５０Ｂ上を通って延在する領域（図３３参照）おいて長くなっている。そして、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造が実施されることにより、第１端面３５０Ａおよび第２端面３５０Ｄは、それぞれ固定部外歯３２１の先端面３２１Ａおよび基端面３２１Ｄに対応する領域となる。軸方向に延在する肉盛層３６０の長さが短い領域が固定部外歯３２１の第３側面３２１Ｃとなり、肉盛層３６０の長さが長い領域が固定部外歯３２１の第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅとなる。
　なお、上記実施の形態１～３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。
　実施の形態２において説明した製造方法と同様の手順でツース２２０を作製し、肉盛層の構造等を確認する実験を行った（実施例）。比較のため、同様の製造方法において、肉盛層形成工程（工程（Ｓ２０））を省略し、熱処理後に肉盛層を肉盛溶接により形成したツースを作製し、同様の実験を行った（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。
　図３４は、実施例のツース２２０の断面を示す写真である。図３４を参照して、肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは同一面を構成する鍛造面となっている。このことから、実施の形態２における製造方法により、実施の形態２におけるツース２２０が製造可能であることが確認される。肉盛層２２７とベース部２２５との間に亀裂は見られず、肉盛層の形成後に熱間鍛造を実施したことによる不具合は確認されない。
　図３５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３６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３６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３５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３７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３８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３８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３７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足回り部品であるスプロケットおよびブシュ、油圧ショベルのバケットのツースおよび破砕装置の歯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、母相中に硬質粒子が分散した肉盛層が形成される機械部品に、広く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、耐摩耗性の向上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、２０１　バケット、２１０　本体、２１２　開口外周部、２２０　ツース、２２１　先端、２２２　基端、２２５　ベース部、２２５Ａ　被覆領域、２２５Ｂ　露出領域、２２７　肉盛層、２２７Ａ　表面、２２９　肉盛端部、２３０　装着部、２５０　ベース部材、２５１　側面、２５１Ａ　被覆領域、２５２　一方の端面、２５２Ａ　第１面取り部、２５３　他方の端面、２５３Ａ　第２面取り部、２５９　肉盛端部、２６０　肉盛層、３０１　破砕装置、３１０　メインフレーム、３２０　固定部、３２１　固定部外歯、３２１Ａ　先端面、３２１Ｂ　第１側面、３２１Ｃ　第３側面、３２１Ｄ　基端面、３２１Ｅ　第２側面、３２２　破砕プレート、３２３　凹部、３２５　ベース部、３２７　肉盛層、３３０　可動部、３３１　可動部外歯、３３３　可動部内歯、３５０　ベース部材、３５０Ａ　第１端面、３５０Ｂ　第１面取り部、３５０Ｃ　第２面取り部、３５０Ｄ　第２端面、３５０Ｆ　側面、３５０Ｇ　露出部突出領域、３６０　肉盛層、３６２　ビード。

Claims (3)

  1. 　第１金属からなるベース部と、
    　前記ベース部の表面の少なくとも一部を覆うように前記ベース部に接触して配置される肉盛層と、を備え、
    　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、を含み、
    　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、機械部品。
  2. 　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１に記載の機械部品。
  3. 　履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯部として用いられる、請求項１または２に記載の機械部品。
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