JP2002531270A - 複合鋳造品 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
-
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Abstract
(57)【要約】
２．１ 金属製複合鋳造品は通常インサートを鋳型内へ挿入し、鋳型にマトリックス材料を注ぐことによって製造される。従来、インサートを硬質材料粒子又は硬質金属粒子の堆積物、又は中実部材から構成することは知られている。硬質材料粒子又は硬質金属粒子の場合、許容できる装置を得るには費用がかかり過ぎる。中実のインサートは、特に非常に固い材料の場合、費用をかけなければ成形できない。マトリックス（４）とインサート（２，１０，１４）との間の安定な結合が保証され、インサート（２，１０，１４）がほぼ任意の形状を取ることができ、しかもインサート（２，１０，１４）用として耐熱性金属又は金属合金の使用が可能であるような新規な複合鋳造品（１，９，１３）が提供されねばならない。２．２ インサート（２，１０，１４）は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ている。マトリックス材料はインサート（２，１０，１４）材料よりも高い溶解温度を有しているが、その温度差は２００℃以下である。マトリックス材料をスポンジ構造物内へ鋳込む際、スポンジ構造物の範囲におけるマトリックス材料が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。
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。
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。
【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隆起を有している。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。
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隆起を有している。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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
も形成できる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
。
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
。
【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。
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。
【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。
ート２を示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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
。
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
。
【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。
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。
【図１】 複合鋳造品を示す概略断面斜視図
【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
【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
【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
略図
【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
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
───────────────────────────────────────────────────── 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。
Claims (12)
- 【請求項１】 金属製マトリックス（４）と、このマトリックス（４）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（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。 - 【請求項２】 インサート（２，１０，１４）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（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。 - 【請求項３】 少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）が複合鋳造
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。 - 【請求項４】 少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）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（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。 - 【請求項５】 少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）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（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。 - 【請求項６】 マトリックス（４）が耐磨耗性金属又は耐磨耗性金属合金か
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。 - 【請求項７】 少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）が複合鋳造
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。 - 【請求項８】 少なくとも１つのインサート（２，１０，１４）とマトリッ
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。 - 【請求項９】 インサート（２，１０，１４）が部分的に中実であることを
特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の複合鋳造品。 - 【請求項１０】 インサート（２，１０，１４）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（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。 - 【請求項１１】 マトリックス材料の溶解温度がインサート（２，１０，１
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。 - 【請求項１２】 マトリックス（４）材料が鋳込みによってインサート（２
，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。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19855841 | 1998-12-03 | ||
| DE19855841.4 | 1998-12-03 | ||
| PCT/DE1999/003886 WO2000032335A1 (de) | 1998-12-03 | 1999-12-03 | Verbundgussteil und verfahren zu seiner herstellung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002531270A true JP2002531270A (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=7889882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000585014A Pending JP2002531270A (ja) | 1998-12-03 | 1999-12-03 | 複合鋳造品 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1135226B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002531270A (ja) |
| AT (1) | ATE233626T1 (ja) |
| AU (1) | AU3030700A (ja) |
| DE (2) | DE59904491D1 (ja) |
| WO (1) | WO2000032335A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012504499A (ja) * | 2008-10-06 | 2012-02-23 | ディサ インダストリーズ アクツイエセルスカプ | 成形機の成形室のライニングのためのライニング板 |
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| DE10122886B4 (de) * | 2001-05-11 | 2006-09-14 | Shw Casting Technologies Gmbh | Bearbeitungskörper mit eingegossenem Hartstoffkörper zum Zerkleinern eines Aufgabeguts |
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