JPH10140856A

JPH10140856A - 破砕機用の刃

Info

Publication number: JPH10140856A
Application number: JP31880596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Otsubo; 宏大坪; Osamu Hashimoto; 橋本　　修
Original assignee: Sakato Kosakusho KK
Current assignee: Sakato Kosakusho KK
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリートなどの破砕の際に、刃に繰
返してかかる摩擦力と衝撃を含む多方面からの強大な応
力に長期間にわたって耐え、かつ破砕機の顎部への溶接
の容易な破砕機用の刃を提供する。【解決手段】破砕機用の刃本体を形成する母材を炭素
鋼、低合金鋼、高合金鋼などの鋼材によって形成すると
ともに、刃先を酸化物、炭化物、窒化物の１種または２
種以上からなる硬質粒子を金属素材中に分散させてなる
ものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は岩石、石材、鉄筋コンク
リートなど等の破砕に用いられる破砕機用の刃に関す
る。特に本発明は鉄筋コンクリート建物などの解体装置
に用いられる優れた耐摩耗性と靱性とを有する破砕機用
の刃に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋コンクリート製の建物等を解体する
に当たっては、鉄筋コンクリート、石材などの構造部材
を解体・破砕するために破砕機が用いられる。その代表
的なものは、実用新案登録公報第３０２１８５４号に記
載のように固定顎と可動顎とを油圧シリンダー機構など
によって開閉自在に設け、それらの一方あるいは双方に
切断刃を設けてコンクリートブロックなどを前記顎に強
力に挟み込み破砕する装置である。かかる装置における
刃は鉄筋コンクリートなどの構造材に食い込み、ひびを
入らせ、広がらせて破砕する機能を持つものであるの
で、耐摩耗性とともに鉄筋コンクリート等の破砕の際に
かかる多方向からの圧力や曲げモーメント、さらには、
衝撃を含む複雑かつ大きな応力に耐えるために一定の靱
性が要求される。また、かかる刃は摩耗によりその寸法
が小さくなったときは新しい刃と取り替えなければなら
ないが、その一方、破砕作業の際、容易に前記顎から脱
落などをしないようにするために、一般に溶接によって
顎に固定する必要があり、そのため溶接性のよいことも
要求される。これらの要求を満たすために、従来構造用
合金鋼を焼き入れしたものが用いられていたが、その硬
さはビッカース硬さで高々７００Ｈｖ程度であり、耐摩
耗性が悪く、連続使用したときには１ヶ月程度で交換し
なければならなかった。耐摩耗性の点だけを考えればさ
らに硬さの高い高速度工具鋼や超硬合金の使用もありう
るが、これらは製造コストが高い上、靱性において著し
く劣るため、鉄筋コンクリートなどの破砕時の応力によ
って破壊しやすいばかりか、これらの刃を顎本体に溶接
することも困難であるばかりでなく、溶接接合部などが
応力集中部で破壊しやすく、実際上使用できない。

【０００３】また、炭素鋼などを母材として破砕用の刃
の形状に仕上げ、その先端部に超硬合金を埋め込み、銀
ロウ等によってロウ付けするものもあるが、使用時に超
硬合金が外れたり、抜け落ちたりするという問題があ
り、さらに使用時において破砕刃の表面に露出している
母材が優先的に摩耗し、そのため破砕刃の形状が大きく
変わり、破砕効率が劣化するという問題もあった。その
ほか、超硬合金を母材中に鋳包るんだものもあり、この
場合は超硬合金の形状にアンダーカット部を設けるなど
の手段を講ずることによって脱落を防ぐことははできる
が、母材が優先的に摩耗する欠陥は解決されず、加えて
超硬合金が靱性不足によりアンダーカット部で破壊する
という問題があった。

【０００４】一般に工具に靱性と表面硬さを付与する手
段として浸炭焼き入れ法があるが、この方法では表面硬
さは高々Ｈｖ７００であり、鉄筋コンクリート破砕用の
刃としては不十分である。一方、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法な
どにより酸化物、炭化物、窒化物を表面に被覆し、耐摩
耗性を向上させることも行われるが、表面硬さはＨｖ１
５００に達するものの、被覆材の厚さが薄い上、母材に
対する接着強度が小さいため、衝撃によって剥離しやす
くコンクリートなどの破砕機用の刃としては適さない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上記従
来技術の有する欠陥のない鉄筋コンクリートなどの破砕
機用の刃を提供することにある。すなわち、鉄筋コンク
リート破砕の際に刃に繰り返してかかる強力な摩砕力と
衝撃を含む複雑かつ強大な応力に長期間にわたって耐
え、かつ破砕機の顎部への溶接による固定の容易な破砕
機用の刃を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するために、破砕機用の刃について以下の手
段を採用する。すなわち、破砕機用の刃本体を形成する
母材と該母材上に被覆・形成された刃先からなる破砕機
用の刃において、前記母材を炭素鋼、低合金鋼、高合金
鋼から選ばれた鋼材によって形成するとともに、前記刃
先を酸化物、窒化物、炭化物の１種または２種以上から
なる硬質粒子を金属素材中に分散させてなる硬質粒子分
散合金によって形成するものである。この際、刃先は溶
射または肉盛り溶接によって母材上に被覆されているも
のとし、また、母材上に被覆される刃先のベースとなる
金属素材は鉄、クロム、ニッケル、モリブデン、タング
ステン、チタン、コバルト、ニオブの金属単体またはこ
れらをベースとする合金とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においては、破砕機用の刃
に耐摩耗性と靱性をともに保持させるため、刃本体を靱
性を有する母材によって形成するとともに、その母材上
に耐摩耗性を有し、かつ鉄筋コンクリートなどの強固な
建材を破砕する際にも容易に欠落したり破壊されたりす
ることのない、かつ相当長期にわたって使用に耐える被
覆層を形成するものである。いわゆる複合材料とするこ
とによって、破砕機用の刃に要求される諸特性を満足さ
せるのである。以下図面を参照して具体的に説明する。

【０００８】図１は、本発明の用いられる破砕機の一構
造を示す。ここに示すように、固定顎２と可動顎３とを
油圧シリンダー機構などによって開閉自在に設け、それ
らの一方あるいは双方に破砕刃１を設けてコンクリート
ブロックなどを前記顎に強力に挟み込み破砕するように
なっている。刃１は、通常、図２に示すように楔形をな
しており、靱性を有する鋼材によって本体部１ａが形成
される。この刃本体１ａは破砕機が稼働する際には衝撃
を含む複雑な応力を受け、また、耐摩耗性を有する刃先
（被覆層）１ｂを支え、かつ破砕機の顎２または３との
溶接（溶接面６によって行われる）によって固定されて
破砕作業を行わせる機能を有するので、十分高い靱性と
強度を有し、かつ刃先（被覆層）１ｂおよび破砕機の顎
２、３との溶接性が良好なものでなければならない。特
に、本発明の対象とする破砕機用の刃１は、一般には比
較的遅い速度で動作するが、その反面、非常に大きな力
が刃先（被覆層）１ｂ、さらには刃本体１ａに掛かるの
が特徴であるので、これらの事情を勘案して刃本体の材
質を選択するのが望ましい。一般には炭素鋼、低合金
鋼、高合金鋼から要求される靱性などを判断基準として
選択すればよい。なお、これら材料の製造方法について
特に制限はなく、圧延材のほか、鍛鋼、鋳鋼等も使用し
うる。

【０００９】刃先（被覆層）１ｂを構成する被覆材料
は、酸化物、窒化物、あるいは炭化物の１種または２種
以上を金属素材中に分散させた硬質粒子分散合金とす
る。かかる構成にすることにより、酸化物など硬質粒子
の有する高い硬さにより高度の耐摩耗性を刃先に保有せ
しめるとともに、ベースとなる金属材料の有する靱性に
より刃先構成材料自体の靱性を確保することができる。
酸化物としてはＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ０₂、Ｚｒ０₂等を、炭化
物としてはＷＣ、Ｗ₂Ｃ、ＳｉＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｔ
ｉＣ等を、窒化物としてはＳｉＮ、ＴｉＮ等を用いるこ
とができる。中でも炭化物の使用は溶射あるいは肉盛り
の際、金属素材とよくなじみ、また、金属素材中にＣが
固溶することによってこれを強化するので、刃先の硬度
上昇に一層よい影響を与える。これらの酸化物等は、後
に示すように溶射、あるいは肉盛り溶接の際、金属素材
中に添加されるが、その粒度は１５ないし５００メッシ
ュ（タイラーメッシュ）が好ましい。これら硬質粒子の
金属素材中への混合量はほぼ金属素材の重量に対して５
％から９０％程度とし、破砕刃の使用条件などによって
調整する。

【００１０】刃先（被覆層）１ｂを構成するベースとな
る金属素材は、鉄、クロム、ニッケル、モリブデン、タ
ングステン、チタン、コバルト、ニオブの金属単体また
はこれらをベースとする合金である。これらの金属ある
いは合金は前述の硬質粒子とのなじみがよく、また母材
である鋼材と溶射等により完全に溶着することができる
ので、破砕用の刃が鉄筋コンクリートなどの硬くかつ靱
性のあるものを破砕する際にも接合部で剥離することが
ない。これらの金属素材としては、鉄系材料としては、
炭素鋼、低合金鋼、高合金鋼等を用いることができる。
低合金鋼としてはＪＩＳ規格に示すＳＣＮ材、ＳＮＣＭ
材、高合金鋼としてはＳＵＳ材、ＳＵＨ材、ＳＫＤ材、
ＳＫＨ材、１３Ｍｎ鋼、さらにはマルエージング鋼等を
用いることができる。非鉄金属あるいはそれらの合金、
たとえばハステロイ系の合金やインコネル系の合金、さ
らにはステライト系の合金も使用できる。またこれら合
金にＳｉ、Ｃ、Ｂ等を添加しておくことは金属素材を強
化し、また、溶射の際いわゆる自溶性合金となって母材
との接合性をよくする効果もあり、きわめて有用であ
る。

【００１１】刃本体１ａを形成する母材上に上記硬質粒
子分散合金を被覆するには、肉盛り溶接あるいは溶射法
を用いるのが好適である。肉盛り溶接にはガス溶接、被
覆アーク溶接、サブマージアーク溶接、ＴＩＧ溶接、Ｍ
ＩＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接、プラズマアーク溶接、
エレクトロスラグ溶接などを用いることができ、溶射法
としては、フレーム溶射法、プラズマ溶射法、ハイパー
ソニック溶射法等を用いることができる。なお、これら
の方法によって硬質粒子分散合金を被覆する前、あるい
は被覆後に、適当な熱処理を施すことは母材の特性向上
を含めて好ましい。なお、被覆層の厚さは肉盛り溶接、
溶射のいずれの場合も２ｍｍ以上とするのが耐久性の面
からみて好ましい。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を比較例とともに示す。
表１はマルエージング鋼あるいはＳＮＣＭ鋼を母材とし
た刃本体の上に硬質金属分散合金を肉盛り溶接した例で
ある。肉盛り溶接はプラズマアーク溶接法により前記刃
本体の上に３ｍｍ厚さの刃先を構成するように行った。
一方、表２はＳＮＣＭ４３１合金製の母材上に硬質粒子
分散合金を溶射した例である。溶射にはフレーム溶射法
を用い、厚さ２ｍｍの溶射層を形成した。表１、表２に
示すように肉盛り溶接の場合も溶射の場合も十分な硬さ
を有する刃先が形成されていた。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】これらの方法で製作された破砕機用の刃は
図１に示すコンクリート破砕機の油圧ショベルのはさみ
部（顎）に溶接によって取り付けられ、鉄筋コンクリー
トを破砕する実地試験に供された。実地試験には、切断
力１３６ｔｏｎ、破砕力６５ｔｏｎ、使用圧力３１．４
ＭＰａの破砕機を用い、動作回数が１００００回になる
まで鉄筋コンクリートを破砕し、その後、刃先端部の摩
耗量を測定した。測定は刃の側面の破砕作業によって変
形しない部分（２点）を基準点としてマーカーを入れ、
３次元形状測定器で上記実地試験前後の刃のプロファイ
ルを測定し、上記基準面と刃先端までの距離の差の最大
値を摩耗量として算出するという方法によって行った。
表３に測定結果を示す。試験材の番号は、表１、２の各
試験材に対応している。

【００１６】なお、比較例として以下の破砕用の刃を作
成し、試験に供した。ＳＮＣＭ４３１単体：ＳＮＣＭ４３１鋼を溶解、破砕
刃に鋳造し、９３０℃に加熱し水冷したもの（比較例
１）。マルエージング鋼単体：マルエージング鋼（１８Ｎｉ
−１２Ｃｏ−１．３Ｔｉ−０．１Ａｌ−０．０２Ｚｒ−
０．００３Ｂ−０．０６Ｃａ）を溶解、破砕刃に鋳造し
たもの（比較例２）。超硬合金（Ｅ５）チップ鋳包型：前記マルエージング
鋼製の刃先部１ｂに図３に示すように超硬合金製チップ
４を鋳包んだもの（比較例３）。超硬合金（Ｅ５）チップ差込型：前記マルエージング
鋼製の刃先部１ｂに図４に示すように機械加工によって
挿入孔を設け、超硬合金製チップ４を差込み、ロウ付け
したもの（比較例４）。なお、マルエージング鋼はすべ
て８７５℃で溶体化処理した後、４８０℃で時効処理し
たものである。超硬合金取り付け型：ＳＮＣＭ製の破砕刃の台の先端
に図５に示すように超硬合金チップ４をロウ付けによっ
て取り付けたもの（比較例５）。

【００１７】

【表３】

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上のように破砕機用の刃を構
成したので、従来高々１ヶ月程度であった刃の寿命がほ
ぼ３〜４ヶ月程度に延び、長時間を要する刃の交換作業
時間を大きく節減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象である破砕機の要部を示す斜
視図。

【図２】本発明の破砕機用の刃の外観を示す全体斜視
図。

【図３】本発明の破砕機用の刃の断面図。（ａ）は刃先
に平行方向の断面図、（ｂ）は刃先に直角方向の断面図
である。

【図４】本発明の比較例３（超硬合金チップ鋳包型）の
刃の断面図。（ａ）は刃先に平行方向の断面図、（ｂ）
は刃先に直角方向の断面図である。

【図５】本発明の比較例４（超硬合金チップ差込型）の
刃の断面図。（ａ）は刃先に平行方向の断面図、（ｂ）
は刃先に直角方向の断面図である。

【図６】本発明の比較例５（超硬合金チップ取り付け
型）の刃の断面図。（ａ）は刃先に平行方向の断面図、
（ｂ）は刃先に直角方向の断面図である。

【符号の説明】

１：破砕機用の刃１ａ：刃本体部１ｂ：刃先（被服層）２：破砕機固定顎３：破砕機可動顎４：超硬合金チップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】刃本体を形成する母材と該母材上に被覆
・形成された刃先からなる破砕機用の刃において、前記母材を、炭素鋼、低合金鋼、高合金鋼から選ばれた
鋼材によって形成し、前記刃先を酸化物、窒化物、炭化物の１種または２種以
上からなる硬質粒子を金属素材中に分散させてなる硬質
粒子分散合金によって形成することを特徴とする破砕機
用の刃。
【請求項２】刃先は溶射または肉盛り溶接によって母
材上に被覆されていることを特徴とする請求項１記載の
破砕機用の刃
【請求項３】金属素材は鉄、クロム、ニッケル、モリ
ブデン、タングステン、チタン、コバルト、ニオブの金
属単体またはこれらをベースとする合金である請求項１
または２記載の破砕機用の刃。