JPH078427B2 - 掘削用ドリルの製造方法 - Google Patents
掘削用ドリルの製造方法Info
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- JPH078427B2 JPH078427B2 JP2061946A JP6194690A JPH078427B2 JP H078427 B2 JPH078427 B2 JP H078427B2 JP 2061946 A JP2061946 A JP 2061946A JP 6194690 A JP6194690 A JP 6194690A JP H078427 B2 JPH078427 B2 JP H078427B2
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- Earth Drilling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外周部の所要箇所に硬質粒体を配したドリル
を鋳造により製造する方法に関する。
を鋳造により製造する方法に関する。
従来から、第６図に示すような、鋳物からなる本体２の
外周に所要数の硬質粒体４を配設したドリルを製造する
方法としては、溶湯中に上記硬質粒体４を混入して遠心
鋳造を行ない、溶湯との比重差により、該硬質粒体４を
本体２の外周面に偏析させることが公知である。
外周に所要数の硬質粒体４を配設したドリルを製造する
方法としては、溶湯中に上記硬質粒体４を混入して遠心
鋳造を行ない、溶湯との比重差により、該硬質粒体４を
本体２の外周面に偏析させることが公知である。
しかし、上記従来方法によると、以下の理由から、硬質
粒体を溶湯中に混入する時期の設定がきわめて難しかっ
た。
粒体を溶湯中に混入する時期の設定がきわめて難しかっ
た。
鋳型内に溶湯を注入した後に硬質粒体を混入させた場
合は、この硬質粒体が遠心力によって溶湯中を外周へ向
けて移動する過程で溶湯が凝固してしまい、鋳物製本体
２の外周面に硬質粒体４を偏析させることができない。
合は、この硬質粒体が遠心力によって溶湯中を外周へ向
けて移動する過程で溶湯が凝固してしまい、鋳物製本体
２の外周面に硬質粒体４を偏析させることができない。
あらかじめ鋳型内に硬質粒体を入れてから溶湯を注入
した場合は、硬質粒体が鋳物に十分に鋳包まれないた
め、本体２との密着強度が弱く、ドリルとしての耐久性
が劣る。
した場合は、硬質粒体が鋳物に十分に鋳包まれないた
め、本体２との密着強度が弱く、ドリルとしての耐久性
が劣る。
溶湯と硬質粒体を同時に鋳型内に投入した場合は、本
体２の外周に硬質粒体４が望ましい状態に分布すること
もあるが、大半は本体２の内部に層状に分離したような
分布状態となってしまい、ドリルとしての性能のばらつ
きが大きい。
体２の外周に硬質粒体４が望ましい状態に分布すること
もあるが、大半は本体２の内部に層状に分離したような
分布状態となってしまい、ドリルとしての性能のばらつ
きが大きい。
本発明は、このような点に鑑み、上記硬質粒体をドリル
本体の外周部に所望の分布状態で偏析させることが可能
な方法を提供することを課題とするものである。
本体の外周部に所望の分布状態で偏析させることが可能
な方法を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するため、本発明に係る掘削用ドリルの
製造方法は、電鋳用中子の内面に形成した所要数の小凹
部の各々に硬質粒体を保持する第一工程と、上記電鋳用
中子の内面に金属皮膜を電鋳して上記硬質粒体を一体に
包蔵した外殻を得る第二工程と、上記電鋳用中子を溶融
除去後に上記外殻の外周に鋳砂を充填して外殻と砂型か
らなる二重構造の鋳型を得る第三工程と、上記鋳型を回
転させるとともにその外殻内面に鋳鉄溶湯を注入して遠
心鋳造を行なう第四工程とからなり、上記硬質粒体は、
上記外殻および鋳鉄よりも高融点でかつ高融点である構
成としたものである。
製造方法は、電鋳用中子の内面に形成した所要数の小凹
部の各々に硬質粒体を保持する第一工程と、上記電鋳用
中子の内面に金属皮膜を電鋳して上記硬質粒体を一体に
包蔵した外殻を得る第二工程と、上記電鋳用中子を溶融
除去後に上記外殻の外周に鋳砂を充填して外殻と砂型か
らなる二重構造の鋳型を得る第三工程と、上記鋳型を回
転させるとともにその外殻内面に鋳鉄溶湯を注入して遠
心鋳造を行なう第四工程とからなり、上記硬質粒体は、
上記外殻および鋳鉄よりも高融点でかつ高融点である構
成としたものである。
本発明方法によると、第二工程において電鋳された金属
外殻の外面には、硬質粒体が十分に鋳包まれた状態に分
布し、該分布は、第一工程における電鋳用中子内面への
硬質粒体の保持位置、すなわち小凹部の位置によって任
意に設定される。
外殻の外面には、硬質粒体が十分に鋳包まれた状態に分
布し、該分布は、第一工程における電鋳用中子内面への
硬質粒体の保持位置、すなわち小凹部の位置によって任
意に設定される。
次に第三工程で得られた上記外殻とその外周の砂型との
二重構造になる鋳型を用い、第四工程において遠心鋳造
を行なうと、上記鋳型の内面を構成していた金属電鋳皮
膜からなる外殻は、鋳鉄溶湯の凝固過程で熱により鋳鉄
に溶着一体化されてドリル本体の外層部を構成し、硬質
粒体は融解しないので、外面に硬質粒体が強固に埋め込
まれた構造のドリル本体が得られる。
二重構造になる鋳型を用い、第四工程において遠心鋳造
を行なうと、上記鋳型の内面を構成していた金属電鋳皮
膜からなる外殻は、鋳鉄溶湯の凝固過程で熱により鋳鉄
に溶着一体化されてドリル本体の外層部を構成し、硬質
粒体は融解しないので、外面に硬質粒体が強固に埋め込
まれた構造のドリル本体が得られる。
以下、本発明製造方法を、先に述べた第６図に例示した
ような、半球状の本体２の外面に所要数の硬質粒体４を
埋め込んだドリルを製造する図示の一実施例を参照しな
がら説明する。
ような、半球状の本体２の外面に所要数の硬質粒体４を
埋め込んだドリルを製造する図示の一実施例を参照しな
がら説明する。
まず第一工程を示す第１図において、６は製造しようと
する上記ドリル本体２の外形と対応する球面状の内面6a
を有する電鋳用中子で、ABS樹脂、BS樹脂或はアルミニ
ウム材等、溶剤によって溶解可能な材質からなり、上記
内面6aに形成した筋目状の所要数の小凹部８には、各々
適当な形状・大きさ（多面体や球体など形状は任意であ
り、また大きさは数mm〜数cm程度まで可）の炭化タング
ステン（WC）または炭化珪素（SiC）等からなる硬質粒
体４を係止状態に保持する。製品としての上記本体２の
外面に埋め込む硬質粒体４の数および分布形態は、上記
小凹部８の数および分布によって任意に設定可能であ
る。
する上記ドリル本体２の外形と対応する球面状の内面6a
を有する電鋳用中子で、ABS樹脂、BS樹脂或はアルミニ
ウム材等、溶剤によって溶解可能な材質からなり、上記
内面6aに形成した筋目状の所要数の小凹部８には、各々
適当な形状・大きさ（多面体や球体など形状は任意であ
り、また大きさは数mm〜数cm程度まで可）の炭化タング
ステン（WC）または炭化珪素（SiC）等からなる硬質粒
体４を係止状態に保持する。製品としての上記本体２の
外面に埋め込む硬質粒体４の数および分布形態は、上記
小凹部８の数および分布によって任意に設定可能であ
る。
次いで第２図に示す第二工程において、電鋳法により、
上記硬質粒体４を含む電鋳用中子６の内面6aに後記する
次工程での砂型12の荷重に耐えることのできる厚さ（1m
m程度）に金属皮膜を析出させ、これによって上記硬質
粒体４を鋳包んだ状態に金属外殻10を成型する。なお、
このとき外殻10の電鋳が不要な面には、当然マスキング
等の処置が施される。
上記硬質粒体４を含む電鋳用中子６の内面6aに後記する
次工程での砂型12の荷重に耐えることのできる厚さ（1m
m程度）に金属皮膜を析出させ、これによって上記硬質
粒体４を鋳包んだ状態に金属外殻10を成型する。なお、
このとき外殻10の電鋳が不要な面には、当然マスキング
等の処置が施される。
上記外殻10を構成する電析金属皮膜の材質としては、こ
の場合ニッケル（以下、Niという）が最適と考えられる
が、他の金属材でも良い。Niメッキの処理工程として
は、電鋳用中子６表面の脱脂洗浄→クロム酸エッチング
→活性付与処理の各工程を経て、無電解メッキ浴によっ
てNiの無電解メッキを行ない、さらにこれに電気メッキ
を行なうことによって、所望の厚さまでNi皮膜層を電析
させる。無電解メッキによるNi皮膜の厚さは1mm以下と
するのが経済的であるが、目的とする外殻10の大きさに
よっては、無電解メッキによって得られる厚さのみでも
次工程での砂型12の荷重に十分に耐えることができるの
で、この場合は電気メッキを行なわずに無電解メッキで
上記第二工程を終了しても良い。
の場合ニッケル（以下、Niという）が最適と考えられる
が、他の金属材でも良い。Niメッキの処理工程として
は、電鋳用中子６表面の脱脂洗浄→クロム酸エッチング
→活性付与処理の各工程を経て、無電解メッキ浴によっ
てNiの無電解メッキを行ない、さらにこれに電気メッキ
を行なうことによって、所望の厚さまでNi皮膜層を電析
させる。無電解メッキによるNi皮膜の厚さは1mm以下と
するのが経済的であるが、目的とする外殻10の大きさに
よっては、無電解メッキによって得られる厚さのみでも
次工程での砂型12の荷重に十分に耐えることができるの
で、この場合は電気メッキを行なわずに無電解メッキで
上記第二工程を終了しても良い。
次に第三工程において、電鋳用中子６を溶解除去するこ
とによって、外面に硬質粒体４を一体に埋設した上記Ni
外殻10を取り出す。このとき、電鋳用中子６がABS等の
樹脂材である場合は、ケトン系または塩化メチレン等の
有機溶剤中に浸漬して溶解し、またアルミニウムである
場合は20〜50％苛性ソーダ水溶液を用いて溶解する。そ
して、第３図に示すように、取り出した外殻10を側板16
と蓋板18からなる鋳枠14内に収容固定し、外殻10を雄型
として上記鋳枠14内に鋳砂12′を充填し、砂型12を成型
する。この場合、鋳砂12′を均一に充填するためにスタ
ンピングを行なう。
とによって、外面に硬質粒体４を一体に埋設した上記Ni
外殻10を取り出す。このとき、電鋳用中子６がABS等の
樹脂材である場合は、ケトン系または塩化メチレン等の
有機溶剤中に浸漬して溶解し、またアルミニウムである
場合は20〜50％苛性ソーダ水溶液を用いて溶解する。そ
して、第３図に示すように、取り出した外殻10を側板16
と蓋板18からなる鋳枠14内に収容固定し、外殻10を雄型
として上記鋳枠14内に鋳砂12′を充填し、砂型12を成型
する。この場合、鋳砂12′を均一に充填するためにスタ
ンピングを行なう。
さらに、第４図に示す第四工程において、鋳砂12′が脱
落しないように底板20を鋳枠14に固定するとともに、蓋
板18を撤去し、上記外殻10と砂型12との二重構造になる
鋳型22を鋳枠14とともに天地逆にして、すなわち上記鋳
型22の内周空間24が上方へ開口した状態として遠心鋳造
用回転盤26上に固定し、適当な回転数で回転させる。な
お上記において、蓋板18は、鋳型22の内周空間24への鋳
鉄溶湯28の注入が可能な開口部を有するものであれば、
撤去する必要はない。
落しないように底板20を鋳枠14に固定するとともに、蓋
板18を撤去し、上記外殻10と砂型12との二重構造になる
鋳型22を鋳枠14とともに天地逆にして、すなわち上記鋳
型22の内周空間24が上方へ開口した状態として遠心鋳造
用回転盤26上に固定し、適当な回転数で回転させる。な
お上記において、蓋板18は、鋳型22の内周空間24への鋳
鉄溶湯28の注入が可能な開口部を有するものであれば、
撤去する必要はない。
鋳鉄溶湯28は、一般的な黒鉛鋳鉄、あるいはNi-Cr鋳鉄
等の湯流れの良好な材料を選定して、これを1500〜1600
℃に加熱溶融したもので、この鋳鉄溶湯28を、回転して
いる上記鋳型22の内周空間24に適量注入して遠心鋳造を
行なう。注入された鋳鉄溶湯28は、回転中の遠心力によ
って、鋳型22の内面すなわち電鋳Ni外殻10の球面状の内
面10aを覆うように上昇して半球状に賦形され、放熱し
て適当な厚みで凝固する。
等の湯流れの良好な材料を選定して、これを1500〜1600
℃に加熱溶融したもので、この鋳鉄溶湯28を、回転して
いる上記鋳型22の内周空間24に適量注入して遠心鋳造を
行なう。注入された鋳鉄溶湯28は、回転中の遠心力によ
って、鋳型22の内面すなわち電鋳Ni外殻10の球面状の内
面10aを覆うように上昇して半球状に賦形され、放熱し
て適当な厚みで凝固する。
このとき、上記Ni外殻10は鋳鉄溶湯28からの熱によって
内面10a側から一部が融解し、凝固過程にある鋳鉄溶湯2
8中に拡散するため、第５図に示すように、外周側へ向
かってNi濃度が高くなるNi濃度遷移層30が形成され、硬
質粒体４が鋳包まれた外殻10と鋳鉄コア28′が一体化さ
れる。したがって、硬化冷却後、砂型12を除去して鋳枠
14から取り出される製品としての鋳物製ドリル本体２
は、上記Ni濃度遷移層30の金属組織によって、実使用時
（掘削時）の衝撃に対する優れた靱性を備えるととも
に、外面に硬質粒体４が強固に埋め込み固着されている
ので、耐用寿命が著しく高いものである。
内面10a側から一部が融解し、凝固過程にある鋳鉄溶湯2
8中に拡散するため、第５図に示すように、外周側へ向
かってNi濃度が高くなるNi濃度遷移層30が形成され、硬
質粒体４が鋳包まれた外殻10と鋳鉄コア28′が一体化さ
れる。したがって、硬化冷却後、砂型12を除去して鋳枠
14から取り出される製品としての鋳物製ドリル本体２
は、上記Ni濃度遷移層30の金属組織によって、実使用時
（掘削時）の衝撃に対する優れた靱性を備えるととも
に、外面に硬質粒体４が強固に埋め込み固着されている
ので、耐用寿命が著しく高いものである。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
たとえば本体２の形状は図示の半球状のほか、円錐状な
ど種々のものが含まれる。
たとえば本体２の形状は図示の半球状のほか、円錐状な
ど種々のものが含まれる。
以上、本発明によると、第一工程における電鋳用中子内
面の小凹部による保持位置で、硬質粒体が鋳物製本体に
強固に埋め込み固着されるため、従来のように溶湯との
比重差によって硬質粒体を偏析させるものと異なり、該
硬質粒体の数および分布を任意に設定可能で、形状や大
きさ、材質についても選択の自由度が大きくなるといっ
た特徴を有し、しかも、第二工程で電鋳された外殻が第
四工程での遠心鋳造時に鋳鉄コア中へ拡散して形成され
る金属組織によって、製品としての掘削用ドリルの寿命
を著しく高めることができるといった優れた効果を奏す
る。
面の小凹部による保持位置で、硬質粒体が鋳物製本体に
強固に埋め込み固着されるため、従来のように溶湯との
比重差によって硬質粒体を偏析させるものと異なり、該
硬質粒体の数および分布を任意に設定可能で、形状や大
きさ、材質についても選択の自由度が大きくなるといっ
た特徴を有し、しかも、第二工程で電鋳された外殻が第
四工程での遠心鋳造時に鋳鉄コア中へ拡散して形成され
る金属組織によって、製品としての掘削用ドリルの寿命
を著しく高めることができるといった優れた効果を奏す
る。
第１図は本発明の第一工程を示す説明図、第２図は第二
工程を示す説明図、第３図は第三工程を示す説明図、第
４図および第５図は第四工程を示す説明図、第６図は製
品の斜視図である。 ２ドリル本体、４硬質粒体 ６電鋳用中子、6a内面、８小凹部 10外殻、12砂型、12′鋳砂 22鋳型、26回転盤、28鋳鉄溶湯
工程を示す説明図、第３図は第三工程を示す説明図、第
４図および第５図は第四工程を示す説明図、第６図は製
品の斜視図である。 ２ドリル本体、４硬質粒体 ６電鋳用中子、6a内面、８小凹部 10外殻、12砂型、12′鋳砂 22鋳型、26回転盤、28鋳鉄溶湯
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ２１Ｂ 10/46 7505−2Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】電鋳用中子の内面に形成した所要数の小凹
部の各々に硬質粒体を保持する第一工程と、上記電鋳用
中子の内面に金属皮膜を電鋳して上記硬質粒体を一体に
包蔵した外殻を得る第二工程と、上記電鋳用中子を溶融
除去後に上記外殻の外周に鋳砂を充填して外殻と砂型か
らなる二重構造の鋳型を得る第三工程と、上記鋳型を回
転させるとともにその外殻内面に鋳鉄溶湯を注入して遠
心鋳造を行なう第四工程とからなり、上記硬質粒体は、
上記外殻および鋳鉄よりも高融点であってかつ高融点で
あることを特徴とする掘削用ドリルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2061946A JPH078427B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 掘削用ドリルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2061946A JPH078427B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 掘削用ドリルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03262892A JPH03262892A (ja) | 1991-11-22 |
| JPH078427B2 true JPH078427B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=13185869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2061946A Expired - Fee Related JPH078427B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 掘削用ドリルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078427B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108723322B (zh) * | 2018-05-24 | 2020-02-21 | 武汉雄驰机电设备有限公司 | 大规格双法兰铜合金轴套或铜合金轴瓦离心铸造方法 |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2061946A patent/JPH078427B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03262892A (ja) | 1991-11-22 |
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