WO2021205969A1 - 耐摩耗部品 - Google Patents

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WO2021205969A1
WO2021205969A1 PCT/JP2021/014041 JP2021014041W WO2021205969A1 WO 2021205969 A1 WO2021205969 A1 WO 2021205969A1 JP 2021014041 W JP2021014041 W JP 2021014041W WO 2021205969 A1 WO2021205969 A1 WO 2021205969A1
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WO
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base material
wear
skeleton
tooth
material portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/014041
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English (en)
French (fr)
Inventor
真之 大石
上田　匡邦
直己 小林
源 青山
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE112021000944.3T priority patent/DE112021000944T5/de
Priority to AU2021254246A priority patent/AU2021254246B2/en
Priority to CN202180027482.8A priority patent/CN115427641B/zh
Priority to US17/908,173 priority patent/US20230120708A1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808—Teeth
    • E02F9/285—Teeth characterised by the material used
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2808—Teeth
    • E02F9/2858—Teeth characterised by shape
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/28—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits
    • E02F9/2883—Wear elements for buckets or implements in general

Definitions

  • This disclosure relates to wear-resistant parts.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-55370.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-176026
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-192819
  • wear-resistant parts such as tooth, tooth adapter, and ripper point are required to have improved wear resistance. It is one of the objects of the present disclosure to provide wear-resistant parts having improved wear resistance.
  • the wear-resistant parts of the present disclosure include a metal base material portion and a skeleton portion embedded in the base material portion and having a hardness higher than that of the base material portion.
  • the skeleton portion has a three-dimensional lattice-like structure formed of a plurality of rod-shaped members, and has a shape that follows the shape of at least a part of the surface of the base material portion.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion and the core according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the structure of the core according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing the outer shape of the side protector according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing the internal structure of the side protector according to the fourth embodiment.
  • the wear-resistant component according to the present disclosure includes a metal base material portion and a skeleton portion embedded in the base material portion and having a hardness higher than that of the base material portion.
  • the skeleton portion has a three-dimensional lattice-like structure formed of a plurality of rod-shaped members, and has a shape that follows the shape of at least a part of the surface of the base material portion.
  • a three-dimensional lattice-shaped frame portion formed of a plurality of rod-shaped members is embedded in the base material portion. Since the skeleton has a highly rigid three-dimensional lattice-like structure, deformation of the skeleton is suppressed even when the base material is worn and the skeleton is exposed. As a result, the progress of wear of the wear-resistant parts is suppressed. Further, since the frame portion has a three-dimensional lattice-like structure, the metal constituting the base material portion fills the inside of the frame portion. Therefore, even if the base material portion is worn and the skeleton portion is exposed, it is possible to prevent the skeleton portion from falling off from the base material portion.
  • the frame portion has a shape that conforms to the shape of at least a part of the surface of the base material portion. Therefore, in the region where the frame portion has a shape along the surface of the base material portion, the progress of wear is suppressed locally. As a result, the wear resistance of the wear-resistant component is improved. As described above, according to the wear-resistant parts according to the present disclosure, it is possible to provide the wear-resistant parts having improved wear resistance.
  • the skeleton can contribute to the suppression of the progress of wear from the initial stage of the progress of wear.
  • the tip (end face) of the rod-shaped member constituting the skeleton is brought into contact with the wall surface defining the cavity of the mold to support the skeleton, and then the base metal portion. By pouring the metal constituting the above in a molten state, it becomes easy to arrange the skeleton portion at an appropriate position.
  • the base material portion may include a tip region that narrows toward the tip.
  • the skeleton portion may be arranged in the tip region and may have a shape corresponding to the outer shape of the tip region. By doing so, it is possible to effectively suppress the wear of the tip region.
  • the wear-resistant parts may be arranged inside the skeleton and further provided with a core having a hardness higher than that of the skeleton. By doing so, even if the skeleton portion is worn, the progress of wear can be suppressed by the core having a higher hardness. Further, by arranging the core inside the frame portion, when the wear-resistant part is manufactured by casting, the metal constituting the base material portion is in a molten state while the core is supported by the frame portion in the cavity. Can be poured. This facilitates the placement of the core in the proper position.
  • the core may have a shape that conforms to the shape of at least a part of the surface of the base material portion. By doing so, in the region where the core has a shape along the surface of the base material portion, the progress of wear is suppressed locally.
  • the core may have a shape corresponding to the outer shape of the frame portion. By doing so, it is possible to effectively suppress the wear of the skeleton portion.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 2 corresponds to a state in which the inside of the tooth of FIG. 1 is seen through.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the first embodiment.
  • the X-axis direction corresponds to the longitudinal direction (tip-base end direction) of the tooth.
  • the Y-axis direction corresponds to the thickness direction of the tooth.
  • the Z-axis direction corresponds to the width direction of the tooth.
  • FIG. 4 is a plan view in the XX plane.
  • FIG. 5 is a side view in the XY plane.
  • the base material portion 10 constituting the surface of the tooth 1 in the first embodiment includes a tip end 10C and a base end 19.
  • the base material portion 10 includes a first surface 11, a second surface 12, a third surface 13, a fourth surface 14, a fifth surface 15, a sixth surface 16, a seventh surface 17, and an eighth surface. Includes surface 18.
  • the first surface 11 and the second surface 12 are connected to the base end 19, respectively.
  • the first surface 11 and the second surface 12 are arranged at intervals in the Y-axis direction so that the distance between them decreases as they approach the tip 10C.
  • the fifth surface 15 and the sixth surface 16 connect the first surface 11 and the second surface 12 to the tip 10C, respectively.
  • the fifth surface 15 and the sixth surface 16 are arranged so that the distance between them decreases as they approach the tip 10C.
  • the angle formed by the fifth surface 15 and the sixth surface 16 is larger than the angle formed by the first surface 11 and the second surface 12.
  • the third surface 13 and the fourth surface 14 are connected to the base end 19, respectively.
  • the third surface 13 and the fourth surface 14 are arranged at intervals in the Z-axis direction so that the distance between the third surface 13 and the fourth surface 14 becomes smaller as they approach the tip 10C.
  • the seventh surface 17 and the eighth surface 18 connect the fourth surface 14, the third surface 13, and the tip 10C, respectively.
  • the seventh surface 17 and the eighth surface 18 are arranged so that the distance between them decreases as they approach the tip 10C.
  • the angle formed by the seventh surface 17 and the eighth surface 18 is larger than the angle formed by the third surface 13 and the fourth surface 14.
  • the tip 10C is a surface (region) extending linearly in the Z-axis direction.
  • a recess 10A is formed at the base end 19 toward the tip (recessed in the X-axis direction).
  • the base material portion 10 is formed with a through hole 10B penetrating from the third surface 13 to the fourth surface 14.
  • the through hole 10B intersects the recess 10A. That is, the through hole 10B communicates with the recess 10A.
  • Tooth 1 is attached to, for example, a bucket of a hydraulic excavator (not shown). More specifically, a tooth adapter (not shown) is attached to the outer edge of the opening of the bucket of the hydraulic excavator. The tip of the tooth adapter is inserted into the recess 10A formed at the base end 19 of the tooth 1 (base material portion 10). A pin (not shown) is inserted into the through hole 10B so as to penetrate the through hole 10B. As a result, the tooth 1 is attached to the bucket via the tooth adapter.
  • tooth 1 includes a metal base material portion 10 and a skeleton portion 20 embedded in the base material portion 10.
  • the metal constituting the base material portion 10 for example, cast steel can be adopted.
  • the cast steel that can be used is not particularly limited as long as it has appropriate wear resistance.
  • low alloys such as Cr-Mo-based cast steel, Cr-Mo-V-W-based cast steel, Cr-Mo-Ni-based cast steel, high Mn-based cast steel, boron cast steel, Cr-Mo-V-based cast steel, and high Cr-based cast steel. Cast steel may be adopted.
  • cast steel having a component composition such as 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.) specified in JIS standards. May be adopted.
  • cast iron having a higher carbon content than cast steel may be used as the metal constituting the base metal portion 10.
  • the skeleton portion 20 has a higher hardness than the base material portion 10 (about HV500).
  • the skeleton 20 may be made of metal.
  • the metal constituting the frame portion 20 is not particularly limited as long as it has a hardness higher than that of the metal constituting the base material portion 10.
  • cast iron with a higher carbon content should be used.
  • the skeleton 20 may be made by one or a combination of two or more methods such as casting, plastic working, sintering, grinding, pressing and welding. Molding before sintering may be carried out using, for example, a 3D printer.
  • the skeleton portion 20 has a three-dimensional lattice-like structure formed of a plurality of rod-shaped members 31 (particularly, see FIG. 3).
  • the outer shape of the frame portion 20 includes the first surface 21, the second surface 22, the third surface 23, the fourth surface 24, the fifth surface 25, the sixth surface 26, and the seventh surface 27.
  • the eighth surface 28 and the tip 20C are included.
  • the first surface 21 is along the first surface 11 of the base material portion 10.
  • the second surface 22 is along the second surface 12 of the base material portion 10.
  • the third surface 23 is along the third surface 13 of the base material portion 10.
  • the fourth surface 24 is along the fourth surface 14 of the base material portion 10.
  • the fifth surface 25 is along the fifth surface 15 of the base material portion 10.
  • the sixth surface 26 is along the sixth surface 16 of the base material portion 10.
  • the seventh surface 27 is along the seventh surface 17 of the base material portion 10.
  • the eighth surface 28 is along the eighth surface 18 of the base material portion 10.
  • the tip 20C is along the tip 10C of the base material
  • the base material portion 10 includes a tip region 10D that narrows toward the tip 10C.
  • the skeleton portion 20 is arranged in the tip region 10D and has a shape corresponding to the outer shape of the tip region 10D. That is, the outer shape of the frame portion 20 is a shape that follows the outer shape of the tip region 10D.
  • the outer shape of the skeleton portion 20 corresponds to a shape in which the outer shape of the tip region 10D is similarly reduced.
  • a three-dimensional lattice-shaped frame portion 20 formed of a plurality of rod-shaped members 31 is embedded in the base material portion 10. Since the skeleton portion 20 has a highly rigid three-dimensional lattice-like structure, deformation of the skeleton portion 20 is suppressed even when the base material portion 10 is worn and the skeleton portion 20 is exposed. As a result, the progress of wear of the tooth 1 is suppressed. Further, since the skeleton portion 20 has a three-dimensional lattice-like structure, the metal constituting the base material portion 10 is filled inside the skeleton portion 20 (a space located between a plurality of rod-shaped members 31).
  • the tooth 1 in the first embodiment is an wear-resistant component having improved wear resistance.
  • the base material portion 10 of the tooth 1 in the first embodiment includes a tip region 10D that narrows toward the tip 10C.
  • the skeleton portion 20 is arranged in the tip region 10D and has a shape corresponding to the outer shape of the tip region 10D. Therefore, it is possible to effectively suppress the wear of the tip region 10D.
  • the tooth as a wear-resistant component of the second embodiment basically has the same structure as that of the first embodiment and has the same effect. However, the tooth of the second embodiment is different from the first embodiment in the following points.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 7 corresponds to a state in which the inside of the tooth of FIG. 6 is seen through.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the second embodiment.
  • the X-axis direction corresponds to the longitudinal direction (tip-base end direction) of the tooth.
  • the Y-axis direction corresponds to the thickness direction of the tooth.
  • the Z-axis direction corresponds to the width direction of the tooth.
  • FIG. 9 is a plan view in the XX plane.
  • FIG. 10 is a side view in the XY plane.
  • the rod-shaped members 31 extending along the first to eighth surfaces 11 to 18 and the tip 10C are the rod-shaped members 31.
  • the rod-shaped member 31 intersecting with the above penetrates, and the end surface 31A is exposed at the first to eighth surfaces 11 to 18 and the tip 10C.
  • the first to eighth surfaces 11 to 18 and the tip 10C and the end surface 31A exposed in these are flush with each other.
  • the skeleton portion 20 can contribute to suppressing the progress of wear from the initial stage of wear progress. Further, when the tooth 1 is manufactured by casting, the end face 31A of the rod-shaped member 31 constituting the skeleton portion 20 is brought into contact with the wall surface defining the cavities of the mold to support the skeleton portion 20, and then the base metal portion 10 is provided. By pouring the constituent metal in a molten state, it becomes easy to arrange the skeleton portion 20 at an appropriate position.
  • the tooth as a wear-resistant component of the third embodiment basically has the same structure as that of the second embodiment and has the same effect.
  • the tooth of the third embodiment is different from the second embodiment in the following points.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing the outer shape of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 12 corresponds to a state in which the inside of the tooth of FIG. 11 is seen through.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing the structure of the skeleton portion and the core according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the structure of the core according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic plan view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic side view showing the internal structure of the tooth according to the third embodiment.
  • the X-axis direction corresponds to the longitudinal direction (tip-base end direction) of the tooth.
  • FIGS. 11 to 16 the Y-axis direction corresponds to the thickness direction of the tooth.
  • the Z-axis direction corresponds to the width direction of the tooth.
  • FIG. 15 is a plan view in the XX plane.
  • FIG. 16 is a side view in the XY plane.
  • tooth 1 of the third embodiment at least a part of the end faces 31A of the rod-shaped member 31 is exposed on the surface of the base material portion 10 as in the case of the second embodiment. ing.
  • the tooth 1 of the third embodiment is arranged inside the skeleton portion 20 and further includes a core 40 having a hardness higher than that of the skeleton portion 20.
  • the core 40 may be a sintered body of particles or powder of a hard material such as high-speed tool steel or cemented carbide. Molding of the core 40 before sintering may be performed by, for example, a 3D printer.
  • the core 40 may be manufactured by a method such as rolling (including irregular rolling), cutting, forging, casting, etc., instead of or in combination with sintering. Further, a build-up layer containing particles or powder of high-speed tool steel, cemented carbide or the like may be formed on the surface of the core 40.
  • the surfaces (outer shape) of the core 40 are the first surface 41, the second surface 42, the third surface 43, the fourth surface 44, and the fifth surface 45.
  • the sixth surface 46, the seventh surface 47, the eighth surface 48, and the tip 40C are included.
  • the first surface 41 is along the first surface 11 of the base material portion 10 and the first surface 21 of the skeleton portion 20.
  • the second surface 42 is along the second surface 12 of the base material portion 10 and the second surface 22 of the skeleton portion 20.
  • the third surface 43 is along the third surface 13 of the base material portion 10 and the third surface 23 of the skeleton portion 20.
  • the fourth surface 44 is along the fourth surface 14 of the base metal portion 10 and the fourth surface 24 of the skeleton portion 20.
  • the fifth surface 45 is along the fifth surface 15 of the base material portion 10 and the fifth surface 25 of the skeleton portion 20.
  • the sixth surface 46 is along the sixth surface 16 of the base metal portion 10 and the sixth surface 26 of the skeleton portion 20.
  • the seventh surface 47 is along the seventh surface 17 of the base metal portion 10 and the seventh surface 27 of the skeleton portion 20.
  • the eighth surface 48 is along the eighth surface 18 of the base metal portion 10 and the eighth surface 28 of the skeleton portion 20.
  • the tip 20C is along the tip 10C of the base material portion 10 (tooth 1) and the tip 40C of the skeleton portion 20.
  • the core 40 has a shape corresponding to the outer shape of the frame portion 20.
  • the core 40 is arranged in the tip region 10D of the base material portion 10 and has a shape corresponding to the outer shape of the tip region 10D. That is, the outer shape of the frame portion 20 is a shape that follows the outer shape of the tip region 10D.
  • the skeleton portion 20 in the third embodiment is formed with a space 30D (a region through which the rod-shaped member 31 does not pass) having an opening at an end portion opposite to the tip end 20C in the X-axis direction.
  • the tooth 1 of the third embodiment can be manufactured as follows. First, the end face 31A of the rod-shaped member 31 constituting the skeleton 20 is brought into contact with the wall surface defining the cabidi of the mold to support the skeleton 20. Next, the core 40 is arranged in the space 30D of the frame portion 20. At this time, the core 40 is held in an appropriate position by being supported by the rod-shaped member 31. After that, the metal constituting the base material portion 10 is poured in a molten state. By the above procedure, tooth 1 according to the third embodiment can be manufactured.
  • the tooth 1 of the third embodiment includes the core 40, even if the skeleton portion 20 is worn, the progress of wear can be suppressed by the core 40 having a higher hardness.
  • the core 40 since the core 40 has a shape that follows the shape of at least a part of the surface of the base material portion 10, in the region where the core 40 has a shape that follows the surface of the base material portion 10. The progress of local wear is suppressed.
  • the core 40 is arranged in the tip region 10D and has a shape corresponding to the outer shape of the tip region 10D, so that the wear of the tip region 10D can be effectively suppressed.
  • the hardness of the skeleton portion 20 is higher than that of the base material portion 10 (about HV500) from the viewpoint of improving wear resistance, but from the viewpoint of fulfilling the function of supporting the core 40, the skeleton is used.
  • the hardness of the part 20 may be the same as that of the base material part 10 or smaller than that of the base material part 10.
  • the material constituting the frame portion 20 may be, for example, mild steel.
  • the side protector as the wear-resistant component of the fourth embodiment has a structure in which the same configuration as that of the tooth of the third embodiment is applied to the side protector.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing the outer shape of the side protector according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing the internal structure of the side protector according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 corresponds to a state in which the inside of the side protector of FIG. 17 is seen through.
  • the side protector 100 in the fourth embodiment includes a main body 111 and a pair of legs 112 connected to the main body 111.
  • the main body 111 has a rod-like shape extending along the X-axis direction (first direction).
  • the pair of leg portions 112 are connected to both ends of the main body portion 111 in the width direction (Y-axis direction as the second direction).
  • the leg portion 112 is arranged so as to rise from the main body portion 111 along the Z-axis direction (third direction).
  • the leg portion 112 has a plate-like shape extending along the XX plane.
  • the pair of legs 112 are arranged parallel to each other.
  • Each of the pair of leg portions 112 is formed with a pair of through holes 113 penetrating the leg portions 112 in the thickness direction at intervals in the X-axis direction.
  • the through holes 113 of the pair of legs 112 are arranged at the same position in the X-axis direction.
  • the side protector 100 is a wear-resistant component that suppresses wear of the outer edge portion by being attached to an outer edge portion that surrounds an opening of a bucket (not shown) of a hydraulic excavator, for example.
  • the side protector 100 is inserted into the bucket by inserting a fixing member such as a pin into each through hole 113 in a state where the plate-shaped portion forming the outer edge of the opening of the bucket is inserted between the pair of legs 112. On the other hand, it is fixed.
  • the base material portion 110 forming the surface of the side protector 100 in the fourth embodiment includes a pair of end faces 117 which are planes forming both ends in the longitudinal direction (X-axis direction) of the main body portion 111.
  • the base material portion 110 extends in the X-axis direction, is connected to both ends in the width direction (Y direction) of the top surface 115, which is a plane connecting the pair of end faces 117, and is inclined with respect to the top surface 115.
  • the top surface 115 is a surface along the XY plane.
  • the side surface 118 is a surface along the XX plane. That is, the plane including the top surface 115 and the plane including the side surface 118 are orthogonal to each other.
  • the side protector 100 is arranged inside the metal base material portion 110, the skeleton portion 120 embedded in the base material portion 110, and the skeleton portion 120, and has a hardness higher than that of the skeleton portion 120.
  • the metal constituting the base metal portion 10 for example, cast steel or cast iron can be adopted as in the above-described first to third embodiments.
  • the skeleton portion 120 may be made of metal as in the above-described first to third embodiments.
  • the metal constituting the skeleton portion 120 has a higher hardness than the metal constituting the base material portion 110.
  • the frame portion 120 has a three-dimensional lattice-like structure formed of a plurality of rod-shaped members 131, as in the above-described first to third embodiments.
  • the outer shape of the skeleton 120 includes a top surface 121 and a pair of inclined surfaces 122.
  • the top surface 121 is along the top surface 115 of the base material portion 110.
  • the pair of inclined surfaces 122 are along the pair of inclined surfaces 116 of the base material portion 110. That is, the outer shape of the frame portion 120 is a shape that follows the outer shape of the main body portion 111. From another point of view, the outer shape of the skeleton portion 120 corresponds to a shape in which the outer shape of the main body portion 111 is similarly reduced.
  • the end portions 131A of the rod-shaped members 131 is exposed on the surface of the base material portion 110 (the surface of the side protector 100).
  • the end portion 131A of the at least a part of the rod-shaped member 131 and the surface of the base material portion 110 are flush with each other.
  • the core 140 may be made of the same material as in the third embodiment.
  • the surface (outer shape) of the core 140 includes a top surface 141, a pair of inclined surfaces 142, and a pair of end surfaces 143.
  • the top surface 141 is along the top surface 115 of the base material portion 110 and the top surface 121 of the skeleton portion 120.
  • the pair of inclined surfaces 142 are along the pair of inclined surfaces 116 of the base material portion 110 and the pair of inclined surfaces 122 of the frame portion 120.
  • the core 140 has a shape corresponding to the outer shape of the frame portion 120.
  • the core 140 is arranged in the base material portion 110 corresponding to the main body portion 111, and has a shape corresponding to the outer shape of the main body portion 111.
  • the frame portion 120 is formed so that a space through which the rod-shaped member 131 does not pass penetrates in the X-axis direction, and the core 140 is arranged in the space.
  • a three-dimensional lattice-shaped frame portion 120 formed of a plurality of rod-shaped members 131 is embedded in the base material portion 110. Since the skeleton portion 120 has a highly rigid three-dimensional lattice-like structure, deformation of the skeleton portion 120 is suppressed even when the base material portion 110 is worn and the skeleton portion 120 is exposed. As a result, the progress of wear of the side protector 100 is suppressed. Further, since the frame portion 120 has a three-dimensional lattice-like structure, the metal constituting the base material portion 110 is filled inside the frame portion 120 (a space located between a plurality of rod-shaped members 131).
  • the frame portion 120 has a shape that follows the shape of the surface of the base material portion 110. Therefore, in the region where the frame portion 120 has a shape along the surface of the base material portion 110, the progress of wear is suppressed locally. As a result, the wear resistance of the side protector 100 is improved. Further, since the side protector 100 includes the core 140, even if the skeleton portion 120 is worn, the progress of wear can be suppressed by the core 140 having a higher hardness.
  • the core 140 since the core 140 has a shape that follows the shape of at least a part of the surface of the base material portion 110, the core 140 has a shape that follows the surface of the base material portion 110. In, the progress of local wear is suppressed.
  • the side protector 100 according to the fourth embodiment is an wear-resistant component having improved wear resistance.
  • the tooth and the side protector have been described as an example of the wear-resistant parts of the present disclosure, but the wear-resistant parts of the present disclosure are not limited to this.
  • the wear-resistant parts of the present disclosure can be applied to various parts that require wear resistance by being used for applications such as contact with earth and sand, rocks, and the like.
  • the wear-resistant parts of the present disclosure are particularly preferably applied to parts in which wear at the tip is a problem, such as the tooth and side protectors, as well as tooth adapters, ripper points, track chain members constituting tracks, and lug bars. Can be done.
  • the wear resistance of the present disclosure is also applied to the corner guard (a part attached to the bottom corner) and the lip shroud (a part attached to the bucket lip), which are parts that suppress the progress of partial wear of the bucket as in the case of the side protector. Parts can be applied. Further, in the above description, the application of the wear-resistant parts of the present disclosure to the parts of the bucket of the hydraulic excavator has been described, but the wear-resistant parts of the present disclosure can be similarly applied to the parts of the bucket of the wheel loader.

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Abstract

耐摩耗部品（１）は、金属製の母材部（１０）と、母材部（１０）に埋め込まれ、母材部（１０）よりも硬度が高い骨組部（２０）と、を備える。骨組部（２０）は、複数の棒状部材３１で形成された３次元格子状の構造を有し、母材部（１０）の表面（１１～１８，１０Ｃ）の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する。

Description

耐摩耗部品
　本開示は、耐摩耗部品に関するものである。
　本出願は、２０２０年４月９日出願の日本出願第２０２０－０７０３５９号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　作業機械のツース、ツースアダプタ、リッパポイントなどの耐摩耗部品においては、耐摩耗性を向上させる目的で、硬度の高い部材を内部に配置することが提案されている（たとえば、特開平１－５５３７０号公報（特許文献１）、特開平２－１７６０２６号公報（特許文献２）および特開平９－１９２８１９号公報（特許文献３）参照）。
特開平１－５５３７０号公報 特開平２－１７６０２６号公報 特開平９－１９２８１９号公報
　上述のように、ツース、ツースアダプタ、リッパポイントなどの耐摩耗部品においては、耐摩耗性の向上が求められている。耐摩耗性の向上した耐摩耗部品を提供することが、本開示の目的の１つである。
　本開示の耐摩耗部品は、金属製の母材部と、母材部に埋め込まれ、母材部よりも硬度が高い骨組部と、を備える。骨組部は、複数の棒状部材で形成された３次元格子状の構造を有し、母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する。
　上記耐摩耗部品によれば、耐摩耗性の向上した耐摩耗部品を提供することができる。
図１は、実施の形態１におけるツースの外形を示す概略斜視図である。 図２は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。 図３は、実施の形態１における骨組部の構造を示す概略斜視図である。 図４は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。 図５は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。 図６は、実施の形態２におけるツースの外形を示す概略斜視図である。 図７は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。 図８は、実施の形態２における骨組部の構造を示す概略斜視図である。 図９は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。 図１０は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。 図１１は、実施の形態３におけるツースの外形を示す概略斜視図である。 図１２は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。 図１３は、実施の形態３における骨組部およびコアの構造を示す概略斜視図である。 図１４は、実施の形態３におけるコアの構造を示す概略斜視図である。 図１５は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。 図１６は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。 図１７は、実施の形態４におけるサイドプロテクタの外形を示す概略斜視図である。 図１８は、実施の形態４におけるサイドプロテクタの内部構造を示す概略斜視図である。
　［実施形態の概要］
　本開示に従った耐摩耗部品は、金属製の母材部と、母材部に埋め込まれ、母材部よりも硬度が高い骨組部と、を備える。骨組部は、複数の棒状部材で形成された３次元格子状の構造を有し、母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する。
　本開示に従った耐摩耗部品においては、複数の棒状部材で形成された３次元格子状の骨組部が母材部に埋め込まれる。骨組部が剛性の高い３次元格子状の構造を有することにより、母材部が摩耗して骨組部が露出した場合でも、骨組部の変形が抑制される。その結果、耐摩耗部品の摩耗の進行が抑制される。また、骨組部が３次元格子状の構造を有するため、母材部を構成する金属が骨組部の内部を充填する。そのため、母材部が摩耗して骨組部が露出した場合でも、骨組部が母材部から脱落することが抑制される。その結果、耐摩耗部品の摩耗の進行が抑制される。また、本開示に従った耐摩耗部品においては、骨組部が母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する。そのため、骨組部が母材部の表面に沿う形状を有する領域では、局所的に摩耗が進行することが抑制される。その結果、耐摩耗部品の耐摩耗性が向上する。このように、本開示に従った耐摩耗部品によれば、耐摩耗性の向上した耐摩耗部品を提供することができる。
　上記耐摩耗部品において、少なくとも一部の上記棒状部材の先端が母材部の表面に露出していてもよい。このようにすることにより、摩耗の進行の初期から、骨組部が摩耗の進行の抑制に寄与することができる。また、上記耐摩耗部品を鋳造により製造する場合に、鋳型のキャビディを規定する壁面に上記骨組部を構成する棒状部材の先端（端面）を接触させて骨組部を支持し、その後に母材部を構成する金属を溶融状態で流し込むことにより、骨組部を適切な位置に配置することが容易となる。
　上記耐摩耗部品において、母材部は、先端に向かって細くなる先端領域を含んでいてもよい。骨組部は、先端領域内に配置され、先端領域の外形形状に対応する形状を有していてもよい。このようにすることにより、先端領域の摩耗を有効に抑制することができる。
　上記耐摩耗部品は、骨組部の内部に配置され、骨組部よりも硬度が高いコアをさらに備えていてもよい。このようにすることにより、骨組部が摩耗した場合でも、さらに硬度の高いコアにより、摩耗の進行を抑制することができる。また、コアを骨組部の内部に配置することにより、上記耐摩耗部品を鋳造により製造する場合に、キャビティ内でコアを骨組部によって支持した状態で、母材部を構成する金属を溶融状態で流し込むことができる。これにより、コアを適切な位置に配置することが容易となる。
　上記耐摩耗部品において、上記コアは、母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有していてもよい。このようにすることにより、コアが母材部の表面に沿う形状を有する領域では、局所的に摩耗が進行することが抑制される。
　上記耐摩耗部品において、上記コアは、上記骨組部の外形形状に対応する形状を有していてもよい。このようにすることにより、骨組部の摩耗を有効に抑制することができる。
　［実施形態の具体例］
　次に、本開示の耐摩耗部品の具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。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返さない。
　（実施の形態１）
　まず、図１～図５を参照して、本開示に従った耐摩耗部品の一例である実施の形態１のツースについて説明する。図１は、実施の形態１におけるツースの外形を示す概略斜視図である。図２は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。図２は、図１のツースの内部を透視した状態に対応する。図３は、実施の形態１における骨組部の構造を示す概略斜視図である。図４は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。図５は、実施の形態１におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。図１～図５において、Ｘ軸方向は、ツースの長手方向（先端－基端方向）に対応する。図１～図５において、Ｙ軸方向は、ツースの厚さ方向に対応する。図１～図５において、Ｚ軸方向は、ツースの幅方向に対応する。図４は、Ｘ－Ｚ平面における平面図である。図５は、Ｘ－Ｙ平面における側面図である。
　図１、図２、図４および図５を参照して、実施の形態１におけるツース１の表面を構成する母材部１０は、先端１０Ｃと基端１９とを含む。母材部１０は、第１面１１と、第２面１２と、第３面１３と、第４面１４と、第５面１５と、第６面１６と、第７面１７と、第８面１８とを含む。
　図５を参照して、第１面１１および第２面１２は、それぞれ基端１９に接続されている。第１面１１と第２面１２とは、先端１０Ｃに近付くにしたがって、互いの距離が小さくなるように、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置されている。第５面１５および第６面１６は、それぞれ第１面１１および第２面１２と先端１０Ｃとを接続する。第５面１５と第６面１６とは、先端１０Ｃに近付くにしたがって、互いの距離が小さくなるように配置されている。Ｘ－Ｙ平面において、第１面１１と第２面１２とがなす角よりも、第５面１５と第６面１６とがなす角のほうが大きい。
　図４を参照して、第３面１３および第４面１４は、それぞれ基端１９に接続されている。第３面１３と第４面１４とは、先端１０Ｃに近付くにしたがって、互いの距離が小さくなるように、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置されている。第７面１７および第８面１８は、それぞれ第４面１４および第３面１３と先端１０Ｃとを接続する。第７面１７と第８面１８とは、先端１０Ｃに近付くにしたがって、互いの距離が小さくなるように配置されている。Ｘ－Ｚ平面において、第３面１３と第４面１４とがなす角よりも、第７面１７と第８面１８とがなす角のほうが大きい。先端１０Ｃは、Ｚ軸方向に直線状に延びる面（領域）である。
　図１、図２、図４および図５を参照して、基端１９には、先端に向かう（Ｘ軸方向に凹む）凹部１０Ａが形成されている。母材部１０には、第３面１３から第４面１４まで貫通する貫通孔１０Ｂが形成されている。貫通孔１０Ｂは、凹部１０Ａと交差している。すなわち、貫通孔１０Ｂは、凹部１０Ａと連通している。
　ツース１は、たとえば油圧ショベルのバケット（図示しない）に取り付けられる。より具体的には、油圧ショベルのバケットの開口の外縁には、ツースアダプタ（図示しない）が取り付けられる。このツースアダプタの先端部がツース１（母材部１０）の基端１９に形成された凹部１０Ａに挿入される。貫通孔１０Ｂには、ピン（図示しない）が貫通孔１０Ｂを貫通するように挿入される。これにより、ツース１はツースアダプタを介してバケットに取り付けられる。
　図２～図５を参照して、ツース１は、金属製の母材部１０と、母材部１０に埋め込まれた骨組部２０とを含んでいる。母材部１０を構成する金属としては、たとえば鋳鋼を採用することができる。採用可能な鋳鋼は、適切な耐摩耗性を有するものであれば特に限定されない。たとえば、Ｃｒ-Ｍｏ系鋳鋼、Ｃｒ-Ｍｏ-Ｖ-Ｗ系鋳鋼、Ｃｒ-Ｍｏ-Ｎｉ系鋳鋼、高Ｍｎ系鋳鋼、ボロン鋳鋼、Ｃｒ-Ｍｏ-Ｖ系鋳鋼、高Ｃｒ系鋳鋼等の低合金鋳鋼を採用してもよい。また、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）などの成分組成を有する鋳鋼を採用してもよい。また、母材部１０を構成する金属として、鋳鋼より炭素含有量の高い鋳鉄を採用してもよい。骨組部２０は、母材部１０（ＨＶ５００程度）よりも硬度が高い。骨組部２０は、金属製であってもよい。骨組部２０を構成する金属は、母材部１０を構成する金属よりも高い硬度を有するものであれば、特に限定されない。たとえばＪＩＳ規格に規定される工具鋼、軸受鋼、ばね鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼、ピアノ線などの成分組成を有する鋼など、硬度の高い鋼のほか、より炭素量の高い鋳鉄を採用することができる。骨組部２０は、鋳造、塑性加工、焼結、研削、プレスおよび溶接などの方法の１つ、または２以上の組み合わせにより作製されてもよい。焼結前の成形は、たとえば３Ｄプリンタを用いて実施してもよい。
　骨組部２０は、複数の棒状部材３１で形成された３次元格子状の構造を有している（特に、図３参照）。骨組部２０の外形形状は、第１面２１と、第２面２２と、第３面２３と、第４面２４と、第５面２５と、第６面２６と、第７面２７と、第８面２８と、先端２０Ｃとを含む。第１面２１は、母材部１０の第１面１１に沿う。第２面２２は、母材部１０の第２面１２に沿う。第３面２３は、母材部１０の第３面１３に沿う。第４面２４は、母材部１０の第４面１４に沿う。第５面２５は、母材部１０の第５面１５に沿う。第６面２６は、母材部１０の第６面１６に沿う。第７面２７は、母材部１０の第７面１７に沿う。第８面２８は、母材部１０の第８面１８に沿う。先端２０Ｃは、母材部１０（ツース１）の先端１０Ｃに沿う。
　母材部１０は、先端１０Ｃに向かって細くなる先端領域１０Ｄを含む。骨組部２０は、先端領域１０Ｄ内に配置され、先端領域１０Ｄの外形形状に対応する形状を有している。すなわち、骨組部２０の外形形状は、先端領域１０Ｄの外形形状に沿う形状である。別の観点から説明すると、骨組部２０の外形形状は、先端領域１０Ｄの外形形状を相似縮小した形状に対応する。
　実施の形態１のツース１においては、複数の棒状部材３１で形成された３次元格子状の骨組部２０が母材部１０に埋め込まれている。骨組部２０が剛性の高い３次元格子状の構造を有することにより、母材部１０が摩耗して骨組部２０が露出した場合でも、骨組部２０の変形が抑制される。その結果、ツース１の摩耗の進行が抑制される。また、骨組部２０が３次元格子状の構造を有するため、母材部１０を構成する金属が骨組部２０の内部（複数の棒状部材３１の間に位置する空間）に充填している。そのため、母材部１０が摩耗して骨組部２０が露出した場合でも、骨組部２０が母材部１０から脱落することが抑制されている。その結果、ツース１の摩耗の進行が抑制される。また、ツース１においては、骨組部２０が母材部１０の表面の形状に沿う形状を有している。そのため、骨組部２０が母材部１０の表面に沿う形状を有する領域では、局所的に摩耗が進行することが抑制される。その結果、ツース１の耐摩耗性が向上している。このように、実施の形態１におけるツース１は、耐摩耗性の向上した耐摩耗部品となっている。
　また、実施の形態１におけるツース１の母材部１０は、先端１０Ｃに向かって細くなる先端領域１０Ｄを含んでいる。骨組部２０は、先端領域１０Ｄ内に配置され、先端領域１０Ｄの外形形状に対応する形状を有している。そのため、先端領域１０Ｄの摩耗を有効に抑制することが可能となっている。
　（実施の形態２）
　次に、図６～図１０を参照して、他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２の耐摩耗部品としてのツースは、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２のツースは、以下の点において実施の形態１とは異なっている。
　図６は、実施の形態２におけるツースの外形を示す概略斜視図である。図７は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。図７は、図６のツースの内部を透視した状態に対応する。図８は、実施の形態２における骨組部の構造を示す概略斜視図である。図９は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。図１０は、実施の形態２におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。図６～図１０において、Ｘ軸方向は、ツースの長手方向（先端－基端方向）に対応する。図６～図１０において、Ｙ軸方向は、ツースの厚さ方向に対応する。図６～図１０において、Ｚ軸方向は、ツースの幅方向に対応する。図９は、Ｘ－Ｚ平面における平面図である。図１０は、Ｘ－Ｙ平面における側面図である。
　図６および図７を参照して、実施の形態２のツース１においては、少なくとも一部の棒状部材３１の端面３１Ａが母材部１０の表面に露出している。図８を参照して、実施の形態２の骨組部２０を構成する棒状部材３１のうち、第１～第８面１１～１８および先端１０Ｃに沿って延びる棒状部材３１を、これらの棒状部材３１に交差する棒状部材３１が貫通し、端面３１Ａが第１～第８面１１～１８および先端１０Ｃにおいて露出している。第１～第８面１１～１８および先端１０Ｃと、これらにおいて露出する端面３１Ａとは面一である。
　このように、端面３１Ａが第１～第８面１１～１８および先端１０Ｃにおいて露出していることにより、摩耗の進行の初期から、骨組部２０が摩耗の進行の抑制に寄与することができる。また、ツース１を鋳造により製造する場合に、鋳型のキャビディを規定する壁面に骨組部２０を構成する棒状部材３１の端面３１Ａを接触させて骨組部２０を支持し、その後に母材部１０を構成する金属を溶融状態で流し込むことにより、骨組部２０を適切な位置に配置することが容易となっている。
　（実施の形態３）
　次に、図１１～図１６を参照して、さらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。実施の形態３の耐摩耗部品としてのツースは、基本的には実施の形態２の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態３のツースは、以下の点において実施の形態２とは異なっている。
　図１１は、実施の形態３におけるツースの外形を示す概略斜視図である。図１２は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略斜視図である。図１２は、図１１のツースの内部を透視した状態に対応する。図１３は、実施の形態３における骨組部およびコアの構造を示す概略斜視図である。図１４は、実施の形態３におけるコアの構造を示す概略斜視図である。図１５は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略平面図である。図１６は、実施の形態３におけるツースの内部構造を示す概略側面図である。図１１～図１６において、Ｘ軸方向は、ツースの長手方向（先端－基端方向）に対応する。図１１～図１６において、Ｙ軸方向は、ツースの厚さ方向に対応する。図１１～図１６において、Ｚ軸方向は、ツースの幅方向に対応する。図１５は、Ｘ－Ｚ平面における平面図である。図１６は、Ｘ－Ｙ平面における側面図である。
　図１１および図１２を参照して、実施の形態３のツース１においては、実施の形態２の場合と同様に、少なくとも一部の棒状部材３１の端面３１Ａが母材部１０の表面に露出している。実施の形態３のツース１は、図１２および図１３に示すように、骨組部２０の内部に配置され、骨組部２０よりも硬度が高いコア４０をさらに備えている。コア４０は、高速度工具鋼、超硬合金などの硬質材料の粒子または粉末の焼結体であってもよい。焼結前のコア４０の成形は、たとえば３Ｄプリンタにより実施してもよい。コア４０は、焼結に代えて、または焼結と組み合わせて、圧延（異形圧延を含む）、切削、鍛造、鋳造などの方法により作製されてもよい。また、コア４０の表面には、高速度工具鋼、超硬合金などの粒子または粉末を含む肉盛層が形成されていてもよい。
　図１２～図１４を参照して、コア４０の表面（外形形状）は、第１面４１と、第２面４２と、第３面４３と、第４面４４と、第５面４５と、第６面４６と、第７面４７と、第８面４８と、先端４０Ｃとを含む。第１面４１は、母材部１０の第１面１１および骨組部２０の第１面２１に沿う。第２面４２は、母材部１０の第２面１２および骨組部２０の第２面２２に沿う。第３面４３は、母材部１０の第３面１３および骨組部２０の第３面２３に沿う。第４面４４は、母材部１０の第４面１４および骨組部２０の第４面２４に沿う。第５面４５は、母材部１０の第５面１５および骨組部２０の第５面２５に沿う。第６面４６は、母材部１０の第６面１６および骨組部２０の第６面２６に沿う。第７面４７は、母材部１０の第７面１７および骨組部２０の第７面２７に沿う。第８面４８は、母材部１０の第８面１８および骨組部２０の第８面２８に沿う。先端２０Ｃは、母材部１０（ツース１）の先端１０Ｃおよび骨組部２０の先端４０Ｃに沿う。
　コア４０は、骨組部２０の外形形状に対応する形状を有している。コア４０は、母材部１０の先端領域１０Ｄ内に配置され、先端領域１０Ｄの外形形状に対応する形状を有している。すなわち、骨組部２０の外形形状は、先端領域１０Ｄの外形形状に沿う形状である。実施の形態３における骨組部２０には、Ｘ軸方向において先端２０Ｃとは反対側の端部に開口を有する空間３０Ｄ（棒状部材３１が通過しない領域）が形成されている。
　実施の形態３のツース１は、以下のように製造することができる。まず、鋳型のキャビディを規定する壁面に骨組部２０を構成する棒状部材３１の端面３１Ａを接触させて骨組部２０を支持する。次に、骨組部２０の空間３０Ｄ内にコア４０を配置する。このとき、コア４０は、棒状部材３１に支持されることにより、適切な位置に保持される。その後、母材部１０を構成する金属を溶融状態で流し込む。以上の手順により、実施の形態３におけるツース１を製造することができる。
　実施の形態３のツース１がコア４０を備えることにより、骨組部２０が摩耗した場合でも、さらに硬度の高いコア４０により、摩耗の進行を抑制することができる。実施の形態３においては、コア４０が母材部１０の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有していることにより、コア４０が母材部１０の表面に沿う形状を有する領域において、局所的な摩耗の進行が抑制される。実施の形態３においては、コア４０が先端領域１０Ｄ内に配置され、先端領域１０Ｄの外形形状に対応する形状を有することにより、先端領域１０Ｄの摩耗を有効に抑制することができる。
　なお、本実施の形態においては、耐摩耗性向上の観点から、骨組部２０の硬度は母材部１０（ＨＶ５００程度）よりも高いが、コア４０を支持するという機能を果たす観点からは、骨組部２０の硬度は母材部１０と同等であってもよいし、母材部１０よりも小さくてもよい。骨組部２０を構成する材料は、たとえば軟鋼であってもよい。
　（実施の形態４）
　次に、図１７および図１８を参照して、サイドプロテクタに本願発明を適用した例を実施の形態４として説明する。実施の形態４の耐摩耗部品としてのサイドプロテクタは、実施の形態３のツースと同様の構成をサイドプロテクタに適用した構造を有している。
　図１７は、実施の形態４におけるサイドプロテクタの外形を示す概略斜視図である。図１８は、実施の形態４におけるサイドプロテクタの内部構造を示す概略斜視図である。図１８は、図１７のサイドプロテクタの内部を透視した状態に対応する。
　図１７および図１８を参照して、実施の形態４におけるサイドプロテクタ１００は、本体部１１１と、本体部１１１に接続された一対の脚部１１２とを含んでいる。本体部１１１は、Ｘ軸方向（第１の方向）に沿って延びる棒状の形状を有している。一対の脚部１１２は、本体部１１１の幅方向（第２の方向としてのＹ軸方向）の両端に接続されている。脚部１１２は、本体部１１１からＺ軸方向（第３の方向）に沿って立ち上がるように配置されている。脚部１１２は、Ｘ－Ｚ平面に沿って広がる板状の形状を有している。一対の脚部１１２は、互いに平行に配置されている。一対の脚部１１２のそれぞれには、脚部１１２を厚み方向に貫通する一対の貫通孔１１３がＸ軸方向に間隔をあけて形成されている。一対の脚部１１２の貫通孔１１３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。サイドプロテクタ１００は、たとえば油圧ショベルのバケット（図示しない）の開口を取り囲む外縁部に取り付けられることにより、当該外縁部の摩耗を抑制する耐摩耗部品である。サイドプロテクタ１００は、一対の脚部１１２の間にバケットの開口の外縁を構成する板状部が挿入された状態で、各貫通孔１１３にピンなどの固定部材が挿入されることにより、バケットに対して固定される。
　実施の形態４におけるサイドプロテクタ１００の表面を構成する母材部１１０は、本体部１１１の長手方向（Ｘ軸方向）両端を構成する平面である一対の端面１１７を含んでいる。母材部１１０は、Ｘ軸方向に延び、一対の端面１１７を接続する平面である頂面１１５と、頂面１１５の幅方向（Ｙ方向）両端に接続され、頂面１１５に対して傾斜する平面である一対の傾斜面１１６と、一対の傾斜面１１６の頂面１１５とは反対側に接続され、傾斜面１１６に対して傾斜する平面である一対の側面１１８と、をさらに含んでいる。頂面１１５は、Ｘ－Ｙ平面に沿う面である。側面１１８は、Ｘ－Ｚ平面に沿う面である。すなわち、頂面１１５を含む平面と側面１１８を含む平面とは直交する。
　図１８を参照して、サイドプロテクタ１００は、金属製の母材部１１０と、母材部１１０に埋め込まれた骨組部１２０と、骨組部１２０の内部に配置され、骨組部１２０よりも硬度が高いコア１４０を含んでいる。母材部１０を構成する金属としては、上記実施の形態１～３と同様に、たとえば鋳鋼または鋳鉄を採用することができる。骨組部１２０は、上記実施の形態１～３と同様に、金属製であってもよい。骨組部１２０を構成する金属は、母材部１１０を構成する金属よりも高い硬度を有する。
　骨組部１２０は、上記実施の形態１～３と同様に、複数の棒状部材１３１で形成された３次元格子状の構造を有している。骨組部１２０の外形形状は、頂面１２１と、一対の傾斜面１２２とを含む。頂面１２１は、母材部１１０の頂面１１５に沿う。一対の傾斜面１２２は、母材部１１０の一対の傾斜面１１６に沿う。すなわち、骨組部１２０の外形形状は、本体部１１１の外形形状に沿う形状である。別の観点から説明すると、骨組部１２０の外形形状は、本体部１１１の外形形状を相似縮小した形状に対応する。複数の棒状部材１３１のうち、少なくとも一部の棒状部材１３１の端部１３１Ａが母材部１１０の表面（サイドプロテクタ１００表面）において露出している。当該少なくとも一部の棒状部材１３１の端部１３１Ａと母材部１１０の表面とは面一となっている。
　コア１４０は、上記実施の形態３と同様の材料からなっていてもよい。コア１４０の表面（外形形状）は、頂面１４１と、一対の傾斜面１４２と、一対の端面１４３とを含む。頂面１４１は、母材部１１０の頂面１１５および骨組部１２０の頂面１２１に沿う。一対の傾斜面１４２は、母材部１１０の一対の傾斜面１１６および骨組部１２０の一対の傾斜面１２２に沿う。コア１４０は、骨組部１２０の外形形状に対応する形状を有している。コア１４０は、本体部１１１に対応する母材部１１０内に配置され、本体部１１１の外形形状に対応する形状を有している。骨組部１２０には、棒状部材１３１が通過しない空間がＸ軸方向に貫通するように形成されており、当該空間内にコア１４０が配置されている。
　実施の形態４のサイドプロテクタ１００においては、複数の棒状部材１３１で形成された３次元格子状の骨組部１２０が母材部１１０に埋め込まれている。骨組部１２０が剛性の高い３次元格子状の構造を有することにより、母材部１１０が摩耗して骨組部１２０が露出した場合でも、骨組部１２０の変形が抑制される。その結果、サイドプロテクタ１００の摩耗の進行が抑制される。また、骨組部１２０が３次元格子状の構造を有するため、母材部１１０を構成する金属が骨組部１２０の内部（複数の棒状部材１３１の間に位置する空間）に充填されている。そのため、母材部１１０が摩耗して骨組部１２０が露出した場合でも、骨組部１２０が母材部１１０から脱落することが抑制されている。その結果、サイドプロテクタ１００の摩耗の進行が抑制される。また、サイドプロテクタ１００においては、骨組部１２０が母材部１１０の表面の形状に沿う形状を有している。そのため、骨組部１２０が母材部１１０の表面に沿う形状を有する領域では、局所的に摩耗が進行することが抑制される。その結果、サイドプロテクタ１００の耐摩耗性が向上している。さらに、サイドプロテクタ１００がコア１４０を備えることにより、骨組部１２０が摩耗した場合でも、さらに硬度の高いコア１４０により、摩耗の進行を抑制することができる。また、実施の形態４においては、コア１４０が母材部１１０の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有していることにより、コア１４０が母材部１１０の表面に沿う形状を有する領域において、局所的な摩耗の進行が抑制される。このように、実施の形態４におけるサイドプロテクタ１００は、耐摩耗性の向上した耐摩耗部品となっている。
　上記実施の形態１～４においては、本開示の耐摩耗部品の一例としてツースおよびサイドプロテクタについて説明したが、本開示の耐摩耗部品はこれに限られない。本開示の耐摩耗部品は、たとえば土砂、岩盤などに接触する用途に使用されることにより、耐摩耗性が要求される種々の部品に適用することができる。本開示の耐摩耗部品は、先端部の摩耗が問題となる部品、たとえば上記ツースおよびサイドプロテクタのほか、ツースアダプタ、リッパポイント、履帯を構成するトラックチェーン部材、ラグバーなどに特に好適に適用することができる。また、上記サイドプロテクタと同様にバケットの部分的な摩耗の進行を抑制する部品であるコーナーガード（底部コーナーに取り付けられる部品）、リップシュラウド（バケットリップに取り付けられる部品）にも本開示の耐摩耗部品を適用することができる。また、上記においては、油圧ショベルのバケットの部品への本開示の耐摩耗部品の適用について説明したが、本開示の耐摩耗部品は、ホイルローダのバケットの部品にも同様に適用できる。
　今回開示された実施の形態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。
　１　ツース、１０　母材部、１０Ａ　凹部、１０Ｂ　貫通孔、１０Ｃ　先端、１０Ｄ　先端領域、１１　第１面、１２　第２面、１３　第３面、１４　第４面、１５　第５面、１６　第６面、１７　第７面、１８　第８面、１９　基端、２０　骨組部、２０Ｃ　先端、２１　第１面、２２　第２面、２３　第３面、２４　第４面、２５　第５面、２６　第６面、２７　第７面、２８　第８面、３０Ｄ　空間、３１　棒状部材、３１Ａ　端面、４０　コア、４０Ｃ　先端、４１　第１面、４２　第２面、４３　第３面、４４　第４面、４５　第５面、４６　第６面、４７　第７面、４８　第８面、１００　サイドプロテクタ、１１０　母材部、１１１　本体部、１１２　脚部、１１３　貫通孔、１１５　頂面、１１６　傾斜面、１１７　端面、１１８　側面、１２０　骨組部、１２１　頂面、１２２　傾斜面、１３１　棒状部材、１４０　コア、１４１　頂面、１４２　傾斜面。

Claims (6)

  1. 　金属製の母材部と、
    　前記母材部に埋め込まれ、前記母材部よりも硬度が高い骨組部と、を備え、
    　前記骨組部は、複数の棒状部材で形成された３次元格子状の構造を有し、前記母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する、耐摩耗部品。
  2. 　少なくとも一部の前記棒状部材の先端が前記母材部の表面に露出する、請求項１に記載の耐摩耗部品。
  3. 　前記母材部は、先端に向かって細くなる先端領域を含み、
    　前記骨組部は、前記先端領域内に配置され、前記先端領域の外形形状に対応する形状を有する、請求項１または請求項２に記載の耐摩耗部品。
  4. 　前記骨組部の内部に配置され、前記骨組部よりも硬度が高いコアをさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐摩耗部品。
  5. 　前記コアは、前記母材部の表面の少なくとも一部の形状に沿う形状を有する、請求項４に記載の耐摩耗部品。
  6. 　前記コアは、前記骨組部の外形形状に対応する形状を有する、請求項５に記載の耐摩耗部品。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56121766U (ja) * 1980-02-13 1981-09-17
JPH02176026A (ja) * 1988-12-27 1990-07-09 Sumitomo Jukikai Chiyuutan Kk 複合掘削ツース
JPH07303956A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Komatsu Ltd 耐摩耗部品の鋳造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932952A (en) * 1973-12-17 1976-01-20 Caterpillar Tractor Co. Multi-material ripper tip
JPH09192819A (ja) * 1996-01-09 1997-07-29 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 耐摩耗性複合材鋳造品の製造方法
JP3380723B2 (ja) * 1997-10-30 2003-02-24 新キャタピラー三菱株式会社 掘削用切刃およびその製造方法
US8241761B2 (en) * 2007-08-15 2012-08-14 Mikhail Garber Abrasion and impact resistant composite castings for working in condition of wear and high dynamic loads
WO2009086590A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-16 Excalibur Steel Company Pty Ltd Wear resistant components
KR101013100B1 (ko) * 2008-02-04 2011-02-14 (주)대성마린텍 섬유강화 복합소재로 만들어진 굴삭기 암을 구비한 굴삭기
BE1018127A3 (fr) * 2008-09-19 2010-05-04 Magotteaux Int Dent composite pour le travail du sol ou des roches.
EP2435638B1 (en) * 2009-05-29 2013-07-24 Metalogenia, S.A. Wear element for earth/rock working operations with enhanced wear resistance
CN102182223B (zh) * 2011-03-29 2013-05-01 中国地质大学（北京） 一种挖掘机复合斗齿及其制备方法
US10500666B2 (en) * 2014-11-18 2019-12-10 Komatsu Ltd. Wear-resistant component and method for producing the same
CA3002101A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 Harnischfeger Technologies, Inc. Methods and systems for detecting heavy machine wear
JP6690991B2 (ja) * 2016-05-17 2020-04-28 株式会社小松製作所 耐摩耗部品およびその製造方法
NL2017180B1 (en) * 2016-07-18 2018-01-24 Ihc Holland Ie Bv Additive manufactured tooth for dredging or mining
CN205839840U (zh) * 2016-07-21 2016-12-28 济南致鼎工业技术有限公司 一种大型液压挖掘机用耐磨斗齿
CN206646573U (zh) * 2017-04-05 2017-11-17 浙江恒立粉末冶金有限公司 一种耐磨工程机械斗齿
GB2565073B (en) * 2017-07-31 2021-10-13 Bernard Mccartney Ltd Compactor tooth, base therefor and related method
JP7267567B2 (ja) 2018-10-31 2023-05-02 ユニチカ株式会社 低誘電率ポリイミド

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56121766U (ja) * 1980-02-13 1981-09-17
JPH02176026A (ja) * 1988-12-27 1990-07-09 Sumitomo Jukikai Chiyuutan Kk 複合掘削ツース
JPH07303956A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Komatsu Ltd 耐摩耗部品の鋳造方法

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