JP3382730B2 - 耐摩耗肉盛層形成方法およびその方法を用いる耐摩耗複合材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カッティングエッジ，
リッパポイント等の局所的に耐摩耗性の要求される部位
に耐摩耗性を簡便かつ高能率に付与する耐摩耗肉盛層形
成方法およびその方法を用いる耐摩耗複合材に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、カッティングエッジ，リッパポイント等の局所的に
耐摩耗性の要求される部位に耐摩耗性を付与する際に、
例えば特開平２−６０９７号公報に開示されているよう
に、母材上に、肉盛溶接法によって金属マトリックス
（軟質素地）と硬質粒子等とよりなる複合組織を有する
耐摩耗肉盛層を形成することが行われている。その場
合、前記耐摩耗肉盛層の形成に際しては、前記公報にも
記載されているように、溶接時に母材上に形成される溶
融池に硬質粒子等を散布，混入するようにするのが一般
的であるが、密度が溶融金属より大きな硬質粒子では溶
融池中で硬質粒子が沈降してしまい硬質粒子が均等に分
散している耐摩耗肉盛層が形成されずに良好な耐摩耗性
が得られないといった問題点がある。

【０００３】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、耐摩耗性の肉盛層として硬質粒子が均
等に分散している耐摩耗肉盛層が形成されて所望の優れ
た耐摩耗性を付与し得る耐摩耗肉盛層形成方法およびそ
の方法を用いた耐摩耗複合材を提供することを目的とす
るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による耐摩耗肉盛
層形成方法は、前述された目的を達成するために、第１
に、アーク電極から発生されるアークによって母材上に
形成される溶融池に硬質粒子を供給することによりその
母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成する耐摩耗
肉盛層形成方法であって、前記母材の表面を溶接進行方
向に水平に対して０°以上２５°未満の角度をなすよう
に配し、前記アーク電極の先端が前記溶接進行方向の反
対方向を向くようにそのアーク電極の先端を前記母材の
表面に対して傾斜させて配し、このアーク電極の先端の
延長上の直線と前記母材の表面とが交わる位置より溶接
進行方向の後方側の前記溶融池における前記アークの作
用により押し上げられつつある溶融金属部分に前記硬質
粒子と第２粒子とを、それら硬質粒子と第２粒子との添
加量の合計が溶着金属に対して６０容積％以下になるよ
うに供給することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】アーク溶接時に形成される溶融池のアークによ
り押し上げられつつある溶融金属部分に硬質粒子を供給
するので硬質粒子が溶融池中に沈降してしまうことなく
その溶融金属部分が固化されるようになることから、固
化後に得られる肉盛層中にその硬質粒子が均一に分散す
るようになる。

【０００６】この発明の方法においては、母材の表面が
溶接進行方向に水平に対して０°以上２５°未満の角度
をなすように配されている状態でその母材の表面に肉盛
層が形成され、アーク電極はそのアーク電極の先端が溶
接進行方向の反対方向を向くように前記母材の表面に対
して傾斜して配され、このアーク電極の先端の延長上の
直線と前記母材の表面とが交わる位置より溶接進行方向
の後方側の前記溶融池におけるアークの作用により押し
上げられつつある溶融金属部分に前記硬質粒子と第２粒
子とが、それら硬質粒子と第２粒子との添加量の合計が
溶着金属に対して６０容積％以下になるように供給され
る。このようにアークの作用により前記溶接進行方向の
後方側に押し上げられつつある溶融池における溶融金属
部分に硬質粒子が供給されて、硬質粒子の多くがその溶
融池中を沈降することなくその溶融金属部分は固化され
てしまうことから、硬質粒子が均一に分散している耐摩
耗肉盛層が得られる［肉盛方法１］。なお、この溶接進
行方向は上り方向であっても下り方向であってもよい。

【０００７】また、本発明による耐摩耗肉盛層形成方法
は、第２に、アーク電極から発生されるアークによって
母材上に形成される溶融池に硬質粒子を供給することに
よりその母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成す
る耐摩耗肉盛層形成方法であって、前記母材の表面を溶
接進行方向に水平に対して２５°以上９０°未満の角度
をなして上り傾斜面になるように配し、前記アーク電極
の先端を前記母材の表面に対して直角またはそのアーク
電極の先端が前記溶接進行方向に向くように傾斜させて
配し、このアーク電極の先端の延長上の直線と前記母材
の表面とが交わる位置より溶接進行方向の前方側の前記
溶融池における重力により流下しつつある溶融金属部分
に前記硬質粒子と第２粒子とを、それら硬質粒子と第２
粒子との添加量の合計が溶着金属に対して６０容積％以
下になるように供給することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】溶融池における重力流下しつつある溶融金属部
分に硬質粒子を供給するので硬質粒子が溶融池中に沈降
してしまうことなくその溶融金属部分が固化されるよう
になることから、固化後に得られる肉盛層中にその硬質
粒子が均一分散するようになる。

【０００９】この発明の方法においては、母材の表面が
溶接進行方向に水平に対して２５°以上９０°未満の角
度をなして上り傾斜面になるように配されている状態で
その母材の表面に肉盛層が形成され、アーク電極はその
アーク電極の先端が前記母材の表面に対して直角にまた
はそのアーク電極の先端が前記溶接進行方向を向くよう
に傾斜させて配され、このアーク電極の先端の延長上の
直線と前記母材の表面とが交わる位置より溶接進行方向
の前方側（上方側）の前記溶融池における重力により流
下しつつある溶融金属部分に前記硬質粒子と第２粒子と
が、それら硬質粒子と第２粒子との添加量の合計が溶着
金属に対して６０容積％以下になるように供給される。
このように硬質粒子が重力により流下しつつある溶融池
における溶融金属部分に供給されて硬質粒子がその溶融
池中に沈降することなくその溶融金属部分は固化されて
しまうことから、硬質粒子が均一に分散している耐摩耗
肉盛層が得られる。［肉盛方法２］。

【００１０】さらに、本発明による耐摩耗肉盛層形成方
法は、第３に、 アーク電極から発生されるアークによっ
て母材上に形成される溶融池に硬質粒子を供給すること
によりその母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成
する耐摩耗肉盛層形成方法であって、 前記母材の表面を
鉛直方向に配し、溶接進行方向をその母材の表面を上る
方向とし、前記アーク電極の先端が溶接進行方向を向く
ようにそのアーク電極の先端を前記母材の表面に対して
傾斜させて配し、このアーク電極の先端の延長上の直線
と前記母材の表面とが交わる位置の前記溶融池における
重力により流下しつつある溶融金属部分に前記硬質粒子
と第２粒子とを、それら硬質粒子と第２粒子との添加量
の合計が溶着金属に対して６０容積％以下になるように
供給することを特徴とするものである。この発明の方法
においては、母材の表面が鉛直に立てられた状態で肉盛
層が形成され、溶接進行方向はその母材の表面を上る方
向とされ、前記アーク電極の先端が溶接進行方向を向く
ようにそのアーク電極の先端が前記母材の表面に対して
傾斜して配され、このアーク電極の先端の延長上の直線
と前記母材の表面とが交わる位置の前記溶融池における
重力により流下しつつある溶融金属部分に前記硬質粒子
と第２粒子とが、それら硬質粒子と第２粒子との添加量
の合計が溶着金属に対して６０容積％以下になるように
供給される。この鉛直態様においては前記２５°以上９
０°未満の傾斜の態様より溶融金属が重力により流下し
やすいので硬質粒子の供給位置がやや下方に移動されて
いる。そして、この硬質粒子が重力により流下しつつあ
る溶融池における溶融金属部分に供給されて、硬質粒子
が同様にその溶融池中に沈降することなく固化後に得ら
れる肉盛層中に均一に分散することになる。［肉盛方法
３］。

【００１１】以上のように本発明の方法においてアーク
電極の先端は母材に対して特定の方向に傾斜させてまた
は直角に配されるが、このアーク電極の先端の母材に対
する角度は形成される肉盛層に影響を与える。この理由
は、アーク電極から発せられるプラズマ気流の方向と溶
融池における溶融金属に作用する重力とその溶融金属の
表面張力との作用により母材の溶け込み具合と溶融金属
の押し上げられまたは動力流下する状態が変化し肉盛層
の仕上がり具合が変わるからであると考えられる。例え
ば肉盛層が形成される母材が水平に配されている場合、
アーク電極の先端は母材に直角方向から溶接進行方向に
２０〜４５°傾いた状態（トーチ角２０〜４５°の状
態）に配されることが好ましい。トーチ角が２０°より
小さくなるとアークによる押し上げ作用が認め難くな
り、また、硬質粒子が添加された溶融金属の母材に対す
る溶け込みが浅くなって融合不良を生じる場合もあり、
４５°より大きくなるとアークが不安定になったり大滴
のスパッタ（溶融池の溶融金属が吹き飛ばされたもの）
が多くなる傾向がある。また、母材が鉛直に配されてい
る場合、アーク電極の先端は溶接進行方向と同一方向を
向くように母材の直角方向から１０〜２０°傾いた状態
（トーチ角−１０〜−２０°の状態）に配されることが
好ましい。トーチ角が−２０°より小さくなるとアーク
が不安定になったり大滴のスパッタが多くなり、−１０
°より大きくなると溶融池における溶融金属が下方に垂
れ過ぎて、良好な肉盛層が形成されなくなる傾向があ
る。以上のようにトーチ角がプラスの値の場合はアーク
電極が溶接進行方向に対して後を向いているのでそのト
ーチ角を後退角と呼ぶ場合がある。

【００１２】このように好ましいトーチ角の範囲は母材
面の傾斜具合により変化するものであり、このトーチ角
θの好ましい範囲が母材の表面が水平面となす傾斜角α
に対して示されたものが図１（ａ）のグラフである。こ
のθとαとの関係がそれぞれ図１（ｂ）に図示されてい
る。なお、トーチ角がプラスであるときアーク電極は母
材に対して直角方向から溶接進行方向に傾くように（ア
ーク電極の先端が溶接進行方向と反対方向を向くよう
に）配されており、マイナスであるときアーク電極は母
材に対して直角方向から溶接進行方向の反対方向に傾く
ように（アーク電極の先端が溶接進行方向を向くよう
に）配されている。

【００１３】本発明による耐摩耗肉盛層形成方法におい
て、硬質粒子の供給にはノズルが用いられることが多い
が硬質粒子を均等に供給するようにそのノズルを溶接進
行方向に対してウィービングさせることが好ましい。

【００１４】本発明においては、前述のように溶着金属
および母材が溶融されているものである溶融池における
溶融金属に硬質粒子、および要すれば第２粒子が投入さ
れる。この硬質粒子の密度は溶融池における溶融金属の
密度の２分の１以上の値を有することが好ましい。な
お、硬質粒子の密度がそれより小さくなるとその硬質粒
子が溶融池の表面に浮上し、固化して得られる肉盛層の
表面から硬質粒子が露出しその硬質粒子が外れ易くな
る。このような硬質粒子の浮上を避けるために硬質粒子
の密度は溶融池における溶融金属の密度と同等以上であ
ることが好ましい。そして、硬質粒子の密度が溶融金属
の密度と同等以上であればその硬質粒子は溶融金属に均
一に分散する。また、硬質粒子が外れにくくするため
に、硬質粒子は溶融金属と濡れ性の良好なものを選択す
るのが良い。但し、硬質粒子の密度が大きいほどその硬
質粒子は溶融池中を沈降してしまい易くなるので、硬質
粒子の密度が溶融金属の密度より大きい場合は、この硬
質粒子に加えて第２粒子を溶融池における溶融金属に供
給することが好ましい。この第２粒子は沈降してくる硬
質粒子を受け止めて硬質粒子が溶融池の底部に沈下する
のを防止し、硬質粒子の均一分散を図るものである。

【００１５】この第２粒子は、前述のように沈降してく
る硬質粒子を受け止める以外に、次のような作用をも奏
する。 溶融池の温度を下げることにより溶融金属の粘性を
高くするとともに凝固時間を短くして硬質粒子の沈降を
防止する。 溶融池の温度を下げ凝固時間を短くすることにより
硬質粒子の溶解および変質を抑制する。 混入した第２粒子の体積分だけ溶着量を増やすこと
ができ溶着速度が向上することになる。 このような第２粒子は、材質および添加量を調節す
ることにより肉盛層の組成を制御し、肉盛層の硬度，靱
性，割れ易さなどを調整することができる

【００１６】また、前記硬質粒子は、肉盛層に耐摩耗性
を付与する成分であるので溶融池に供給されて溶融しな
いもの、すなわち融点が溶融金属の融点より高いものが
好ましい。同様に、第２粒子も前述のように硬質粒子の
沈降を防止する作用を奏するためにはその融点が溶融金
属の融点よりも高いものが望まれる。さらに、硬質粒子
も第２粒子も溶融金属との濡れ性が良く、強固な結合が
担保されるものであることが好ましい。

【００１７】以上のような硬質粒子および第２粒子の好
ましい選定条件を勘案して、実用上用いられる溶着金属
に対するそれら硬質粒子と第２粒子との好ましい組み合
わせを表１に示す。なお、表１の組み合わせにおいて溶
着金属がアルミニウム合金の場合は母材としてアルミニ
ウム合金または銅合金が用いられており、溶着金属が鉄
合金，ニッケル合金，コバルト合金，銅合金の場合は母
材として鉄合金，ニッケル合金，コバルト合金が用いら
れている。これら組み合わせは例示であり限定的なもの
ではない。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】なお、前記硬質粒子および第２粒子は肉盛
層の添加成分として通常の条件を満たすものである。す
なわち、硬質粒子は粒径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは
０．５〜２．５ｍｍであり、硬度が５００〜２０００Ｈ
ｖ、好ましくは１０００〜１８００Ｈｖのものであり、
第２粒子は粒径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜
２．５ｍｍのものである。また、硬質粒子の添加量は溶
着金属に対して好ましくは５〜５５容量％、より好まし
くは１５〜４５容量％とされ、５５容量％より多くなる
と溶着金属と母材との融合不良、硬質粒子と溶着金属お
よび母材との融合不良が多発し、得られる肉盛層に使用
中欠けや剥がれが生じる傾向があり、５容量％より少な
くなると硬質粒子の分布が不均一になり得られる肉盛層
の耐摩耗性が安定しなくなる傾向がある。また、硬質粒
子と第２粒子との添加量の合計が溶着金属に対して好ま
しくは６０容量％以下、より好ましくは５０容量％以下
とされ、６０容量％より多くなると溶着金属と母材との
融合不良、硬質粒子，第２粒子と溶着金属，母材との融
合不良が生じる傾向がある。

【００２４】以上のような耐摩耗肉盛層形成方法によ
り、硬質粒子が供給されてなる耐摩耗性を有する硬質肉
盛層が土石の摩擦方向に沿って縞を形成するように母材
上に設けられてなる土石を削り取るための耐摩耗複合材
が得られる［縞状肉盛］。

【００２５】

【作用】この耐摩耗複合材は硬質粒子の均一分散により
硬質肉盛層の耐摩耗性が優れているとともに、この硬質
肉盛層が土石の摩擦方向に沿うように縞状に設けられる
ことにより、土石を削り取る際に土石が各縞間の谷間を
通過し、これにより縞状に設けられている硬質肉盛層に
かかる衝撃が緩和されその硬質肉盛層の欠けが防止され
る。

【００２６】また、前記耐摩耗肉盛層形成方法により母
材上に形成される硬質粒子が供給されてなる硬質肉盛層
と、硬質粒子が供給されない軟質な材料よりなる軟質肉
盛層とがそれぞれ土石の摩擦方向を横切る方向に沿って
縞を形成するようにその摩擦方向に交互に配されてなる
土石を削り取るための耐摩耗複合材を得ることができる
［交互肉盛Ａ］。さらに、本発明の耐摩耗肉盛層形成方
法により母材上に形成される硬質粒子が供給されてなる
硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟質な材料より
なる軟質肉盛層軟質肉盛層とがそれぞれ土石の摩擦方向
に沿って縞を形成するようにその摩擦方向を横切る方向
に交互に配されてなる土石を削り取るための耐摩耗複合
材を得ることができる［交互肉盛Ｂ］。

【００２７】

【作用】このような土石を削り取るための耐摩耗複合材
の摩耗形態は土石のサイズにより異なる。すなわち、土
石のサイズが小さいときはスクラッチング（エロージョ
ン）が発生し、このスクラッチングがサイズの増大に伴
いグラインディング、そしてガウジングへと変遷する。
このスクラッチング〜グラインディングが主形態の摩耗
では一般に硬い材料ほど耐摩耗性に優れるので硬い材料
が求められる、グラインディング〜ガウジングが主形態
の摩耗では硬い材料は欠損するので靱性を備える材料が
求められる。そこで、汎用性のある材料として靱性を有
するマトリックスに硬質粒子を複合させてなる耐摩耗複
合材が考えられるが、単に混合しただけでは土石サイズ
の分布が小さい方または大きい方に偏っている場合に充
分に対応しきれない。

【００２８】そこで、土石サイズの分布が小さい方に偏
っている場合のために、前述のように硬質粒子が供給さ
れてなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟質な
材料よりなる軟質肉盛層とが土石の摩擦方向に交互に配
されてなる耐摩耗複合材［交互肉盛Ａ］が提供される。
なお、粒径の小さい砂は軟質肉盛層を優先的に摩耗させ
る傾向があるが、土石の摩擦方向に軟質肉盛層と硬質肉
盛層とが交互に配されるのでその硬質肉盛層により軟質
肉盛層が保護され主にその硬質肉盛層がその粒径の小さ
い砂を効率的に削り取るので土石の削り取りが良好に成
されるとともに、耐摩耗材の耐久性が確保される。ま
た、少量含まれている大きな岩石が硬質肉盛層に衝突し
たときに、この硬質肉盛層への衝撃を軟質肉盛層が緩和
して硬質肉盛層の破損が防止される。

【００２９】また、土石サイズの分布が大きい方に偏っ
ている場合のために、前述のように硬質粒子が供給され
てなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟質な材
料よりなる軟質肉盛層とが土石の摩擦方向を横切る方向
に交互に配されてなる耐摩耗複合材［交互肉盛Ｂ］が提
供される。なお、粒径の大きい岩石は前述のように硬質
肉盛層に大きな衝撃を加えその硬質肉盛層を破損しやす
いが、土石の摩擦方向に沿って硬質肉盛層が縞状に配さ
れるのでその硬質肉盛層には大きな衝撃が加わりにく
い。また、同様に縞状に配される軟質肉盛層が粒径の大
きい岩石の衝撃を受け止め緩和する。

【００３０】この土石の摩擦方向を横切る方向の交互配
置の場合も、前述の土石の摩擦方向の交互配置の場合も
軟質肉盛層の靱性変形により硬質肉盛層からなる硬質肉
盛層が把持されることと、硬質肉盛層への土石の直撃を
軽減することによって硬質肉盛層が破壊されにくいとい
う効果がある。

【００３１】前述のように土石サイズの分布が小さい方
に偏って（平均土石サイズＤ≦１５ｃｍ）いる土石を削
り取るための耐摩耗複合材［交互肉盛Ａ］の肉盛形状の
一例が図５に示されている。なお、図５（ａ）は肉盛層
の模式的断面図であり、図５（ｂ）は土石サイズの分布
を示すグラフである。また、土石サイズの分布が大きい
方に偏って（平均サイズＤ≧１５ｃｍ）いる土石を削り
取るための耐摩耗複合材［交互肉盛Ｂ］の肉盛形状の一
例が図６に示されている。なお、図６（ａ）は肉盛層の
模式的断面図であり、図６（ｂ）は土石サイズの分布を
示すグラフである。

【００３２】このように硬質肉盛層Ａは断面形状が上が
短い台形、軟質肉盛層Ｂは断面形状が上が長い台形とな
るように最初に硬質肉盛層Ａ、次に軟質肉盛層Ｂが形成
されることが好ましい。これは軟質肉盛層Ｂが塑性変形
により硬質肉盛層Ａを把持し保護するという機能を持た
せるためである。また、最初に軟質肉盛層Ｂ、次に硬質
肉盛層Ａが形成されても硬質肉盛層Ａの間が金属で埋め
られているので岩石が硬質肉盛層Ａを横から打撃するこ
とがなく、耐衝撃性が向上するという利点は得られる。
なお、硬質肉盛層Ａの幅ＷＡ（硬質肉盛層Ａの厚さの中
間部分における幅）は軟質肉盛層Ｂの幅ＷＢ（軟質肉盛
層Ｂの厚さの中間部分における幅）の２倍以上あること
が充分な耐摩耗性を得るために望ましい。また、図６の
交互肉盛Ｂの場合、幅ＷＢは土石の平均サイズＤより小
さくことが望ましい。この理由は、幅ＷＢがＤより大き
くなると軟質である軟質肉盛層Ｂの摩耗が激しくなるか
らである。

【００３３】さらに本発明による耐摩耗複合材におい
て、前記硬質粒子が供給されてなる硬質肉盛層が最初に
肉盛され、次に硬質粒子が供給されない前記軟質肉盛層
が前記硬質肉盛層から前記硬質粒子が溶け出しその軟質
肉盛層中に溶け込むように肉盛されることができる［硬
質粒子溶出肉盛］。

【００３４】

【作用】このような順番で肉盛することにより、硬質肉
盛層が硬質粒子の均一分散により優れた耐摩耗性を有す
ることは勿論のこと、軟質肉盛層が靱性を備えるととも
に硬質粒子が溶け込むことにより硬度が上昇する。よっ
て、砂地などの微粒子からなる地盤を掘削する際にも、
前述のように軟質肉盛層が硬質肉盛層を把持するという
効果が得られることは勿論のこと、軟質肉盛層のみが摩
耗により片減りするということが防止される。

【００３５】このような本発明の耐摩耗複合材の硬質肉
盛層に用いられる硬質粒子として、使用済の例えば切削
チップ，ドリルのような切削工具を破砕してなるリサイ
クル粒子を用いることができる。これら切削工具は硬い
粒子を含んでいるのでそれら切削工具を破砕してなる粒
子は、本発明による耐摩耗複合材に耐摩耗性を付与する
材料として好適である。また、使用済であることから製
造コストが大きく削減される。

【００３６】このようなリサイクル粒子は、次のように
して例えば製造することができる。 使用済の切削工具を導電性の支持部材の上に並べアー
ク放電により加熱するとともに冷却してその切削工具に
亀裂または脆弱相を形成し、亀裂または脆弱相が形成さ
れた切削工具を圧砕機の打撃部上に載置して破砕する。 使用済の切削工具を支持部材の上に並べレーザー光を
照射して加熱するとともに冷却してその切削工具に亀裂
または脆弱相を形成し、と同様に破砕する。 使用済の切削工具を一方の電極である導電性支持体の
上に並べ、他方の電極から放電して加熱するとともに冷
却してその切削工具に亀裂または脆弱相を形成し、と
同様に破砕する。

【００３７】なお、これらの前処理は使用済の切削工具
を破砕しやすくするためのものであって、これらの前処
理を施さずにその切削工具を破砕して硬質粒子（リサイ
クル粒子）を製造することもできる。

【００３８】

【実施例】次に、本発明による耐摩耗肉盛層形成方法の
具体的実施例について図面を参照しつつ説明する。

【００３９】（実施例１）［肉盛方法１］ 図２に示されている肉盛層形成機構により耐摩耗肉盛層
が形成される。この機構において２５ｍｍ突き出される
溶接ワイヤ（川崎製鉄ＫＣ−５０（５０ｋｇ級軟鋼）
製、φ１．２ｍｍ）からなるアーク電極１が、水平に配
されている軟鋼ＳＳ４００製の母材２の直角方向に対し
て角度θ１（トーチ角＝３０°）をなすように傾斜して
配されている。このアーク電極１による溶接電流は２８
０Ａ、溶接電圧は２８Ｖとされ、溶接ワイヤーの供給速
度は１００ｇ／分とされ、溶接領域にシールドガスとし
て二酸化炭素が毎分３０リッター供給される。また、ア
ーク電極１から発生されるアークによって形成される溶
融池３には粒径１．２ｍｍのＷＣ−７％Ｃｏ粒子（密度
１４．５ｇ／ｃｍ³ ）からなる硬質粒子４と粒径１．７
ｍｍの鋼球（密度７．８ｇ／ｃｍ³ ）からなる第２粒子
５とが二股ノズル６を通して供給される。この二股ノズ
ル６は１．５Ｈｚの三角波により溶接進行に対して、す
なわち図２において図面に対して前後方向にウィービン
グ（振動幅３０ｍｍ）され、そこに硬質粒子４と第２粒
子５とがそれぞれ毎分１７２ｇ，２８ｇの割合（体積混
合比１：０．３）で供給される。

【００４０】前述のような条件で溶接が図中の右方向に
向かって毎分２２ｃｍの速度で行われる。なお、硬質粒
子４および第２粒子５が供給される前の溶融池３の溶融
金属の密度は７．０６〜７．２１ｇ／ｃｍ³ である。

【００４１】図示されているように、硬質粒子４と第２
粒子５とは、アーク電極１の延長上の直線と母材２の表
面を通る平面とが交わる位置より溶接進行方向の後方
（左）側に供給される。この供給される部分の溶融池３
の溶融金属部分はアークの作用により押し上げられつつ
あるので、硬質粒子４が沈降することなくその溶融金属
部分は固化してしまい、また押し上げられるうちに硬質
粒子４、第２粒子が混合され、したがって硬化して得ら
れる肉盛層７中には硬質粒子４均一に分散されており、
肉盛層７は好ましい耐摩耗性を有するものとなる。

【００４２】（実施例２）［肉盛方法２］ 実施例１と同じアーク電極１，母材２，硬質粒子４，第
２粒子５を用い、図３に示される肉盛形成機構により、
溶接電流を１３０Ａ、溶接電圧を２３Ｖ、二酸化炭素供
給量を毎分１５リッターとした以外は実施例１と同じ溶
接条件下に耐摩耗肉盛層が形成される。この機構におい
て実施例１と同様に１５ｍｍ突き出される溶接ワイヤか
らなるアーク電極１が、水平に対してθ２（＝６５°）
の角度で傾斜している母材２の直角方向に対して角度θ
３（トーチ角＝−１０°）をなすように傾斜して配され
ている。また、溶融池３には硬質粒子４と第２粒子５と
が、鉛直方向に対してθ４（＝１５°）の角度でその出
口が傾斜するように配されている二股ノズル６を通して
それぞれ毎分３８ｇ，２０ｇの割合（体積混合比１：
１）で供給される。

【００４３】前述のような条件で母材２に沿って上る方
向にアーク溶接が毎分６ｃｍの速度で行われる。

【００４４】図示されているように、硬質粒子４と第２
粒子５とは、アーク電極１の延長上の直線と母材２の平
面とが交わる位置より溶接進行方向の前方（上）側に供
給される。この供給部分の溶融池３の溶融金属部分は重
力流下しつつあるので硬質粒子４が沈降することなく溶
融金属部分は固化してしまい、また重力流下中に硬質粒
子４，第２粒子５が混合される。この結果、硬化後の肉
盛層７は、硬質粒子４が均一に分散されており好ましい
耐摩耗性を有するものである。

【００４５】（実施例３）［肉盛方法３］ 実施例２と同じアーク電極１，母材２，硬質粒子４，第
２粒子５を用い、図４に示される肉盛形成機構により実
施例２と同じ溶接条件下に耐摩耗肉盛層が形成される。
この機構において、母材２は鉛直に配され、母材２の直
角方向に対して角度θ５（トーチ角＝−１５°）をなす
ようにアーク電極１が傾斜して配されている。また、二
股ノズル６はその出口が鉛直方向に対してθ６（＝２５
°）の角度をなすように配されており、この二股ノズル
６に硬質粒子４と第２粒子５とがそれぞれ毎分３８ｇ，
２０ｇの割合（体積混合比１：１）で供給され、硬質粒
子４と第２粒子５とが合わされて溶融池３に供給され
る。

【００４６】前述のような条件で鉛直の母材２を上るよ
うに毎分４ｃｍの速度でアーク溶接が行われる。

【００４７】図示されているように、硬質粒子４と第２
粒子５とは、アーク電極１の延長上の直線と母材２の平
面とが交わる位置に供給される。この供給部分の溶融金
属部分は重力流下すると同時に固化されつつあるので硬
質粒子４は溶融池中を沈降せず、また重力流下中に硬質
粒子４，第２粒子５が混合される。したがって、得られ
る肉盛層７中において硬質粒子４が均一に分散されてい
る。

【００４８】（実施例４）［耐摩耗試験］ 肉盛方法により肉盛層の耐摩耗性が異なることを示すた
めに、次のようなベンチ摩耗試験が行われる。

【００４９】 試験体の作製 軟鉄製ブロックに下記条件（ｉ），（ii）で肉盛溶接さ
れ、図７に示されているような試験体Ａ，Ｂが切り出さ
れる。なお、正面図である図７（ａ）および側面図であ
る図７（ｂ）に示されているように、これら試験体には
肉盛層７が４５×９０×４〜５ｍｍ（幅×長さ×厚さ）
の寸法で形成される。

【００５０】 （ｉ）試験体Ａ 溶接電流 ：２８０Ａ トーチ角度 ：５°（後退角） 溶接電圧 ：３２Ｖ 粒子供給位置：アーク直下 溶接速度 ：２０ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−７％Ｃｏ ウィービング：３０ｍｍ×１．５Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：１７２ｇ／分 この試験体Ａの肉盛層においては硬質粒子が底部に沈下
しており、この硬質粒子のうち熱により変質されている
ものがやや多い。

【００５１】 （ii）試験体Ｂ 溶接電流 ：２８０Ａ トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接電圧 ：２８Ｖ 粒子供給位置：アーク後方 溶接速度 ：２２ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−７％Ｃｏ ウィービング：３０ｍｍ×１．５Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：１７２ｇ／分 第２粒子（鋼球）： 粒径１．７ｍｍ 供給量２８ｇ／分

【００５２】この試験体Ｂの肉盛層においては硬質粒子
がアーク後方に投入され、第２粒子も投入されているの
で、硬質粒子が均一に分散しておりその硬質粒子のうち
熱の影響により変質しているものは少ない。

【００５３】 試験方法 圧縮強度の高いコンクリート上に、水分を充分に含んだ
珪砂が敷かれ、この敷かれた珪砂が模擬岩盤とされる。
この模擬岩盤に肉盛試験体Ａ，Ｂが０．１９ＭＰａの圧
力で押し付けられ、１４．５〜３２ｍ／分の速度で摺動
され、所定摺動距離における摩耗量（厚さが減少した量
（ｍｍ））が測定される。これによる摺動距離と摩耗量
との関係が図８のグラフに示されている。この図８か
ら、本発明の肉盛層形成方法（試験体Ｂ）によれば硬質
粒子が均一に分散し硬質粒子の変質が少ないことから耐
摩耗性の優れた肉盛層が形成されることがわかる。

【００５４】（実施例５）［交互肉盛Ａ（平均土石サイ
ズＤ≦１５ｃｍ）］ 交互肉盛Ａの効果を示すためにホイルローダのカッティ
ングエッジについて、次のような試験が行われる。

【００５５】 試験体の作製 ホイルローダのカッティングエッジに、次のように肉盛
を施すことにより試験体Ａ，Ｂが作製される。

【００５６】（ｉ）試験体Ａ 実施例１の肉盛方法に以下の溶接条件を適用して肉盛を
行うことにより、ホイルローダのカッティングエッジの
刃先に図９に示されているような土石の摩擦方向（土石
が流れる方向）を横切る２本の硬質肉盛層（幅３２ｍ
ｍ，盛高さ４〜５ｍｍ）８を１０ｍｍ間隔で形成され
る。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢視断面図であ
る。

【００５７】 溶接電流 ：２６０Ａ トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接電圧 ：２８Ｖ 粒子供給位置：アーク後方 溶接速度 ：２０ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−８％Ｃｏ ウィービング：３０ｍｍ×１．５Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：１８５ｇ／分 第２粒子（鋼球）： 粒径１．７ｍｍ 供給量３５ｇ／分

【００５８】（ii）試験体Ｂ 前記肉盛試験体Ａと同様に２本の硬質肉盛層８の形成
後、図１０に示されているように刃先から２本目の硬質
肉盛層を挟むように２本の軟質肉盛層９が、次の溶接条
件により盛高さ４〜５ｍｍになるように形成される。こ
こで、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の矢視断面図であ
る。図示されているように、２本の軟質肉盛層９に挟ま
れている硬質肉盛層８は３２ｍｍの幅での肉盛後、軟質
肉盛層９の肉盛の影響により上側の幅が２８ｍｍに狭ま
り断面形状が略台形になる。また、軟質肉盛層９の断面
形状は上側の幅が１４ｍｍで略上広がりの台形になる。

【００５９】 溶接電流 ：３００Ａ 溶接電圧 ：３３Ｖ 溶接速度 ：２５ｃｍ／分 ウィービング：１２ｍｍ×２．５Ｈｚ 突き出し長 ：２５ｍｍ Ａｒガス ：２５リッター／分 トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接ワイヤ：ＤＭ５５Ｍ〔ニッコー熔材工業（株）製〕，φ１．２ｍｍ 組成；Ｃ０．０５，Ｓｉ０．１２，Ｍｎ０．６７， Ｐ０．００３，Ｓ０．００１，Ｎｉ５６．９１， Ｆｅ残部

【００６０】 試験方法 以上のように作製される試験体Ａ，Ｂおよび肉盛されて
いないカッティングエッジがホイルローダのバケットに
装着され、砂礫の積み込み作業を行なうことにより耐摩
耗性と硬質肉盛層との欠けの有無が評価される。また、
対象となる砂礫はクラッシャー投入前の原石（サイズ１
０〜１５ｃｍ）と破砕後の製品砂（サイズ１ｍｍ以下）
の２種類であり、作業時間配分をおよそ１：１とされ
る。

【００６１】ところで、耐摩耗性は図９（ａ），図１０
（ａ）に示されている刃先の傾斜部分１０が摩耗される
厚さ（ｍｍ）が摩耗長さとして評価される。この耐摩耗
性が、ホイルローダの稼働時間（時間）に対する摩耗長
さ（ｍｍ）がグラフに表されている図１１に示されてい
る。この図１１から本発明［交互肉盛Ａ］に相当する試
験体Ｂの耐摩耗性が優れていることがわかる。

【００６２】また、この試験において試験体Ａは、クラ
ッシャー投入前の原石積み込み作業時に硬質肉盛層８が
部分的に欠けた。このため硬質肉盛層は早期（稼働時間
約７００時間）に消耗され、その後はカッティングエッ
ジの摩耗速度が大きくなった。一方、試験体Ｂはそのよ
うな欠けがほとんど発生せず、カッティングエッジの摩
耗速度を長時間低く維持することができた。

【００６３】（実施例６）［交互肉盛Ｂ，硬質粒子溶出
肉盛］ 交互肉盛Ｂおよび軟質肉盛層より硬質肉盛層を先に肉盛
することの効果を示すために油圧ショベルのバケットツ
ースについて、次のような試験が行われる。

【００６４】 試験体の作製 油圧ショベルのバケットツースに次のように肉盛が施さ
れることにより試験体Ａ，Ｂが作製される。

【００６５】（ｉ）試験体Ａ 実施例１の肉盛方法に以下の溶接条件を適用して肉盛が
行われることにより、油圧ショベルのバケットツースに
図１２（ａ）に示されているような土石の摩擦方向（土
石が流れる方向）と平行な４本の硬質肉盛層（幅１５ｍ
ｍ，盛高さ４〜５ｍｍ）８が５ｍｍ間隔で形成される。

【００６６】 溶接電流 ：２６０Ａ トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接電圧 ：３２Ｖ 粒子供給位置：アーク後方 溶接速度 ：５０ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−７％Ｃｏ ウィービング：１２ｍｍ×２．８Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：２８０ｇ／分

【００６７】（ii）試験体Ｂ 前記肉盛バケットツースＡと同様に４本の硬質肉盛層８
の形成後、図１２（ｂ）に示されているようにそれら硬
質肉盛層８の間に軟質肉盛層９が、次の溶接条件により
盛高さ４〜５ｍｍになるように形成される。この硬質肉
盛層８は、図１２（ｂ）の矢視部分断面図である図１２
（ｃ）に示されるように、１５ｍｍの（下側の）幅での
肉盛後、軟質肉盛層９の肉盛により溶かされて下側の幅
が１３ｍｍに狭まり上側の幅が８ｍｍとなり断面形状が
略台形になる。また、軟質肉盛層９の断面形状は上側の
幅が１４ｍｍで下側の幅が７ｍｍの略上広がりの台形に
なる。

【００６８】 溶接電流 ：２６０Ａ 溶接電圧 ：３２Ｖ 溶接速度 ：３５ｃｍ／分 ウィービング：８ｍｍ×２．８Ｈｚ 突き出し長 ：２５ｍｍ Ａｒガス ：３０リッター／分 トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ

【００６９】この試験体Ｂの作製においては、軟質肉盛
層９を形成する際に硬質肉盛層８中の硬質粒子が溶け出
し軟質肉盛層９中にその硬質粒子が溶け込み、形成され
る軟質肉盛層９の硬度がやや向上する。この硬度の向上
の程度は硬質肉盛層８中の硬質粒子が溶け出し軟質肉盛
層９中に溶け込む程度により制御される。

【００７０】 試験方法 以上のように作製した試験体Ａ，Ｂおよび肉盛されてい
ないバケットツースが油圧シャベルのバケットに装着さ
れ、砂礫の積み込み作業を行って耐摩耗性と硬質肉盛層
の欠けの有無が評価される。また、対象とされる砂礫
は、砂（サイズ１ｍｍ程度）５０重量％、砂利（サイズ
１ｍｍ〜１０ｃｍ）４０重量％、栗石（サイズ１０〜３
０ｃｍ）１０重量％からなるものである。

【００７１】耐摩耗性は図１２（ｄ）に示されている刃
先が摩耗された長さｘ（ｍｍ）が摩耗長さとして評価さ
れる。この耐摩耗性が、油圧ショベルの稼働時間（時
間）に対する摩耗長さ（ｍｍ）がグラフに表されている
図１３に示されている。図１３から本発明［交互肉盛
Ｂ］に相当する試験体Ｂの耐摩耗性が優れていることが
わかる。

【００７２】また、図１２（ｂ）の矢視断面に対応する
試験後の試験体Ａ，Ｂの断面図がそれぞれ図１４
（ａ），図１４（ｂ）に示されている。このように、軟
質肉盛層を有さない試験体Ａにおいては、母材であるバ
ケットツースの硬質肉盛層８に挟まれている部分が深く
えぐれるように摩耗される（図１４（ａ））が、本発明
［交互肉盛Ｂ］に相当する試験体Ｂにおいては、硬質肉
盛層８はもちろんのこと軟質肉盛層９も軟鋼ほどは摩耗
しない（図１４（ｂ））。この理由は、軟質肉盛層９の
肉盛の際に硬質肉盛層８中の硬質粒子が溶け出して軟質
肉盛層９中に溶け込みその軟質肉盛層９の硬度が上昇し
ているからである。

【００７３】実際、硬質粒子が溶け込んだ軟質肉盛層９
の硬度を測定すると２７３Ｈｖであり、溶接ワイヤのみ
からなる肉盛層の硬度１６５Ｈｖと比べて硬度が上昇し
ていることがわかった。

【００７４】なお、この試験において試験体Ａは硬質肉
盛層８が部分的に欠けたが、試験体Ｂには欠けがほとん
ど発生しなかった。すなわち、軟質肉盛層９は、硬質粒
子の溶け込みにより硬度が上昇しているが硬質肉盛層８
への衝撃を緩和し硬質肉盛層８を把持する機能はなお保
持していることがわかる。

【００７５】（実施例７）［交互肉盛Ｂ（平均土石サイ
ズＤ≧１５ｃｍ）］ 交互肉盛Ｂの効果を示すためにブルドーザのリッパポイ
ントについて、次のような試験を行われる。

【００７６】 試験体の作製 実施例１の肉盛方法に以下の溶接条件を適用して肉盛が
行われることにより、ブルドーザのリッパポイントに図
１５（ａ）に示されているような土石の摩擦方向（土石
が流れる方向）と平行な３本の硬質肉盛層（幅１８ｍ
ｍ，盛高さ４〜５ｍｍ）８が５ｍｍ間隔で形成される。

【００７７】 溶接電流 ：２６０Ａ トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接電圧 ：３２Ｖ 粒子供給位置：アーク後方 溶接速度 ：４５ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−７％Ｃｏ ウィービング：１５ｍｍ×２．８Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：２８０ｇ／分 第２粒子（鋼球）： 粒径１．７ｍｍ 供給量１５ｇ／分

【００７８】次に、形成される硬質肉盛層８の間に軟質
肉盛層９が以下の溶接条件により盛高さ４〜５ｍｍにな
るように形成される。この硬質肉盛層８は、図１５
（Ａ）の矢視部分断面図である図１５（ｂ）に示される
ように、１８ｍｍの幅での肉盛後、軟質肉盛層９の肉盛
の影響により上側の幅が１３ｍｍに狭まり断面形状が略
台形になる。また、軟質肉盛層９の断面形状は上側の幅
が１０ｍｍで下側の幅が５ｍｍの略上広がりの台形にな
る。

【００７９】 溶接電流 ：２３０Ａ 溶接電圧 ：３０Ｖ 溶接速度 ：５０ｃｍ／分 突き出し長 ：２５ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接ワイヤ ：ＳＵＳ３１６Ｌ（フラックス入），φ
１．２ｍｍ

【００８０】 試験方法 以上のように作製される試験体および肉盛されていない
リッパポイントがブルドーザーに装着され、ゆるめ発破
をかけていないチャート岩からなる岩盤のリッパ掘削が
行なわれ耐摩耗性と硬質肉盛層の欠けの有無とが評価さ
れる。また、掘削される岩のサイズは１０〜８０ｃｍ
（平均４０ｃｍ程度）である。

【００８１】なお、耐摩耗性は図１５（ｃ）に示されて
いる刃先が摩耗される長さｙ（ｍｍ）が摩耗長さとして
評価される。この耐摩耗性が、リッパポイントのリッピ
ング時間（時間）に対する摩耗長さ（ｍｍ）がグラフに
表されている図１６に示されている。この図１６から本
発明［交互肉盛Ｂ］に相当する試験体は耐摩耗性が優れ
ている、特に初期摩耗速度が小さいことがわかる。この
ことは、掘削性のよい初期形状を長時間維持できること
を示しており、本発明によりリッパ掘削の優れた作業効
率が得られることがわかる。

【００８２】また、この試験において試験体の硬質肉盛
層８の欠けはほとんど発生しなかった。

【００８３】（実施例８）［縞状肉盛］ ブルドーザのエンドビットに硬質肉盛層のみからなる縞
状肉盛層が形成され、次のような試験が行われる。

【００８４】 試験体の作製 実施例１の肉盛方法に以下の溶接条件を適用して肉盛が
行われることにより、ブルドーザのエンドビットに図１
７（ａ）に示されているような土石の摩擦方向（土石の
流れる方向）と平行な硬質肉盛層（幅３２ｍｍ，盛高さ
４〜５ｍｍ）８を８ｍｍ間隔で形成される（コーナー部
７本，エッジ部２本）。この図１７（ａ）のエンドビッ
トは図１７（ｂ）に示されるブルドーザの円で囲まれた
部分に配されるものである。

【００８５】 溶接電流 ：２８０Ａ トーチ角度 ：３０°（後退角） 溶接電圧 ：２８Ｖ 粒子供給位置：アーク後方 溶接速度 ：２２ｃｍ／分 硬質粒子 ：ＷＣ−７％Ｃｏ ウィービング：３０ｍｍ×１．５Ｈｚ 粒径１．２ｍｍ 突き出し長 ：２５ｍｍ 溶接ワイヤ ：軟鋼，φ１．２ｍｍ ＣＯ₂ ガス ：３０リッター／分 硬質粒子供給量：１７２ｇ／分 第２粒子（鋼球）： 粒径１．７ｍｍ 供給量２８ｇ／分

【００８６】 試験方法 以上のように作製される試験体および肉盛されていない
エンドビットがブルドーザーに装着され、硬質砂岩の粉
状にすりつぶされたものから６０ｃｍ程度の塊までが混
在している土砂についてリッパ掘削とドージング（排
土）の繰り返し作業が行なわれ、耐摩耗性と硬質肉盛層
の欠けの有無が評価される。

【００８７】なお、耐摩耗性は図１７（ｃ）に示されて
いるエンドビットの試験前の角部から摩耗後の角部の間
の長さｚ（ｍｍ）が摩耗長さとして評価される。この耐
摩耗性が、ブルドーザの稼働時間（時間）に対する摩耗
長さ（ｍｍ）がグラフに表されている図１８に示されて
いる。この図１８から本発明［縞状肉盛］に相当する試
験体は耐摩耗性が優れていることがわかる。

【００８８】また、この試験において試験体に発生した
硬質肉盛層８の欠けは僅かであった。この理由は、硬質
肉盛層８が土石の摩擦方向に沿って縞状に設けられその
間に土石の摩擦方向に沿ったスリットが存在するからで
ある。

【００８９】なお、以上の実施例２〜８のいずれにおい
ても実施例１と同様に硬質粒子の密度は１４．５ｇ／ｃ
ｍ³ 、第２粒子の密度は７．８ｇ／ｃｍ³ 、溶融金属の
密度は７．０６〜７．２１ｇ／ｃｍ³ である。

【００９０】また、以上の実施例においては第２粒子を
添加した耐摩耗肉盛層が形成されているが、硬質粒子を
均一分散させるために第２粒子を必ず添加しなければな
らないわけではない。第２粒子を添加しない以外は前記
実施例７と同じ条件下にブルドーザのリッパポイントに
硬質粒子４を含む硬質肉盛層８と軟質肉盛層９とを交互
肉盛して耐摩耗肉盛層を形成した。この耐摩耗肉盛層の
断面の金属組織を表す写真が図１９として示されてい
る。この写真においてやや白く写っているのが軟質肉盛
層９でありその両側に黒く見える硬質粒子４を含む硬質
肉盛層８が配されていることがわかる。また、軟質肉盛
層９の材料をニッケル系合金に代えて同様に形成された
交互肉盛による耐摩耗肉盛層の断面の金属組織を表す写
真が図２０に示されている。この図２０の写真におい
て、白っぽく写っている４つの層が軟質肉盛層９であり
その間に配された３つの層が硬質肉盛層８であり黒く見
える硬質粒子４が分散されている。これらの写真からい
ずれの耐摩耗肉盛層においても硬質粒子４が硬質肉盛層
８中において沈降することなく均一に分散しており、図
１９に示す前者においては軟質肉盛層９に硬質粒子４が
少量混入されていることわかる。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、溶融池中に硬質粒子が
沈降してしまうことなく硬質粒子が供給される溶融金属
部分が固化されるので硬質粒子が均一に分散し所望の優
れた耐摩耗性を備える肉盛層が得られる。この肉盛層が
形成される母材表面が水平、鉛直またはどのような傾斜
状態にあっても、溶融金属に硬質粒子を供給する位置を
調整することにより硬質粒子の最良の分散状態を得るこ
とができる。また、硬質粒子に加えて第２粒子を加える
ことにより硬質粒子の沈降をより確実に防止することが
でき、更に溶融池における溶融金属，硬質粒子，第２粒
子のそれぞれの密度の相互関係を調整することにより硬
質粒子を肉盛層中にいっそう均一に分散させることがで
き、優れた耐摩耗性の肉盛層を得ることができる。ま
た、第２粒子の添加により肉盛層の硬度，靱性，割れ易
さなどを調整することもできる。

【００９２】また、土石の摩擦方向に沿って縞状に硬質
肉盛層が設けられている本発明の耐摩耗複合材は、硬質
肉盛層が欠けにくく優れた耐摩耗性が長期間維持され
る。さらに、硬質肉盛層に加えて軟質肉盛層がその硬質
肉盛層と交互に配されてなる本発明の耐摩耗複合材によ
れば、土石サイズの分布の偏りに応じて優れた耐摩耗性
が長期間にわたり発現され、土石の削り取りが良好に行
われる。この耐摩耗複合材の材料として使用済の切削工
具を破砕してなる粒子を用いれば経済的である。

【００９３】前記本発明の耐摩耗複合材の製造におい
て、硬質粒子を含んでなる硬質肉盛層が最初に肉盛さ
れ、次に軟質肉盛層がその硬質肉盛層から前記硬質粒子
が溶け出しその軟質肉盛層中に溶け込むように肉盛され
ることが好ましい。このような順番で肉盛することによ
り、硬質肉盛層の耐摩耗性が優れていることは勿論のこ
と、軟質肉盛層が靱性を備えるとともに硬質粒子が溶け
込むことにより硬度が上昇している耐摩耗複合材を得る
ことができる。よって、砂地などの微粒子からなる地盤
を掘削する際にも、軟質肉盛層のみが摩耗により片減り
するということが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、母材の傾斜角と好ましいトーチ角との
関係を示す図である。

【図２】図２は、一実施例に係る肉盛層形成機構を示す
模式図である。

【図３】図３は、別の実施例に係る肉盛層形成機構を示
す模式図である。

【図４】図４は、もう一つの実施例に係る肉盛層形成機
構を示す模式図である。

【図５】図５は、本発明の耐摩耗複合材の一実施例を示
す図である。

【図６】図６は、本発明の耐摩耗複合材のもう一つの実
施例例を示す図である。

【図７】図７は、肉盛層の耐摩耗性を調べるための試験
体を示す図である。

【図８】図８は、図７に示す試験体の耐摩耗性の測定結
果を示すグラフである。

【図９】図９は、硬質肉盛層のみが形成されているカッ
ティングエッジを示す図である。

【図１０】図１０は、硬質肉盛層と軟質肉盛層とが交互
肉盛されているカッティングエッジを示す図である。

【図１１】図１１は、図９，１０のカッティングエッジ
の耐摩耗性を示すグラフである。

【図１２】図１２は、肉盛が施されたバケットツースを
示す図である。

【図１３】図１３は、図１２のバケットツースの耐摩耗
性を示すグラフである。

【図１４】図１４は、図１３のバケットツースの摩耗具
合を示す断面図である。

【図１５】図１５は、硬質肉盛層と軟質肉盛層とが交互
肉盛されているリッパツースを示す図である。

【図１６】図１６は、図１５のリッパツースの耐摩耗性
を示すグラフである。

【図１７】図１７は、硬質肉盛されているブルドーザの
エンドビットを示す図である。

【図１８】図１８は、図１７のエンドビットの耐摩耗性
を示すグラフである。

【図１９】図１９は、交互肉盛された耐摩耗肉盛層の金
属組織を示す写真である。

【図２０】図２０は、交互肉盛されたもう一つの耐摩耗
肉盛層の金属組織を示す写真である。

【符号の説明】

１ アーク電極 ２ 母材 ３ 溶融池 ４ 硬質粒子 ５ 第２粒子 ６ 二股ノズル ７ 肉盛層 ８ 硬質肉盛層 ９ 軟質肉盛層 Ａ 硬質肉盛層 Ｂ 軟質肉盛層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｅ２１Ｂ 10/46 Ｅ２１Ｂ 10/46 (56)参考文献 特開 平６−71451（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−371390（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6097（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−224884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89577（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−59186（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−37563（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−5379（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−35986（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/04 B23K 10/02 E02F 9/28

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク電極から発生されるアークによっ
   て母材上に形成される溶融池に硬質粒子を供給すること
   によりその母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成
   する耐摩耗肉盛層形成方法であって、前記母材の表面を溶接進行方向に水平に対して０°以上
   ２５°未満の角度をなすように配し、前記アーク電極の
   先端が前記溶接進行方向の反対方向を向くようにそのア
   ーク電極の先端を前記母材の表面に対して傾斜させて配
   し、このアーク電極の先端の延長上の直線と前記母材の
   表面とが交わる位置より溶接進行方向の後方側の前記 溶
   融池における前記アークの作用により押し上げられつつ
   ある溶融金属部分に前記硬質粒子と第２粒子とを、それ
   ら硬質粒子と第２粒子との添加量の合計が溶着金属に対
   して６０容積％以下になるように供給することを特徴と
   する耐摩耗肉盛層形成方法。
2. 【請求項２】 アーク電極から発生されるアークによっ
   て母材上に形成される溶融池に硬質粒子を供給すること
   によりその母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成
   する耐摩耗肉盛層形成方法であって、前記母材の表面を溶接進行方向に水平に対して２５°以
   上９０°未満の角度をなして上り傾斜面になるように配
   し、前記アーク電極の先端を前記母材の表面に対して直
   角またはそのアーク電極の先端が前記溶接進行方向に向
   くように傾斜させて配し、このアーク電極の先端の延長
   上の直線と前記母材の表面とが交わる位置より溶接進行
   方向の前方側の前記 溶融池における重力により流下しつ
   つある溶融金属部分に前記硬質粒子と第２粒子とを、そ
   れら硬質粒子と第２粒子との添加量の合計が溶着金属に
   対して６０容積％以下になるように供給することを特徴
   とする耐摩耗肉盛層形成方法。
3. 【請求項３】 アーク電極から発生されるアークによっ
   て母材上に形成される溶融池に硬質粒子を供給すること
   によりその母材上に硬質粒子を含む耐摩耗肉盛層を形成
   する耐摩耗肉盛層形成方法であって、 前記母材の表面を鉛直方向に配し、溶接進行方向をその
   母材の表面を上る方向とし、前記アーク電極の先端が溶
   接進行方向を向くようにそのアーク電極の先端を前記母
   材の表面に対して傾斜させて配し、このアーク電極の先
   端の延長上の直線と前記母材の表面とが交わる位置の前
   記溶融池における重力により流下しつつある溶融金属部
   分に前記硬質粒子と第２粒子とを、それら硬質粒子と第
   ２粒子との添加量の合計が溶着金属に対して６０容積％
   以下になるように供給することを特徴とする耐摩耗肉盛
   層形成方法。
4. 【請求項４】 前記硬質粒子は粒径が０．５〜５ｍｍで
   あり、硬度が５００〜２０００Ｈｖであることを特徴と
   する請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の耐摩耗肉
   盛層形成方法。
5. 【請求項５】 土石を削り取るための耐摩耗複合材にお
   いて、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の耐摩耗
   肉盛層形成方法により母材上に形成される硬質粒子が供
   給されてなる硬質肉盛層が土石の摩擦方向に沿って縞を
   形成するように設けられてなることを特徴とする耐摩耗
   複合材。
6. 【請求項６】 土石を削り取るための耐摩耗複合材にお
   いて、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の耐摩耗
   肉盛層形成方法により母材上に形成される硬質粒子が供
   給されてなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟
   質な材料よりなる軟質肉盛層とがそれぞれ土石の摩擦方
   向を横切る方向に沿って縞を形成するようにその摩擦方
   向に交互に配されてなることを特徴とする耐摩耗複合
   材。
7. 【請求項７】 土石を削り取るための耐摩耗複合材にお
   いて、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の耐摩耗
   肉盛層形成方法により母材上に形成される硬質粒子が供
   給されてなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟
   質な材料よりなる軟質肉盛層とがそれぞれ土石の摩擦方
   向に沿って縞を形成するようにしてその摩擦方向を横切
   る方向に交互に配されてなることを特徴とする耐摩耗複
   合材。
8. 【請求項８】 前記硬質粒子として、使用済の切削工具
   を破砕してなる粒子を用いることを特徴とする請求項５
   乃至７のうちのいずれかに記載の耐摩耗複合材。
9. 【請求項９】 前記硬質粒子が供給されてなる硬質肉盛
   層が最初に肉盛され、次に硬質粒子が供給されない前記
   軟質肉盛層が前記硬質肉盛層から前記硬質粒子が溶け出
   しその軟質肉盛層中に溶け込むように肉盛されることを
   特徴とする請求項６乃至８のうちのいずれかに記載の耐
   摩耗複合材。
10. 【請求項１０】 上面と下面とが先端において会合しそ
    の会合部分が掘削刃先を形成してなる土石を削り取るた
    めの耐摩耗複合材において、この耐摩耗複合材の上面お
    よび下面の少なくとも一方において、硬質粒子が供給さ
    れてなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟質な
    材料よりなる軟質肉盛層とがそれぞれ土石の摩擦方向を
    横切る方向に沿って縞を形成するようにその摩擦方向に
    交互に配されてなる耐摩耗層が前記掘削刃先から後方に
    延びるように設けられていることを特徴とする耐摩耗複
    合材。
11. 【請求項１１】 上面と下面とが先端において会合しそ
    の会合部分が掘削刃先を形成してなる土石を削り取るた
    めの耐摩耗複合材において、この耐摩耗複合材の上面お
    よび下面の少なくとも一方において、硬質粒子が供給さ
    れてなる硬質肉盛層と、硬質粒子が供給されない軟質な
    材料よりなる軟質肉盛層とがそれぞれ土石の摩擦方向に
    沿って縞を形成するようにその摩擦方向を横切る方向に
    交互に配されてなる耐摩耗層が前記掘削刃先から後方に
    延びるように設けられていることを特徴とする耐摩耗複
    合材。