JP2002531270A - Composite casting - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】 本発明は、金属製マトリックスと、このマトリックス内に設けられ純金属から
成り溶融冶金的に製造されたインサートとを備えた複合鋳造品に関する。[0001] The present invention relates to a composite casting comprising a metal matrix and an insert made of pure metal and produced by melt metallurgy provided in the matrix.
【０００２】 このような複合鋳造品はヨーロッパ特許出願公開第０４１９６８４号明細書か
ら知られている。この明細書には摩擦対偶の摩擦対偶要素として設けられた鋳造
品が開示されている。この鋳造品において、インサートは耐磨耗性材料から成る
三次元のフレーム構造体であり、これは少なくとも摩擦面の領域に配置されてい
る。この摩擦面は、マトリックスとマトリックスの表面から上方へ盛り上がった
フレーム構造体の正面とによって形成された規則的な微細***を有している。こ
の従来技術によれば、フレーム構造体は特にセル構造又は波形ストリップの形態
に形成されている。これらの構造物を中実の金属製帯状体を成形することによっ
て製造することが開示されている。特に、セル構造の場合、このようなやり方は
、セルサイズが数ミリメータの大きさの場合には非常に費用がかかる。非常に固
く脆い金属もしくは金属合金はこれには適していない。[0002] Such composite castings are known from EP-A-0419684. This specification discloses a casting provided as a friction couple element of a friction couple. In this casting, the insert is a three-dimensional frame structure of a wear-resistant material, which is arranged at least in the region of the friction surface. The friction surface has regular micro bumps formed by the matrix and the front of the frame structure that rises upward from the surface of the matrix. According to this prior art, the frame structure is formed in particular in the form of a cell structure or a corrugated strip. It is disclosed that these structures are manufactured by molding a solid metal band. In particular, in the case of a cell structure, such an approach is very expensive when the cell size is several millimeters. Very hard and brittle metals or metal alloys are not suitable for this.
【０００３】 ドイツ特許出願公開第２３６５７４７号明細書から、磨耗を受ける領域を硬質
材料粒子によって守るようにした複合鋳造品が知られている。この複合鋳造品を
製造するために、硬質材料粒子を鋳型内に鋳物の磨耗を受ける表面の近辺に互い
に間隔をおいて動かないように固定し、マトリックス材料で鋳包むことが開示さ
れている。硬質材料粒子を配置するために、穴明き板から成るアングル状の支持
体が設けられ、この支持体に硬質材料粒子が固定される。硬質材料粒子を配置す
るために、さらに、この粒子を含む膜を鋳型表面の幾つかの部分に設けるか（ド
イツ特許出願公開第３５２３４１２号明細書）又は結合剤と混合させその混合物
を鋳型の中空室の表面に塗布する（ドイツ特許出願公開第３５１５１６４号明細
書）ことが知られている。硬質材料粒子を使用する上述の従来技術の場合、特に
、十分な費用をかけなければ、薄い及び／又は不均一な膜厚しか得られないとい
う欠点がある。しかも、殆ど形状結合が生ずるだけであり、物質結合は生じてい
ない。[0003] From DE-A 23 65 747 A, a composite casting is known in which the areas subject to wear are protected by hard material particles. To produce this composite casting, it is disclosed that hard material particles are fixed in a mold near a surface subject to wear of the casting at a distance from each other and immovable and are cast in a matrix material. In order to arrange the hard material particles, an angled support made of a perforated plate is provided, and the hard material particles are fixed to the support. In order to arrange the hard material particles, a membrane containing these particles is additionally provided on some parts of the mold surface (DE-A 35 23 412) or mixed with a binder and the mixture is allowed to flow into the mold cavity. It is known to apply to chamber surfaces (DE-A 35 15 164). The above-mentioned prior art using hard material particles has the disadvantage, in particular, that without sufficient expense only thin and / or non-uniform film thicknesses can be obtained. In addition, almost only shape coupling occurs, and no material coupling occurs.
【０００４】 さらに、硬質材料粒子又は硬質金属粒子から成るブロックをパックに構成して
鋳型内に固定し、引き続いて液化した基本材料で鋳包むことにより製造される複
合鋳造品が知られている（ドイツ特許出願公開第４１１２０００号及び第４２１
４５２２号明細書）。ドイツ特許出願公開第４１０７４１６号明細書から、硬質
材料及び／又は金属粒子で補強した１つ又は複数の支持体コアを設けた複合鋳造
品が知られている。硬質材料粒子もしくは硬質金属粒子は結合剤によって相互に
かつ支持体コアと結合される。支持体コアを鋳型内に挿入して複合鋳造品を製造
するためには、耐熱性接着剤又は結合剤が必要である。[0004] Furthermore, there is known a composite casting manufactured by forming a block made of hard material particles or hard metal particles into a pack, fixing the pack in a mold, and subsequently casting it with a liquefied basic material. German Patent Application Publication Nos. 4112000 and 421
No. 4522). DE 41 07 416 A1 discloses a composite casting with one or more support cores reinforced with hard material and / or metal particles. The hard material particles or hard metal particles are bound to one another and to the support core by a binder. In order to manufacture the composite casting by inserting the support core into the mold, a heat-resistant adhesive or binder is required.
【０００５】 さらに、インサートを、孔空き板間に入れられた硬質金属球又は硬質材料粒子
から構成した複合鋳造品が知られている（ドイツ特許出願公開第４２１１１９９
号明細書）。このような板から、溶接個所を設けることによっても、硬質材料粒
子を含むいわゆる合金ボックスがインサートとして製作され、鋳包まれる。ブロ
ック、支持体コア及び孔空き板を使用する従来技術は、特に、複合鋳造品の形状
を任意に構成できないか又は費用をかけたときにのみ任意に構成でき、インサー
トは多数の個別部品から構成されて相互に結合されねばならないという欠点を有
している。[0005] Furthermore, composite castings are known in which the insert consists of hard metal spheres or hard material particles inserted between perforated plates (DE-A-421 199).
Specification). From such a plate, a so-called alloy box containing hard material particles is also produced as an insert and cast-cast by providing a welding point. The prior art using blocks, support cores and perforated plates, in particular, can be arbitrarily constructed only when the shape of the composite casting cannot be or is expensive, and the insert consists of a large number of individual parts. And have to be joined together.
【０００６】 ドイツ特許第３９１７０３３号明細書から、連続細孔を持つ多孔性の金属製ス
ポンジ構造物が知られている。この構造物を、移植組織を製造するために代用骨
として又はフィルタの内部で使用することが開示されている。このような構造物
はさらにドイツ特許出願公開第２８４３３１６号明細書からも知られており、こ
の明細書には、この構造物を熱交換器、液体及び／又は気体の混合器もしくは分
離器、吸音材料又は絶縁材料、減衰材料、触媒、消炎材、ヒートパイプのウイッ
ク材、装飾材等等に使用することが開示されている。複合鋳造品の内部にこの種
の構造物を使用することは上述の刊行物からは知られておらず、しかも示唆もさ
れていない。[0006] From DE 39 17 033 A1 a porous metal sponge structure with continuous pores is known. It is disclosed to use this structure as a bone substitute or inside a filter to produce an implant. Such a structure is furthermore known from DE-A 28 43 316, in which the structure is connected to a heat exchanger, a liquid or / gas mixer or separator, a sound absorber. It is disclosed to be used as a material or an insulating material, a damping material, a catalyst, a flame extinguishing material, a wick material of a heat pipe, a decorative material, and the like. The use of such structures inside composite castings is neither known nor suggested in the publications mentioned above.
【０００７】 さらに、金属製マトリックスとスポンジ構造化されたセラミックス製インサー
トとを備えた複合鋳造品が知られている（ドイツ特許出願公開第１９７２８３５
８号明細書）。この複合鋳造品は特に、相互に結合される材料の膨張係数が大抵
非常に異なっており、このことによって複合鋳造品の安定性の問題を生じるとい
う欠点を有している。しかも、インサートとマトリックス材料との物質的な結合
は生じていない。Furthermore, composite castings with a metal matrix and a sponge-structured ceramic insert are known (DE-A-197 28 835).
No. 8). This composite casting has the disadvantage, in particular, that the coefficients of expansion of the materials to be interconnected are often very different, which leads to stability problems of the composite casting. Moreover, there is no physical connection between the insert and the matrix material.
【０００８】 金属粉末と推進剤との混合物から製造された金属フォームが知られている（ジ
ェイ．バンハート等の著書「アルミニウム」１９９４年、３／４、第２０９頁）
。圧縮され所望の形状に加工された混合物は金属の溶解温度以上の温度にもたら
される。その際に推進剤がガスを放出し、これによって材料のフォーム構造が生
成する。このフォーム構造はスポンジ構造とは異なり閉じた連続していない細孔
を有している。それゆえ、フォーム構造の内部に存在する細孔は材料複合物を形
成するために他の材料を充填されない。[0008] Metal foams made from a mixture of a metal powder and a propellant are known (J. Banhart et al., "Aluminum", 3/4, 1994, p. 209).
. The mixture that has been compressed and processed into the desired shape is brought to a temperature above the melting temperature of the metal. In doing so, the propellant releases gas, which creates a foam structure of the material. This foam structure, unlike the sponge structure, has closed discontinuous pores. Therefore, the pores present inside the foam structure are not filled with other materials to form a material composite.
【０００９】 本発明の課題は、従来技術の上述の欠点を大幅に回避できる冒頭で述べた種類
の複合鋳造品、ならびにその製造方法を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a composite casting of the type mentioned at the outset, in which the above-mentioned disadvantages of the prior art can be largely avoided, as well as a method for producing it.
【００１０】 この課題は、冒頭で述べた種類の複合鋳造品において、少なくとも１つのイン
サートが少なくとも部分的に、連続細孔を持つスポンジ構造物を有し、インサー
トの細孔にほぼ完全にマトリックス材料が充填されることによって解決される。
インサートのスポンジ構造物は、主として、空間内に統計的に分散し結合部に集
結した分枝から構成されている。特に、インサートの、体積に比較して非常に大
きな表面積と、インサートを鋳包む際のインサートと液化マトリックス材料との
間の良好な熱伝導とによって、インサートとマトリックスとの強力な物質的結合
が可能になる。だがしかし、物質的な結合がなく、純粋な形状結合の場合でも、
多数の分枝と僅かな細孔サイズとに基づいてマトリックス内へのインサートの安
定な固定が保証される。多孔性のスポンジ構造物の使用は特にインサートの材料
よりも非常に固い金属合金の使用を可能にする。インサートはほぼ任意の形状で
製造でき、従って複合鋳造品の形状を制限しない。インサートによって複合鋳造
品の特性を所望のように変えることができる。インサートの分枝を空間内に統計
的に分散させることは、インサートの作用が空間方向に関係なく形成される、す
なわち例えば異方性の材料補強が達成されるように行われる。本発明による複合
鋳造品は、インサートがマトリックス内で完全に溶解することによって、局所的
に制限された合金範囲を有する鋳造品の一次製品としても使用できる。インサー
トの、連続細孔を有するスポンジ構造物は十分に均一な合金化を保証する。微細
な枝を持ち連続細孔を有するスポンジ構造物は、このために、インサートを予熱
するか又は被覆する必要なく、マトリックス材料がスポンジ構造物との密接な結
合を構成することに大きく貢献する。この挙動は補強を要する薄壁の複合鋳造品
においても保証される。複合鋳造品におけるインサートの体積率は３％〜９５％
である。[0010] The object is to provide a composite casting of the type mentioned at the outset in which at least one insert has a sponge structure with continuous pores, at least partially, and the pores of the insert are almost completely filled with matrix material. Is solved by filling.
The sponge structure of the insert is mainly composed of branches that are statistically dispersed in space and concentrated at the junction. In particular, the insert has a very large surface area compared to its volume and a good heat transfer between the insert and the liquefied matrix material when casting the insert, allowing a strong material bond between the insert and the matrix become. However, even if there is no physical connection and pure shape connection,
The high number of branches and the small pore size ensure a stable fixation of the insert in the matrix. The use of a porous sponge structure makes it possible in particular to use a metal alloy which is much harder than the material of the insert. The insert can be manufactured in almost any shape and thus does not limit the shape of the composite casting. The properties of the composite casting can be changed as desired by the insert. The statistical distribution of the branches of the insert in the space is such that the action of the insert is formed independently of the spatial direction, ie, for example, anisotropic material reinforcement is achieved. The composite casting according to the invention can also be used as a primary product of a casting having a locally limited alloy range due to the complete dissolution of the insert in the matrix. The sponge structure with continuous pores of the insert ensures sufficiently uniform alloying. The sponge structure with fine branches and continuous pores therefore contributes significantly to the matrix material forming a close bond with the sponge structure without having to preheat or coat the insert. This behavior is also guaranteed in thin-walled composite castings that require reinforcement. The volume ratio of the insert in the composite casting is 3% to 95%
It is.
【００１１】 本発明による複合鋳造品が火格子棒、破砕機ハンマー、粉砕板、スライドブッ
シュ、軸受箱、機械のガイド装置等の製造に使用されると有利である。Advantageously, the composite casting according to the invention is used for the production of grate bars, crusher hammers, crushing plates, slide bushes, bearing boxes, machine guiding devices and the like.
【００１２】 本発明による複合鋳造品は、インサートの、連続細孔を持つスポンジ構造物の
範囲が、３体積％〜１５体積％のインサート材料と、細孔に充填された９７体積
％〜８５体積％のマトリックス材料とから構成されているように形成できる。[0012] The composite casting according to the present invention is characterized in that the sponge structure having continuous pores of the insert has a range of 3% to 15% by volume of the insert material and 97% to 85% by volume of the pores filled. % Matrix material.
【００１３】 本発明による複合鋳造品は、少なくとも１つのインサートが複合鋳造品の表面
の少なくとも一部範囲を形成しているように形成できる。これは特に、複合鋳造
品の表面が高い荷重に曝される場合に有利である。A composite casting according to the present invention can be formed such that at least one insert forms at least a portion of the surface of the composite casting. This is particularly advantageous when the surface of the composite casting is exposed to high loads.
【００１４】 さらに、本発明による複合鋳造品は、少なくとも１つのインサートが少なくと
も一部範囲では表面近傍に配置され、その上に位置する表面がマトリックス材料
だけによって形成されているように形成できる。インサート材料は、マトリック
ス材料で覆うことによって、例えば周囲からの損傷（例えば腐食）に対して保護
される。表面自身にマトリックス材料の特性を必要とする場合には、例えば材料
の剛性を高めるためにインサートによって表面近傍範囲だけの特性を変えること
は有意義である。[0014] Furthermore, the composite casting according to the invention can be formed in such a way that at least one insert is arranged at least partly in the vicinity of the surface, the surface situated above being formed only by the matrix material. The insert material is protected, for example, from damage from the surroundings (eg corrosion) by covering it with a matrix material. If the surface itself requires the properties of the matrix material, it is worthwhile to change the properties only in the vicinity of the surface by means of inserts, for example to increase the rigidity of the material.
【００１５】 本発明による複合鋳造品を、少なくとも１つのインサートが耐磨耗性金属又は
耐磨耗性金属合金から構成され、マトリックスが少なくとも１つのインサートに
比べて延性を有する金属又は延性を有する金属合金から構成されているように形
成すると有利である。このようにして、一方では複合鋳造品が所望の延性を有し
、他方ではインサートの構造物が例えば摩滅性荷重が作用する際もしくは高温度
下又は大きな温度変動下で使用する際に複合鋳造品表面の高い耐磨耗性を保証す
ることが達成される。[0015] The composite casting according to the invention may be characterized in that the at least one insert is composed of a wear-resistant metal or a wear-resistant metal alloy and the matrix is ductile or ductile compared to the at least one insert. Advantageously, it is formed as composed of an alloy. In this way, on the one hand, the composite casting has the desired ductility, on the other hand, the structure of the insert, for example when subjected to abrasive loads or when used under high temperatures or large temperature fluctuations, A guarantee of a high abrasion resistance of the surface is achieved.
【００１６】 必要に応じて、ほぼ任意の他の特性組合わせを選択できる、例えば軟質金属（
例えばニッケル又は銅）から成るインサートと、硬質材料（例えば耐磨耗性鋼）
から成るマトリックスとの組合わせを選択できる。硬質金属（例えばステライト
）から成るインサートは（例えば耐磨耗性又は耐熱性鋼から成る）硬質マトリッ
クスとも組合わせることもできる。インサート及びマトリックス用としてそのよ
うに使用される材料を選択することはスポンジ構造物を鋳包むために非常に有利
である。If desired, almost any other combination of properties can be selected, for example, soft metal (
An insert made of, for example, nickel or copper) and a hard material, for example, wear-resistant steel
Can be selected in combination with a matrix consisting of Inserts made of hard metal (eg, stellite) can also be combined with a hard matrix (eg, made of wear or heat resistant steel). Selecting the material so used for the insert and matrix is very advantageous for casting sponge structures.
【００１７】 さらに、本発明による複合鋳造品が、少なくとも１つのインサートが複合鋳造
品の決められた範囲のみに配置されているように形成されると有利である。材料
の複合は複合鋳造品の特に荷重を受ける範囲（例えば摩擦面を有する範囲）だけ
に制限できる。これによってコスト及び労力が減少する。It is furthermore advantageous if the composite casting according to the invention is formed in such a way that at least one insert is arranged only in a defined area of the composite casting. The compounding of the material can be limited to only those areas of the composite casting that are particularly loaded (eg, those having a friction surface). This reduces costs and labor.
【００１８】 さらに、本発明による複合鋳造品は、少なくとも１つのインサートとマトリッ
クスとの間の移行部が合金化されているように形成できる。金属又は金属合金の
種々の組合わせはマトリックス材料からインサート材料へのほぼ安定した移行を
可能にする、すなわちインサートの分枝から出発して、先ずインサート材料とマ
トリックス材料との合金が続き、分枝から遠くなるに従ってマトリックス材料の
濃度が増大し、最後にマトリックス材料の十分に純粋な形状になる。これは鋳込
まれる材料の温度及び量が適当である際に鋳込み過程によってのみ生じる。又は
、移行部の合金化は例えばマトリックス材料を鋳込む際のインサート表面の短時
間の溶解によって達成できる。合金化された移行部の強度はインサートの温度及
び／又は新規に鋳造される複合鋳造品の冷却の制御によって変えられる。マトリ
ックスの合金化された移行部は、数ミリメータ又はそれ以下の僅かな細孔サイズ
と協働して、例えば温度膨張率が異なることに起因して生ずる応力を最少にする
ことを保証する。Further, the composite casting according to the invention can be formed such that the transition between at least one insert and the matrix is alloyed. Various combinations of metals or metal alloys allow a nearly stable transition from matrix material to insert material, i.e. starting from the branching of the insert, followed by the alloy of the insert material and the matrix material, followed by the branching. As the distance increases, the concentration of the matrix material increases, eventually leading to a sufficiently pure form of the matrix material. This occurs only by the casting process when the temperature and amount of the material to be cast is appropriate. Alternatively, the alloying of the transition can be achieved, for example, by brief melting of the insert surface when casting the matrix material. The strength of the alloyed transition is varied by controlling the temperature of the insert and / or the cooling of the newly cast composite casting. The alloyed transition of the matrix, in conjunction with the small pore size of a few millimeters or less, ensures that the stresses resulting from, for example, different thermal expansion rates are minimized.
【００１９】 さらに、本発明による複合鋳造品は、インサートが部分的に中実であるように
も形成できる。Furthermore, the composite casting according to the invention can also be formed such that the insert is partially solid.
【００２０】 本発明による複合鋳造品は、インサートの一部分によって形成された高耐磨耗
性範囲が設けられ、この高耐磨耗性範囲においてはインサートの細孔サイズが平
均的にインサートのその他の部分より小さく及び／又は分枝太さが平均的にその
他の部分より大きいようにも形成できる。細孔サイズ及び／又は分枝太さを場所
により変えることによって、複合鋳造品に作用する荷重の局所的な相違を考慮す
る必要がない。細孔サイズ及び／又は分枝太さはその場合に徐々に変えることが
できる。The composite casting according to the invention is provided with a high wear-resistant area formed by a part of the insert, in which the pore size of the insert is, on average, the other of the insert. It can also be formed so that it is smaller than one part and / or the branch thickness is on average larger than the other parts. By varying the pore size and / or branch thickness from place to place, it is not necessary to consider local differences in loads acting on the composite casting. The pore size and / or branch thickness can then be varied gradually.
【００２１】 最後に、本発明による複合鋳造品は、マトリックス材料の溶解温度がインサー
トの材料の溶解温度を上回っているようにも形成できる。スポンジ構造物の範囲
におけるマトリックス材料の量が９５体積％以下であり、溶解温度差が２００℃
以下である場合、インサートはマトリックス材料で鋳包む際に溶解しないという
意外な効果が生ずる。分枝の周りには、インサートを鋳包む際に高い温度差に基
づいて焼き入れによって保護されるマトリックス材料製の覆いが形成される。い
ずれにしても、顕微鏡による試験片分析の結果、上述の材料的組合わせ及び量的
組合わせの場合にも完成した複合鋳造品内に分枝が存続することが示された。Finally, the composite casting according to the invention can also be formed such that the melting temperature of the matrix material is above the melting temperature of the material of the insert. The amount of matrix material in the range of the sponge structure is not more than 95% by volume, and the melting temperature difference is 200 ° C.
If this is the case, the surprising effect is that the insert does not melt when it is cast in the matrix material. Around the branch is formed a cover made of a matrix material which is protected by quenching due to the high temperature difference when casting the insert. In any case, analysis of the specimens by microscopy showed that the branches remained in the finished composite casting even in the case of the material combination and the quantitative combination described above.
【００２２】 本発明による複合鋳造品は、マトリックス材料が鋳込みによってインサート内
へ入れられることによって製造できる。その場合、例えば、公知のインベストメ
ント鋳造法、重力鋳造法、低圧鋳造法又はダイカスト法を利用できる。The composite casting according to the invention can be manufactured by casting the matrix material into the insert. In this case, for example, a known investment casting method, gravity casting method, low pressure casting method, or die casting method can be used.
【００２３】 以下において本発明による複合鋳造品及びその製造方法の有利な実施例を図面
に基づいて説明する。 図１は複合鋳造品の概略断面斜視図を示し、 図２はスポンジ構造化された部材と中実部材とから成るインサートを概略的に
示し、 図３はインサートの、連続細孔を持つスポンジ構造物を概略的に示し、 図４はインサートの格子構造化された表面を有する図１と類似の複合鋳造品を
概略的に示し、 図５はインサートの中実表面を有する図１と類似の複合鋳造品を概略的に示す
。Preferred embodiments of the composite casting according to the present invention and a method for producing the same will be described below with reference to the drawings. 1 shows a schematic cross-sectional perspective view of a composite casting, FIG. 2 schematically shows an insert comprising a sponge-structured member and a solid member, and FIG. 3 shows a sponge structure of the insert having continuous pores. FIG. 4 schematically illustrates a composite casting similar to FIG. 1 with a lattice structured surface of the insert; FIG. 5 illustrates a composite similar to FIG. 1 with a solid surface of the insert. 1 schematically shows a casting.
【００２４】 図１は複合鋳造品１の一部を断面で示した斜視図を示す。この複合鋳造品１は
所定の範囲にインサート２を含み、このインサート構造物は複合鋳造品１の表面
３の一部を形成している。この表面３は複合鋳造品１の使用時に例えば摩擦によ
る高い荷重に曝される。インサート２は、表面３の耐摩滅性を高める硬いコバル
トステライトから構成されている。複合鋳造品１のマトリックス４はオーステナ
イトから構成されおり、それゆえ複合鋳造品はその製造後にはさらに場合によっ
ては必要な変形に十分に耐える延性を有している。FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of a part of the composite casting 1. The composite casting 1 includes an insert 2 in a predetermined area, and the insert structure forms a part of the surface 3 of the composite casting 1. This surface 3 is exposed to high loads, for example by friction, when using the composite casting 1. The insert 2 is made of hard cobalt stellite which increases the wear resistance of the surface 3. The matrix 4 of the composite casting 1 is composed of austenite, so that after its production the composite casting is moreover ductile enough to withstand any necessary deformation.
【００２５】 図２は中実部材５とスポンジ構造化された部材６とから構成されているインサ
ート２を示す。FIG. 2 shows an insert 2 consisting of a solid part 5 and a sponge-structured part 6.
【００２６】 図３は金属製インサート２の、連続細孔を持つスポンジ構造物を示す。空間内
に統計的に分散された多数の分枝７が結合部８に集結している。この構造物の連
続細孔は、鋳込まれた金属がインサート２に良好に浸透することを保証する。イ
ンサート２とマトリックス４（図１参照）の材料との間の合金化された移行部に
相互合金が生じる。これは不連続な移行でも達成できる。この場合もマトリック
ス４とインサート２との結合は安定している。というのは、多数の分枝７と場合
によっては分枝７の先鋭なエッジとが良好な形状結合を保証するからでる。FIG. 3 shows a sponge structure having continuous pores of the metal insert 2. A large number of branches 7 statistically dispersed in the space are gathered at the joint 8. The continuous pores of this structure ensure that the cast metal penetrates well into the insert 2. A cross-alloy occurs at the alloyed transition between the insert 2 and the material of the matrix 4 (see FIG. 1). This can be achieved even with a discontinuous transition. Also in this case, the connection between the matrix 4 and the insert 2 is stable. This is because the large number of branches 7 and possibly the sharp edges of the branches 7 ensure a good shape connection.
【００２７】 図４はインサート１０を備えた複合鋳造品９の一部を示す。このインサート１
０はその表面１１が規則的な格子構造物を有している。この表面１１は複合鋳造
品９の表面１２の一部範囲を同時に形成している。インサートのその他の部分は
既に上述した連続細孔を持つスポンジ構造物を有している。FIG. 4 shows a part of a composite casting 9 with an insert 10. This insert 1
0 indicates that the surface 11 has a regular lattice structure. This surface 11 simultaneously forms part of the surface 12 of the composite casting 9. The other part of the insert already has a sponge structure with continuous pores as described above.
【００２８】 図５は、図４と同様に位置決めされたインサート１４が配置されている複合鋳
造品１３を示す。しかしながら、インサート１４は、格子構造化された表面１１
（図４）の代わりに、インサート１４の材料から成る中実表面１５を有している
。FIG. 5 shows a composite casting 13 in which the inserts 14 positioned as in FIG. 4 are arranged. However, the insert 14 does not
Instead of (FIG. 4), it has a solid surface 15 made of the material of the insert 14.
【００２９】 連続細孔を持つ金属製スポンジ構造物を有するインサートは容易にコバルトス
テライトのような耐熱性材料用としても製造できる。出発材料としては、破壊さ
れた細胞膜すなわち連続細孔を持つスポンジ構造物を有するポリウレタンフォー
ムが使用される。このポリウレタンフォームは必要に応じてワックス又は二液性
の合成樹脂によって厚くすることができる。ポリウレタンから成る原型はセラミ
ックスの鋳型材料（例えば、珪酸塩に結合したスラリー）又はリン酸塩をベース
にした完成鋳型材料によって包囲される。鋳型材料の硬化後、ポリウレタンフォ
ームが燃焼され、引き続いてセラミック型の燃焼によって必要な強度が与えられ
る。セラミック型はその場合高温の金属材料を用いて溶かし出される。このため
に差圧鋳造法又は遠心鋳造法が使用される。セラミック型は水噴射、サンドブラ
スト又は超音波によって機械的に除去でき、又は化学的処理によっても除去でき
る。複合鋳造品を製造するために、インサートのスポンジ構造物はマトリックス
材料で鋳包まれる。鋳込みを行うために、特にインベストメント鋳造法、重力鋳
造法、低圧鋳造法又はダイカスト法を利用できる。An insert having a metal sponge structure having continuous pores can easily be manufactured for heat-resistant materials such as cobalt stellite. As a starting material, a polyurethane foam having a sponge structure with broken cell membranes or continuous pores is used. This polyurethane foam can be thickened with wax or a two-part synthetic resin as required. The polyurethane mold is surrounded by a ceramic mold material (eg, a slurry bonded to silicate) or a phosphate-based finished mold material. After curing of the mold material, the polyurethane foam is burned, followed by burning of the ceramic mold to provide the required strength. The ceramic mold is then melted out using a hot metal material. For this purpose, differential pressure casting or centrifugal casting is used. Ceramic molds can be removed mechanically by water blasting, sandblasting or ultrasound or by chemical treatment. To manufacture a composite casting, the sponge structure of the insert is cast with a matrix material. In order to perform the casting, investment casting, gravity casting, low pressure casting or die casting can be used in particular.
【図１】 複合鋳造品を示す概略断面斜視図FIG. 1 is a schematic cross-sectional perspective view showing a composite casting.
【図２】 スポンジ構造化された部材と中実部材とから成るインサートを示す概略図FIG. 2 is a schematic view showing an insert composed of a sponge structured member and a solid member.
【図３】 インサートの、連続細孔を持つスポンジ構造物を示す概略図FIG. 3 is a schematic diagram showing a sponge structure having continuous pores of an insert.
【図４】 インサートの格子構造化された表面を有する図１と類似の複合鋳造品を示す概
略図FIG. 4 is a schematic diagram showing a composite casting similar to FIG. 1 with a lattice structured surface of the insert.
【図５】 インサートの中実表面を有する図１と類似の複合鋳造品を示す概略図FIG. 5 is a schematic view showing a composite casting similar to FIG. 1 with a solid surface of the insert;
１ 複合部品 ２ インサート ３ 表面 ４ マトリックス ５ インサートの中実部材 ６ インサートのスポンジ構造化された部材 ７ 分枝 ８ 接続部 ９ 複合部品 １０ インサート １１ インサートの表面 １２ 複合部品の表面 １３ 複合部品 １４ インサート １５ インサートの表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite part 2 Insert 3 Surface 4 Matrix 5 Solid member of insert 6 Sponge structured member of insert 7 Branch 8 Connection 9 Composite part 10 Insert 11 Surface of insert 12 Surface of composite part 13 Composite part 14 Insert 15 Insert surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，Ｔ Ｊ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 シェートリッヒ‐シュトゥーベンラウフ、 ユルゲン オランダ国 エンエル‐6291 セエエン ファールス ファールスエルハークヴェー ク ４アー (72)発明者 シュライナー、イエンス ドイツ連邦共和国 デー‐52074 アーヒ ェン プロイスヴェーク 60ベー 【要約の続き】 ックス材料が９７％以下である場合、インサート（２， １０，１４）の分枝（７）の完全な溶解は行われない。 ２．３ 複合鋳造品（１，９，１３）は特に火格子棒、 破砕機ハンマー、粉砕板、軸受箱、機械のガイド装置等 に適している。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN , IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Schötrich- Stubenlauf, Jürgen The Netherlands Ener-6291 Seeen Vaals Fars El Haakweg 4a (72) Inventor Schleiner, Jens Germany Day-52074 Archen Prussweg 60b [Continued abstract] Is less than 97%, complete dissolution of the branch (7) of the insert (2, 10, 14) does not take place. 2.3 The composite castings (1, 9, 13) are particularly suitable for grate bars, crusher hammers, crushing plates, bearing boxes, machine guides, etc.
Claims (12)
設けられ純金属から成り溶融冶金的に製造されたインサート（２，１０，１４）
とを備えた複合鋳造品において、少なくとも１つのインサート（２，１０，１４
）が少なくとも部分的に、連続細孔を持つスポンジ構造物を有し、インサート（
２，１０，１４）の細孔にほぼ完全にマトリックス（４）材料が充填されている
ことを特徴とする複合鋳造品。1. A metal matrix (4) and an insert (2, 10, 14) provided in the matrix (4) and made of pure metal and produced by melt metallurgy.
And at least one insert (2, 10, 14).
) Has, at least in part, a sponge structure with continuous pores and an insert (
2. A composite casting, wherein the pores of (2, 10, 14) are almost completely filled with the matrix (4) material.
構造物の範囲が、３体積％〜１５体積％のインサート（２，１０，１４）材料と
、細孔に充填された９７体積％〜８５体積％のマトリックス（４）材料とから構
成されていることを特徴とする請求項１記載の複合鋳造品。2. The sponge structure having continuous pores of the insert (2, 10, 14) has a volume of 3% to 15% by volume of the insert (2, 10, 14) material and the pores are filled. The composite casting according to claim 1, characterized in that said composite casting comprises 97% to 85% by volume of the matrix (4) material.
品の表面（１２）の少なくとも一部範囲を形成していることを特徴とする請求項
１又は２記載の複合鋳造品。3. The composite casting according to claim 1, wherein the at least one insert forms at least a part of the surface of the composite casting. .
も一部範囲では表面近傍に配置され、その上に位置する表面（３）がマトリック
ス（４）材料だけによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載
の複合鋳造品。4. The at least one insert (2, 10, 14) is arranged at least partially in the vicinity of the surface and the surface (3) located thereon is formed only by the matrix (4) material. The composite casting according to claim 1 or 2, wherein:
金属又は耐磨耗性金属合金から構成され、マトリックス（４）が少なくとも１つ
のインサート（２，１０，１４）に比べて延性を有する金属又は延性を有する金
属合金から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の複合
鋳造品。5. The at least one insert (2, 10, 14) is made of a wear-resistant metal or a wear-resistant metal alloy, and the matrix (4) is connected to the at least one insert (2, 10, 14). The composite casting according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite casting is made of a metal having ductility or a metal alloy having ductility.
ら構成され、少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）がマトリックス（
４）に比べて延性を有する金属又は延性を有する金属合金から構成されているこ
とを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の複合鋳造品。6. The matrix (4) is composed of a wear-resistant metal or a wear-resistant metal alloy, and at least one insert (2, 10, 14) is provided in the matrix (4).
The composite casting according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite casting is made of a metal having ductility or a metal alloy having ductility as compared with (4).
品の決められた範囲のみに配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の１
つに記載の複合鋳造品。7. The method according to claim 1, wherein the at least one insert is arranged only in a defined area of the composite casting.
2. The composite casting according to item 1.
クス（４）との間の移行部が合金化されていることを特徴とする請求項１乃至７
の１つに記載の複合鋳造品。8. The transition between at least one insert (2, 10, 14) and the matrix (4) is alloyed.
A composite casting according to one of the preceding claims.
特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の複合鋳造品。9. The composite casting according to claim 1, wherein the inserts (2, 10, 14) are partially solid.
た高耐磨耗性範囲が設けられ、この高耐磨耗性範囲においてはインサート（２，
１０，１４）の細孔サイズが平均的にインサート（２，１０，１４）のその他の
部分より小さく及び／又は分枝太さが平均的にその他の部分より大きいことを特
徴とする請求項１乃至９の１つに記載の複合鋳造品。10. A high wear resistant area formed by a portion of the insert (2, 10, 14), wherein the high wear resistant area includes an insert (2, 10).
10. The method according to claim 1, wherein the pore size of (10, 14) is on average smaller than the rest of the insert (2, 10, 14) and / or the branch thickness is on average larger than the rest of the insert. A composite casting according to any one of claims 1 to 9.
４）材料の溶解温度を上回っていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに
記載の複合鋳造品。11. The dissolution temperature of the matrix material is determined by the insert (2, 10, 1).
4) The composite casting according to one of claims 1 to 10, characterized in that the temperature is above the melting temperature of the material.
，１０，１４）内へ入れられることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載
の複合鋳造品の製造方法。12. The matrix (4) material is cast by insert (2).
, 10, 14). The method for producing a composite casting according to one of claims 1 to 11, characterized in that:
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