JP2000280046A

JP2000280046A - 鋳物砂再生機用回転リング

Info

Publication number: JP2000280046A
Application number: JP11091822A
Authority: JP
Inventors: Sakae Takahashi; 栄高橋
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】対摩耗性に優れるとともに破損しにくい鋳物
砂再生機用回転リング及びその製造方法を提供する。【解決手段】鋳物砂再生機用回転リングは、リング状
の母材１、及びこの母材１の一方の端面に接合された耐
摩耗層２から構成されている。回転リングの一方の端面
において、内周に沿った縁部で母材１が露出しており、
その他の部分は耐摩耗層２によって覆われている。母材
１は鋼製であり、耐摩耗層２はサーメットからなる。こ
の耐摩耗層２は、焼結によってサーメットを形成する際
に同時に母材１に対して接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造に使用された
鋳物砂を再生する際に使用される鋳物砂再生機用の回転
リングの構造及びその製造方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】鋳造に使用された後の鋳物砂の表面に
は、鋳物砂を結合する樹脂等の成分が付着している。こ
のため、使用後に回収された鋳物砂を鋳物砂再生機にお
いて処理し、鋳物砂の再生を行っている。鋳物砂再生機
では、回収された鋳物砂を、高速回転する回転リングを
用いて攪拌し、鋳物砂同士で相互に摩擦を行わせ、鋳物
砂の表面に付着した樹脂等の成分を分離し、除去してい
る。

【０００３】この様な回転リングは、その表面と鋳物砂
との間で高速度の摩擦が発生するので、早期に摩耗し易
い。このため、従来、回転リング用の材料として、高ク
ロム鋳鉄などの耐摩耗性材料が使用されてきた。しか
し、高クロム鋳鉄は、耐摩耗性が十分ではなく、従っ
て、回転リングの寿命延長の効果も十分と言えるもので
はなかった。

【０００４】そこで、鋳物砂と接触する端面部分に、ア
ルミナなどのセラミックス片を貼り付けた回転リングの
構造が提案され、実用化されている。しかし、この様な
回転リングは、鋼製の母材の上に接着剤を用いてセラミ
ックス片を貼り付けているので、接合部の強度が十分で
はない。このため、使用中にセラミックス片が剥離し、
装置の内壁あるいはその他の部品を破損して鋳物砂再生
機の故障の原因となると言う問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来の鋳物砂再生機の回転リングの問題点に鑑み成され
たもので、本発明の目的は、対摩耗性に優れるとともに
破損が起こりにくい鋳物砂再生機の回転リング及びその
製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の鋳物砂再生機用
回転リングは、リング状の形状を備えた鋼製の母材と、
この母材の一方の端面に冶金的に接合され、サーメット
からなる耐摩耗層と、を備えたことを特徴とする。

【０００７】好ましくは、前記耐摩耗層を、炭化物、硼
化物またはその両者の混合物からなるセラミックス粉末
を、金属からなるバインダーを用いて結合したサーメッ
トから構成する。

【０００８】好ましくは、前記サーメット中の、炭化物
及び硼化物の組成の合計値を５０ｗｔ％以上とする。

【０００９】好ましくは、前記サーメットは、ニッケル
合金からなるバインダーを用いて結合される。

【００１０】本発明の鋳物砂再生機用回転リングによれ
ば、回転リングの端面の鋳物砂と接触する部分をサーメ
ットで構成するとともに、このサーメット部分を鋼製の
母材に対して冶金的に接合しているので、耐摩耗性に優
れると同時に、母材との間の接合強度が大きく母材から
剥離する恐れがない。

【００１１】なお、上記構造を備えた鋳物砂再生機用回
転リングの製造方法は、例えば、リング状の形状を備え
た鋼製の母材を準備する工程と、この母材の一方の端面
にリング状の溝を形成する工程と、この溝の中に、炭化
物、硼化物またはその両者の混合物からなるセラミック
ス粉末に、ニッケル合金粉末を混合した焼結原料粉末を
充填する工程と、この焼結原料粉末を焼結すると同時に
前記母材に接合する工程と、焼結体及び前記母材の表面
に機械加工を施し、所定の形状に仕上げる工程と、から
構成される。

【００１２】あるいは、上記構造を備えた鋳物砂再生機
用回転リングの製造方法は、リング状の形状を備えた鋼
製の母材を準備する工程と、この母材の一方の端面にリ
ング状の溝を形成する工程と、この溝の中に、炭化物、
硼化物またはその両者の混合物からなるセラミックス粉
末を所定の深さまで充填する工程と、この溝の中に、更
に、ニッケル合金粉末を充填する工程と、前記セラミッ
クス粉末及び前記ニッケル合金粉末が充填された母材
を、前記ニッケル合金の融点以上の温度に加熱すること
によって、前記セラミックス粉末を焼結すると同時に前
記母材に接合する工程と、焼結体及び前記母材の表面に
機械加工を施し、所定の形状に仕上げる工程と、から構
成される。

【００１３】この場合、好ましくは、前記ニッケル合金
粉末の充填体積を、前記セラミックス粉末の充填部中の
空隙部の体積の１．４倍以上、１．８倍以下とする。

【００１４】なお、上記の様に焼結法によって母材の上
にサーメット製の耐摩耗層を接合する方法の代わりに、
銀ろう付け、ニッケルろう付け、拡散接合などによっ
て、母材の上にサーメット製の耐摩耗層を接合すること
もできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に本発明に基づく鋳物砂再生
機用回転リングの一例を示す。

【００１６】この回転リングは、リング状の母材１、及
びこの母材１の一方の端面に接合された耐摩耗層２から
構成されている。回転リングの一方の端面において、内
周に沿った縁部で母材１が露出しており、その他の部分
は耐摩耗層２によって覆われている。母材１は鋼製（Ｊ
ＩＳ，４２０Ｊ２相当）であり、耐摩耗層２は、ＴｉＣ
をＮｉをバインダーとして焼結したサーメットからな
る。この耐摩耗層２は、焼結によってサーメットを形成
する際に同時に母材１に対して接合されている。

【００１７】図２に本発明に基づく鋳物砂再生機用回転
リングの他の例を示す。

【００１８】この回転リングは、リング状の母材１、及
びこの母材の一方の端面に接合された耐摩耗層２から構
成されている。回転リングの一方の端面は全て耐摩耗層
２によって覆われている。先の例と同様に、耐摩耗層２
は母材１に対して冶金的に接合されている。

【００１９】次に、図３、図４を用いて、本発明に基づ
く鋳物砂再生機用回転リングの製造方法の一例について
説明する。

【００２０】（ａ）図３に示す様に、鋼製のリング状
の母材部分１１の一方の端面に、リング状の溝を切削加
工によって形成する。この溝は二段状の断面形状を備
え、矩形断面の第一の溝１２の底面に、矩形断面の第二
の溝１３が更に形成されている。この例では、第一の溝
１２の深さは、第二の溝１３の深さと同一で、第一の溝
１２の容積は、第一の溝１３の容積の２００％である。

【００２１】（ｂ）第二の溝１３の中に、ＷＣを主成
分とする超硬合金を、焼結後、粉砕し分級して得られた
平均粒径１００μｍの原料粉末を、銅ハンマーで加振し
て充填する。

【００２２】（ｃ）原料粉末の充填後、その充填重量
から体積充填率を計算し、原料粉末の空隙の体積を算出
する。算出された空隙の体積の１４０％〜１８０％程度
に相当するＮｉろう（ＪＩＳ：ＢＮｉ−２）を、第一の
溝１２の中に充填する。この例では、計算された空隙の
体積の１７０％のＮｉろうを充填する。

【００２３】（ｄ）上記の様に、母材部分１１の溝の
中に原料粉末及びＮｉろうを順に充填したものを、真空
中で１１００℃に加熱して６０分間保持し、Ｎｉろうを
溶融させ原料粉末充填部の空隙中に溶浸させる。その
後、炉内で冷却する。

【００２４】（ｅ）冷却終了後、第二の溝１３の中に
サーメットが形成されたリング状部材を取り出し、機械
加工によって第一の溝１２を含む部分を除去し、更に、
機械加工によって内外周面及び両端面を仕上げ、図４に
示す形状を備えた回転リングを得る。

【００２５】なお、上記の工程に従って製作された回転
リングを、鋳物砂再生機に取り付けて使用したところ、
その寿命は、６時間／日の使用で約５ケ月であった。こ
の値は、従来の高クロム鋳鉄製の回転リングの寿命の約
４倍に相当している。

【００２６】次に、図５、図６を用いて、本発明に基づ
く鋳物砂再生機用回転リングの製造方法の他の例につい
て説明する。

【００２７】（ａ）ＷＣ：３０ｗｔ％、Ｍｏ：１５ｗ
ｔ％、Ｓｉ：３．２ｗｔ％、Ｂ：２．２ｗｔ％、残部Ｎ
ｉの組成からなる原料粉末を、ボールミルを用いて混合
粉砕する。

【００２８】（ｂ）上記の混合粉末を、金型を用いて
プレス成形し、リング状の形状を備えた成形体を得る。

【００２９】（ｃ）上記の成形体を、１０７０℃で焼
結する。

【００３０】（ｄ）得られた焼結体を、研削により図
５に示す形状に加工する。

【００３１】（ｅ）この様にして加工された焼結体２
を、別途、用意された鋼製のリング状の母材１に、銀ロ
ウ（ＪＩＳ：ＢＡｇ−８Ａ）を介して接合し、図６に示
す形状を備えたリング状部材を得る。

【００３２】（ｆ）このリング状部材（図６）の内外
周面及び両端面を、切削加工によって仕上げ、回転リン
グ（φ４００×φ３６０×５０）を得る。

【００３３】なお、上記の工程に従って製作された回転
リングを、鋳物砂再生機に取り付けて使用したところ、
先の例と同様に、約５ケ月の寿命が得られた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の鋳物砂再生機用回転リングによ
れば、回転リングの端面の鋳物砂と接触する部分をサー
メットで構成するとともに、このサーメット部分を鋼製
の母材に対して冶金的に接合しているので、耐摩耗性に
優れると同時に、母材との間の接合強度が大きく母材か
ら剥離する恐れがない。この結果、本発明の鋳物砂再生
機用回転リングは、従来の高クロム鋳鉄製の回転リング
と比べて、大幅に長い寿命を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく回転リングの一例を示す図。

【図２】本発明に基づく回転リングの他の例を示す図。

【図３】本発明に基づく回転リングの製造方法の一例を
説明する図。

【図４】本発明に基づく回転リングの製造方法の一例を
説明する図。

【図５】本発明に基づく回転リングの製造方法の他の例
を説明する図。

【図６】本発明に基づく回転リングの製造方法の他の例
を説明する図。

【符号の説明】

１・・・母材、２・・・対摩耗層、１１・・・母材部分、１２・・・第一の溝、１３・・・第二の溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リング状の形状を備えた鋼製の母材と、この母材の一方の端面に冶金的に接合され、サーメット
からなる耐摩耗層と、を備えたことを特徴とする鋳物砂再生機用回転リング。
【請求項２】前記耐摩耗層は、炭化物、硼化物または
その両者の混合物からなるセラミックス粉末を、金属か
らなるバインダーを用いて結合したサーメットから構成
されることを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂再生機
用回転リング。
【請求項３】前記サーメット中の、炭化物及び硼化物
の組成の合計値が５０ｗｔ％以上であることを特徴とす
る請求項２に記載の鋳物砂再生機用回転リング。
【請求項４】前記サーメットは、ニッケル合金からな
るバインダーによって結合されていることを特徴とする
請求項３に記載の鋳物砂再生機用回転リング。
【請求項５】リング状の形状を備えた鋼製の母材を準
備する工程と、この母材の一方の端面にリング状の溝を形成する工程
と、この溝の中に、炭化物、硼化物またはその両者の混合物
からなるセラミックス粉末に、ニッケル合金粉末を混合
した焼結原料粉末を充填する工程と、この焼結原料粉末を焼結すると同時に前記母材に接合す
る工程と、焼結体及び前記母材の表面に機械加工を施し、所定の形
状に仕上げる工程と、を備えたことを特徴とする鋳物砂再生機用回転リングの
製造方法。
【請求項６】リング状の形状を備えた鋼製の母材を準
備する工程と、この母材の一方の端面にリング状の溝を形成する工程
と、この溝の中に、炭化物、硼化物またはその両者の混合物
からなるセラミックス粉末を所定の深さまで充填する工
程と、この溝の中に、更に、ニッケル合金粉末を充填する工程
と、前記セラミックス粉末及び前記ニッケル合金粉末が充填
された母材を、前記ニッケル合金の融点以上の温度に加
熱することによって、前記セラミックス粉末を焼結する
と同時に前記母材に接合する工程と、焼結体及び前記母材の表面に機械加工を施し、所定の形
状に仕上げる工程と、を備えたことを特徴とする鋳物砂再生機用回転リングの
製造方法。
【請求項７】前記ニッケル合金粉末の充填体積は、前
記セラミックス粉末の充填部中の空隙部の体積の１．４
倍以上、１．８倍以下であることを特徴とする請求項６
に記載の鋳物砂再生機用回転リングの製造方法。
【請求項８】リング状の形状を備えた鋼製の母材を準
備する工程と、リング状の形状を備えたサーメット製の部材を準備する
工程と、前記母材の端面に前記サーメット製の部材を、銀ろう付
けまたはニッケルろう付けによって接合する工程と、を備えたことを特徴とする鋳物砂再生機用回転リングの
製造方法。
【請求項９】リング状の形状を備えた鋼製の母材を準
備する工程と、リング状の形状を備えたサーメット製の部材を準備する
工程と、前記母材の端面に前記サーメット製の部材を、拡散接合
によって接合する工程と、を備えたことを特徴とする鋳物砂再生機用回転リングの
製造方法。