JPH0452181B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0452181B2 JPH0452181B2 JP58145553A JP14555383A JPH0452181B2 JP H0452181 B2 JPH0452181 B2 JP H0452181B2 JP 58145553 A JP58145553 A JP 58145553A JP 14555383 A JP14555383 A JP 14555383A JP H0452181 B2 JPH0452181 B2 JP H0452181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- steel
- metal filler
- joining
- filler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
- B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は超硬合金と鋼を接合した冷間鍛造パン
チ、熱間鍛造パンチ、金型などに関するものであ
る。
チ、熱間鍛造パンチ、金型などに関するものであ
る。
（技術の背景）
一般に超硬合金の接合はAgロウ等を用いたロ
ー付けによつて接合されている。しかしながら鍛
造用パンチ等は200〜300Kg／mm2の高荷重で使用さ
れるため、ロー付け部よりはずれが起こり、実用
化されていない。これらロー付け方法では、第１
にはロー付け時に接合部の両側の金属を加熱する
ため鋼の温度が上昇し、鋼がなまり高圧加重下で
は変形する、第２には、鋼と超硬合金の間に熱膨
張係数に差があるため、残留応力が残り繰り返し
衝撃時のクラツクの発生源となる。また第３には
ロー材自体の圧縮強度が低いために、衝撃がかか
つた時点において、ロー材が変形する等の問題点
があつたため、この種分野で、超硬合金はなかな
か使用されていなかつた。最近では、高エネルギ
ービームによる接合方法が開発され実用化が進ん
でいるが、繰り返し数が多い鍛造用パンチの分野
では、未だ実用化に至つていない。その理由は、
超硬合金は熱衝撃に弱く、鋼は高温に加熱される
と変態を起こす。高エネルギービームで接合する
場合は超硬合金においては熱衝撃によるクラツ
ク、また鋼においては変態による抗張力低下によ
る亀裂が発生しやすい。
ー付けによつて接合されている。しかしながら鍛
造用パンチ等は200〜300Kg／mm2の高荷重で使用さ
れるため、ロー付け部よりはずれが起こり、実用
化されていない。これらロー付け方法では、第１
にはロー付け時に接合部の両側の金属を加熱する
ため鋼の温度が上昇し、鋼がなまり高圧加重下で
は変形する、第２には、鋼と超硬合金の間に熱膨
張係数に差があるため、残留応力が残り繰り返し
衝撃時のクラツクの発生源となる。また第３には
ロー材自体の圧縮強度が低いために、衝撃がかか
つた時点において、ロー材が変形する等の問題点
があつたため、この種分野で、超硬合金はなかな
か使用されていなかつた。最近では、高エネルギ
ービームによる接合方法が開発され実用化が進ん
でいるが、繰り返し数が多い鍛造用パンチの分野
では、未だ実用化に至つていない。その理由は、
超硬合金は熱衝撃に弱く、鋼は高温に加熱される
と変態を起こす。高エネルギービームで接合する
場合は超硬合金においては熱衝撃によるクラツ
ク、また鋼においては変態による抗張力低下によ
る亀裂が発生しやすい。
（発明の開示）
本発明はかかる問題点を解決するために鋭意検
討した結果得られたものである。その要旨は、超
硬合金と鋼の接合において両者の間に0.5mm以下
の拡散層を１層以上形成してなる超硬合金と鋼の
接合部材を提供するものである。第２の発明は、
超硬合金と鋼の接合において、両者の間に厚さ
0.3mm以下の金属フイラーを挿入し、該挿入面に
加圧力を加えかつ超硬合金側に高エネルギービー
ムを加えて接合する超硬合金と鋼の接合部材の製
造方法を提供するものである。該金属フイラー
は、1000℃以上の融点をもつことが望ましく、そ
れ以下では通常抗張力等の機械的強度が低い。ま
た高エネルギービームとしては、電子ビーム、ま
たはレーザービームが一般的で、かつ容易に利用
することができる。第１図に超硬合金１と鋼２を
0.1mm厚さのNi金属箔３を用いて接合した時のNi
の分布状況を示す。４の部分は、超硬合金側へ
Niが拡散した巾を示し、本例では約10μ、また鋼
側への拡散層は約20μであつた。金属フイラーと
してNiを用いた場合には、超硬合金側で脱炭等
の現象は見られなかつた。本発明の別の特徴は、
0.3mm以下の金属フイラーを超硬合金と鋼の間に
挿入し、超硬合金を高エネルギービームで直接的
に加熱し、同時に超鋼合金と鋼を圧接させること
により金属フイラーを超硬合金と鋼中に拡散接合
することを特徴とする接合法である。金属フイラ
ーが0.3mmを越えると使用時の高荷重下で金属フ
イラーが圧縮変形するため、鍛造圧にもたない。
フイラーの厚みは0.3mm以下が望ましい。0.3mm以
下であると超硬合金中及び鋼中に拡散が起こるた
め、最終的には厚みは半分以下になる。さらに望
ましくは金属フイラーの厚みは5μ以上100μ以下
がさらに良い。金属フイラー厚みが5μ以下にな
ると、金属フイラーの製造が難しく、また接合強
度も弱くなる。拡散接合の熱源は高エネルギーが
良い。高エネルギービームはビーム径を調整し、
接合部近傍の狭い部分のみ加熱することが出来る
ため、鋼部の変形、変態を最小にすることが出来
る。本願発明で用いる、フイラーについては、融
点が1000℃以上の方が良好である。即ち、耐衝撃
性に秀れた、超硬合金と、鋼の接合方法として
は、融点が高く、抗張力の高い材料が望ましい。
例えば、純Niや、NiにＢ、Si、Mn、Mg等を含
有する材料を用いることができ又、純Coや、Co、
Ni等の多くの合金を用いることができる。この
種フイラーの役割として、例えばniまたはNi合
金を用いた場合には、炭素の固溶度が小さいた
め、超硬合金側の固溶炭素や、結合炭素が鋼側へ
拡散することを防止することもできる。また別
に、複数枚の性質の異るフイラーを用いることも
可能である。例えば融点の異る２種以上のフイラ
ーを用いることによつて、接合層の薄い合金を得
ることも可能である。また前述した通り、接合部
にはどうしても熱履歴が残りやすいし、熱歪に基
く、熱応力やまた融点近辺までの昇温のために、
超硬合金や、フイラー材、鋼が変質することもあ
る。このためには例えば、接合後、熱処理によつ
て、油やき入れ、焼なまし、焼戻し等の熱処理工
程を入れることも可能である。場合によつては、
電子ビーム溶接等の場合は、適切なガスを容器内
に導入することにより接合部材の冷却速度を制御
することも可能である。従来からのロー付け法に
よる接合では、ロー材自体の強度が弱いことと、
加熱部分が広く、鋼の変態範囲が広いという弱点
を持つている。また従来からの溶接法でも同様の
問題点があつた。即ち接合時の加熱部分が極めて
広いために変質層が広く、接合後の熱処理によつ
てもなかなかもとへあ復帰しなかつた。本願発明
は、かかる問題点を解決するために熱変質層が薄
く、回復もしやすい。
討した結果得られたものである。その要旨は、超
硬合金と鋼の接合において両者の間に0.5mm以下
の拡散層を１層以上形成してなる超硬合金と鋼の
接合部材を提供するものである。第２の発明は、
超硬合金と鋼の接合において、両者の間に厚さ
0.3mm以下の金属フイラーを挿入し、該挿入面に
加圧力を加えかつ超硬合金側に高エネルギービー
ムを加えて接合する超硬合金と鋼の接合部材の製
造方法を提供するものである。該金属フイラー
は、1000℃以上の融点をもつことが望ましく、そ
れ以下では通常抗張力等の機械的強度が低い。ま
た高エネルギービームとしては、電子ビーム、ま
たはレーザービームが一般的で、かつ容易に利用
することができる。第１図に超硬合金１と鋼２を
0.1mm厚さのNi金属箔３を用いて接合した時のNi
の分布状況を示す。４の部分は、超硬合金側へ
Niが拡散した巾を示し、本例では約10μ、また鋼
側への拡散層は約20μであつた。金属フイラーと
してNiを用いた場合には、超硬合金側で脱炭等
の現象は見られなかつた。本発明の別の特徴は、
0.3mm以下の金属フイラーを超硬合金と鋼の間に
挿入し、超硬合金を高エネルギービームで直接的
に加熱し、同時に超鋼合金と鋼を圧接させること
により金属フイラーを超硬合金と鋼中に拡散接合
することを特徴とする接合法である。金属フイラ
ーが0.3mmを越えると使用時の高荷重下で金属フ
イラーが圧縮変形するため、鍛造圧にもたない。
フイラーの厚みは0.3mm以下が望ましい。0.3mm以
下であると超硬合金中及び鋼中に拡散が起こるた
め、最終的には厚みは半分以下になる。さらに望
ましくは金属フイラーの厚みは5μ以上100μ以下
がさらに良い。金属フイラー厚みが5μ以下にな
ると、金属フイラーの製造が難しく、また接合強
度も弱くなる。拡散接合の熱源は高エネルギーが
良い。高エネルギービームはビーム径を調整し、
接合部近傍の狭い部分のみ加熱することが出来る
ため、鋼部の変形、変態を最小にすることが出来
る。本願発明で用いる、フイラーについては、融
点が1000℃以上の方が良好である。即ち、耐衝撃
性に秀れた、超硬合金と、鋼の接合方法として
は、融点が高く、抗張力の高い材料が望ましい。
例えば、純Niや、NiにＢ、Si、Mn、Mg等を含
有する材料を用いることができ又、純Coや、Co、
Ni等の多くの合金を用いることができる。この
種フイラーの役割として、例えばniまたはNi合
金を用いた場合には、炭素の固溶度が小さいた
め、超硬合金側の固溶炭素や、結合炭素が鋼側へ
拡散することを防止することもできる。また別
に、複数枚の性質の異るフイラーを用いることも
可能である。例えば融点の異る２種以上のフイラ
ーを用いることによつて、接合層の薄い合金を得
ることも可能である。また前述した通り、接合部
にはどうしても熱履歴が残りやすいし、熱歪に基
く、熱応力やまた融点近辺までの昇温のために、
超硬合金や、フイラー材、鋼が変質することもあ
る。このためには例えば、接合後、熱処理によつ
て、油やき入れ、焼なまし、焼戻し等の熱処理工
程を入れることも可能である。場合によつては、
電子ビーム溶接等の場合は、適切なガスを容器内
に導入することにより接合部材の冷却速度を制御
することも可能である。従来からのロー付け法に
よる接合では、ロー材自体の強度が弱いことと、
加熱部分が広く、鋼の変態範囲が広いという弱点
を持つている。また従来からの溶接法でも同様の
問題点があつた。即ち接合時の加熱部分が極めて
広いために変質層が広く、接合後の熱処理によつ
てもなかなかもとへあ復帰しなかつた。本願発明
は、かかる問題点を解決するために熱変質層が薄
く、回復もしやすい。
実施例
φ20×150のSKD61の鋼材にφ20×20の超硬合
金の溶接を行つた。第２図に真空チヤンバー６の
内部に鋼材７を超硬合金８をセツトし、鋼材と超
硬合金との間に50μのNiフイラーを挿入した。鋼
材は回転治具９で固定し、超硬合金を加圧治具１
０にて圧接した。回転治具９を回転させることに
より、鋼と超硬合金がスリツプせず、同時回転す
る力にて加圧した。チヤンバー内を１０-4Torr
に真空引きを行い、電子銃より電子ビームを発生
させ、超硬合金と鋼の当接面から２mm超硬側にビ
ームを当て超硬合金を加熱した。電子ビームの条
件は150kv、5mA、加熱速度100mm／minであつ
た。方法により拡散接合したパンチをS45Cの鍛
造した（300Kg／cm2）に用いたところ寿命はダイ
ス鋼ペンチの10倍を示した。
金の溶接を行つた。第２図に真空チヤンバー６の
内部に鋼材７を超硬合金８をセツトし、鋼材と超
硬合金との間に50μのNiフイラーを挿入した。鋼
材は回転治具９で固定し、超硬合金を加圧治具１
０にて圧接した。回転治具９を回転させることに
より、鋼と超硬合金がスリツプせず、同時回転す
る力にて加圧した。チヤンバー内を１０-4Torr
に真空引きを行い、電子銃より電子ビームを発生
させ、超硬合金と鋼の当接面から２mm超硬側にビ
ームを当て超硬合金を加熱した。電子ビームの条
件は150kv、5mA、加熱速度100mm／minであつ
た。方法により拡散接合したパンチをS45Cの鍛
造した（300Kg／cm2）に用いたところ寿命はダイ
ス鋼ペンチの10倍を示した。
第１図は本願発明で得られた接合部材の断面図
を示す。第２図は電子ビーム溶接装置の概略図で
ある。 １……超硬合金、２……鋼、３……金属フイラ
ー、４……拡散層、５……拡散層、６……真空チ
ヤンバー、１０……加圧治具、１１……電子銃。
を示す。第２図は電子ビーム溶接装置の概略図で
ある。 １……超硬合金、２……鋼、３……金属フイラ
ー、４……拡散層、５……拡散層、６……真空チ
ヤンバー、１０……加圧治具、１１……電子銃。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金と鋼の間に厚さ0.3mm以下、5μｍ以
上の金属フイラーを挿入し、該挿入面に加圧力を
加えた状態で該挿入面の超硬合金側に高エネルギ
ービームを当てることを特徴とする超硬合金と鋼
の接合部材の製造方法。 ２ 金属フイラーの融点が、1000℃以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超硬
合金と鋼の接合部材の製造方法。 ３ 高エネルギービームが、電子ビームまたはレ
ーザービームであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超硬合金と鋼の接合部材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145553A JPS6037280A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 超硬合金と鋼の接合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145553A JPS6037280A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 超硬合金と鋼の接合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037280A JPS6037280A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0452181B2 true JPH0452181B2 (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=15387829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145553A Granted JPS6037280A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 超硬合金と鋼の接合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037280A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19806636A1 (de) * | 1998-02-18 | 1999-08-19 | Prym William Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Verbinden von zwei aus härtemäßig zueinander unterschiedlichen Metallen bestehenden Teilen mittels Laserlicht |
| JP5093754B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2012-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 超硬合金部材と鋼部材との高接合強度を有する複合材料およびこの複合材料からなる切削工具用複合素材および切削工具 |
| JP2010120144A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Union Tool Co | 穴明け工具及びその製造方法 |
| CN112025123A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 昆山铂达峰精密机械有限公司 | 一种冲头焊接工艺 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5890385A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合耐摩部材の製造法 |
| JPS58128281A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-07-30 | Hitachi Ltd | 超硬合金と鋼との拡散接合方法 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58145553A patent/JPS6037280A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037280A (ja) | 1985-02-26 |
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