CN1459350A - 合金构件与不锈钢构件的接合方法及切削工具的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了能够以低成本和实用上足够的接合强度接合以碳化钨为主成分的超硬合金构件和不锈钢构件的实用性优异的技术。本发明的以碳化钨为主成分的超硬合金构件1和不锈钢构件2的接合方法的特征是，使超硬合金构件1和不锈钢构件2分别与电极3、4连接，在此超硬合金构件1和不锈钢构件2互相压紧的状态下，使脉冲电流从上述电极3、4流向超硬合金构件1和不锈钢构件2，然后通过焊着使两者接合。

Description

合金构件与不锈钢构件的接合方法及切削工具的制造方法

技术领域

本发明涉及超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法及使用超硬合金制造切削工具的方法。

背景技术

以碳化钨为主成分，与钴、钽、铬等混合而成的超硬合金具有非常高的硬度，通常用作高精度加工金属材料和印刷电路板等硬质材料的钻头等的原材料。

这种超硬合金制钻头具有下述结构。

以往例1(整体型)

将超硬合金棒材的一端加工成刃部，另一端加工成刃柄。

以往例1中，因为刃部和刃柄做成一体，而且整体都是用价格昂贵的超硬合金制成，所以存在成本极高的缺点。另外，在刃部比刃柄直径小的情况下，还存在该刃部直径很难加工的缺点和因加工除去超硬合金而造成浪费的缺点。

以往例2(嵌合型)

如图1所示，在不锈钢制的棒材22上开设凹部23(孔部)，在此凹部23中烧嵌插入超硬合金制的棒材21，然后在超硬合金侧形成刃部，在不锈钢侧形成刃柄部。

以往例2比以往例1成本可降低，但对插入到凹部23的部分和供超硬合金制棒材21插入的不锈钢，都必须进行极高精度的孔加工，而且超硬合金制的棒材21必须多留插入凹部23部分的长度，其结果是成本增高。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的发明，它是一种低成本的方法，提供一项能以实用上足够的接合强度接合以碳化钨为主成分的超硬合金构件和不锈钢构件的实用性优异的技术。

本发明1为超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，所述方法是以碳化钨为主成分的超硬合金构件和不锈钢构件的接合方法，该方法的特征是，超硬合金构件和不锈钢构件分别连接在电极上，在上述超硬合金构件和不锈钢构件互相压紧的状态下，让脉冲电流从上述电极流向上述超硬合金构件和不锈钢构件，然后使两者焊着而接合。

本发明2进一步限定前述1所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其中，超硬合金构件的接合面近旁及不锈钢构件的接合面近旁分别加工成棒状，上述超硬合金构件侧的接合面加工成平坦面，不锈钢构件侧的接合面加工成具有150°以上、180°以下顶角的凸型圆锥状。

本发明3进一步限定前述2所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其中，相当于不锈钢构件的凸型圆锥状底面的断面的直径与超硬合金构件侧的接合面的直径相等或略小。

本发明4进一步限定前述1～3中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其中，脉冲电流设定为在4ms的脉冲时间内每1次脉冲放出100～200Ws的能量。

本发明5进一步限定前述1～4中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其中，超硬合金构件与不锈钢构件互相压紧的挤压力设定在49～120N的范围内。

本发明6为使用超硬合金制造切削工具的方法，该方法的特征是，在通过前述1～5中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法接合的超硬合金构件上加工出刃部，在不锈钢构件上加工出刃柄，制成切削工具。

本发明7进一步限定前述6所述的使用超硬合金制造切削工具的方法，该方法用于制作印刷电路板加工用切削工具。

如果在超硬合金构件和不锈钢构件互相压紧的状态下让脉冲电流从电极流到两者之中，则超硬合金构件的接合面近旁及不锈钢构件的接合面近旁会出现熔融，两者混合而扩散接合，这样超硬合金构件和不锈钢构件就通过该混合部而接合。

因为脉冲电流的能量很容易控制，而且能在短时间内放出高能量，所以特别适用于超硬合金构件的接合面附近及不锈钢构件的接合面附近的熔融，而且可以提高超硬合金构件和不锈钢构件的接合强度。

如上所述，本发明是一项能以实用上足够的接合强度和较低的成本，接合以碳化钨为主成分的超硬合金构件和不锈钢构件的实用性优异的技术。

附图说明

图1是以往例2的说明图。

图2是本发明实施例的说明图。

图3是本发明实施例的说明图。

图中，1表示超硬合金部件，2表示不锈钢部件，3和4表示电极。

具体实施方式

图2和3是本发明一个实施例的示意图，以下参考图2和3对实施例加以说明。

本实施例是制造印刷电路板加工用钻头的例子。将以碳化钨为主成分的超硬合金构件1和不锈钢构件2分别连接于电极3、4，在超硬合金构件1和不锈钢构件2互相压紧的状态下，使脉冲电流从电极3、4流向该超硬合金构件1和不锈钢构件2，通过焊着使两者接合。然后，在超硬合金构件1上加工出刃部，在不锈钢构件2上加工出刃柄部。

超硬合金构件1采用市售的以碳化钨为主成分的超硬合金制圆棒状棒材，该棒材的一个端面设定为接合面。

不锈钢构件2采用SUS440C，SUS420F，SUS420J2，SUS410等的马氏体系不锈钢制圆棒状棒材。而且，将该不锈钢构件2的前端加工成尖细部5，并将此尖细部5的前端面设定为接合面。

超硬合金构件1侧的接合面加工为平坦面，不锈钢构件2侧的接合面加工为具有150°以上、180°以下顶角的凸形圆锥状。通过实验可确认，这种结构在脉冲电流通过的情况下，由于不锈钢构件2的凸形圆锥状部分的直径小，单位面积通过的电流大而容易熔融，所以超硬合金构件1和不锈钢构件2的接合强度有所提高。另外，通过实验还可确认，不锈钢构件2侧的接合面加工成具有170°顶角的凸形圆锥状是最理想的。

另外，将相当于不锈钢构件2的凸形圆锥状底面的断面的直径设定成与超硬合金构件1侧的接合面的直径相等或略小。通过实验可确认，这种结构可以提高超硬合金构件1和不锈钢构件2的接合强度。这是因为在脉冲电流通过的情况下，上述不锈钢构件2的凸形圆锥状部分及其近旁会发生熔融，该熔融物覆盖超硬合金构件1的接合面近旁，但是如果该熔融物大面积覆盖超硬合金构件1的接合面侧，则该熔融物的热量会使超硬合金1的组成发生变化，其结果是造成强度下降。

通过实验还可确认，不锈钢构件2的接合面不是凸形圆锥状而是平面的情况下，基于与上述相同的理由，不锈钢构件2侧的接合面直径比超硬合金构件1侧的接合面直径更小时接合强度会有所提高。

另外，将脉冲电流设定为在4ms的脉冲时间内每1次脉冲能放出100乃至200Ws的能量。这一数据也是通过实验确认的。如果释放的能量在100Ws以下，则超硬合金构件1和不锈钢构件2的熔融不充分，导致接合强度下降。如果释放的能量超过200Ws，特别是不锈钢构件2的熔融过度时，因为与上述同样的理由，熔融物大面积覆盖超硬合金构件1的接合面侧，也会使接合强度下降。

另外，将超硬合金构件1和不锈钢构件2相互压紧的挤压力设定在49～120N(5～12.2kgf)的范围内。该数值也是通过实验确认的。如果挤压力小于49N，则熔融的超硬合金构件1和熔融的不锈钢构件2的混合不充分，导致接合强度下降。如果挤压力超过120N，则不锈钢构件2的凸形圆锥状部分及其近旁熔融过度，因为与上述同样的理由，接合强度也会下降。

以下详述具体的实验结果。

超硬合金构件1使用直径1.42mm的圆棒材。

不锈钢构件2的凸形圆锥状部分的顶角为170°，相当于该凸形圆锥状部分底面的断面的直径为1.20mm。

脉冲时间设定为4ms，输出功率为每1次脉冲释放120Ws的能量。

挤压力设定为98N(10kgf)。

超硬合金构件1和不锈钢构件2接合之后，超硬合金构件1部分通过机械加工被加工成直径1mm的构件。

从超硬合金构件1和不锈钢构件2的接合部位开始，在距离超硬合金构件1侧5mm的位置附加荷重，将上述接合部位发生破损时的附加荷重设定为接合强度。

通过本实验可确认，最小接合强度为26.5N(2.7kgf)。由于超硬合金构件1部分制成φ0.25的钻头时的破裂荷重为0.49N(0.05kgf)，所以一般认为上述最小接合强度在实际使用时已足够(另外，市售的钻头中也有在超硬合金构件1部分做成φ0.25的钻头时，在超硬合金构件1和不锈钢构件2的接合部位将该超硬合金构件1的直径设计成1mm以上的情况)。

如上所述，本实施例能够以低成本和高接合强度使以碳化钨为主成分的超硬合金构件1和不锈钢构件2进行接合。

因此，可以得到在强度、耐久性、精度方面都很好的加工印刷电路板用钻头。

由于不必象以往例2那样，将超硬合金构件1的长度增加一个插入凹部部分所需的长度，所以能够降低成本。

也不必象以往例2那样，在不锈钢构件2上开设高精度的凹部，就这一点上说，也可降低成本。

此外，即使刃柄部直径比刃部大，超硬合金构件1也可以使用接近刃部直径的小直径构件，因此可以减少超硬合金构件1的浪费，就这一点上说，也可降低成本。

另外，如日本专利公开公报平6-199580号所述，通过将接合氛围气设定为低氧氛围气(氩气氛围气或氮气氛围气)，可以进一步提高接合强度。但采用本发明的方法加工印刷电路板用钻头这样的小径钻头时，即便是上述实验获得的接合强度也已足够。因此，可以认为采用本发明的方法后接合可在大气中完成。

Claims (7)

1.超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，所述方法是以碳化钨为主成分的超硬合金构件和不锈钢构件的接合方法，其特征在于，超硬合金构件和不锈钢构件分别连接在电极上，在上述超硬合金构件和不锈钢构件互相压紧的状态下，让脉冲电流从上述电极流向上述超硬合金构件和不锈钢构件，然后通过焊着使两者接合。

2.如权利要求1所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其特征还在于，超硬合金构件的接合面近旁及不锈钢构件的接合面近旁分别被加工成棒状，上述超硬合金构件侧的接合面被加工成平坦面，不锈钢构件侧的接合面被加工成具有150°以上、180°以下顶角的凸型圆锥状。

3.如权利要求2所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其特征还在于，相当于不锈钢构件的凸型圆锥状底面的断面的直径与超硬合金构件侧的接合面的直径相等或略小。

4.如权利要求1～3中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其特征还在于，脉冲电流设定为在4ms的脉冲时间内每1次脉冲释放100～200Ws的能量。

5.如权利要求1～4中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法，其特征还在于，超硬合金构件与不锈钢构件互相压紧的挤压力设定在49～120N的范围内。

6.使用超硬合金制造切削工具的方法，其特征在于，在通过权利要求1～5中任何一项所述的超硬合金构件与不锈钢构件的接合方法接合的超硬合金构件上加工出刃部，在不锈钢构件上加工出刃柄，制成切削工具。

7.如权利要求6所述的使用超硬合金制造切削工具的方法，其特征还在于，制作印刷电路板加工用切削工具。

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