(57)【要約】  改善された耐摩耗性および摩耗強度を有するセルフシャープニング形摩耗部品（１）であって、この摩耗部品（１）は、少なくとも第１材料部分（２）および第２材料部分（３）を含む。第１材料部分（２）は鋳造体（２）によって構成され、第２材料部分（３）は第１材料部分に固定される少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドから構成される。この摩耗部品は、部品が摩耗のために交換されなければならないときにオートシグナルを発生する。【選択図】  図１
2011503398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２材料部分（２、３）を含み、前記第１材料部分（２）が鋳造合金の鋳造体（２）によって構成された、改善された耐摩耗性および摩耗強度を有する摩耗部品（１）であって、前記鋳造体（２）が、
前記摩耗部品（１）がツール内の交換可能な消耗品を構成する作業ツール（１１）のホルダ部（１０）に着脱自在に固定するための後方固定部（４）と、
前記後方固定部（４）から前記後方固定部（４）の長手軸（Ｘ）に対して斜めに突出する前方頚部（５）と、
を備え、前記突出前方頚部（５）が外側先端（６）を有し、前記外側先端（６）の最外部に少なくとも１つの先端摩耗面（７）が配され、前記先端摩耗面（７）が作業面（Ｃ）に対して能動的に作用する部分を構成し、前記突出頚部（５）が前記外側先端（６）の前記少なくとも１つの先端摩耗面（７）から摩耗され、前記第２材料部分（３）が少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド（３）から構成され、前記少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド（３）が、前記第１材料部分（２）の前記突出頚部（５）の実質的に軸方向内側で、前記摩耗部品（１）の長手対称面（Ａ）内に固定され、前記少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド（３）が前記外側先端（６）のより大きい先端摩耗面（７）の一部を構成する少なくとも１つの自由ロッド摩耗面（８）を含む一方、前記少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド（３）の他の全ての側面は前記第１材料部分（２）によって包囲されかつ所定の位置に固定されるように構成された摩耗部品（１）において、前記摩耗部品（１）の前記少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド（３）が、その中心を前記突出頚部（５）の力中立帯に置いて、前記突出頚部（５）の長手軸（Ｙ）に略同軸に配置され、かつ前記突出頚部（５）の長さ（Ｌ）より短い長さ（Ｚ）を備え、内側鋳込み端（１７）が前記後方固定部（４）の長手軸（Ｘ）から特定の距離で明確に終端して、内側鋳込み端（１７）の最終摩滅時に登録可能な振動を含むオートシグナルを発生し、それによって稼動中に摩耗部品（１）の交換が必要であるという自動報告機能を発生することを特徴とする摩耗部品（１）。
【請求項２】
前記ホルダ部（１０）の内側に前記後方固定部（４）が固定された状態で、前記内側鋳込み端（１７）が前記歯ホルダ（１０）の頂面から特定の距離で終端し、したがって前記歯ホルダ（１０）内に挿入された前記後方固定部（４）の長手軸（Ｘ）から特定のさらなる距離でも終端することを特徴とする、請求項１に記載の摩耗部品（１）。
【請求項３】
前記第１材料部分（２）が前記細長い硬質金属ロッド（３）より低い摩耗抵抗を有する材料を含むこと、および前記細長い硬質金属ロッド（３）の自由ロッド摩耗面（８）が前記第１材料部分（２）の前記先端摩耗面（７）の残部に対して常に周囲の突出頚部（５）より余計に突出して、セルフシャープニング能力が生成されるように、前記第１材料部分（２）の低い強度と前記細長い硬質金属ロッド（３）の高い強度との間の比率が決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の摩耗部品（１）。
【請求項４】
前記摩耗部品（１）が異なる摩耗抵抗を有する少なくとも２つの摩耗面（７ａ、７ｂ、８）を含み、摩耗抵抗が前記細長い硬質金属ロッド（３）の半径方向に上昇して、前記摩耗部品（１）のセルフシャープニング能力が生成されるように、前記少なくとも２つの摩耗面（７ａ、７ｂ、８）が配置されることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の摩耗部品（１）。
【請求項５】
前記摩耗部品（１）の前記少なくとも２つの摩耗面（７ａ、７ｂ、８）が前記細長い硬質金属ロッド（３）を中心に同心層状に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の摩耗部品（１）。
【請求項６】
前記細長い硬質金属ロッド（３）が、前記突出頚部（５）の長手軸（Ｙ）に対して０〜１５度の範囲内の角度（λ）に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項７】
前記細長い硬質金属ロッド（３）が、前記外側先端（６）の当初の先端摩耗面（７）の中心から計算して、前記突出頚部（５）の長さ（Ｌ）の８０〜９５％の長さ（Ｚ）に構成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項８】
前記細長い硬質金属ロッド（３）が８００〜１７５０ＨＶ３の平均硬度を有する材料によって構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項９】
前記摩耗部品（１）のための作業ツール（１１）が、前記内側鋳込み端（１７）の最終摩滅時に登録可能な振動を登録し、それによって前記細長い硬質金属ロッド（３）が摩滅し交換しなければならないことを知らせるように構成されたセンサを備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１０】
前記細長い硬質金属ロッド（３）が円錐台形状に構成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１１】
前記細長い硬質金属ロッド（３）が１０ｍｍ〜３０ｍｍの最大幅を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１２】
前記細長い硬質金属ロッド（３）の長手軸に垂直な前記細長い硬質金属ロッド（３）の断面が正方形または長方形の形状を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１３】
前記細長い硬質金属ロッド（３）の長手軸Ｙ′に垂直な前記細長い硬質金属ロッド（３）の断面が円形または楕円形の形状を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１４】
前記摩耗部品（１）が、前記摩耗部品（１）の中心に配置された第１硬質金属ロッド（３）と、前記第１硬質金属ロッド（３）に対して周囲に配置された少なくとも１つのさらなる硬質金属ロッドとを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【請求項１５】
前記摩耗部品（１）が、前記摩耗歯（１）の前記外側先端（６）と前記摩耗歯（１）の前記後方固定部（４）との間に配置された少なくとも１つの補強部（１２、１２´、１３）を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の摩耗部品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第１および第２材料部分を含み、第１材料部分が鋳造合金の鋳造体によって構成された、改善された耐摩耗性および摩耗強度を有する摩耗部品であって、該鋳造体が、作業ツールのホルダ部に着脱自在に固定するための後方固定部を含み、該作業ツール内で摩耗部品が交換可能な消耗品を構成し、鋳造体がさらに、後方固定部からその長手軸Ｘに対し斜めに突出する前方頚部をも含み、該突出前方頚部が外側先端を有し、前記外側先端の最外部に少なくとも１つの先端摩耗面が配され、該先端摩耗面が作業面Ｃに対して能動的に作業する部分を構成し、前記突出頚部が前記外側先端の少なくとも１つの先端摩耗面から摩耗し始め、第２材料部分が少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドから成り、少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドが第１材料部分の突出頚部の実質的に軸方向内側で摩耗部品の長手対称面Ａ内に固定され、少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドが前記外側先端のより大きい先端摩耗面の一部を構成する少なくとも１つの自由ロッド摩耗面を含む一方、少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドの他の全ての側面が前記第１材料部分によって包囲されかつ適位置に固定されて成る、摩耗部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、程度の差はあれ硬い土壌および岩石物質をほぐして作業面から分離し、その後これらの作業された物質を適切に除去できるようにするための土作業機のツールに装着された摩耗部品ホルダに着脱自在に配置される、交換可能な摩耗部品を含む多くの様々な市販の摩耗部品システムが存在する。そのような摩耗部品システム、ツール、摩耗部品、および摩耗部品ホルダの１例は、ここでは特に、以下で浚渫機カッタとも呼ばれる浚渫機の回転カッタヘッドによって構成され、その歯システムは摩耗歯とも呼ばれる交換可能な摩耗部品を含み、該摩耗歯は歯ホルダに着脱自在に装着される。そのような摩耗部品システムは、言うまでもなく、掘削機用のショベル、ロックブレード、またはドリルビット等のように、他のタイプの土作業機ツールにも使用される。
【０００３】
特に浚渫機カッタの場合、前記摩耗歯は、ドライブシャフトを介して回転可能である中心ハブに配置された中心回転体から複数突出する、程度の差はあれ湾曲したアームまたは螺旋状の細長いカッタヘッドブレードに沿って、特定の距離だけ離して配置される。カッタヘッドブレードは、通常環状部を含む回転体の前端でハブから螺旋状にかつ後方に向かってツールの送り方向に回転体の後端まで延びることが好都合であり、回転体はカッタヘッドブレードを一体に保持し、回転体内には、ほぐされた作業済み物質を前記カッタヘッドブレード間の空間を介して運び去るための吸引装置も配置される。
【０００４】
そのような歯システムは通常、「雌部品」および「雄部品」の形の２つの主連結部品を含み、雌部品および雄部品の正確に合致する共通の幾何学的形状を介して相互作用により一緒に一体品、複合「歯」、すなわち前記歯システムを形成し、複合歯は例えばカッタヘッドブレードの前縁、ドリルビットのカッタ、またはショベルおよびロックブレードの鋭利な切刃に沿って相互に隣接して配置された一連の歯のうちの１つとすることができる。雌部品または雄部品がツールにどれだけ奥まで取り付けられるかはあまり重要ではなく、重要なことは、２つの連結部品が相互に対して取外し可能かつ係止可能であること、およびホルダ部を構成する部品がツールに恒久的に固定されることである。
【０００５】
したがって、このタイプの「複合歯」は、第１連結部品、すなわち何らかの形の作業部、例えば先端または切刃を有する例えば交換可能な前摩耗歯の形の上記摩耗部品を含み、かつこのタイプの摩耗部品だけのために第２連結部品に特注された特定の溝、開口、またはピンに取り付けるための固定部品、好ましくは、その本体または頚部、例えば歯体または歯頚部に対するその後部品また下部品、例えば後部シャフトまたは開口、すなわち後部または下部固定ホルダ部、ここでは歯ホルダをも含む。交換可能な摩耗歯の歯ホルダへの動的でありながら、しかも信頼できる固定を達成するために、連結部品は、該部品に共通しかつ解除可能な係止機構を有する連結システムを含む。各々のそのような連結システムはきわめて特徴的な形状を有し、それぞれの連結部品は、各「歯」の摩耗部品を意図された場所で正しい位置に効果的に確実にかつ機能的に完全に固定された状態で維持させようとして、相互作用する表面、および上記のシャフト、溝等の形、１つ以上の固定要素、例えば係止ピン、および／または摩耗部品のホルダ部への締結を実現するための１つ以上のクランプ装置を備え［ＳＥ−５２４３０１（ＥＰ−１６４４５８８）と比較されたい］、また、摩耗が最小限であってもなお不可避の摩耗のため、摩耗部品を解放し、特定ツールを引き続き使用するために新しい摩耗部品と交換しなければならなくなるまで、連結部間の摩耗を最小限に止めることも含む、それ自体の特異的な解決策を含む。
【０００６】
このタイプの公知の市販の歯システムは、シャフト、ピン、および溝または開口によって構成される連結部品間の結合部に沿って配置される、特別に構成され相互作用する接触帯を介して、ツールの使用による荷重（Ｆ）を吸収するように設計される。
【０００７】
しかし、ツールの使用中に、連結形状の長手対称面Ａと平行な荷重だけでなく、この対称面から逸れる荷重も作用することは理解されるであろう。本質的に、各作用荷重（Ｆ）はしたがって、第１に、実質的に正面から作業面と平行にかつ前記結合部に対して略軸方向に作用する剪断力成分Ｆｃと、第２に、実質的に上から作業面に対し垂直に作用する垂直力成分Ｆｓと、第３に、横から作業面と略平行にかつ対称面Ａに沿って前記摩耗歯の範囲に対し、すなわち連結部品の共通結合部の前に歯体のより強力な突出範囲を構成する前記歯頚部に対しより垂直に作用する少なくとも１つの横方向力成分Ｆｐとを含む（図１および図３参照）。該歯頚部は、摩耗部品の使用中に、歯体の残部からそれに対し特定の角度で突出する。横方向力成分Ｆｐは一般的に剪断力成分Ｆｃおよび垂直力成分Ｆｓより小さい。
【０００８】
後、前、下方、上方、垂直、側方または水平等のような、この明細書で使用する位置を表わす用語はしたがって、前記力の上記定義、および連結部品の相互関係のみならず、作業面に対するそれらの位置からも導出することができる。
【０００９】
本特許出願に係る歯システムの新しい概念は多くの特徴を含み、該特徴は単独でまたは組み合わせて現在公知の歯システムと比較して独特であり、かつ該特徴は公知の歯システムで生じ得る多くの問題に対し、有利な解決策をもたらす。
【００１０】
従来の歯システムでは、歯システムは比較的頑丈であるが、作業にさらされ、例えば作業面に対する駆動、輸送、穿通、圧搾、剪断等の効果を耐えまたは有する座面また他の作業面の過早損耗を有することは事実である。摩滅または摩耗にさらされる全てのそのような表面を以下では、特定の機能に関係なく、摩耗面とも呼ぶ。本願に示す実施形態では、摩耗部品は取外し可能であるが、作業中は前記ツールに対して完全に固定され、該摩耗部品は、取外し可能であるがさらに部品自体の長手軸を中心に回転自在である摩耗部品とは対照的に、ツールの最外部のホルダ部に固定される。しかし、本発明に係る摩耗部品が多くのタイプの作業ツールにどのように適用されるかは、たとえ本明細書の実施例で明示的に図示されなくとも、当業者には把握されるであろうと推察する。
【００１１】
例えば回転カッタヘッドを有する浚渫機では、浚渫船は浚渫船の船尾を回転自在に係留される。ウィンチは船の船首の左舷および右舷に配置され、該ウィンチは海底に係留され、それにより、カッタヘッドがそのドライブシャフトを中心に回転すると同時に、船の船首は船尾錨を中心に左右に揺動しながら巻き上げることができる。摩耗歯のこの回転使用中に、歯先は通常、前記横方向力成分ＦＰのため、歯頚の前端の対向する２つの側面の１つから最初に摩耗する。すなわち頚部の広がりに対する２つの長手方向側面の１つが、作業面に対してベアリング面または第１摩耗面を構成するが、浚渫機ツールはウィンチを利用して前記揺動および掃引動作をしながら海底を前後にも案内されるので、対向面の摩滅も発生し、そこに第２摩耗面が形成される。
【００１２】
作用力成分ＦＰ、ＦＳ、ＦＣは強度が絶えず変化し、多くの方向から作用するので、鋼は疲労を免れることができず、したがって鋼の異なる強度特性が同時に厳しい浚渫作業に耐えるには低すぎる場合、歯先の鋳鋼は大きめの裂片またはフラグメントに分裂する傾向があり、それは摩耗歯の効果が無くなるまで歯頚全体を非常に早急に摩滅させ、また交換が間に合わなかった場合には、歯ホルダが損傷するリスクもある。したがって、現在使用されている従来の浚渫機の摩耗部品はずっと早く摩耗し、ずっと頻繁に新しい摩耗歯と交換しなければならず、結果的に歯のコストが高価になり、コストのかかる運転停止が多くなる。同様に、他のタイプの摩耗ツールでも不利な展開が支配的である。さらに、歯頚は最大可能な広がりを有し、したがって最大作業長さまたは摩耗長さを有することは事実であり、それは例えば最大許容座屈および曲げ荷重によって決定される。鋳鋼に対する荷重が過剰になると、長すぎる歯頚は極めて簡単に破断することができ、すぐに摩耗歯を全く使用不能にする。これを防止するために、摩耗歯が基部に向かって増大する断面を有することが知られており、それによって今度は、摩耗面が摩耗するにつれて各接触面または摩耗面が大きく鈍化していくので、摩耗歯の穿通作用は最終的に全く無価値になるという不利な特徴が得られる。
【００１３】
現在、浚渫機ツールのカッタヘッドは、どの摩耗歯を交換する必要があるかを点検できるようにするために、水から引き上げなければならない。これは、第１に、カッタヘッドはいずれにしても引き上げられ、点検で摩耗歯が次の外観検査まで持ちこたえられないと感じられるので、特定の摩耗歯が不必要に交換されることを意味し、第２に、特定の摩耗面は交換が遅すぎるので、特定の場合には歯ホルダが重大な損傷を免れないことを意味する。これが非常に不利益であることは、フル稼働の典型的な浚渫機では毎週４０００〜５０００個の摩耗歯が交換されることを知れば、容易に理解されるであろう。わずか５％が不必要に交換されると、これは毎週非常に大きい余分なコストを掛けることになる。
【００１４】
ここで考慮しなければならない別の不利点は、放置された摩耗歯が、回収しなければならない有価金属を含有することである。現在使用されている特定の摩耗部品のように、摩耗強度を高めるために硬質金属粒子または硬質金属チップが鋳鋼に混合されている場合、２種類の金属材料を経済的に回収するという問題が生じる。
【００１５】
したがって、第１に、特定の摩耗歯は、歯ホルダがすでに重大な損傷を受けてしまってから交換されること、および特定の場合の回収は高コストでありかつ複雑でもあることとあいまって、過早摩滅、現在あまりにも短すぎる摩耗長さ、まだ完全に摩滅していない摩耗歯の無作為かつ制御不能な交換の問題を解決することが要望されている。
【００１６】
特許明細書ＳＥ４４９３８３（米国特許第４５８４０２０号）は、図３に鋳造合金および鋳込み硬質金属の摩耗層を含む掘削歯または浚渫歯を示す。この摩耗歯は内側摩耗層を含むが、第１にこれは歯先の幅全体にわたって配置され、したがってたとえ新品でも鈍いので、最適な穿通機能を有さず、第２に摩耗層は歯の中心線上にもその２つの対称面Ａ、Ｂ内にも配置されないので、摩滅は摩耗歯をさらに鈍化させ無効化する。すなわち摩耗歯を時期尚早に廃棄しなければならないか、あるいは摩耗層が再び中心線上で終るように研磨しなければならないかのいずれかである。
【００１７】
１．５重量％〜２．５重量％の炭素含有量を有する前記ＳＥ４４９３８３（米国特許第４５８４０２０号）の鋳鋼は軟らかすぎる鋼になるので、内側摩耗層が少しずつ余計に徐々に露出し、それによって摩耗層は極めて簡単に破断する。これは、破壊強度が低すぎるので、摩耗層が鋳鋼の支持無しに荷重に耐えることができないためである。したがって、摩耗部品が内側摩耗層を有するという事実にかかわらず、摩耗層は効率向上効果を経験する前に極めて大きいフラグメントに事実上分裂するので、不利なことに摩滅は早急である。加えて、低炭素含有量（＜０．２０％）の鋼膜を硬質金属体の周りに配置しなければならないことは維持される。膜の融点は鋳造合金の融点より２００〜４００℃高くしなければならない。
【００１８】
先行技術で使用されるノジュラ鋳鉄は一般的に約３８ＨＲＣの低い硬度を有し、低合金鋼である摩耗層は４０〜５３ＨＲＣの間の硬度を有し、それは上述の摩耗部品の低合金鋼マトリクスが、先行技術に係る匹敵する鋳鉄製品に対して約２倍の強度を獲得することを意味する。さらに、これは単なる理論的比率であり、現実には、摩耗層が脆弱であり、支持する鋳鋼が欠如し、該鋳鋼は上述の通り、耐摩耗性であるには軟らかすぎ、したがって早急に摩損するので、摩耗部品はいっそう弱くなる。したがって、これを解決する方法は未解決の問題のままであり、該問題は長年認識されているのに、上述の通り著しい経済的誘因にも関わらず、これまで充分に解決されてこなかった。上記の先行技術に基づき、本体を形成するために比較的高い炭素含有量の鉄合金に硬質金属を鋳込むべきであることがこれまで考えられてきたことは明瞭であり、先行技術では、例えば米国特許第４５８４０２０号によると、前記本体はその後より低い炭素含有量の鉄合金に鋳込まれる。
【００１９】
低合金鋼の鋳造における従前の試みは、結果的に鋳鋼に対する結合帯での硬質金属の溶解、および前記結合帯における脆弱なタングステン鉄炭化物ファイバの形成を生じた。さらに、鋳鋼および硬質金属表面のこの融合中に、不純物または水分が鋳造摩耗部品の内部の結合帯に不利な気泡およびしたがってキャビティを発生させることがあり得、それは前記結合帯の接着性および強度を低下させ、したがって摩耗面の大きめの裂片またはフラグメントへの上記の制御不能な分裂を引き起こし、それは、硬質金属が設けられるか否かに関係なく、摩耗歯が無効になるかまたは歯ホルダが損傷するまで、歯頚全体を非常に早急に摩滅させる。
【００２０】
溶融鋳鋼が鋳型内のそのための空間に注入されると鋳込み部が移動するので、鋳込み部、この場合は硬質金属の摩耗層を鋳型に実際に配置することは、それ自体問題である。従前の解決策は例えば前記空間の内側に種々の支持体を含み、該支持体は次いで鋳造作業中に溶融され、溶融鋳鋼と結合する。この公知の方法は、支持体が溶融したときに鋳込み部が所望の位置から移動し、さらに支持体のこの溶融は鋳造コンパウンドに不純物を形成し、摩耗部品および鋳込み部と鋳鋼の残部との間の結合帯の所望の性質を変化させるという著しいリスクを引き起こすことは理解されるであろう。摩耗部品の鋳造中に、例えば接着の低下が生じるおそれがあり、気泡が発生するおそれがあり、脆弱な金属混合物が鋳鋼の前記結合帯に形成されるおそれがある。
【発明の概要】
【００２１】
本発明およびその種々の実施形態の１つの目的は、この摩耗部品を実現するための作業ツールのホルダ部に着脱自在に固定される、改善された摩耗部品を提供することであり、該摩耗部品は上述した問題を実質的に軽減し、理想的に除去し、硬質金属補強付きの摩耗部品は従前より有効に活用することができる。
【００２２】
この目的の改良点は、本発明およびその種々の実施形態により、セルフシャープニングを実現するための作業ツールのホルダ部に着脱自在に固定するためのセルフシャープニング形摩耗部品を提供することであり、前記セルフシャープニング形摩耗部品は、上述した摩耗部品の鈍化の問題を実質的に軽減し、理想的には除去する。
【００２３】
前記目的は、ここに列挙しない他の目的と同様に、本発明の独立特許請求項に記載した範囲で充分に満たされる。本発明の実施形態は独立請求項に記載されている。
【００２４】
こうして、本発明にしたがって、次の特徴を持つ改善された摩耗部品が作成された。
−摩耗部品の少なくとも１つの細長い硬質金属ロッドが、その中心を突出頚部の力中立帯に置いて、突出頚部の長手軸Ｙに略同軸に配置され、突出頚部の長さＬより短い長さＺを含み、内側鋳込み端は後方固定部の長手軸Ｘから特定の距離で明確に終端するので、内側鋳込み端の最終的摩滅時に登録可能な振動を含むオートシグナルを発生し、それによって稼働中に摩耗部品の交換が必要であるという自動報告機能を発生する。
【００２５】
本発明に係る摩耗部品のさらなる態様によると、
−内側鋳込み端は、後方固定部がホルダ部内に固定された状態で、歯ホルダの頂面から特定の距離で終端し、したがって歯ホルダ内に挿入された後方固定部の長手軸Ｘから特定のさらなる距離でも終端する。
−第１材料部分は摩耗抵抗が細長い硬質金属ロッドより低い材料から構成され、そういう意味で第１材料部分の低い強度と細長い硬質金属ロッドの高い強度との間の比率は、セルフシャープニング能力を生成するために、細長い硬質金属ロッドの自由ロッド摩耗面が第１材料部分の先端摩耗面の残部に対して常に、周囲の突出頚部より余計に突出するようにされる。
−摩耗部品は異なる摩耗抵抗を有する少なくとも２つの摩耗面を含み、前記少なくとも２つの摩耗面は、摩耗部品のセルフシャープニング能力を生成するために、摩耗抵抗が細長い硬質金属ロッドの半径方向に上昇するように配置される。
−摩耗部品の少なくとも２つの摩耗面が細長い硬質金属ロッドを中心に同心層状に配置される。
−細長い硬質金属ロッドは突出頚部の長手軸Ｙに対して０〜１５度の範囲内の角度（λ）に配置される。
−細長い硬質金属ロッドは、外側先端の当初の先端摩耗面の中心から計算して、突出頚部の長さ（Ｌ）の８０〜９５％の長さ（Ｚ）に配置される。
−細長い硬質金属ロッドは、８００〜１７５０ＨＶ３の平均硬度を有する材料によって構成される。
−摩耗部品のための作業ツールは、内側鋳込み端の最終的摩滅時に登録可能な振動を登録し、それによって細長い硬質金属ロッドが摩滅し、交換しなければならないことを示すように構成されたセンサを含む。
−細長い硬質金属ロッドは円錐台形に構成される。
−細長い硬質金属ロッドは１０ｍｍ〜３０ｍｍの最大幅を有する。
−細長い硬質金属ロッドの長手軸を横断する細長い硬質金属ロッドの断面は、正方形または長方形の形状を有する。
−細長い硬質金属ロッドの長手軸Ｙ´を横断する細長い硬質金属ロッドの断面は、円形または楕円形の形状を有する。
−摩耗部品は、前記摩耗部品の中心に配置された第１硬質金属ロッドと、第１硬質金属ロッドに対して周囲に配置された少なくとも１つのさらなる硬質金属ロッドとを含む。
−摩耗部品は、摩耗歯の外側先端と摩耗歯の後方固定部との間に配置された少なくとも１つの補強部を含む。
【００２６】
前記目的のみならず、本明細書に列挙しない他の目的も、独立特許請求項に記載する請求の範囲内で充分に満たされる。本発明の実施形態は、独立請求項に記載される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明およびその実施形態によると、多くの有利な効果が得られる。
【００２８】
硬質金属を鋳造によって鋳鋼に鋳込み、その際に鋳鋼が低炭素含有量を有し、鋳造プロセス中の温度が正確に確認され、かつグラファイト形成に近い炭素含有量を有する硬質金属を使用すると、性能が向上し、かつ耐摩耗硬度が改善した摩耗部品を得ることができる。
【００２９】
耐久性がより高くより硬質の硬質金属のコアが包囲された新しい摩耗歯の使用寿命は、従来の均質な鋼材の従前より使用される摩耗歯と比較して、かなり延びる。鋳込み硬質金属ロッドによる摩耗強度は、そのような硬質金属ロッドを持たない従来の摩耗歯と比較して、少なくとも４〜５倍高くなる。たとえ硬質金属ロッドのコストが摩耗部品のコストの倍になるとしても、数百％という非常に強力な使用寿命の増大を得ることができるので、それは非常に経済的である。
【００３０】
摩耗歯の使用中に、カッタヘッドは回転するため、歯先は通常、歯頚の２つの側面、すなわち頚部の広がりに対する２つの長手方向側面の片面から最初に摩耗し始める。しかし浚渫ツールはウィンチを利用して揺動および掃引動作を行いながら海底を前後に案内もされるので、反対側でも摩滅が発生するため、先端面の真ん中および硬質金属ロッドの中心線の略真上にリッジ状または脊椎状切刃またはカッタを形成することができる。該リッジまたは脊椎は、歯ホルダの長手方向の広がりおよび歯頚の長手方向広がりと略平行である。この切刃は、硬質金属ロッドが消耗するまで前記回転および揺動動作によって絶えず研磨される。鋳鋼の摩滅が早すぎて硬質金属の長いビットが突出すると、これは適切な長さに折れ、次いで素早く削られて前記鋭利な山状切刃になる。摩耗強度を高めるために鋳鋼に硬質金属粒子または硬質金属チップを使用する従来の摩耗歯はしたがって、硬質金属ロッドが対称面Ａに配置された本発明によって得られる実質的な利点をもたらさない。
【００３１】
実際のカッタは進行方向に見てブレードの後に来るので、作業面の頂部だけを引きずって物質を削り取るだけの負の迎え角とは対照的に、浚渫機のカッタヘッドブレードの摩耗歯は、作業面に対して正の切削角で、すなわち地面に切り込む迎え角で配置される。
【００３２】
さらなる利点および効果は、多くの有利な実施形態、特許請求の範囲、および添付する図面の図を含め、本発明についての以下の詳細な説明の考察および検討から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明について、以下で添付の図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１】図１は、斜め上に配置された歯頚を含む、本発明に係る摩耗歯の好適な実施形態の部分の略側面図であり、該歯頚に対する作用荷重の剪断力成分ＦＣおよび垂直力成分ＦＳが概略的に示され、かつ歯頚の上部が部分縦断面で示され、硬質金属ロッドの形の鋳込み部が別個に示される。
【図２】図２は、歯ホルダに取外し可能かつ係止可能に固定するための後方固定部、および歯頚の前部の最外部で摩耗歯の長手対称面Ａを示す中心線の両側にある２つの摩耗歯を示す、図１に係る摩耗歯を上から見た略平面図である。
【図３】図３は、歯頚の前部から脊椎状補強部の両側にある補強側翼、および下に位置するトルクラグのみならず、この目的のために選択された位置にある歯システムの連結部間に発生する荷重および作用荷重の横方向力成分ＦＰの伝達および位置決めのために意図された摩耗歯の歯体にある複数の接触面および逃げ面をも示す、図１に係る摩耗歯を後方から見た略端面図である。
【図４】図４ａ〜ｄは、図１に係る硬質金属ロッドの部分を概略的に示し、図４ａ〜ｃは、歯頚の前歯先から突出する硬質金属ロッドすなわちその固定シャフトの自由端を図の右側に、かつ鋳鋼の歯頚の内側に冶金的に接続されたその固定端を左側に、２つの側面図および１つの縦断面図として示す。直径変化の形の切欠きを介する所望の破壊点、および後で固定シャフトを取り外した後に形成される摩耗端の凹部も図４ｄに示される。
【図５】図５は、図１に係る歯頚の略断面図を示す。カッタヘッドの動作中の作用荷重の位置の０〜９０度の変化、すなわち剪断力成分ＦＣおよび垂直力成分ＦＳの大きさの変動を含めて、硬質金属ロッドに接し、脊椎部分と硬質金属ロッドとの間の支持帯が特に示される。
【図６】図６は、露出した硬質金属ロッドの摩耗面の両側に側方摩耗面を含む、歯頚の前部の略正面図である。
【図７】図７は、溶融鋳鋼用の砂シェル型の特殊形状の空間内部の正しい位置に固定された、後で分離される固定シャフトを有し続ける、図４に示した硬質金属ロッドの形の鋳込み部がある、砂シェル型の半体を概略的に示す。
【図８】図８は、確実に固定されるが着脱自在に配置される図１に係る摩耗歯を持つ多くの歯ホルダが固定された、ショベル形ブレードを持つカッタヘッドの一部を概略的に示す。
【図９】図９は、ＭｕｒａｋａｍｉおよびＮｉｔａｌによるエッチング後の硬質金属ロッドの鋼と鋳鋼との間の結合帯の光学−オプチカル顕微鏡写真である。図９および１０では次の表記が使用される。Ａ−鋳鋼、Ｂ−エータ相帯、Ｃ−硬質金属の結合帯、Ｄ−影響されない硬質金属、Ｅ−鋳鋼の炭素豊富帯
【図１０】図１０は、図９の拡大図である。
【図１１】図１１は、結合帯に垂直な線に沿ったタングステンＷ、コバルトＣｏ、鉄Ｆｅ、およびクロムＣｒの分布を示す。Ａ−鋳鋼、Ｂ−エータ相帯、Ｃ−硬質金属の結合帯、Ｄ−影響されない硬質金属、Ｅ−鋳鋼中の炭素豊富帯
【図１２】図１２ａ〜ｃは、図１に係る硬質金属ロッドのさらなる実施形態を概略的に示す。ここで固定シャフトは鋳込み端に使用される硬質金属より軟らかい種類の構造用鋼から作ることが適切である。鋳込み端の反対側の端で硬質金属ロッドの一対のキャビティ内に一対の把持部を押し込むことによって、別個の固定シャフトは硬質金属ロッドに固定される。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
指定される構成要素が図中で同一詳細によって構成される場合、以下では多くの用語に対し一貫して同一参照番号が適用される。例えば材料部分３、鋳込み部３、および硬質金属ロッド３は全て、図で同一詳細によって構成される。
【００３５】
図１は、改善された耐摩耗性および摩耗強度を有する、本発明に係る摩耗部品１の好適な実施形態を概略的に示す。摩耗部品１はここでは特に摩耗歯１によって構成される。摩耗歯１は少なくとも２つの材料部分２、３を含む。第１材料部分２は、本願では鋳鋼２とも呼ぶ鋳造合金を含む鋳造体２と、後方固定部４から斜め上方に突出し、かつ少なくとも１つの先端摩耗面７を持つ外側歯先６を有する前歯頚５とによって構成される。歯頚５、歯先６、および先端摩耗面７に対し、作用荷重の剪断力成分ＦＣおよび垂直力成分ＦＳが概略的に示され、また、歯頚５の上部が部分縦断面図で示される。第２材料部分３は、第１材料部分２の低炭素鋳鋼２内に鋳込むための、少なくとも１つの細長い硬質金属ロッド３の形の少なくとも１つの鋳込み部３によって構成され、前記縦断面図に別個に示される硬質金属ロッド３は、摩耗部品１の長手対称面Ａ内に、第１材料部分２の歯頚５の内側に略軸方向に、好ましくは頚部５の長手軸Ｙに略同軸に固定され、硬質金属ロッド３は、前記歯先６の先端摩耗面７の一部を構成する、本明細書で以後ロッド摩耗面８と呼ぶ自由摩耗面８を含む一方、全ての他の側面は前記第１材料部分２によって包囲され、固定されることが好ましい。
【００３６】
図２は、作業ツール１１における歯ホルダ１０とも呼ばれるホルダ１０内に取外し可能かつ係止可能に固定するための後方固定部４、および歯頚５の前部の最外部で、その歯先６に、摩耗歯１の長手対称面Ａを示す中心線の両側に１つずつ、先端摩耗面７の２つの部分７ａ、７ｂを示し、作業ツール１１内で摩耗歯１は交換可能な消耗品を構成し、部分７ａ、７ｂは硬質金属ロッド３を包囲する。図３は、歯頚５の前部の裏面１４に沿って脊椎状三角形補強部１３（脊椎部分１３とも呼ばれる）の両側で歯頚５の強度を補強する側翼１２、１２´、および下部に位置するトルクラグ１５、のみならずこの目的のために選択された位置で歯システムの連結部品間に生じる荷重および作用荷重の横方向力成分Ｆｐの伝達および位置決めのために意図された、摩耗歯１の鋳造体２の複数の接触面および逃げ面をも示す。
【００３７】
摩耗部品１の使用中に（図１参照）、剪断力成分ＦＣは実質的に前から作業面Ｃと平行に、かつ摩耗部品１の固定部４に対して略軸方向に作用する一方、垂直力成分ＦＳは実質的に上から、作業面Ｃと垂直に作用する。横方向力成分ＦＰは、片側または両側から作業面Ｃと略平行に作用すると共に、摩耗歯１の歯ホルダ１０の前で歯体２の強力に突出する延長部を構成する前記摩耗歯１の広がり、すなわち摩耗歯の前記歯頚５に対してより垂直に作用する（図４参照）。摩耗部品１の使用中に、歯頚５は、歯体２の残部から最初にそれに対して特定の角度で、すなわち摩耗歯１の固定部４および歯頚５をそれぞれ通過する長手軸Ｘ、Ｙ間の角度αで突出し、角度αは図１に示す実施形態では６８゜の最適角度を成し、次に作業面Ｃに対して特定の角度で突出し、該角度βは図では前記作業面Ｃに沿って作用する剪断力成分ＦＣに対して１１２°の最適角度を成し、かつ垂直力成分ＦＳに対して最適には角度２２°を成す角度δで突出する。図示する実施形態では、硬質金属ロッド３の長手軸Ｙ′はしたがって同様に、前記垂直力成分ＦＳに対して２２°の最適角度で、かつ歯頚５の前面９および歯頚５の長手軸Ｙと平行に配置されなければならない。しかし、この角度λは、硬質金属ロッド３の長手軸Ｙ´から好ましくは±０〜１５°だけ変動することができ、該長手軸は図１に示され、歯頚５内に略同軸配置され、かつ歯頚５の前面９と略平行でもある。図１に示す前記長手軸Ｘ、Ｙ間の前記角度αは好ましくは、５０°〜９０°の区間内で変動し得る。配置された補強部、すなわち摩耗歯１の少なくとも脊椎部分１３および側翼１２、１２´は、歯頚５に沿って下方に増大する断面積をもたらし、かつ摩耗歯１の摩滅が大きくなるにつれて、歯頚５はますます鈍化することに注目されたい。
【００３８】
図４ａ〜ｄは、図１に係る硬質金属ロッド３の部分を概略的に示し、図４ａ〜ｃは、２つの側面図および１つの縦断面図の形で、歯頚５の前歯先６から突出する硬質金属ロッド３の自由端、すなわちその固定シャフト１６を図の右側に、かつ鋳鋼２の歯頚５の内側で冶金的に接続されるその鋳込み端１７を左側に示す。直径変化１８の形の切欠き１９を介する所望の破壊点１８、および後で固定シャフト１６の取外し後に形成された摩耗端すなわちロッド摩耗面８の凹部１９も図４ｄに示される。
【００３９】
図５は歯頚５の断面を示し、特に、カッタヘッド１１の動作中に対称面Ａに作用する荷重の位置の０〜９０°の変化、すなわち剪断力成分ＦＣおよび垂直力成分ＦＳの大きさの変動を含む、脊椎状補強部１３と硬質金属ロッド３との間で硬質金属ロッド３に当接する支持帯２０が示される。２つの力成分ＦＣ、ＦＰはとりわけ負の曲げ荷重を生じる一方、略垂直に作用するＦＳは、硬質金属ロッド３を有利に圧縮する荷重を生じることができるが、該圧縮荷重は摩耗歯１の鋳鋼２に座屈および曲げ荷重を引き起こし得るので、歯頚５は、これらの欠点に対抗する背１３および側翼１２、１２´の補強部を含む。図５には有利な特徴が示される。すなわち、支配的な荷重すなわち剪断力成分ＦＣおよびしたがってその摩滅効果は、その側縁２１のＦＰと共に、歯頚５の前面９に作用し、硬質金属ロッド３はその外端を、鋳鋼縁部または歯頚５の作業先端摩耗面７の後部の支持帯２０によって硬質金属ロッド３に当接して支持されるので、摩耗部品１の固定部４に当接する歯頚５の後部の鋳鋼２はあまり大きく摩耗されない。浚渫機カッタ用の最適な摩耗歯１は、大きい荷重に対する最大限の抵抗が、最大限の穿通のための最小限の断面積と同時に得られるように設計しなければならない。これらの要件は相互に矛盾するので、従前の公知の摩耗歯では、より大きい直径の鋳鋼の内側に穿通性を増大させるための相対的により小さい直径の補強硬質金属ロッドが無いので、歯頚５が折れるのを防止するために歯頚の長さを短く維持しなければならないことは理解されるであろう。長い歯頚５は変動する荷重によって前後に曲がるので、長い歯頚５は疲労を免れ得ない。これは、鋳鋼２および硬質金属３の縦弾性係数間の設定バランスによって、かつ歯頚５に沿った鋳鋼２および硬質金属３の断面積間の比率によって防止される。
【００４０】
図６は、露出した硬質金属ロッド３の摩耗面８の両側にある先端摩耗面７の２つの側方部分７ａ、７ｂを含む歯頚５の前部の略正面図を示す。先端摩耗面７の２つの側方部分７ａ、７ｂはここでは硬質金属ロッドの摩耗面８を包囲する。図８は、摩耗歯１が確実に固定されているが着脱自在に配置されている多くの歯ホルダ１０が固定された、ショベル形ブレードを有するカッタヘッド１１を示す。図９は、ＭｕｒａｋａｍｉおよびＮｉｔａｌによるエッチング後の硬質金属ロッド３の鋼と鋳鋼２との間の遷移帯とも呼ばれる結合帯の光学−オプチカル顕微鏡写真である。
【００４１】
図７を参照すると、２つのシェル部を含むシェル砂型２３が概略的に示されており、成形され固化された砂から作られた２つのうちの１つのシェル部２３´が示され、該シェル部は、将来の摩耗部品１に応じた特殊形状の再使用可能な金型で予め製作されており、該金型内で結合剤を混合され広げられた砂が硬化されて前記２つのシェル部分の各々になり、それらは実際の鋳造に対して充分に剛性であり、かつそれらの長手対称面に沿った類似の形状のため、同一金型内で硬化される。これらの２つのシェル部分２３´はしたがって一緒に空間を形成し、それにより空間内で鋳造される、好ましくは浚渫機用の摩耗歯１であるがそれに限らない摩耗部品１に、長手対称面Ａに沿った規則正しい長手方向形状がもたらされる。しかし、不規則な摩耗部品には様々な形状が必要になることは理解されるであろう。
【００４２】
例えば振動によって砂を取り出した後、鋳造摩耗部品１は、以下鋳鋼２とも呼ぶ以下で定義する鋳造合金から作られた、本明細書で以後歯体２とも呼ぶ鋳造体２と、この説明ではロッド状すなわち長形であり、したがって以下で硬質金属ロッド３と呼ぶ、焼結硬質金属の少なくとも１つの軸方向長手鋳込み部３とを含む。歯頚５の中心に摩耗強度の増大および非常に高い摩耗抵抗を持つ硬質金属ロッド３を含む少なくとも１つの細長い内部摩耗体が生成され、摩耗歯１の歯体２から前歯先６が突出するように、硬質金属ロッド３は、鋳造前および鋳造中にそれぞれのシェル部２３´で固定することによって、かつ硬質金属ロッド３の表面と鋳鋼融液との間の界面または結合帯（図９および１０参照）の鋳造後に、その中心を完成した歯体２の力中立帯すなわち引張り応力および圧縮応力が実質的に同じ大きさなる位置に置いて、鋳造歯体２内部の対称面Ａに沿って固定することが好ましい。この歯先６は硬質金属ロッド３を包囲する鋳鋼２に高い靭性を有するので、歯頚５は硬質金属ロッド３による補強を通してずっと高い破壊強度を得る。歯先６はこの目的のために（図１および図２参照）、少なくとも１つの外側先端摩耗面７を備え、それは第１に、歯頚５内に略同軸にかつ摩耗歯１の長手対称面Ａ（図２および図３に線で示す）内に配置することが好ましい硬質金属の摩耗面８、および第２に、硬質金属ロッド３を好ましくは完全に包囲する、硬質金属ロッド３の摩耗面８より低い摩耗強度および低い摩耗抵抗を持つ鋳鋼２から作られた先端摩耗面７の２つの部分７ａ、７ｂを含む。図１は長手対象面Ａに加えて、歯頚５自体および硬質金属ロッド３に沿って前記Ａ面に対し垂直に延び、この場合作用荷重Ｆの剪断力成分ＦＣを吸収するための脊椎状補強部１３を除いてその断面が実質的に規則的である、（図５参照）対象面Ｂをも含む。結果的に得られる摩耗部品１はそれによって、全体的に、高い靭性およびセルフシャープニング効果を維持すると同時に、大きく増大した摩耗強度および何倍にも増大した破壊強度の両方を達成する。セルフシャープニング効果については、以下でさらに詳しく説明する。それは前記材料の強度特性にも適用される。
【００４３】
シェル砂型２３（図７参照）での鋳造の前に、硬質金属ロッド３の固定は、硬質金属ロッド３の一端に、以下でその固定シャフト１６とも呼ばれる少なくとも１つの固定治具、例えば１つ以上の固定用突耳２５（図４ｄ参照）を含み、該固定シャフト１６は、鋳造および取出しの後、歯頚５から突出する硬質金属ロッド３の自由端１６を構成する一方、固定シャフトとは反対側のその鋳込み端１７は、例えば誘導炉から鋳造融液が充填される空間内の前記固定治具によって確実に固定された状態に維持される。このプロセスの１つの利点は、硬質金属ロッド３が鋳造中に鋳型２３ここではシェル砂型２３の内部のその固定位置に完全に固定されるので、鋳造融液が注入されるときに硬質金属ロッド３の位置が変化しないことである。従前の解決法は、例えば前記空間内部の種々の支持体を含み、次いで該支持体は溶融され、鋳造作業中に鋳造融液と結合された。この公知のプロセスは、支持体が溶融するときに鋳込み部３が所望の位置から移動するという顕著なリスクを招き、かつさらに支持体のこの溶解物は鋳造融液中の不純物を形成し、該不純物は摩耗部品１、鋳込み部３と鋳鋼２の残部との間の界面および結合帯２４の所望の性質を変化させることは理解されるであろう。例えば、接着不良が発生することがあり得、摩耗部品１の鋳造中に鋳鋼２または前記界面および結合面２４に気泡が発生し得る。接着不良は作用力にさらされたときに硬質金属ロッド３にとって不充分な支持帯２０をも生じるので、硬質金属ロッドはさらに壊れ易くなる。
【００４４】
シェル砂型２３を開き、摩耗歯１を離型した後、歯頚５の前歯先６から突出する硬質金属ロッド３の固定シャフト１６は取り外される。この目的のために、切欠き１９を介する所望の破壊点１８が、硬質金属の成形中および仕上がった硬質金属ロッド３に焼結する前に、すでに設けられているので好都合である。該破壊点１８は、硬質金属ロッド３がシェル砂型２３に固定されているときに、シェル砂型２３の鋳造溶融液に接する限定表面近くに固定的に配設される。破壊が歯先６の外側先端摩耗面７内で直接発生するか、または充分に深い切欠き１９が形成された場合には歯先６の外側先端摩耗面７と同じ高さで発生するように、硬質金属ロッド３は充分に脆弱であるので、取外しが固定シャフト１６を叩き落すことによって達成されることは好都合である。
【００４５】
図１２ａ〜ｃには、硬質金属ロッド３上に押し付けられた別個の固定シャフト１６が概略的に示されている。固定シャフト１６は、鋳込み端１７に使用される硬質金属より軟らかい種類の従来の鋼から作られることが適切である。別個の固定シャフト１６は、一対の把持部１６ａおよび１６ｂを鋳込み端１７とは反対側の端で硬質金属ロッド３の一対のキャビティ２７ａ、２７ｂ内に押し込むことによって、硬質金属ロッド３に固定される。鋳鋼２内の硬質金属ロッド３の鋳込み後に、固定シャフト１６の取外しは、把持部１６ａおよび１６ｂをキャビティ２７ａ、２７ｂから取り外すことによって容易に行われる。
【００４６】
硬質金属ロッド３の固定シャフト１６の分離を達成する他の考えられる方法は、第１に、所望の破壊のための上述した位置で硬質金属の残部に固定シャフト１６として、より安価な材料、好ましくはより従来の鋼を溶接または焼結するものである、その後、この場合の分離は、従来の鋼を切断する安価な切断用ホイールにより簡単に達成することができるが、硬質金属にはダイヤモンドカッタが必要になる。また第２に、そのような材料のシャフト１６を互いに相互作用するピンおよびピン穴２６、２７（図４ｃ参照）によって固定するために、硬質金属ロッド３の準備段階で、硬質金属ロッドの焼結前に、１つのピン２６／穴２７が設けられ、かつ焼結後に固定シャフト１６の対向穴２７／ピン２６が嵌合される。鋳鋼２の溶融に使用されるタイプの炉はある程度異なる温度の鋳造融液をもたらし、以下の温度範囲はそれを考慮に入れている。
【００４７】
硬質金属ロッド３の鋳鋼２への鋳込みが、硬質金属ロッド３を包囲する鋳鋼２との冶金的前記界面または結合帯２４を形成する硬質金属ロッド３の表面、ピン温度に関して、主として溶融方法に応じて異なるが、好都合にも約１５００〜１７００℃で、好ましくは１５５０〜１６５０℃で達成されることは好都合である。歯体２および硬質金属ロッド３の表面のこの融合中に、不純物または水分が界面、結合帯２４、または鋳造摩耗部品１の内部に不利益な材料の障害、亀裂、気泡および窩洞、接着不良、および強度低下を引き起こし得る。
【００４８】
硬質金属ロッド３は硬質金属ロッド３と鋳鋼２との間の界面または結合帯２４を１つ以上の金属膜（図示せず）、例えばニッケルまたは鋼膜で被覆することもできる。全てが適切に管理されると、すなわち鋳込み部３が入念に清掃され、かつ乾いた状態に維持されると、鋳鋼における体積収縮を介して有利なシュリンクプレテンショニングが達成される。硬質金属ロッド３はこうして、別個の鋼材間で協働する鋳継ぎに沿って、鋳鋼２に結合され、冶金的結合が前記界面および結合帯２４に得られると同時に、圧縮プレテンショニングを含む焼き嵌めが形成される。
【００４９】
取り外された硬質金属ロッドフラグメント１６は好都合にも新しい硬質金属ロッド３の製造のために回収することができ、それは前向きな環境効果および経済的利点の両方を生み出す。シェル砂型鋳造は大半の摩耗部品にとって充分に平滑な表面を生じるので、大きい仕上げ加工無しに、複雑な形状を持つ摩耗部品、例えば摩耗歯を作製することが可能である。
【００５０】
好適な実施形態では、硬質金属ロッド３は１０〜３０ｍｍ、好ましくは約１８〜２３ｍｍの直径を有し、硬質金属ロッド３は、好ましくは内側鋳込み端１７に向かって径が大きくなるように、やや円錐形状とすることができる。本願に示す実施形態は、長手対象面Ａ内で、かつ実質的にそれと垂直な対象面Ｂ（図１参照）内で、歯頚５の力中立帯に同軸配置される第１に硬質金属ロッド３を含むが、好都合であると考えられる場合には、より多くの硬質金属ロッドを設けることは本発明の概念内に存在する。例えば超硬質金属ロッドは、余分の摩耗防止補強が望まれる歯頚５の断面の特定領域内で、同軸硬質金属ロッド３に対し周囲に配置することができる。硬質金属ロッド３のロッド摩耗面８は、例えばその断面の観点から、対称横断または筒状摩耗面Ａ、Ｂの一方または両方の面に対して、正方形、長方形、円形、楕円形を含むことができる。直径に関して上述したことは、この場合、非円形断面の最大幅とみなされる。筒状摩耗面の場合、筒は周囲の鋼とは異なる鋼種によって満たされることが考えられる。内側鋳込み部３は次に１つ以上の鋼種によって包囲することもできることは理解されるであろう。硬質金属ロッドは例えば円錐台として構成することができる。
【００５１】
硬質金属ロッド３は、歯頚５の内側に軸方向の広がりＺを有する、該硬質金属ロッド３は、歯頚５の前面９と略平行に走る歯頚５の長手Ｙ軸に対し略平行にまたは特定の定義された角度λを成して走る（図１および図５参照）。該角度λは０〜１５度の範囲内にあり、広がりＺは、当初の歯頚５の自由外端すなわちその当初の先端摩耗面７から前記長手Ｙ軸に沿って測定して、長さＬの歯頚５の長さＬの約８０〜９５％であり、該広がりは硬質金属ロッド３の下部鋳込み端１７で内側方向に明瞭に画定され、そこで摩耗部品１のオートシグナリング機能を補強するために丸みを帯びることが好都合である。
【００５２】
突出前方頚部５の全摩耗長さＬは、当初の先端摩耗面７の中心から２つの補強側翼１２、１２´の上側まで測定される長さである。本発明の他の実施形態（図示せず）では、細長い硬質金属ロッド３の前記軸方向の広がりＺは、前方突出頚部５の全摩耗長さＬの約６５〜９５％であり得る。
【００５３】
硬質金属ロッド３はよく定義された広がり、すなわち歯頚５の全摩耗長さＬより短い硬質金属ロッド３の長さＺを有するので、摩耗歯１がオートシグナリングであるという効果、すなわち摩耗部品１が摩滅し交換しなければならないことを摩耗部品１が自動的に通知するという効果が事実上達成され、これは、摩耗歯１が固定された作業ツール１１に、登録可能な性質、例えばウィンチまたはドライブシャフトの振動またはトルク抵抗の変化が発生するという事実のおかげである。こうして硬質金属ロッド３は摩耗歯１の歯ホルダ１０の頂面から特定の距離で歯頚５に固定されるので、歯頚５が余計に摩耗し過ぎる結果として歯ホルダ１０が作業面Ｃと直接接触するというリスクが無い。すなわち、摩耗部品１の全作業長さＬが消耗したときに、オートシグナルを受信するとすぐに摩耗部品１が交換される。ひとたび硬質金属ロッド３が摩滅すると、摩耗歯１そのシャープニングの作業能力は非常に大きく変化するので、例えば振動が発生し、該振動は手動的にまたは適切なセンサによって検知され、それによって例えば既存の作業用摩耗歯１を今交換する必要があることが、浚渫機機械オペレータに警告される。
【００５４】
浚渫機のカッタヘッド１１は、どの摩耗歯１を交換する必要があるかを検査できるようにするために、水から引き上げなければならなかったので、これ（オートシグナル機能）は、従前よりずっと有利かつ効果的な摩耗部品１の交換をもたらす。これはまた、カッタヘッド１１がいずれにしても引き上げられ、摩耗歯１が次回のそのような外観検査までもちこたえられないと感じられるため、かつ特定の摩耗歯１の交換が遅すぎると、歯ホルダ１０が重大な損傷を受けるので、特定の摩耗歯１が不必要に交換されたことをも意味する。
【００５５】
本発明により、とりわけ、全ての摩耗歯１を非常に正確に交換することができるので、ツール１１の作業の有効性が増大すると共に、回避できない稼動停止の回数も著しく減少するという、有利なさらなる特徴が得られる。オートシグナルが登録された後で交換が行われると、摩耗歯１の歯ホルダ１０が損傷するリスクも無くなる。さらなる利点は例えば、硬質金属ロッド３が交換される前に事実上ちょうど摩耗するので、残った摩耗歯１は非常にしばしば１つの材料だけ、鋳鋼２を含有することである。したがって残留歯の回収はきわめて簡単になる。硬質金属が完全に無くなる前に交換が行われる場合、このフラグメントは摩耗部品１の残部から切り落とすことができ、その後、この場合は均質な鋼材から作られた残留歯、および貴重な硬質金属を含む残りの歯頚フラグメントの回収が別々に実行される。硬質金属は鋳鋼とは異なる融点（約１５００〜１７００℃）を有するので簡単に分離することができる。
【００５６】
さらなる利点は、硬質金属ロッド３と鋳鋼２の残部との間の界面および結合帯２４がプレテンショニングを経験し、そこで界面２４が硬質金属ロッド３のより強力な係止を可能にする特徴を獲得することである。硬質金属ロッド３と鋳鋼２との間の結合帯２４は、溶解して鋳鋼２と混合された、幾分溶融した硬質金属を含み、それによって、より軟質の鋳鋼で包囲されるより硬い硬質金属コアが形成され、１２２０〜１４５０ＨＶ３の硬度を持つより軟質の結合帯が、鋳鋼２と硬質金属コア３との間に形成される。硬質金属コア３はしたがって、鋳鋼２への鋳込みにもかかわらず、完全に無傷であり、影響を受けない。以下で記載する例示的実施形態より多少軟らかい硬質金属コアが使用された場合、前記結合帯２４における亀裂のリスクは低減されるが、ツール１１が使用されるときに耐久性が低減する。好適な実施形態では、硬質金属ロッド３は約８００〜１７５０ＨＶ３の平均硬度を有する。
【００５７】
硬質金属ロッド３の固定シャフト１６が上記にしたがって取り外された後、歯頚５の自由前部先端摩耗面７に小さい欠刻を見ることができるが、この前部先端摩耗面７の摩滅の結果生じるセルフシャープニング、すなわち摩耗歯１の歯頚５の研磨が迅速に発生するので、硬質金属ロッド３が露出し、作業面Ｃのほぐし作業が開始される。先端摩耗面７内にこの内部ロッド摩耗面８を持たず、作業面Ｃに接する鈍磨接触面を常に有する従来の摩耗歯とは異なり、本発明に係る摩耗歯１の穿通効果は常に得られる。片面または両面摩滅の場合、摩耗歯１がツール１１のその位置に適切に固定された場合（特に図５および図８参照）がそれに該当するが、鋳鋼の先端摩耗面７ａ、７ｂに対して硬質金属３のロッド摩耗面８は依然として前方突出先端を構成するので、歯ホルダ１０に対して固定された摩耗歯１の先端摩耗面７が作業面Ｃと擦れ合って、先端摩耗面７に切刃２９が形成される（図６参照）という事実はあまり重要ではない。回転先端面の場合、切刃は形成されない。
【００５８】
セルフシャープニング効果は、鋳鋼２および硬質金属ロッド３が異なる摩耗抵抗（摩耗強度とも呼ばれる）を有するという事実のおかげで得られ、硬質金属の方がより高い摩耗強度を有するので、ツール１１およびしたがって摩耗歯１が使用されたときに、鋳鋼２の摩耗抵抗と硬質金属３の摩耗抵抗との間のバランスが得られるように、より低い抵抗を有する鋳鋼２は、鋳鋼２に包囲された硬質金属ロッド３より早く摩耗し、摩耗歯１の使用中に硬質金属ロッド３が露出するので摩耗歯頚５が絶えず研磨され、したがって作業面Ｃを効果的に穿通する。硬質金属ロッド３が完全に摩滅し、摩耗部品１の交換が必要であることを自動報告機能が自動的に知らせるまで、徹頭徹尾、硬質金属ロッド３は歯頚５から最も遠くに突き出る摩耗歯１の部分であり、したがって常に作業面Ｃに対して作業する一方、鋳鋼２の作業面Ｃに対する作業の程度は低いか全く零である。
【００５９】
摩耗部品１でよりよく定義されたセルフシャープニング効果を得るために、硬質金属ロッド３の周りに、各層の摩耗抵抗が異なる複数の層の形で（図示せず）周囲鋳物２を配置することが有利になり得る。層の摩耗抵抗はそれらの硬度および厚さによって定義される。層の構造は多数の仕方で変化させることができる。摩耗抵抗を硬質金属ロッド３に向かって半径方向内向きに徐々に増大させるために、層の厚さおよび硬度を歯頚５の断面内で内向きに歩進的に増大させることができる。代替的に、層は摩耗抵抗が硬質金属ロッド３の長さに沿って増大するように配置することができる。層の数、厚さ、および硬度を予め定められたように変化させることによって、様々な用途向けに摩耗部品１を特注設計することも可能である。摩耗の性質に応じて、異なるセルフシャープニングプロファイルを有することが有利になり得る。特定の用途では円錐状のセルフシャープニングプロファイルが有利であり得、別の用途では凸状のセルフシャープニングプロファイル等が有利であり得る。
【００６０】
特定の用途では、摩耗は摩耗部品１の周りに不均一に分散される。それは摩耗部品１の特定の部分が他の部分より大きく摩耗することを意味する。その場合、不均一な摩耗を補償するように、相応して摩耗部品１の周りに不均一に層を分散することが有利であり得る。
【００６１】
カッタヘッド１１が揺動動作をしながら回転する浚渫機で摩耗歯１が使用される場合、摩耗歯１の長手対称面Ａの両側で摩耗が生じるので、硬質金属の中心の略真上にリッジ状切刃２９が形成される。この切刃２９は、その場合、硬質金属ロッド３が消耗するまで前記回転および揺動動作によって絶えず研磨される。
【００６２】
従来の摩耗歯の先端面と比較したさらなる利点は、被作業面の最も硬い部分が硬質金属先端８によってほぐされる一方、この硬質金属先端８の周りの鋳鋼２の先端摩耗面７のより従来の部分７ａ、７ｂは摩滅率がより低くなり、したがって作業面Ｃはすでにほぐされているので、摩滅長さ当りの効果が増大する。摩耗歯１の使用寿命はしたがって、数百％改善することができる。
【００６３】
硬質金属ロッド３の作業長さＺは、歯頚５自体を含み硬質金属ロッド３の周りでそれ自体下方に同軸的に増大することもできる歯頚５の全断面積が、少なくともその側面２１および後面１４ならびに図１〜３に示す背部分１３および側翼１２、１２´を含む周囲補強部１２、１３で、好ましくは下方に向かって歯ホルダ１０の方向に増大するので、歯先６が鈍磨し過ぎるリスクがある場合に、硬質金属ロッド３が明瞭に消耗して、硬質金属ロッド３の耐久性増強効果が突然消失し、程度の差はあれ直ちに鈍磨した摩耗歯１をもたらし、それにより摩耗歯１を交換する必要性がオペレータに警告されるような大きい振動の増加および／または作業面Ｃに対する作業能力の記録可能な低下、ならびにしたがって生産の顕著または検知可能な喪失をも生じるように構成される。
【００６４】
硬質金属ロッド３の周りの鋳鋼２が早く摩耗するという事実のため、摩耗部品１の切断、摩耗、または穿通作業の実質的な部分を実行するのは常に硬質金属ロッド３であり、その効果を我々はセルフシャープニングと呼ぶ。これは、摩耗歯１がより容易に硬質型の土壌および岩石等に穿通することができ、それによって摩耗歯１がより高い効率を達成するという利点を導く。従来使用されている摩耗歯は硬質金属先端を有さず、したがって従来の摩耗歯はその機能をずっと早急に喪失するので、非常に早急に鈍磨する。
【００６５】
さらなる利点は、穿通能力の無い鈍磨状態のマイナス効果を生じることなく、摩耗歯１の前端の周りにより多くの鋳鋼２を使用することが可能であるので、摩耗歯１の前端の強度を歯頚５に沿って高める能力によって達成される。これは、例えば硬質の岩石でも浚渫機のカッタヘッド１１の摩耗部品１により穿通して圧搾することが可能であることを意味する。加えて、前記補強側翼１２、１２´および脊椎状補強部１３のような補強部を、カッタヘッド１１のノーズとは反対側を向いた摩耗歯１の歯頚５の背部に、または背１４の側方の側面２１に配置することが有利である。脊椎状補強部１３および補強側翼１２、１２´は、歯頚が折れることなく、歯頚をかなり長くすることができるように歯頚５を強化するので、歯頚５の作業長さ、すなわち摩耗歯１を交換しなければならなくなるまでに摩耗することのできる長さは、そのような補強の無い相応する同軸歯頚よりかなり長くなる。例えば各摩耗歯１が回転筒状先端を含み、それは折れないように非常に短い頚部を有する必要があるので、筒状先端を持つ摩耗歯を非常に頻繁に交換する必要があり、結果的に費用のかかる稼動停止の回数が多い、カッタヘッドは従前より公知である。
【００６６】
本発明に係る摩耗歯１の好適な実施形態は、歯頚５の基部に向かって増大する断面を含み、該断面はそれぞれ、硬質金属ロッド３の好ましくは全ての側面１４、２１、９を包囲しかつ頚５の基部に向かって増大する断面の１つ以上または全ての側面１４、２１、９を有する歯頚５、歯頚５の基部に向かって増大する断面の補強脊柱１３、側翼１２、１２´のような２つの対向部分、すなわち硬質金属ロッド３の両側に１つずつ、歯頚の基部に向かって増大する断面の配列鋳鋼部分、または前記代替物の２つ以上の組合せを含む。
【００６７】
硬質金属ロッド３を歯頚５に収容させる上記の構成により、摩耗歯１の性質は、鋳鋼体については今日の従来の摩耗歯と少なくとも同じように有利であることが判明しており、同時に、歯頚５の少なくとも中心に硬質金属ロッド３を配置することは、摩耗歯１の性質、例えば破壊強度等が向上することを意味する。それぞれの鋼材の摩耗が相互に正確に一致するように各鋼材が特定の相互均衡状態にある場合、歯先６および歯頚５が対向する２方向から摩耗していくと、鋭利な刃縁２９が先端摩耗面７の対向する２つの傾斜部７ａ、７ｂの間に先端摩耗面７を横方向に横断する中心線として形成され、鋭利な刃縁２９は鋭利なナイフと同様に働いて、新しい物質を切り離す。より多くの傾斜摩耗面が形成される場合には、代わりに錐状先端が得られ、それは新しい物質をさらに掻きほぐす。
【００６８】
ナイフ機能はさらに、より長い歯頚を作製することを可能にする脊椎形補強部１３を含む図１に示す断面によって補強され、したがって歯頚は例えば丸い歯頚よりずっと長く摩耗することができ、例えば曲げ強度が図１に示す補強された実施形態により達成可能な長さに対応できなくなると破損する。丸い歯頚の長さと直径との間の関係は、作業特性が損なわれる前に２を超えるべきではなく、さもなければ破損のリスクが大きくなりすぎる。補強部すなわち先端摩耗面７に直角な背部分１３および側翼１２、１２´を有する構成では、歯頚の長さは、図１に示すように歯頚５の前端における歯頚５の側方寸法より約３〜５倍大きくすることができ、次いでそれは、作業特性を損なうことなく、あるいは破損のリスクが大きくなりすぎることなく、作業長さおよびしたがって摩耗歯１の使用期間を増大させる。
【００６９】
図１〜３に示す通り、脊椎状プロファイル１３および切削先端面形状２９によるさらなる利点は、実際の摩耗歯１が、ほぐされた作業物質を搬送し運び去るショベル機能でも動作することである。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例を具体的に示す。
【００７１】
上で鋳鋼とも呼ばれた次の好適な鋳造合金は、主として鉄系（Ｆｅ）９５．０〜９６．０重量％合金を含み、合金材料は以下を含むことが好ましい。
【００７２】
例示的実施形態１：（重量パーセント）
鋳鋼の化学組成：
Ｃ    ０．２４〜０．２８重量％
Ｓｉ    １．４０〜１．７０重量％
Ｍｎ    １．００〜１．４０重量％
Ｐ    最大０．０２５重量％、好ましくは０．０２０重量％
Ｓ    最大０．０２０重量％、好ましくは０．０１３重量％
Ｃｒ    １．２５〜１．５０重量％
Ｎｉ    ０．４０〜０．６０重量％
Ｍｏ    ０．１７〜０．２２重量％
Ａｌ    最大０．０３〜０．０８重量％、好ましくは０．０４５重量％
Ｔｉ    最大０．０４〜０．１０重量％、好ましくは０．０７重量％
Ｎ    最大１８０ｐｐｍ、好ましくは１２０ｐｐｍ
ＤＩ  焼入れ性指数  最小６．６、好ましくは７．３、最大１０．８。
【００７３】
熱処理：
９００〜１０５０℃での完全焼なまし／焼準。時間：最低３時間±１時間、または１時間／２５ｍｍ長さ。
開放空気中で冷却、８５０〜１０００℃まで加熱。時間：１時間±０．５時間。水性ポリマ浴または水中で硬化。
２００〜３００℃で焼き戻し。時間：３時間±１時間、または長さ２５ｍｍ当たり１時間。開放空気中で冷却。全ての時間は構成部分全体の温度上昇に基づいている。
【００７４】
機械的性質：
ブリネル硬度  ＨＢ  最低４５０、好ましくは４７５
降伏点  ＲＰ０．２  最低１２００ＭＰａ、好ましくは１３００ＭＰａ
破壊強度  Ｒｍ  最低１４５０ＭＰａ、好ましくは１５５０ＭＰａ
伸び  Ａ５  最低２％、好ましくは５％
断面収縮  Ｚ  最低４％、好ましくは１０％
衝撃強度  ＫＶ＋２０  最低１２Ｊ、好ましくは１５Ｊ
衝撃強度  ＫＶ−２０  最低１２Ｊ、好ましくは１２Ｊ
鋳鋼の縦弾性係数    １９５〜２２０ＧＰａ
硬度は、鋳造および２ｍｍ研削後に測定する。
【００７５】
硬質金属の化学組成：
約０．５〜７．０μｍ粒径のタングステンカーバイドに１０〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ。
ビッカース硬度  ３    ８００〜１７５０ＨＶ３
【００７６】
界面または結合帯の性質：
ビッカース硬度  ３    １２２０〜１４５０ＨＶ３
【００７７】
例示的実施形態２：（重量パーセント）
鋳鋼の化学組成：
Ｃ    ０．３１〜０．３６重量％
Ｓｉ    １．１０〜１．５０重量％
Ｍｎ    ０．８０〜１．１０重量％
Ｐ    最大０．０２５重量％、好ましくは０．０１５重量％
Ｓ    最大０．０１５重量％、好ましくは０．０１０重量％
Ｃｒ    １．００〜１．４０重量％
Ｎｉ    最大０．５０重量％
Ｍｏ    ０．２０〜０．３０重量％
Ａｌ    最大０．０３〜０．０８重量％、好ましくは０．０４５重量％
Ｔｉ    最大０．０４〜０．１０重量％、好ましくは０．０７重量％
Ｎ    最大１８０ｐｐｍ、好ましくは１２０ｐｐｍ
ＤＩ  焼入れ性指数  最小６．６、好ましくは７．３、最大１０．８。
【００７８】
熱処理：
９００〜１０５０℃での完全焼なまし／焼準。時間：最低３時間±１時間、または１時間／２５ｍｍ長さ。
開放空気中で冷却、８５０〜１０００℃まで加熱。時間：１時間±０．５時間。水性ポリマ浴または水中で硬化。
２００〜３００℃で焼き戻し。時間：３時間±１時間、または長さ２５ｍｍ当たり１時間。開放空気中で冷却。全ての時間は構成部分全体の温度上昇に基づいている。
【００７９】
機械的性質：
ブリネル硬度  ＨＢ  最低５００、好ましくは５３０
降伏点  ＲＰ０．２  最低１３００ＭＰａ、好ましくは１４００ＭＰａ
破壊強度  Ｒｍ  最低１６００ＭＰａ、好ましくは１７００ＭＰａ
伸び  Ａ５  最低２％、好ましくは４％
断面収縮  Ｚ  最低４％、好ましくは８％
衝撃強度  ＫＶ＋２０  最低１０Ｊ、好ましくは１４Ｊ
衝撃強度  ＫＶ−２０  最低８Ｊ、好ましくは１０Ｊ
硬度値は、特定の位置で鋳造および２ｍｍ研削後に測定する。
試験片  ５０×３５ｍｍ
【００８０】
冶金的態様およびさらなる構成
鋳鋼２は炭素当量Ｃｅｑ＝重量％Ｃ＋０．３（重量％Ｓｉ＋重量％Ｐ）を有する組成を有し、それは０．９重量％未満であり、好ましくは０．８重量％未満であるが、依然として０．１重量％を超え、好ましくは０．５重量％を超える。鋳鋼は好ましくは約１４５０〜１５５０℃の融点を有するＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ低合金鋼材から構成される。鋳鋼の硬度は４５〜５５ＨＲＣである。
【００８１】
本発明は、Ｃｏおよび／またはＮｉの結合相を持ち、好ましくは遊離グラファイトの形成に近い炭素含有量を有し、コバルトの結合相を持つ硬質金属の場合は磁性コバルト含有量が公称コバルト含有量の０．９〜１．０であることを意味する、タングステンカーバイド（ＷＣ）系硬質金属に適用することができる。Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、またはＶの５重量％までのカーバイドが存在することができる。
【００８２】
土工用ツール用に、例えば浚渫機カッタ用に意図された好適な実施形態では、硬質金属は、０．５〜７ｍｍの粒径のタングステンカーバイド（ＷＣ）と１０〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉの結合相含有量を有する。
【００８３】
硬質金属と鋳鋼との間の遷移帯は優れた結合を有し、本質的にキャビティおよび亀裂が無い。しかし、鋳鋼と硬質金属との間の帯における少数の亀裂は、製品の性能に重大な影響を及ぼさない。遷移帯／結合帯には、５０〜２００μｍの厚さを有する薄いエータ相帯（Ｂ）が存在する。エータ相帯に最も近接する硬質金属には、０．５〜２ｍｍの幅を持つ鉄含有結合帯（Ｃ）が存在する。エータ相帯に最も近接する鋼には、厚さが１０〜１００μｍの炭素含有量が高い帯域（Ｅ）が存在する。鋳造方法にしたがって、硬質金属ロッドは鋳型内に固定され、溶鋼が鋳型に注入される。鋳型に注入されるときの溶鋼の温度は１５５０〜１６５０℃である。好ましくは、硬質金属ロッドは、鋳型の正しい位置に固定された硬質金属ロッドの周囲を通って鋳型内に送り込まれる鋳鋼融液によって予熱される。冷却は空気中で行われる。鋳造後に、鋼を硬化させ焼き戻すために標準熱処理が実行される。
【００８４】
実施例１
５重量％のＮｉおよび１０重量％のＣｏおよび粒径４μｍの残部タングステンカーバイド（ＷＣ）で、直径２２ｍｍおよび長さ１２０ｍｍ長さの筒状硬質金属ロッドを、従来の粉末冶金法によって作製した。炭素含有量は５．２重量％であり、硬度は１１４０ＨＶ３であった。
【００８５】
浚渫機用のカッタヘッドに使用されるＶＯＳＴＡ  Ｔ４システム用の摩耗歯を作製するための鋳型にロッドを固定した。０．２６重量％のＣ、１．５重量％のＳｉ、１．２重量％のＭｎ、１．４重量％のＣｒ、０．５重量％のＮｉ、および０．２重量％のＭｏを含み、Ｃｅｑ＝０．７８であるＣＮＭ８５タイプの鋼を溶融し、温度が１５７０℃の溶融塊を鋳型に注入した。硬質金属ロッドは、鋳型内の正しい位置に固定された硬質金属ロッドの周囲を通って鋳型内に送り込まれる鋳鋼融液によって予熱された。空冷後に、歯を９５０℃で焼準し、９２０℃で硬化させた。２５０℃での焼き戻しは、生成物が研削によってその最終形状を得る前の熱処理の最後の段階であった。
【００８６】
歯の硬質金属／鋳鋼間の遷移帯の冶金検査のための歯を選択した。切断、研削、および研磨によって歯の断面を用意した。硬質金属／鋼間の遷移帯を光学−オプチカル顕微鏡ＬＯＭで検査した。非エッチング表面とＭｕｒａｋａｍｉおよびＮｉｔａｌによるエッチング後の表面との両方にＬＯＭ観察を実行した（図９および図１０参照）。鋼と硬質金属との間の結合は良好であり、本質的にキャビティおよび亀裂が無かった。硬質金属と鋼との間には厚さ１００μｍのエータ相帯Ｂが見られた。硬質金属内には、影響を受けない硬質金属Ｄの上に１．５ｍｍの厚さを有する鉄含有遷移帯Ｃが存在した。鋼内には、５０μｍの炭素強化帯Ｅが存在する。結合帯におけるタングステンＷ、コバルトＣ、鉄Ｆｅ、およびクロムＣｒの分布も電子プローブ微量分析によって検査した。図１１は、結合帯に垂直な線に沿ったタングステンＷ、コバルトＣ、鉄Ｆｅ、およびクロムＣｒの分布を示し、遷移帯Ｃが本質的に鉄結合相のタングステンカーバイドから構成されることが明らかになった。
【００８７】
実施例２
２０重量％のＣｏ、粒径が２μｍの残部タングステンカーバイド（ＷＣ）の組成を有する硬質金属種で、実施例１を繰り返した。磁性Ｃｏ含有量は１８．４重量％であり、硬度は９００ＨＶ３であった。
【００８８】
代替的実施形態
本発明は、示される実施形態に限定されず、特許請求の範囲内の様々な方法で変更されることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１．    摩耗部品、摩耗歯
２．    第１材料部分、鋳造体、鋳造、鋳鋼
３．    第２材料部分、鋳込み部、細長い硬質金属ロッド
４．    固定部、歯シャフト
５．    歯頚、突出頚部
６．    歯先、外側先端
７．    先端面、歯先摩耗面
８．    自由摩耗面、ロッド摩耗面
９．    歯頚の前面
１０．  ホルダ部、歯ホルダ
１１．  作業ツール
１２．  側翼１２、１２´
１３．  脊椎状補強部１３、脊椎部分
１４．  歯頚５の前部の裏面１４
１５．  トルクラグ
１６．  固定シャフト、硬質金属ロッド
１７．  鋳込み端、鋳鋼の硬質金属ロッド
１８．  破壊点、直径変化
１９．  切欠き、凹部
２０．  鋳鋼縁部または支持帯２０
２１．  側縁
２２．  
２３．  シェル砂型、シェル部分２３´
２４．  界面および結合帯
２５．  固定突耳、固定用突耳２５
２６．  ピン
２７．  ピン穴
２８．  
２９．  切刃
３０．  
．      長手軸Ｘ、Ｙ
．      角度α
．      角度β
．      角度δ
．      角度λ
．      剪断力成分Ｆｃ
．      垂直力成分Ｆｓ
．      横方向力成分Ｆｐ
．      作業面Ｃ
．      硬質金属ロッドの長さ（Ｚ）
．      歯頚の長さ（Ｌ）
４２．  対称面Ａ
４３．  対称面Ｂ
【図１】
2011503398.tif 000003
【図２】
2011503398.tif 000004
【図３】
2011503398.tif 000005
【図４】
2011503398.tif 000006
【図５】
2011503398.tif 000007
【図６】
2011503398.tif 000008
【図７】
2011503398.tif 000009
【図８】
2011503398.tif 000010
【図９】
2011503398.tif 000011
【図１０】
2011503398.tif 000012
【図１１】
2011503398.tif 000013
【図１２】
2011503398.tif 000014
【国際調査報告】
2011503398.tif 000015
2011503398.tif 000016
2011503398.tif 000017
2011503398.tif 000018