(57)【要約】  機械部品の一例であるスプロケットは、第１金属からなるベース部と、ベース部の表面の少なくとも一部を覆うようにベース部に接触して配置される肉盛層（９０）と、を備える。肉盛層（９０）は、第２金属からなる母相（９５）と、母相（９５）中に分散する硬質粒子（９１）と、を含む。肉盛層（９０）の表面（９０Ａ）は、鍛造面となっており、肉盛層（９０）の表面（９０Ａ）から硬質粒子（９１）の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域（９０Ｂ）内に位置する硬質粒子（９１）は、肉盛層（９０）に埋め込まれた状態で並んで配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属からなるベース部と、
前記ベース部の表面の少なくとも一部を覆うように前記ベース部に接触して配置される肉盛層と、を備え、
前記肉盛層は、
第２金属からなる母相と、
前記母相中に分散する硬質粒子と、を含み、
前記肉盛層の表面は鍛造面となっており、
前記肉盛層の前記表面から前記硬質粒子の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子は、前記肉盛層に埋め込まれた状態で並んで配置される、機械部品。
【請求項２】
前記肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子は、前記肉盛層の前記表面に接するように配置される、請求項１に記載の機械部品。
【請求項３】
前記肉盛層表層領域内に位置する前記硬質粒子の、前記肉盛層の前記表面から露出する領域に対応する中心角は鋭角である、請求項１に記載の機械部品。
【請求項４】
前記肉盛層は、前記肉盛層と前記ベース部との界面を含む領域において、前記ベース部に向けて突出する突出部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械部品。
【請求項５】
前記突出部には、前記硬質粒子の少なくとも一部が進入している、請求項４に記載の機械部品。
【請求項６】
履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯部として用いられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機械部品。
【請求項７】
第１金属からなるベース部材を準備する工程と、
前記ベース部材の表面の少なくとも一部を覆うように肉盛層を形成する工程と、
前記肉盛層が加工されるように、前記肉盛層が形成された前記ベース部材を鍛造する工程と、を備え、
前記肉盛層を形成する工程では、第２金属からなる母相と、前記母相中に分散する硬質粒子と、を含む前記肉盛層が形成される、機械部品の製造方法。
【請求項８】
前記肉盛層が形成された前記ベース部材を鍛造する工程では、前記肉盛層が形成された前記ベース部材が熱間鍛造される、請求項７に記載の機械部品の製造方法。
【請求項９】
前記機械部品は、履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯として用いられる、請求項７または８に記載の機械部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械部品およびその製造方法に関し、より具体的には、母相中に硬質粒子が分散した肉盛層を備えた機械部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性の向上等を目的として、機械部品に肉盛層が形成される場合がある。耐摩耗性を向上させるための肉盛層としては、たとえば鋼からなる母材中に硬質粒子が分散したものを採用することができる。肉盛層は、たとえば肉盛溶接により形成することができる（たとえば、特開２００８−７６３号公報（特許文献１）および特開平８−４７７７４号公報（特許文献２）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７６３号公報
【特許文献２】特開平８−４７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
母相中に硬質粒子が分散した肉盛層が形成された機械部品では、その使用中に肉盛層から硬質粒子が脱落する場合がある。硬質粒子が脱落すると、肉盛層を有する機械部品の耐摩耗性が低下するおそれがある。【０００５】
本発明は、肉盛層から硬質粒子が脱落することを抑制することにより機械部品の耐摩耗性を向上させることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った機械部品は、第１金属からなるベース部と、当該ベース部の表面の少なくとも一部を覆うようにベース部に接触して配置される肉盛層と、を備える。肉盛層は、第２金属からなる母相と、当該母相中に分散する硬質粒子と、を含む。肉盛層の表面は鍛造面となっている。肉盛層の表面から硬質粒子の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域内に位置する硬質粒子は、肉盛層に埋め込まれた状態で並んで配置される。【０００７】
本発明の機械部品においては、肉盛層の表面が鍛造面となっており、肉盛層表層領域内に位置する硬質粒子が肉盛層に埋め込まれた状態で並んで配置される。これにより、硬質粒子が肉盛層の表面から大きく突出することが抑制される。そのため、機械部品の使用中における硬質粒子の脱落が抑制され、機械部品の耐摩耗性が向上する。このように、本発明の機械部品によれば、機械部品の耐摩耗性を向上させることができる。なお、硬質粒子の平均粒径は、肉盛層の表面に垂直な断面を光学顕微鏡にて観察し、観察される硬質粒子１０個の直径の平均値を計算することにより得ることができる。【０００８】
上記機械部品において、肉盛層表層領域内に位置する硬質粒子は、肉盛層の表面に接するように配置されていてもよい。これにより、肉盛層の表面から露出する硬質粒子の領域がわずかとなり、硬質粒子の脱落が抑制される。【０００９】
上記機械部品において、肉盛層表層領域内に位置する上記硬質粒子の、肉盛層の表面から露出する領域に対応する中心角は鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層の表面から露出する硬質粒子の領域がわずかとなり、硬質粒子の脱落が抑制される。【００１０】
上記機械部品において、上記肉盛層は、当該肉盛層と上記ベース部との界面を含む領域において、ベース部に向けて突出する突出部を含んでいてもよい。これにより、ベース部から肉盛層が剥離することが抑制される。【００１１】
上記機械部品において、上記突出部には、上記硬質粒子の少なくとも一部が進入していてもよい。これにより、ベース部から肉盛層が剥離することが、より確実に抑制される。【００１２】
上記機械部品は、履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯部として用いられてもよい。耐摩耗性に優れた上記機械部品は、高い耐摩耗性が要求されるこれらの機械部品に好適である。【００１３】
本発明に従った機械部品の製造方法は、第１金属からなるベース部材を準備する工程と、当該ベース部材の表面の少なくとも一部を覆うように肉盛層を形成する工程と、当該肉盛層が加工されるように、肉盛層が形成された上記ベース部材を鍛造する工程と、を備える。肉盛層を形成する工程では、第２金属からなる母相と、当該母相中に分散する硬質粒子と、を含む肉盛層が形成される。【００１４】
本発明の機械部品の製造方法では、母相中に硬質粒子が分散した肉盛層が加工されるように肉盛層が形成されたベース部材が鍛造される。肉盛層が鍛造により加工される際に、肉盛層の表面から突出していた硬質粒子が相対的に硬度の低い母相内に押し込まれる。そのため、肉盛層の表面付近において、硬質粒子が肉盛層内に十分に埋め込まれた状態となる。その結果、機械部品の使用中における硬質粒子の脱落が抑制され、機械部品の耐摩耗性が向上する。このように、本発明の機械部品の製造方法によれば、機械部品の耐摩耗性を向上させることができる。【００１５】
上記機械部品の製造方法において、肉盛層が形成されたベース部材を鍛造する工程では、肉盛層が形成されたベース部材が熱間鍛造されてもよい。熱間鍛造を採用することにより、肉盛層が形成されたベース部材を容易に鍛造することが可能となる。【００１６】
上記機械部品の製造方法において、上記機械部品は、履帯式足回り部品、バケットツース、または破砕装置の歯として用いられてもよい。耐摩耗性に優れた上記機械部品を製造可能な上記機械部品の製造方法は、高い耐摩耗性が要求されるこれらの機械部品の製造に好適である。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から明らかなように、本発明の機械部品およびその製造方法によれば、肉盛層から硬質粒子が脱落することを抑制することにより機械部品の耐摩耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】履帯式走行装置の構造を示す概略図である。
【図２】スプロケットおよびブシュの動作を説明するための概略図である。
【図３】ブシュの構造を示す概略斜視図である。
【図４】スプロケットとブシュとの接触状態を示す概略断面図である。
【図５】図４の線分Ｖ−Ｖに沿う概略断面図である。
【図６】肉盛層の表面付近の構造を示す概略断面図である。
【図７】肉盛層とベース部との界面付近の構造を示す概略断面図である。
【図８】機械部品の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図９】スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１０】スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１１】肉盛層の形成方法を説明するための概略断面図である。
【図１２】スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１３】スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１４】ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１５】ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図１６】油圧ショベルのバケットの構造を示す概略斜視図である。
【図１７】ツースの構造を示す概略平面図である。
【図１８】図１７の線分ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。
【図１９】比較例のツースの構造を示す概略断面図である。
【図２０】ツースの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２１】ツースの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２２】破砕装置の構造を示す概略斜視図である。
【図２３】破砕装置の固定部外歯の構造を示す概略斜視図である。
【図２４】図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿う概略断面図である。
【図２５】図２４の線分ＸＸＶ−ＸＸＶに沿う概略断面図である。
【図２６】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図２７】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図２８】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図２９】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図３０】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図３１】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。
【図３２】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図３３】破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図３４】ツースの断面を示す写真である。
【図３５】肉盛層の表面付近の光学顕微鏡写真である（実施例）。
【図３６】肉盛層の表面付近の光学顕微鏡写真である（比較例）。
【図３７】肉盛層とベース部との界面付近の光学顕微鏡写真である（実施例）。
【図３８】肉盛層とベース部との界面付近の光学顕微鏡写真である（比較例）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、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、その説明は繰り返さない。
【００２０】
（実施の形態１）
履帯式走行装置のスプロケットおよびブシュを例に、本発明の一実施の形態である実施の形態１における機械部品について説明する。図１は、履帯式走行装置の構造を示す概略図である。図２は、スプロケットおよびブシュの動作を説明するための概略図である。図３は、ブシュの構造を示す概略斜視図である。図４および図５は、スプロケットとブシュとの接触状態を示す概略断面図である。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態における履帯式走行装置１は、たとえばブルドーザなどの作業機械の走行装置であって、履帯２と、トラックフレーム３と、アイドラ４と、スプロケット５と、複数の（ここでは７つの）下転輪１０と、複数の（ここでは２つの）上転輪１１とを備えている。
【００２２】
履帯２は、無端状に連結された複数の履帯リンク９と、各履帯リンク９に対して固定された履板６とを含んでいる。履帯リンク９は、外リンク７と内リンク８とを含んでいる。外リンク７と内リンク８とは、交互に連結されている。
【００２３】
トラックフレーム３には、アイドラ４と、複数の下転輪１０と、複数の上転輪１１とが、それぞれの軸周りに回転可能に取り付けられている。スプロケット５は、トラックフレーム３の一方の端部側に配置されている。スプロケット５は、エンジンなどの動力源に接続されており、当該動力源によって駆動されることにより、軸周りに回転する。スプロケット５の外周面には、径方向外側に突出する複数の突出部５１が配置されている。突出部５１は、履帯２と噛み合う。そのため、スプロケット５の回転は履帯２に伝達される。履帯２は、スプロケット５の回転により駆動されて周方向に回転する。
【００２４】
トラックフレーム３の他方の端部（スプロケット５が配置される側とは反対側の端部）には、アイドラ４が取り付けられている。また、スプロケット５とアイドラ４とに挟まれたトラックフレーム３の領域には、接地側に複数の下転輪１０が取り付けられ、接地側とは反対側に複数の上転輪１１が取り付けられている。アイドラ４、下転輪１０および上転輪１１は、外周面において履帯２の内周面に接触している。その結果、スプロケット５の回転により駆動される履帯２は、アイドラ４、スプロケット５、下転輪１０および上転輪１１に案内されつつ、周方向に回転する。
【００２５】
図２を参照して、隣り合う外リンク７と内リンク８とは、連結ピン１２およびブシュ１３により連結されている。各内リンク８には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通する貫通孔１５が２つずつ形成されている。この２つの貫通孔１５のうち一方の貫通孔１５は長手方向の一方の端部に形成され、他方の貫通孔１５は他方の端部に形成されている。各外リンク７には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通する貫通孔１５が２つずつ形成されている。この２つの貫通孔１５のうち一方の貫通孔１５は長手方向の一方の端部に形成され、他方の貫通孔１５は他方の端部に形成されている。
【００２６】
図３を参照して、ブシュ１３は中空円筒状の形状を有している。ブシュ１３の両端部には、外径の小さい小径部１３９が形成されている。ブシュ１３の内周面１３３は長手方向において一定の直径を有している。小径部１３９において、ブシュ１３の肉厚が小さくなっている。
【００２７】
図２および図３を参照して、一対の外リンク７は、それぞれ履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つの貫通孔１５が重なるように配置される。一対の内リンク８は、それぞれ履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つの貫通孔１５が重なるように配置される。隣り合う外リンク７と内リンク８とは、履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの１つの貫通孔１５が重なるように配置される。ブシュ１３は、一対の内リンク８に挟まれ、両端の小径部１３９が内リンク８の貫通孔１５に挿入されるように配置される。連結ピン１２は、隣り合う外リンク７および内リンク８の、履帯２の回転面に垂直な方向から見て重なる貫通孔１５、およびブシュ１３の内周面１３３に取り囲まれる空間を貫通するように配置される。連結ピン１２は、ブシュ１３を長手方向に貫通するように配置される。
【００２８】
スプロケット５は、その外周面５３が、履帯２を構成するブシュ１３の外周面１３１と噛み合いつつ周方向に回転する。そのため、スプロケット５の外周面５３およびブシュ１３の外周面１３１には、高い耐摩耗性が要求される。スプロケット５は、他の部品であるブシュ１３と接触領域である外周面５３において接触しつつブシュ１３に対して相対的に摺動する機械部品である。ブシュ１３は、他の部品であるスプロケット５と接触領域である外周面１３１において接触しつつスプロケット５に対して相対的に摺動する機械部品である。
【００２９】
図４および図５を参照して、スプロケット５は、金属（鋼）からなるベース部５０と、接触領域である外周面５３を構成するようにベース部５０を覆う肉盛層５２と、を備える。肉盛層５２の表面である外周面５３は平滑化されている。ここで、肉盛層５２の表面である外周面５３が平滑化されている状態とは、肉盛層５２の表面から、液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された状態をいう。本実施の形態において、肉盛層５２の表面である外周面５３は鍛造面である。液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた肉盛層５２の表面である外周面５３が鍛造によって平滑化されている。ベース部５０を構成する金属としては、たとえば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）などを採用することができる。
【００３０】
ブシュ１３は、ベース部１３４と、接触領域である外周面１３１を構成するようにベース部１３４を覆う肉盛層１３２と、を備える。肉盛層１３２の表面である外周面１３１は平滑化されている。本実施の形態において、肉盛層１３２の表面である外周面１３１は鍛造面である。液体状態である肉盛層５２形成時の表面張力等の影響を受けた肉盛層１３２の表面である外周面１３１が鍛造によって平滑化されている。ベース部１３４を構成する金属としては、たとえば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）などを採用することができる。
【００３１】
本実施の形態における機械部品であるスプロケット５およびブシュ１３では、接触領域を構成する肉盛層５２，１３２の表面が平滑化されている。これにより、局所的に接触面圧が上昇する等の現象が抑制され、他の部品（ブシュ１３およびスプロケット５）に対する攻撃性が抑制されている。
【００３２】
次に、スプロケット５およびブシュ１３が有する肉盛層の構造について説明する。図６は、肉盛層の表面付近の構造を示す概略断面図である。図７は、肉盛層とベース部との界面付近の構造を示す概略断面図である。図６および図７を参照して、スプロケット５およびブシュ１３が有する肉盛層９０（肉盛層５２および肉盛層１３２）は、第２金属からなる母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１と、を含んでいる。母相９５を構成する第２金属は、たとえば溶接ワイヤに由来する金属とベース部１００（ベース部５０およびベース部１３４）を構成する金属（第１金属）とが混合されたものとすることができる。硬質粒子９１としては、母相９５よりも硬度が高い粒子、たとえば超硬合金からなる粒子を採用することができる。肉盛層９０は、ベース部１００よりも耐摩耗性が高い。
【００３３】
図６を参照して、肉盛層９０の表面９０Ａは鍛造面となっている。肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１が大きく突出して配置されることが抑制される。その結果、スプロケット５およびブシュ１３の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、スプロケット５およびブシュ１３の耐摩耗性が向上している。
【００３４】
肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、図６に示すように肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置されていてもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００３５】
図６に示すように、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００３６】
図７を参照して、肉盛層９０は、肉盛層９０とベース部１００との界面を含む領域において、ベース部１００に向けて突出する突出部９９を含む。突出部９９によるアンカー効果により、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することが抑制される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入している。これにより、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することがより確実に抑制される。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００との間には肉盛層９０の母相９５が介在している。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００とは、接触していない。硬質粒子９１の中心は、突出部９９の外部に位置している（硬質粒子９１の体積の１／２未満の領域が突出部９９内に進入している。）。各突出部９９内には、１つの硬質粒子９１が進入している。各突出部９９の深さは、当該突出部９９に進入する硬質粒子９１の半径よりも小さい。
【００３７】
次に、図８〜図１３を参照して、本実施の形態における機械部品であるスプロケット５の製造方法について説明する。図８は、機械部品であるスプロケットの製造方法の概略を示すフローチャートである。図９、図１０、図１２および図１３は、スプロケットの製造方法を説明するための概略斜視図である。図１１は、肉盛層の形成方法を説明するための概略断面図である。
【００３８】
図８を参照して、本実施の形態におけるスプロケット５の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図９を参照して、スプロケット５のベース部５０となるべきベース部材６１が準備される。ベース部材６１は、ベース部５０を構成する金属からなる。ベース部材６１は円筒形状を有している。ベース部材６１は、一対の端面６１Ｂと、一対の端面６１Ｂ同士を接続する側面６１Ａとを含む。
【００３９】
次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図９および図１０を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材６１の側面６１Ａの一部を覆うように肉盛層６３が形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の長手方向全域にわたって形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の周方向の一部（周方向のおよそ半分）に形成される。肉盛層６３は、ベース部材６１の長手方向に延在するビード６２が、周方向に隙間なく並べて配置された構造を有している。
【００４０】
肉盛層６３の形成は、たとえば以下のように炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。まず、肉盛層形成装置について説明する。図１１を参照して、肉盛層形成装置は、溶接トーチ７０と、硬質粒子供給ノズル８０とを備えている。溶接トーチ７０は、中空円筒形状を有する溶接ノズル７１と、溶接ノズル７１の内部に配置され、電源（図示しない）に接続されたコンタクトチップ７２とを含む。コンタクトチップ７２に接触しつつ、溶接ワイヤ７３が溶接ノズル７１の先端側へと連続的に供給される。溶接ワイヤとしては、たとえばＪＩＳ規格ＹＧＷ１２を採用することができる。溶接ノズル７１とコンタクトチップ７２との隙間は、シールドガスの流路となっている。当該流路を流れるシールドガスは、溶接ノズル７１の先端から吐出される。硬質粒子供給ノズル８０は、中空円筒状の形状を有している。硬質粒子供給ノズル８０内には硬質粒子９１が供給され、硬質粒子供給ノズル８０の先端から硬質粒子９１が吐出される。
【００４１】
上記肉盛層形成装置を用いて肉盛層６３を以下の手順で形成することができる。ベース部材６１を一方の電極とし、溶接ワイヤ７３を他方の電極としてベース部材６１と溶接ワイヤ７３との間に電圧を印加すると、溶接ワイヤ７３とベース部材６１との間にアーク７４が形成される。アーク７４は、溶接ノズル７１の先端から矢印βに沿って吐出されるシールドガスによって、周囲の空気から遮断される。シールドガスとしては、たとえば二酸化炭素を採用することができる。アーク７４の熱により、ベース部材６１の一部および溶接ワイヤ７３の先端が溶融する。溶接ワイヤ７３の先端が溶融して形成された液滴は、ベース部材６１の溶融した領域へと移行する。これにより、溶融したベース部材６１と溶接ワイヤ７３とが混ざり合った液体領域である溶融池９２が形成される。溶融池９２には、硬質粒子供給ノズル８０から吐出された硬質粒子９１が供給される。
【００４２】
肉盛溶接装置を構成する溶接トーチ７０および硬質粒子供給ノズル８０がベース部材６１に対して矢印αの向きに相対的に移動すると、溶融池９２が形成される位置が順次移動し、先に形成された溶融池９２は凝固して、ビード６２となる。ビード６２は、溶融池９２が凝固して形成された母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１とを含む。複数のビード６２が幅方向に隣り合うように隙間なく形成され、ベース部材６１の側面６１Ａの所望の領域が複数のビード６２により覆われることにより、肉盛層６３の形成が完了する（図１０参照）。なお、肉盛溶接は、たとえば溶接電流２３０Ａ、溶接電圧１７Ｖ、硬質粒子の供給量１１０ｇ／ｍｉｎ、ビード余盛高さ４ｍｍの条件で実施することができる。溶接ワイヤとしては、ＪＩＳ規格ＹＧＷ１１を採用してもよい。硬質粒子としては、ＷＣ、Ｗ２Ｃ系の粒子を採用してもよい。
【００４３】
次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造される。図１０および図１２を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のスプロケット５の形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。本実施の形態では、円環状のスプロケット５が複数の円弧状の部品に分割されたものが熱間鍛造によって作製され、後工程においてこれらが組み合わされて円環状のスプロケット５が得られる。熱間鍛造により、工程（Ｓ２０）において形成された肉盛層６３が加工される。肉盛層６３がスプロケット５の外周面を覆うようにベース部材６１が熱間鍛造される。これにより、液体時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された表面が平滑な肉盛層５２が得られる。熱間鍛造の結果、図１２に示すようにバリ５９が形成される。図１２および図１３を参照して、その後、打ち抜きが実施されることにより、バリ５９が除去されてスプロケット５の一部を構成する部品が得られる（図１３参照）。
【００４４】
図１１および図６を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３の形成時において肉盛層６３（ビード６２）の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層６３（ビード６２）の内部へと押し込まれる。その結果、スプロケット５では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる。これにより、スプロケット５の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、スプロケット５の耐摩耗性が向上する。
【００４５】
図１１および図７を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６１が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３（ビード６２）の形成時において肉盛層６３（ビード６２）とベース部材６１との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響によって肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる。上記プロセスにより、表面９０Ａに接するように硬質粒子９１が配置された耐摩耗性に優れた肉盛層９０の表層領域と、肉盛層９０のベース部１００からの剥離を抑制する突出部９９とが同時に形成される。
【００４６】
図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られたスプロケット５（スプロケット５を構成する部品）に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、スプロケット５のベース部５０に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。その後、スプロケット５を支持体（図示しない）に取り付け可能とするために、肉盛層９０が形成されなかった領域に対して寸法精度の向上、取り付け孔の形成等を目的とする機械加工が実施され、本実施の形態のスプロケット５（スプロケット５を構成する部品）が完成する。
【００４７】
次に、図８、図１４および図１５を参照して、本実施の形態における機械部品であるブシュ１３の製造方法について説明する。図８は、ブシュの製造方法の概略を示すフローチャートである。図１４および図１５は、ブシュの製造方法を説明するための概略斜視図である。本実施の形態のブシュ１３は、上記スプロケット５と同様の手順により製造することができる。
【００４８】
図８を参照して、本実施の形態におけるブシュ１３の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図１４を参照して、ブシュ１３のベース部１３４となるべきベース部材６４が準備される。ベース部材６４は、ベース部１３４を構成する金属からなる。ベース部材６４は円筒形状を有している。ベース部材６４は、一対の端面６４Ｂと、一対の端面６１Ｂ同士を接続する外周面６４Ａとを含む。
【００４９】
次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図１４および図１５を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材６１の外周面６４Ａの一部を覆うように肉盛層６３が形成される。肉盛層６３は、ベース部材６４の長手方向中央部に形成される。ベース部材６４の長手方向両端部には、肉盛層６３は形成されない。肉盛層６３は、ベース部材６４の周方向全域にわたって形成される。肉盛層６３は、ベース部材６４の長手方向に延在するビード６２が、周方向に隙間なく並べて配置された構造を有している。肉盛層６３の形成は、上記スプロケット５を製造する場合と同様に、たとえば炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。なお、肉盛層６３は、スプロケット５と接触すべき領域に対応して、ベース部材６４の周方向の一部、たとえば半周領域に形成されてもよい。
【００５０】
次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造される。図１５および図３〜図５を参照して、肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のブシュ１３の形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。熱間鍛造により、工程（Ｓ２０）において形成された肉盛層６３が加工される。肉盛層６３がブシュ１３の外周面１３１を覆うようにベース部材６４が熱間鍛造される。これにより、液体時の表面張力等の影響を受けた表面形状が除去された表面が平滑な肉盛層１３２が得られる。肉盛層６３が形成されなかったベース部材６４の長手方向両端部は、ブシュ１３の小径部１３９となる。その後、リンク７，８との連結のための連結ピン１２が挿入されるべき孔であるピン孔が形成される（図２参照）。ピン孔は、図３を参照して、内周面１３３により規定され、軸方向に延在する。
【００５１】
肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３の形成時において肉盛層６３（ビード６２）の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層６３（ビード６２）の内部へと押し込まれる。その結果、ブシュ１３では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる。これにより、ブシュ１３の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ブシュ１３の耐摩耗性が向上する。
【００５２】
肉盛層６３が形成されたベース部材６４が熱間鍛造されることにより、肉盛層６３（ビード６２）の形成時において肉盛層６３（ビード６２）とベース部材６４との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、ブシュ１３では、肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる。
【００５３】
図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られたブシュ１３に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、ブシュ１３のベース部１３４に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。その後、ブシュ１３の小径部１３９に対して寸法精度の向上、面粗さの低減等を目的とした機械加工が実施され、本実施の形態のブシュ１３が完成する。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、油圧ショベルのバケットのツースを例に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２の機械部品について説明する。図１６は、油圧ショベルのバケットの構造を示す概略斜視図である。図１７は、ツースの構造を示す概略平面図である。図１８は、図１７の線分ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。
【００５５】
図１６を参照して、本実施の形態におけるバケット２０１は、油圧ショベルのアーム（図示しない）の先端に装着され、土砂を掘削する。バケット２０１は、板状部材から構成され、開口を有する本体２１０と、本体２１０の開口外周部２１２の掘削側からその一部が突出するように本体２１０に取り付けられた複数の（図１６に示すバケット２０１においては３つの）ツース２２０と、本体２１０の、ツース２２０が取り付けられる側とは反対側に配置された装着部２３０とを備えている。バケット２０１は、装着部２３０において油圧ショベルのアームに支持される。掘削時には、バケット２０１は、ツース２２０から土砂へと進入する。そのため、ツース２２０には、高い耐土砂摩耗性（耐摩耗性）が要求される。
【００５６】
ツース２２０は、図１７に示すように、先端２２１と、基端２２２とを含む。ツース２２０は、基端２２２側において本体２１０に取り付けられ、先端２２１側がバケット２０１の開口外周部２１２から突出する。ツース２２０は、他の部品である本体２１０と接触しつつ使用される。バケット２０１は、ツース２２０の先端２２１側から土砂へと進入する。そのため、ツース２２０の先端２２１側には、特に高い耐土砂摩耗性が要求される。
【００５７】
図１８を参照して、ツース２２０は、第１金属からなるベース部２２５と、ベース部２２５の表面の一部である被覆領域２２５Ａを覆うようにベース部２２５に接触して配置される肉盛層２２７と、を備える。ベース部２２５を構成する第１金属としては、たとえば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）などを採用することができる。ベース部２２５の表面の、被覆領域２２５Ａと被覆領域２２５Ａ以外の領域である露出領域２２５Ｂとの境界である肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは同一面を構成する鍛造面となっている。肉盛層２２７の表面２２７Ａは、全域にわたって鍛造面となっている。
【００５８】
図１９は、肉盛層を有する比較例のツースの構造を示す概略断面図である。一般に、ツースの先端付近の耐摩耗性向上を目的として肉盛層を形成する場合、所望の形状を有する鋼製のベース部に肉盛層が形成される。図１９を参照して、肉盛層を有する一般的なツースである比較例のツース９２０は、先端９２１と、基端９２２とを含む。ツース９２０の先端９２１側には肉盛層９２７が形成されている。肉盛層９２７は、所望の形状に成形されたベース部９２５の被覆領域９２５Ａを覆うように、たとえば肉盛溶接により形成される。そのため、被覆領域９２５Ａと被覆領域９２５Ａ以外の領域である露出領域９２５Ｂ，９２５Ｃとの境界である肉盛端部９２９Ａ，９２９Ｂにおいて露出領域９２５Ｂ，９２５Ｃと肉盛層９２７の表面９２７Ａとの間に段差が形成される。この段差に起因して、ツース９２０の土砂への貫入抵抗が大きくなる。また、ベース部９２５の成形後に肉盛層９２７を形成するため、先端９２１付近に肉盛層９２７を形成することは困難である。そのため、先端９２１を含む領域には肉盛層９２７が形成されていない領域である先端側露出領域９２５Ｃが形成される。先端側露出領域９２５Ｃの耐摩耗性が低いことに起因して、ツース９２０の摩耗の進行が速くなり、交換頻度が増加する。
【００５９】
図１８を参照して、本実施の形態におけるツース２２０によれば、肉盛端部２２９において露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面を形成することにより、肉盛端部２２９における段差に起因した貫入抵抗の上昇を回避することができる。肉盛端部２２９が鍛造面に含まれることにより、切削等によって露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面となるように加工する工程を省略することが可能となる。そのため、硬度差の大きい肉盛端部２２９の加工、および硬度の高い肉盛層２２７の加工を回避することができる。このように、本実施の形態におけるツース２２０によれば、肉盛層２２７の形成に起因したデメリットを抑制することができる。また、ベース部材上に肉盛層を形成した後、鍛造を実施して先端２２１を含む領域を成形すれば、図１８に示すように先端２２１を含む領域を肉盛層２２７に覆われたものとすることが容易となり、高い耐摩耗性を有するツース２２０を得ることができる。
【００６０】
図６および図７を参照して、ツース２２０が有する肉盛層９０（肉盛層２２７）は、上記実施の形態１のスプロケット５およびブシュ１３の場合と同様に、第２金属からなる母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１と、を含んでいる。母相９５を構成する第２金属は、たとえば溶接ワイヤに由来する金属とベース部１００（ベース部２２５）を構成する金属（第１金属）とが混合されたものとすることができる。硬質粒子９１としては、母相９５よりも硬度が高い粒子、たとえば超硬合金からなる粒子を採用することができる。肉盛層９０は、ベース部１００よりも耐土砂摩耗性（耐摩耗性）が高い。
【００６１】
図６を参照して、肉盛層９０の表面９０Ａは鍛造面となっている。肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１が大きく突出して配置されることが抑制される。その結果、ツース２２０の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ツース２２０の耐摩耗性が向上している。
【００６２】
肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、図６に示すように肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置されていてもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００６３】
図６に示すように、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００６４】
図７を参照して、肉盛層９０は、肉盛層９０とベース部１００との界面を含む領域において、ベース部１００に向けて突出する突出部９９を含む。突出部９９によるアンカー効果により、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することが抑制される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入している。これにより、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することがより確実に抑制される。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００との間には肉盛層９０の母相９５が介在している。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００とは、接触していない。硬質粒子９１の中心は、突出部９９の外部に位置している（硬質粒子９１の体積の１／２未満の領域が突出部９９内に進入している。）。各突出部９９内には、１つの硬質粒子９１が進入している。各突出部９９の深さは、当該突出部９９に進入する硬質粒子９１の半径よりも小さい。
【００６５】
次に、ツース２２０の製造方法について説明する。図８は、機械部品であるツースの製造方法の概略を示すフローチャートである。図２０および図２１は、ツースの製造方法を説明するための概略断面図である。
【００６６】
図８を参照して、本実施の形態におけるツース２２０の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図２０を参照して、ツース２２０のベース部２２５となるべきベース部材２５０が準備される。ベース部材２５０は、第１金属からなる。ベース部材２５０は円筒形状である。ベース部材２５０は、一方の端面２５２と、他方の端面２５３と、一方の端面２５２と他方の端面２５３とを接続する側面２５１とを含む円筒状の形状を有している。一方の端面２５２と側面２５１とが接続される領域には、第１面取り部２５２Ａが形成されている。他方の端面２５３と側面２５１とが接続される領域には、第２面取り部２５３Ａが形成されている。図２０および図１８を参照して、ベース部材２５０の一方の端面２５２側がツース２２０の先端２２１側に対応し、ベース部材２５０の他方の端面２５３側がツース２２０の基端２２２側に対応する。
【００６７】
次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２０および図２１を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材２５０の表面の一部である被覆領域２５１Ａに接触して被覆領域２５１Ａを覆うように肉盛層２６０が形成される。肉盛層２６０は、後述する熱間鍛造が実施されることによりベース部２２５の所望の領域を覆うように形成される。被覆領域２５１Ａは、たとえば予め有限要素法を用いた熱間鍛造のシミュレーションを行うことにより決定することができる。本実施の形態では、図２１を参照して、側面２５１の一方の端面２５２側、第１面取り部２５２Ａおよび一方の端面２５２を覆うように、肉盛層２６０が形成される。肉盛層２６０の形成は、上記実施の形態１の場合と同様に炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。
【００６８】
次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造される。図２１および図１８を参照して、肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望のツース２２０の形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。この熱間鍛造により、肉盛端部２５９を含むベース部材２５０の領域が加工される。熱間鍛造により、肉盛端部２５９はツース２２０の肉盛端部２２９となる。熱間鍛造において肉盛端部２５９が加工されることにより、肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとが同一面を構成するツース２２０が得られる。肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは、熱間鍛造において用いられる金型の表面の肉盛端部２５９を加工する領域に対応する同一面を構成する鍛造面となる。肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは、鍛造用の金型の形状に対応する同一面を構成する。肉盛端部２２９は、鍛造面に含まれる。
【００６９】
肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層２６０の形成時において肉盛層２６０の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層２６０の内部へと押し込まれる。その結果、ツース２２０では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる（図６参照）。これにより、ツース２２０の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、ツース２２０の耐摩耗性が向上する。
【００７０】
肉盛層２６０が形成されたベース部材２５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層２６０の形成時において肉盛層２６０とベース部材２５０との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、ツース２２０では、肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる（図７参照）。
【００７１】
図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られたツース２２０に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、ツース２２０のベース部２２５に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。以上の手順により、本実施の形態におけるツース２２０が完成する。
【００７２】
（実施の形態３）
次に、破砕装置の歯を例に、本発明の他の実施の形態である実施の形態３の機械部品について説明する。図２２は、破砕装置の構造を示す概略斜視図である。図２３は、破砕装置の固定部外歯の構造を示す概略斜視図である。図２４は、図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿う概略断面図である。図２５は、図２４の線分ＸＸＶ−ＸＸＶに沿う概略断面図である。
【００７３】
図２２を参照して、本実施の形態における破砕装置３０１は、作業機械のアームの先端に取り付けられ、コンクリートなどの被破砕物を破砕する。破砕装置３０１は、メインフレーム３１０と、メインフレーム３１０に固定された固定部３２０と、固定部３２０に対して開閉可能なようにメインフレーム３１０に回動可能に取り付けられた可動部３３０と、を備えている。可動部３３０は、メインフレーム３１０内に設置された油圧シリンダ（図示しない）に接続される。可動部３３０は、この油圧シリンダにより駆動されて回動し、固定部３２０に対して開閉する。
【００７４】
固定部３２０の先端には複数の（本実施の形態では３つの）固定部外歯３２１が間隔をおいて取り付けられている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じた場合に固定部３２０の可動部３３０に対向する領域には、破砕プレート３２２が設置されている。破砕プレート３２２には複数の貫通孔が形成され、当該貫通孔から露出する固定部３２０の領域には凹部３２３が形成されている。可動部３３０の先端には複数の（本実施の形態では２つの）可動部外歯３３１が間隔をおいて取り付けられている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じた場合に可動部３３０の固定部３２０に対向する領域には、複数の可動部内歯３３３が配置されている。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、３つの固定部外歯３２１により形成される２つの間隙に２つの可動部外歯３３１が進入する。可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、複数の可動部内歯３３３は、対応する固定部３２０の凹部３２３に進入する。破砕装置３０１がこのような構造を有することにより、可動部３３０を固定部３２０に対して開いた状態で可動部３３０と固定部３２０との間にコンクリートなどの被破砕物を入れ、可動部３３０を固定部３２０に対して閉じると、被破砕物が破砕される。被破砕物の破砕時には、固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３にコンクリートなどの被破砕物が直接接触する。そのため、破砕装置の歯である固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３には高い耐摩耗性が要求される。耐摩耗性の向上を目的として、破砕装置の歯である固定部外歯３２１、可動部外歯３３１および可動部内歯３３３には肉盛層を形成することができる。以下、破砕装置の歯の一例として、固定部外歯３２１の構造について説明する。
【００７５】
図２３を参照して、固定部外歯３２１は、先端側の平面である先端面３２１Ａと、基端側の平面である基端面３２１Ｄと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、可動部３３０側に面すべき平面である第１側面３２１Ｂと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、第１側面３２１Ｂとは反対側に位置する曲面である第２側面３２１Ｅと、先端面３２１Ａと基端面３２１Ｄとを接続し、かつ第１側面３２１Ｂと第２側面３２１Ｅとを接続する平面である２つの第３側面３２１Ｃとを有している。基端面３２１Ｄにおいて固定部外歯３２１は固定部３２０に取り付けられる。
【００７６】
図２４および図２５を参照して、固定部外歯３２１は、第１金属からなるベース部３２５と、ベース部３２５の表面の一部を覆うようにベース部３２５に接触して配置される肉盛層３２７と、を備える。先端面３２１Ａの全域と、第１側面３２１Ｂ、第２側面３２１Ｅおよび第３側面３２１Ｃの一部とが、肉盛層３２７により覆われる。肉盛層３２７により覆われる割合は、第３側面３２１Ｃに比べて第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅの方が大きい。基端面３２１Ｄには肉盛層３２７は形成されない。ベース部３２５を構成する第１金属としては、たとえば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）などを採用することができる。
【００７７】
図６および図７を参照して、固定部外歯３２１が有する肉盛層９０（肉盛層３２７）は、上記実施の形態１のスプロケット５およびブシュ１３の場合と同様に、第２金属からなる母相９５と、母相９５中に分散する硬質粒子９１と、を含んでいる。母相９５を構成する第２金属は、たとえば溶接ワイヤに由来する金属とベース部１００（ベース部３２５）を構成する金属（第１金属）とが混合されたものとすることができる。硬質粒子９１としては、母相９５よりも硬度が高い粒子、たとえば超硬合金からなる粒子を採用することができる。肉盛層９０は、ベース部１００よりも耐摩耗性が高い。
【００７８】
図６を参照して、肉盛層９０の表面９０Ａは鍛造面となっている。肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１の平均粒径以内の領域である肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから硬質粒子９１が大きく突出して配置されることが抑制される。その結果、固定部外歯３２１の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、固定部外歯３２１の耐摩耗性が向上している。
【００７９】
肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、図６に示すように肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置されていてもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００８０】
図６に示すように、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）であってもよい。これにより、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する硬質粒子９１の領域がわずかとなり、硬質粒子９１の脱落が抑制される。
【００８１】
図７を参照して、肉盛層９０は、肉盛層９０とベース部１００との界面を含む領域において、ベース部１００に向けて突出する突出部９９を含む。突出部９９によるアンカー効果により、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することが抑制される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入している。これにより、ベース部１００から肉盛層９０が剥離することがより確実に抑制される。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００との間には肉盛層９０の母相９５が介在している。突出部９９に進入している硬質粒子９１とベース部１００とは、接触していない。硬質粒子９１の中心は、突出部９９の外部に位置している（硬質粒子９１の体積の１／２未満の領域が突出部９９内に進入している。）。各突出部９９内には、１つの硬質粒子９１が進入している。各突出部９９の深さは、当該突出部９９に進入する硬質粒子９１の半径よりも小さい。
【００８２】
次に、固定部外歯３２１の製造方法について説明する。図８は、機械部品である固定部外歯の製造方法の概略を示すフローチャートである。図２６および図２７は、破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略斜視図である。図２８および図２９は、破砕装置の固定部外歯の製造方法を説明するための概略断面図である。図２８は、図２７の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿う概略断面図である。図２９は、図２８の線分ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿う概略断面図である。また、図３０および図３１は、破砕装置の固定部外歯の他の製造方法を説明するための概略斜視図である。図３２および図３３は、破砕装置の固定部外歯の他の製造方法を説明するための概略断面図である。図３２は、図３１の線分ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩに沿う概略断面図である。図３３は、図３２の線分ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩに沿う概略断面図である。
【００８３】
図８を参照して、本実施の形態における固定部外歯３２１の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてベース部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図２６を参照して、固定部外歯３２１のベース部３２５となるべきベース部材３５０が準備される。ベース部材３５０は、第１金属からなる。ベース部材３５０は、第１端面３５０Ａと、第２端面３５０Ｄと、側面３５０Ｆとを含む円筒形状を有している。
【００８４】
次に、工程（Ｓ２０）として肉盛層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２７〜図２９を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース部材３５０の側面３５０Ｆの第１端面３５０Ａ側の領域、および第１端面３５０Ａを覆うように肉盛層３６０が形成される。肉盛層３６０は、実施の形態１の場合と同様に、複数のビード３６２からなるものとすることができる。第１端面３５０Ａの全域が肉盛層３６０により覆われる。第２端面３５０Ｄには、肉盛層３６０は形成されない。側面３５０Ｆの、第１端面３５０Ａに接続される領域から軸方向に所定の距離以内の領域が肉盛層３６０により覆われる。側面３５０Ｆ上の肉盛層３６０の軸方向における長さは基本的には一定であるが、当該長さの短い領域が中心軸に対して対称に一対形成される。この領域に対応して、側面３５０Ｆにおいて肉盛層が形成されていない領域が第１端面３５０Ａに向けて突出する領域である露出部突出領域３５０Ｇが形成される。肉盛層３６０の形成は、上記実施の形態１の場合と同様に炭酸ガスアーク溶接法を利用した肉盛溶接により実施することができる。
【００８５】
次に、工程（Ｓ３０）として熱間鍛造工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造される。図２７〜図２９と、図２４および図２５とを参照して、肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造可能な温度に加熱された上で、所望の固定部外歯３２１形状に対応するキャビティを有する金型内に配置され、鍛造される。熱間鍛造により、工程（Ｓ２０）において形成された肉盛層３６０が加工される。熱間鍛造が実施されることにより、第１端面３５０Ａおよび第２端面３５０Ｄは、それぞれ固定部外歯３２１の先端面３２１Ａおよび基端面３２１Ｄに対応する領域となる。側面３５０Ｆのうち、周方向において露出部突出領域３５０Ｇが形成された領域が固定部外歯３２１の第３側面３２１Ｃとなり、露出部突出領域３５０Ｇが形成された領域以外の領域が固定部外歯３２１の第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅとなる。
【００８６】
肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層３６０の形成時において肉盛層３６０の表面から突出していた硬質粒子９１は、肉盛層３６０の内部へと押し込まれる。その結果、固定部外歯３２１では、肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０に埋め込まれた状態で並んで配置される。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１は、肉盛層９０の表面９０Ａに接するように配置される（図６参照）。肉盛層表層領域９０Ｂ内に位置する硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となる。これにより、固定部外歯３２１の使用中における硬質粒子９１の脱落が抑制され、固定部外歯３２１の耐摩耗性が向上する。
【００８７】
肉盛層３６０が形成されたベース部材３５０が熱間鍛造されることにより、肉盛層３６０の形成時において肉盛層３６０とベース部材３５０との界面付近に位置していた硬質粒子９１の影響により、固定部外歯３２１では、肉盛層９０に突出部９９が形成される。突出部９９には、硬質粒子９１の少なくとも一部が進入した状態となる（図７参照）。
【００８８】
図８を参照して、次に工程（Ｓ４０）として熱処理工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造されて得られた固定部外歯３２１に対して、熱処理が実施される。工程（Ｓ４０）において実施される熱処理は、たとえば焼入および焼戻である。これにより、固定部外歯３２１のベース部３２５に対し、所望の硬度および靱性を付与することができる。その後、肉盛層３６０が形成されなかった領域に対して寸法精度の向上等を目的とする機械加工が実施され、本実施の形態の固定部外歯３２１が完成する。
【００８９】
なお、上記工程において肉盛層３６０形成後の熱間鍛造を容易にする観点から、肉盛層３６０の形成前に予備成形が実施されてもよい。具体的には、図２６および図３０を参照して、工程（Ｓ１０）において円筒形状を有するベース部材３５０を準備した後、第１端面３５０Ａ側が予備成形される。この予備成形により、第１端面３５０Ａが長方形状に成形されるとともに、第１端面３５０Ａの長辺に接続される第１面取り部３５０Ｂと短辺に接続される第２面取り部３５０Ｃとが形成される。
【００９０】
次に、工程（Ｓ２０）においては、図３１〜図３３を参照して、予備成形されたベース部材３５０の第１端面３５０Ａ、第１面取り部３５０Ｂおよび第２面取り部３５０Ｃを覆うように肉盛層３６０が形成される。第１端面３５０Ａの全域が肉盛層３６０により覆われる。第２端面３５０Ｄには、肉盛層３６０は形成されない。軸方向に延在する肉盛層３６０の長さは、第２面取り部３５０Ｃ上を通って延在する領域（図３２参照）に比べて第１面取り部３５０Ｂ上を通って延在する領域（図３３参照）おいて長くなっている。そして、工程（Ｓ３０）において熱間鍛造が実施されることにより、第１端面３５０Ａおよび第２端面３５０Ｄは、それぞれ固定部外歯３２１の先端面３２１Ａおよび基端面３２１Ｄに対応する領域となる。軸方向に延在する肉盛層３６０の長さが短い領域が固定部外歯３２１の第３側面３２１Ｃとなり、肉盛層３６０の長さが長い領域が固定部外歯３２１の第１側面３２１Ｂおよび第２側面３２１Ｅとなる。
【００９１】
なお、上記実施の形態１〜３の機械部品の製造方法において、ベース部材に肉盛層を形成するに際して、肉盛層が形成されるべきベース部材の領域に対応するベース部材の表層部を予め除去してから、すなわちベース部材にアンダーカット部を形成してから肉盛層を形成してもよい。これにより、鍛造時における肉盛層の変形量が抑制され、鍛造後の肉盛層にしわが形成される等の不具合を抑制できる。
【実施例】
【００９２】
実施の形態２において説明した製造方法と同様の手順でツース２２０を作製し、肉盛層の構造等を確認する実験を行った（実施例）。比較のため、同様の製造方法において、肉盛層形成工程（工程（Ｓ２０））を省略し、熱処理後に肉盛層を肉盛溶接により形成したツースを作製し、同様の実験を行った（比較例）。実施例および比較例において、熱間鍛造に用いた金型は同一形状を有するものである。【００９３】
図３４は、実施例のツース２２０の断面を示す写真である。図３４を参照して、肉盛端部２２９において、露出領域２２５Ｂと肉盛層２２７の表面２２７Ａとは同一面を構成する鍛造面となっている。このことから、実施の形態２における製造方法により、実施の形態２におけるツース２２０が製造可能であることが確認される。肉盛層２２７とベース部２２５との間に亀裂は見られず、肉盛層の形成後に熱間鍛造を実施したことによる不具合は確認されない。【００９４】
図３５は、実施例の肉盛層の表面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図３６は、比較例の肉盛層の表面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図３６に示すように、肉盛溶接により形成され、その後鍛造による加工を受けていない比較例の肉盛層では、硬質粒子９１が肉盛層の表面９０Ａから大きく突出している。図３５を参照して、肉盛層の形成後に鍛造による加工を受けた実施例の肉盛層では、表層領域に位置する硬質粒子９１が、肉盛層（母相９５）に埋め込まれた状態で並んで配置されている。硬質粒子９１が肉盛層の表面９０Ａに接するように並んでいる。硬質粒子９１の、肉盛層９０の表面９０Ａから露出する領域に対応する中心角θは鋭角（９０°未満）となっている。これは、肉盛層が鍛造により加工される際に、肉盛層の表面９０Ａから突出していた硬質粒子９１が相対的に硬度の低い母相９５内に押し込まれるためであると考えられる。【００９５】
図３７は、実施例の肉盛層とベース部との界面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図３８は、比較例の肉盛層とベース部との界面付近を撮影した光学顕微鏡写真である。図３８に示すように、肉盛溶接により肉盛層が形成され、その後肉盛層が鍛造による加工を受けていない比較例では、肉盛層（母相９５）とベース部１００との界面は平坦な状態となっている。図３７を参照して、肉盛層の形成後に鍛造による加工を受けた実施例では、肉盛層（母相９５）とベース部１００との界面を含む領域に、肉盛層（母相９５）がベース部１００に向けて突出する突出部９９が形成されている。この突出部９９には、硬質粒子９１の一部が進入している。突出部９９は、肉盛層が鍛造により加工される際に、ベース部材との界面付近に存在していた硬質粒子９１の影響により形成されたものと考えられる。突出部９９の形成に寄与した硬質粒子９１は、当該突出部９９の内部に、少なくともその一部が進入した状態となる。【００９６】
なお、上記実施の形態においては、本発明の機械部品の一例として履帯式足回り部品であるスプロケットおよびブシュ、油圧ショベルのバケットのツースおよび破砕装置の歯について説明したが、本発明の機械部品はこれに限られず、母相中に硬質粒子が分散した肉盛層が形成される機械部品に、広く適用することができる。【００９７】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の機械部品およびその製造方法は、耐摩耗性の向上が求められる機械部品およびその製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００９９】
１  履帯式走行装置、２  履帯、３  トラックフレーム、４  アイドラ、５  スプロケット、６  履板、７  外リンク、８  内リンク、９  履帯リンク、１０  下転輪、１１  上転輪、１２  連結ピン、１３  ブシュ、１５  貫通孔、５０  ベース部、５１  突出部、５２  肉盛層、５３  外周面、５９  バリ、６１  ベース部材、６１Ａ  側面、６１Ｂ  端面、６２  ビード、６３  肉盛層、６４  ベース部材、６４Ａ  外周面、６４Ｂ  端面、７０  溶接トーチ、７１  溶接ノズル、７２  コンタクトチップ、７３  溶接ワイヤ、７４  アーク、８０  硬質粒子供給ノズル、９０  肉盛層、９０Ａ  表面、９０Ｂ  肉盛層表層領域、９１  硬質粒子、９２  溶融池、９５  母相、９９  突出部、１００  ベース部、１３１  外周面、１３２  肉盛層、１３３  内周面、１３４  ベース部、１３９  小径部、２０１  バケット、２１０  本体、２１２  開口外周部、２２０  ツース、２２１  先端、２２２  基端、２２５  ベース部、２２５Ａ  被覆領域、２２５Ｂ  露出領域、２２７  肉盛層、２２７Ａ  表面、２２９  肉盛端部、２３０  装着部、２５０  ベース部材、２５１  側面、２５１Ａ  被覆領域、２５２  一方の端面、２５２Ａ  第１面取り部、２５３  他方の端面、２５３Ａ  第２面取り部、２５９  肉盛端部、２６０  肉盛層、３０１  破砕装置、３１０  メインフレーム、３２０  固定部、３２１  固定部外歯、３２１Ａ  先端面、３２１Ｂ  第１側面、３２１Ｃ  第３側面、３２１Ｄ  基端面、３２１Ｅ  第２側面、３２２  破砕プレート、３２３  凹部、３２５  ベース部、３２７  肉盛層、３３０  可動部、３３１  可動部外歯、３３３  可動部内歯、３５０  ベース部材、３５０Ａ  第１端面、３５０Ｂ  第１面取り部、３５０Ｃ  第２面取り部、３５０Ｄ  第２端面、３５０Ｆ  側面、３５０Ｇ  露出部突出領域、３６０  肉盛層、３６２  ビード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
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