JPH11320246A - メタルバンドソー用刃材およびメタルバンドソー - Google Patents

メタルバンドソー用刃材およびメタルバンドソー

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JPH11320246A
JPH11320246A JP13189198A JP13189198A JPH11320246A JP H11320246 A JPH11320246 A JP H11320246A JP 13189198 A JP13189198 A JP 13189198A JP 13189198 A JP13189198 A JP 13189198A JP H11320246 A JPH11320246 A JP H11320246A
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band saw
metal band
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weq
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志保 福元
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタルバンドソーの寿命を飛躍的に改善する
刃材およびこれを用いたメタルバンドソーを提供する。 【解決手段】 重量%でWeq+Co 29%以上、3
3%以下で、Wが5%以上、9%以下、残部がFeを主
体とする高速度鋼であることを特徴とするメタルバンド
ソー用刃材である。好ましくは、Coを5%以上12%
以下添加する。上記刃材と帯状の胴材を溶接して、メタ
ルバンドソーを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】刃材となる高速度鋼と胴材が
並行に接合されて構成されるメタルバンドソー用刃材お
よびメタルバンドソーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】メタルバンドソーは高速度鋼でなる刃材
と廉価な低合金鋼の胴材を電子ビーム溶接などにより平
行に溶接することで、高速度鋼の節約がなされている。
刃材の代表的な組成は(1)1C−4Cr−9Mo−
1.5W−1.3V−8Co(SKH59)、(2)
0.9C−4Cr−5Mo−6W−2V(SKH51)
である。(1)の鋼は主に難削材(SKD11、ステン
レス鋼など)の切削、(2)の鋼は一般の切削(構造用
鋼など)に使用されている。(1)の鋼は(2)の鋼に
対しW当量(W+2Mo)がやや多くとCoが多く添加
され、耐熱性、耐摩耗性を高めていることを特徴として
おり、これにより、難削材の切削に利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した難削材切削用
途にメタルバンドソーを適用する場合、最も問題となる
のは寿命である。従来、メタルバンドソー用の刃材とし
て、寿命を飛躍的に改善する提案はされておらず、高寿
命の材料が望まれている。本発明の目的は、上記問題に
鑑み、メタルバンドソーの寿命を飛躍的に改善する刃材
およびこれを用いたメタルバンドソーを提供することで
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、メタルバン
ドソーの分野において問題となる高速度鋼の刃材の組成
を見直し、組成を適切に変更することで切削寿命を大幅
に改善できることを見出した。具体的には、高速度鋼の
組成の中で、Weq(=W+2Mo)+Co量を従来材
よりも高め、かつWを規定し、さらに望ましくはCoを
適切な組成の範囲に規定することにより、刃材の硬度を
安定して1000HV得ることが可能となり、切削寿命
を大幅に改善することを見出したものである。
【0005】すなわち、重量%でWeq+Co 29%
以上、33%以下で、Wが5%以上、9%以下、残部が
Feを主体とする高速度鋼であることを特徴とするメタ
ルバンドソー用刃材である。望ましくは、Coが5%以
上12%以下とする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明における重要な特徴はメタ
ルバンドソー用刃材として、従来材と比較してWeq+
Coを高めたことにある。以下にこの値を限定した理由
を述べる。WeqはWと等価な効果をもつようにMo量
を規格化し、WとMoを既定したものである。Mo量を
2倍にすることでWと等価な効果得られる。WeqはW
+2Moと表現できる。以下の実施の形態の表現に「W
eq+Co」の項を用いる。
【0007】メタルバンドソーの切削寿命を高める因子
の中で刃材の硬さがすべてに優先する。Weq、Coは
それぞれ刃材の高硬度化に不可欠な因子であるが、本発
明ではそれぞれの効果をWeq+Coの項で刃材の硬
度、切削寿命を整理できることを見出したので、以下の
記述ではWeq+Coの項で実施の根拠を記述する。
【0008】Weq+Coが29%未満であると、焼き
入れ後の基地に固溶しない基地より硬い炭化物(以下、
未固溶炭化物)が少なくなり、耐摩耗性が得られなくな
る。さらに、基地の硬度を硬くするためにできるだけ焼
き入れ温度を高めに設定するのが望ましいが、高めにす
るとCが過剰に基地に固溶し、刃材の硬度が得られにく
くなり、靭性が低下するので、Weq+Coは29%以
上必要である。Weq+Coが33%を越えると、未固
溶炭化物量が多くなるが、基地に固溶するCが少なくな
り硬さが得られにくくなり、刃材の耐摩耗性が低下す
る。また、製造性が著しく劣化する。したがって、33
%以下が必要である。Wが5%未満であると、焼き入れ
温度では基地の結晶粒が粗くなり、靭性が低下し刃が欠
けやすくなる。また、基地にCが過剰に固溶しやすくな
り、靭性が低下する。したがってWは5%以上が必要で
ある。より好ましくは6%以上である。Wが9%を越え
ると、焼き入れ温度での基地は結晶粒は細かくなるが、
基地に固溶するCが不足し硬度が得られなくなるので、
Wは9%以下が必要である。
【0009】Coが5%未満であると、刃材の硬度が低
くなるので、5%以上が望ましい。15%以上を越える
と刃材の圧延性が著しく低下するので15%以下が望ま
しい。硬度を1000HV以上得るには上述したWeq
+Coの範囲を既定するのがもっとも適切な指標であ
る。C,Cr、V、Si,Mnのそれぞれの組成は、さ
らに安定した刃材の硬さを得るために必要である。典型
的には、Crは3%以上6%以下、Vは1%以上2%以
下、Siは2%以下、Mnは2%以下が望ましい。Cは
WまたはMoとCr、Vの組み合わせで炭化物量に応じ
て適切な範囲が選択される。本発明では1%以上1.4
%以下が望ましい。
【0010】上述した組成の刃材と胴材を溶接接合後、
刃材の硬さが1000HV以上得られるように焼き入れ
焼き戻しを行うことにより、本発明のメタルバンドソー
を得ることができる。上述した刃材に対して、接合する
胴材は従来提案された素材を適用することが可能であ
る。胴材は、刃材を保持し、メタルバンドソーとして使
用される場合にかかる曲げ応力および引張応力に耐える
ことができ、かつ安価であることが望ましい。このた
め、本発明においては、熱処理硬さを53HRC以下の
鋼とすることが好ましい。これ以上の硬さを発揮できる
素材を選択する場合、合金元素を増加する必要があり、
安価な胴材を使用するというメタルバンドソーの目的か
らはずれることになるためである。
【0011】なお具体的な胴材の組成としては、たとえ
ば重量%でC0.6以下、Cr7%以下、Cr以外の4
A,5A,6A属の炭化物形成元素、例えばW,Mo,
V,Nb,Tiの1種または2種以上が総量で3%以
下、残部実質的に鉄よりなる鋼を使用することができ
る。ここで、Cを0.6%以下としたのは、Cは鋼の基
本的な硬さと靭性を確保するために必要な元素である
が、0.6%を超えると靭性は低下していくため、0.
6%を上限とすることが好ましい。
【0012】またCrは、胴材の焼入れ性を高めるとと
もに、Cと結合してCr炭化物を形成し、焼きもどし軟
化抵抗を高める元素である。しかし、過剰な添加は逆に
焼きもどし軟化抵抗を低下させるため、7%以下と規制
することが望ましい。また、Cr以外の4A,5A,6
A属の炭化物形成元素であるWおよびMoは、胴材の耐
摩耗性を高める元素であり、胴材として必要な硬さおよ
び靭性の向上に対して有効な元素である。添加量が多す
ぎると胴材としてもっとも重要な靭性を低下してしまう
ため、3%以下とすることが望ましい。
【0013】たとえば、またV、Nb、Ti等は胴材の
耐摩耗性を向上させるという点でWおよびMoと同様の
効果があり有効である。しかし、これらの元素は高価で
あり、安価な胴材を用いるという目的に反するとため総
量で3%以下とする。また、鋼の製造過程において脱酸
剤として添加されるSi,Mnが含有されていても良い
が、2%を超えると靭性を低下するためそれぞれ2%以
下とすることが望ましい。もちろん胴材の組成として
は、従来のS50CやAISI6150の使用もでき
る。
【0014】
【実施例】(実施例1)表1に示す化学組成の鋼塊を造
塊した。得られた鋼塊を1000〜1200℃の範囲で
15mm直径の棒材に鍛造後、断面形状1×2mmの素
材まで温間および冷間加工により製造した。本発明鋼は
No.AからNo.E、比較鋼はC1からC4である。
比較鋼No.C1はSKH59、No.C2はSKH5
1に対応する。なお、比較鋼のNo.C4は鍛造の段階
で大きな鍛造割れが生じたので、鋳造材で評価した。実
施例1では焼き入れ焼き戻し硬さが刃材にとって重要な
測定値であるので、硬さの評価を行った。
【0015】表1に焼き入れ温度(Q)の1180、1
200℃から焼き入れ、540℃と560℃で焼き戻し
(T)したときのビッカース硬さHVの測定値を併記し
た。本発明鋼は上記の熱処理条件のいずれかで1000
HV以上の硬さが得られている。特にNo.Aは上記の
熱処理条件のいずれでも1000HV以上の硬さが得ら
れている。No.Bは2条件で1000HV以上の硬さ
が得られている。No.C〜No.Eは、No.A、N
o.Bに比べると1000HV得られる熱処理条件は少
なくなっているが、No.A,Bに次いで安定して10
00HV得られる。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】比較例No.C1からNo.C3まではい
ずれの熱処理条件でも1000HV得られていない。N
o.C4は本発明と同じく安定して1000HV得られ
ているが、この測定値は鋳造材で評価した値である。メ
タルバンドソーの刃材を提供するには、鋳造材では刃材
に要求される靭性が著しく劣り、かつ、鍛造も困難であ
るので刃材として不適切である。焼き入れ焼き戻し硬さ
とWeqおよびWeq+Coの関係を図1ないし図2に
図示した。焼戻し硬さは、1200℃で焼き入れ、54
0℃で焼戻した時の硬さである。Weqと(Weq+C
o)の変数による硬さの関係はWeqよりWeq+Co
で整理すると一義的な関係が明確になる。したがって、
本発明で定義するWeq+Coで特性を整理する重要性
はきわめて高い。
【0019】(実施例2)表1に示した発明鋼と比較鋼
を用いて、胴材と溶接接合させ、焼き入れ焼き戻しを行
い、メタルバンドソーを製造した。サイズは1×45×
4500mmである。ただし、比較鋼No.4は刃材を
製造できなかったので、評価対象から外した。胴材の組
成は、重量%で0.53C−0.40Si−1.12M
n−0.68Ni−5.18Cr−0.89W−0.5
6Mo−0.09V−0.0073Al−0.033N
−残Feの化学組成となり、胴材の硬さは52.1HR
であった。バンドソーの切削条件は、湿式、切削速度2
0/min、切削率20cm2/min、ワークは10
0mmφの硬さが180HBのSKD11とした。
【0020】図3にWeq+Coで整理した切削寿命を
示した。切削寿命は切削面にうねりを生じ始めた段階の
切削面積で表した。切削面積が大きいほど切削寿命が長
いことを意味する。本発明鋼のNo.AからNo.Eま
では比較鋼No.C1に対し最低1.2倍、最高1.7
倍の切削寿命の改善効果が現れた。一方、比較鋼No.
C2とNo.C3は比較鋼No.C1に対し、最高でも
約0.8倍程度であった。実施例2の評価結果から、本
発明鋼は従来鋼に対し優れた切削寿命を得ることがわか
った。
【0021】
【発明の効果】上述したように、本発明はメタルバンド
ソーの刃材をWeq+Coを29%以上、33%以下と
し、Wを5%以上、9%以下とすることで従来鋼の難削
材切削用途に適するとされる代表的なSKH59に対し
優れた切削性能を得ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(Weq+Co)を用いたときの焼き入れ焼き
戻し硬さに対する関係を示した図である。
【図2】Weqを用いたときの焼き入れ焼き戻し硬さに
対する関係を示した図である。
【図3】(Weq+Co)で切削性能に対する関係を示
した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年7月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】(実施例2)表1に示した発明鋼と比較鋼
を用いて、胴材と溶接接合させ、焼き入れ焼き戻しを行
い、メタルバンドソーを製造した。サイズは1×45×
4500mmである。ただし、比較鋼No.4は刃材を
製造できなかったので、評価対象から外した。胴材の組
成は、重量%で0.53C−0.40Si−1.12M
n−0.68Ni−5.18Cr−0.89W−0.5
6Mo−0.09V−0.0073Al−0.033N
−残Feの化学組成となり、胴材の硬さは52.1HR
Cであった。バンドソーの切削条件は、湿式、切削速度
20/min、切削率20cm2/min、ワークは1
00mmφの硬さが180HBのSKD11とした。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でWeq+Co 29%以上、3
    3%以下、但し、Weq=W+2Moで、Wを5%以
    上、9%以下、残部がFeを主体とする高速度鋼である
    ことを特徴とするメタルバンドソー用刃材。
  2. 【請求項2】 Coを5%以上12%以下含むことを特
    徴とするメタルバンドソー用刃材。
  3. 【請求項3】 請求項1〜3のいずれかからなる帯状の
    メタルバンドソー用刃材が帯状の胴材と溶接されてなる
    メタルバンドソー。
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