JPH0671502A - 超硬工具 - Google Patents
超硬工具Info
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- JPH0671502A JPH0671502A JP4252096A JP25209692A JPH0671502A JP H0671502 A JPH0671502 A JP H0671502A JP 4252096 A JP4252096 A JP 4252096A JP 25209692 A JP25209692 A JP 25209692A JP H0671502 A JPH0671502 A JP H0671502A
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Links
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超硬合金チップを鋼製支持部材に接合した超
硬工具で、熱応力による割れ等の発生を防止する。 【構成】 超硬合金チップを中間硬質層を介して鋼製支
持部材に接合した超硬工具。前記中間硬質層は、炭化タ
ングステン、炭化チタン、窒化チタン等の硬質物質を鉄
族金属で結合したもので、熱膨張係数が前記超硬合金チ
ップよりは低く鋼製支持部材よりは高い。
硬工具で、熱応力による割れ等の発生を防止する。 【構成】 超硬合金チップを中間硬質層を介して鋼製支
持部材に接合した超硬工具。前記中間硬質層は、炭化タ
ングステン、炭化チタン、窒化チタン等の硬質物質を鉄
族金属で結合したもので、熱膨張係数が前記超硬合金チ
ップよりは低く鋼製支持部材よりは高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩性と靭性にすぐれ
た超硬工具を提供するものである。
た超硬工具を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金チップを鋼製の支持部材に接合
した超硬工具が広く知られている。従来の超硬工具は、
超硬チップを鋼製の支持部材に銀蝋、銅蝋等を用いて蝋
付けしていたが、蝋付け強度が十分ではなく、蝋材が比
較的低温で軟化するので、高温で使用できないという問
題点があった。これを解決するため、超硬合金チップを
ニッケル等の接合層を挟んで摩擦溶接する接合方法が提
案されている（特公昭６２−６０２０４号）。この方法
は、鋼製の支持部材と超硬合金チップとの間にニッケ
ル、コバルトあるいはこれらの合金を挟み、チップまた
は鋼あるいは双方を回転させて加熱し、ニッケル、コバ
ルト等を流動させてチップ及び鋼を接合させる方法であ
り、接合層の厚みが厚くなると対摩耗性や強度が低下す
るため、該接合層の厚みは、１ｍｍ以下とするのが好ま
しいとされている。
した超硬工具が広く知られている。従来の超硬工具は、
超硬チップを鋼製の支持部材に銀蝋、銅蝋等を用いて蝋
付けしていたが、蝋付け強度が十分ではなく、蝋材が比
較的低温で軟化するので、高温で使用できないという問
題点があった。これを解決するため、超硬合金チップを
ニッケル等の接合層を挟んで摩擦溶接する接合方法が提
案されている（特公昭６２−６０２０４号）。この方法
は、鋼製の支持部材と超硬合金チップとの間にニッケ
ル、コバルトあるいはこれらの合金を挟み、チップまた
は鋼あるいは双方を回転させて加熱し、ニッケル、コバ
ルト等を流動させてチップ及び鋼を接合させる方法であ
り、接合層の厚みが厚くなると対摩耗性や強度が低下す
るため、該接合層の厚みは、１ｍｍ以下とするのが好ま
しいとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記接
合層の厚みが１ｍｍ以下の薄いものでは、超硬合金と鋼
材の熱膨張率の差による熱応力を吸収できず、寸法の大
きな工具の場合等に割れが発生するという問題がある。
また、上記の方法によると、硬質の超硬合金チップ中の
結合材がニッケル、コバルト等の接合層内に拡散した状
態で、該接合層によって鋼製の支持部材に接合されるの
で、従来の蝋材による接合方法よりは高い接合強度が得
られるとされているが、比較的強度の低いニッケル、コ
バルト等の接合層が介在するため、依然としてこの部分
の強度や対摩耗性に問題がある。さらに、使用中に摩擦
等で高温となった場合、接合層が大きな熱応力を受け、
剥離が生じるという問題もあった。そこで、本発明は、
上記従来の接合方法を改良し、より強度的にすぐれた超
硬工具を提供するものである。
合層の厚みが１ｍｍ以下の薄いものでは、超硬合金と鋼
材の熱膨張率の差による熱応力を吸収できず、寸法の大
きな工具の場合等に割れが発生するという問題がある。
また、上記の方法によると、硬質の超硬合金チップ中の
結合材がニッケル、コバルト等の接合層内に拡散した状
態で、該接合層によって鋼製の支持部材に接合されるの
で、従来の蝋材による接合方法よりは高い接合強度が得
られるとされているが、比較的強度の低いニッケル、コ
バルト等の接合層が介在するため、依然としてこの部分
の強度や対摩耗性に問題がある。さらに、使用中に摩擦
等で高温となった場合、接合層が大きな熱応力を受け、
剥離が生じるという問題もあった。そこで、本発明は、
上記従来の接合方法を改良し、より強度的にすぐれた超
硬工具を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる超硬工具は、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した超硬
合金チップを鋼製支持部材に接合した超硬工具であっ
て、前記超硬チップが、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した熱膨
張係数が前記超硬合金チップよりは低く鋼製支持部材よ
りは高い中間硬質層を介して接合されていることを特徴
としている。
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる超硬工具は、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した超硬
合金チップを鋼製支持部材に接合した超硬工具であっ
て、前記超硬チップが、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した熱膨
張係数が前記超硬合金チップよりは低く鋼製支持部材よ
りは高い中間硬質層を介して接合されていることを特徴
としている。
【０００５】本発明で鋼材に接合される超硬合金チップ
は、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）その他の硬質物質を鉄族金
属で結合した公知のもので、代表的には、たとえばＷＣ
−Ｃｏ合金がある。このほか、従来耐摩工具、切削工
具、鉱山土木工具等に使用されるいわゆる超硬合金が使
用可能である。
は、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）その他の硬質物質を鉄族金
属で結合した公知のもので、代表的には、たとえばＷＣ
−Ｃｏ合金がある。このほか、従来耐摩工具、切削工
具、鉱山土木工具等に使用されるいわゆる超硬合金が使
用可能である。
【０００６】中間硬質層は、上記超硬合金同様に炭化タ
ングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）等、高融点金属の炭化物、窒化物等の硬質
物質を鉄族金属で結合したものであるが、接合される超
硬合金チップよりも鉄族金属の含有量が多く、該超硬合
金チップよりは硬度が低いものである。これに用いられ
る鉄族金属としては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）等があるが、このうちニッケルが強度
的にすぐれているので特に好ましい。鉄族金属の好まし
い含有量は重量比で２０〜８０％、より好ましくは３０
〜５０％である。この中間硬質層の硬度は、超硬合金チ
ップのそれらより低く、鋼材のそれらよりも高いものと
するのが好ましく、その範囲としては、ロックウエルＣ
スケ−ル（ＨＲＣ）で３０〜６０程度であるのが好まし
い。また、上記中間硬質層の熱膨張率は、超硬合金チッ
プのそれよりも大きく、鋼材のそれよりも小さいもの
で、超硬合金と鋼材の熱膨張率の中間値よりもやや低目
のものが好ましい。
ングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）等、高融点金属の炭化物、窒化物等の硬質
物質を鉄族金属で結合したものであるが、接合される超
硬合金チップよりも鉄族金属の含有量が多く、該超硬合
金チップよりは硬度が低いものである。これに用いられ
る鉄族金属としては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）等があるが、このうちニッケルが強度
的にすぐれているので特に好ましい。鉄族金属の好まし
い含有量は重量比で２０〜８０％、より好ましくは３０
〜５０％である。この中間硬質層の硬度は、超硬合金チ
ップのそれらより低く、鋼材のそれらよりも高いものと
するのが好ましく、その範囲としては、ロックウエルＣ
スケ−ル（ＨＲＣ）で３０〜６０程度であるのが好まし
い。また、上記中間硬質層の熱膨張率は、超硬合金チッ
プのそれよりも大きく、鋼材のそれよりも小さいもの
で、超硬合金と鋼材の熱膨張率の中間値よりもやや低目
のものが好ましい。
【０００７】さらに、上記中間硬質層の厚みは、１ｍｍ
よりも大きいものが好ましい。この層の厚みが薄すぎる
と、使用中における熱膨張率の吸収が十分に行われな
い。このように中間硬質層の厚みを大きくすると、たと
えば純ニッケルのような軟らかいものでは使用中の圧力
によって変形や割れが生じる恐れがあるが、本発明の中
間硬質層は上記のように硬度が高いので変形等が生じな
いのである。なお、場合によっては、この中間硬質層と
鋼製支持部材との間に薄い異種金属層、たとえばニッケ
ル層を形成しておいてもよい。
よりも大きいものが好ましい。この層の厚みが薄すぎる
と、使用中における熱膨張率の吸収が十分に行われな
い。このように中間硬質層の厚みを大きくすると、たと
えば純ニッケルのような軟らかいものでは使用中の圧力
によって変形や割れが生じる恐れがあるが、本発明の中
間硬質層は上記のように硬度が高いので変形等が生じな
いのである。なお、場合によっては、この中間硬質層と
鋼製支持部材との間に薄い異種金属層、たとえばニッケ
ル層を形成しておいてもよい。
【０００８】上記超硬合金チップ、中間硬質層、鋼製支
持部材を一体化する接合方法としては、摩擦圧接法を採
用するのが最も好ましいが、場合によっては、たとえば
高周波誘導加熱法、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ）等で接
合してもよい。摩擦圧接法は、これらの部材を突き合わ
せて高速で回転させ、摩擦熱によって流動化して押し付
け一体化する方法で、接合部では相手側への金属の拡散
が生じて、優れた接合強度が得られるのである。
持部材を一体化する接合方法としては、摩擦圧接法を採
用するのが最も好ましいが、場合によっては、たとえば
高周波誘導加熱法、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ）等で接
合してもよい。摩擦圧接法は、これらの部材を突き合わ
せて高速で回転させ、摩擦熱によって流動化して押し付
け一体化する方法で、接合部では相手側への金属の拡散
が生じて、優れた接合強度が得られるのである。
【０００９】
（実施例１）図１に示す熱間及び冷間鍛造用穴明ピンを
製作した。この穴明ピン１は、鋼製の支持部材２の先端
部に中間硬質層３を介して超硬合金チップ４を接合した
もので、超硬合金チップ４の組成は炭化タングステン
（ＷＣ）が８１％（重量％、以下同じ）、コバルト（Ｃ
ｏ）が１９％であり、硬度はＨＲＡで８４．０、熱膨張
率が６．０〜６．５ｘ１０-6／度Ｃであった。また、中
間硬質層３の組成は、炭化タングステン（ＷＣ）が６７
％、ニッケル（Ｎｉ）が３３％であり、比重は１２．
７、硬度はＨＲＡで７８．４（ＨＲＣで５４．０）、熱
膨張率は８．５〜９．０ｘ１０-6／度Ｃであった。支持
部材である鋼材の鋼種はＤＡＣ６１、硬度はＨＲＣ４
８、熱膨張率は１２．０〜１３．０ｘ１０-6／度Ｃであ
った。
製作した。この穴明ピン１は、鋼製の支持部材２の先端
部に中間硬質層３を介して超硬合金チップ４を接合した
もので、超硬合金チップ４の組成は炭化タングステン
（ＷＣ）が８１％（重量％、以下同じ）、コバルト（Ｃ
ｏ）が１９％であり、硬度はＨＲＡで８４．０、熱膨張
率が６．０〜６．５ｘ１０-6／度Ｃであった。また、中
間硬質層３の組成は、炭化タングステン（ＷＣ）が６７
％、ニッケル（Ｎｉ）が３３％であり、比重は１２．
７、硬度はＨＲＡで７８．４（ＨＲＣで５４．０）、熱
膨張率は８．５〜９．０ｘ１０-6／度Ｃであった。支持
部材である鋼材の鋼種はＤＡＣ６１、硬度はＨＲＣ４
８、熱膨張率は１２．０〜１３．０ｘ１０-6／度Ｃであ
った。
【００１０】図２に示すように、超硬合金チップ４に厚
さ５ｍｍの中間硬質層３を摩擦圧接によって接合したも
のを丸棒状の鋼材の先端部２ａに摩擦圧接により接合し
た。この時の摩擦圧接条件は、回転数が２４００ｒｐ
ｍ、加熱圧力が４２．６ｋｇ／ｍｍ2 、アプセット圧力
が７７．２ｋｇ／ｍｍ2 、加熱時間が５秒間、アプセッ
ト時間が５秒間であった。接合後に機械加工を施して図
１に示す穴明ピンを得た。この穴明ピンは、ＳＫＨ５１
（ＨＲＣ６１）で作られた従来のピンの寿命が４〜５万
個であるのに対し、約４０万個加工することができた。
さ５ｍｍの中間硬質層３を摩擦圧接によって接合したも
のを丸棒状の鋼材の先端部２ａに摩擦圧接により接合し
た。この時の摩擦圧接条件は、回転数が２４００ｒｐ
ｍ、加熱圧力が４２．６ｋｇ／ｍｍ2 、アプセット圧力
が７７．２ｋｇ／ｍｍ2 、加熱時間が５秒間、アプセッ
ト時間が５秒間であった。接合後に機械加工を施して図
１に示す穴明ピンを得た。この穴明ピンは、ＳＫＨ５１
（ＨＲＣ６１）で作られた従来のピンの寿命が４〜５万
個であるのに対し、約４０万個加工することができた。
【００１１】（実施例２）ＷＣ−６％Ｃ０の超硬合金チ
ップ５を、図３に示すように厚さ５ｍｍの上記と同様な
中間硬質層７を介して鋼製（Ｓ４５Ｃ）台金８に摩擦圧
接したのち、焼鈍処理と機械加工を施して図４に示すよ
うな外径１８ｍｍの２枚刃ボ−ルエンドミル１０を製作
した。摩擦圧接条件は実施例１と同じであった。このエ
ンドミルでＳＡＣｕ材の切削を行ったところ、回転数１
２００〜２０００ｒｐｍ、切込量９ｍｍ、切削送り量１
００ｍｍ／ｍｉｎで良好な切削を行うことができた。
ップ５を、図３に示すように厚さ５ｍｍの上記と同様な
中間硬質層７を介して鋼製（Ｓ４５Ｃ）台金８に摩擦圧
接したのち、焼鈍処理と機械加工を施して図４に示すよ
うな外径１８ｍｍの２枚刃ボ−ルエンドミル１０を製作
した。摩擦圧接条件は実施例１と同じであった。このエ
ンドミルでＳＡＣｕ材の切削を行ったところ、回転数１
２００〜２０００ｒｐｍ、切込量９ｍｍ、切削送り量１
００ｍｍ／ｍｉｎで良好な切削を行うことができた。
【００１２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
超硬工具は、超硬合金チップを該超硬合金チップの熱膨
張率よりは高く鋼材のそれよりは低い熱膨張率を有する
硬質の中間層を介して鋼製の支持部材に摩擦圧接するこ
とにより接合一体化したものであるから、使用中の熱応
力が吸収されるとともに変形が生じにくいので、超硬合
金チップに無理な力が加わらず、長時間にわたって使用
することが可能となった。また、従来の銀蝋のような比
較的軟化温度の低い蝋材を用いないので、高温での使用
も可能となった。
超硬工具は、超硬合金チップを該超硬合金チップの熱膨
張率よりは高く鋼材のそれよりは低い熱膨張率を有する
硬質の中間層を介して鋼製の支持部材に摩擦圧接するこ
とにより接合一体化したものであるから、使用中の熱応
力が吸収されるとともに変形が生じにくいので、超硬合
金チップに無理な力が加わらず、長時間にわたって使用
することが可能となった。また、従来の銀蝋のような比
較的軟化温度の低い蝋材を用いないので、高温での使用
も可能となった。
【図１】本発明の１実施例の外観図である。
【図２】その製作法の説明図である。
【図３】異なる実施例の製法の説明図である。
【図４】完成品の外観図である。
１ 超硬工具（穴明ピン） ２ 支持部材 ３ 中間硬質層 ４ 超硬合金チップ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる超硬工具は、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した超硬
合金チップを鋼製支持部材に接合した超硬工具であっ
て、前記超硬チップが、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した熱膨
張係数が前記超硬合金チップよりは高く鋼製支持部材よ
りは低い中間硬質層を介して接合されていることを特徴
としている。
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる超硬工具は、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した超硬
合金チップを鋼製支持部材に接合した超硬工具であっ
て、前記超硬チップが、炭化タングステン、炭化チタ
ン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属で結合した熱膨
張係数が前記超硬合金チップよりは高く鋼製支持部材よ
りは低い中間硬質層を介して接合されていることを特徴
としている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 392027405 株式会社シルバーロイ販売 大阪府門真市速見町2067 アクテイ88− 207 (72)発明者 高見 千秋 兵庫県加西市広原町518番地の２ 株式会 社シルバーロイ内
Claims (1)
- 【請求項１】 超硬合金チップを鋼製支持部材に接合し
た超硬工具であって、前記超硬チップが、炭化タングス
テン、炭化チタン、窒化チタン等の硬質物質を鉄族金属
で結合した熱膨張係数が前記超硬合金チップよりは低く
鋼製支持部材よりは高い中間硬質層を介して接合されて
いることを特徴とする超硬工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252096A JPH0671502A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 超硬工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252096A JPH0671502A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 超硬工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671502A true JPH0671502A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=17232479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4252096A Pending JPH0671502A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 超硬工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006102823A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Mitsubishi Materials Corp | エンドミル素材及びエンドミル |
| JP2007268647A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp | エンドミル |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP4252096A patent/JPH0671502A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006102823A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Mitsubishi Materials Corp | エンドミル素材及びエンドミル |
| JP2007268647A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp | エンドミル |
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