DE19742393B4

DE19742393B4 - Schneidwerkzeug und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE19742393B4
Application number: DE1997142393
Authority: DE
Inventors: Ryuji Ohtani; Isao Fuwa; Masahiro Ikegami; Noboru Katano Kusano; Toshikazu Hikone Hamada; Kyoichiro Hikone Nakayama
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: HK1010165A1; CN1178732A; KR19980024930A; JP3633217B2; DE19742393A1; CN1063995C; KR100262230B1; US6035844A; TW396883U; JPH10296535A

Abstract

Schneidwerkzeug, mit
einem Metallhalter (1);
einem Schneidekantenstück (2) aus Sinterhartmetall; und
einer Metallschicht (3), die zwischen dem Metallhalter (1) und dem Schneidekantenstück (2) einen Verbindungsbereich bildet, um so das Schneidekantenstück (2) an dem Metallhalter (1) zu befestigen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Metallschicht (3) einen hochfesten Metallabschnitt (32) und einen hochzähen Metallabschnitt (31) umfasst, wobei der hochzähe Metallabschnitt in einem Endabschnitt des Verbindungsbereichs des Schneidekantenstücks (2) und des Metallhalters (1) angeordnet und zäher als der hochfeste Metallabschnitt (32) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug mit einem Metallhalter und einem Schneidekantenstück aus Sinterhartmetall sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Schneidwerkzeugs.

Bei einem Schneidwerkzeug, welches ein aus Sinterhartmetall gemachtes Schneidekantenstück umfasst, das mit einem Metallhalter verbunden ist, wird zur Verbindung des Schneidekantenstücks mit dem Metallhalter im Allgemeinen ein Hartlötmaterial wie eine Silberhartlötlegierung verwendet (siehe DE 43 04 104 C2 ), in die zusätzlich eine dünne Hartmetallplatte eingebettet werden kann (siehe US 4,951,762 A ). Bei dem Schneidwerkzeug mit dem derart gelöteten Schneidekantenstück macht die Hitze zum Lötzeitpunkt den Metallhalter stumpf, wodurch die Härte verringert wird; zusätzlich kann das Schneidekantenstück beim Aufbringen einer großen Last abfallen.

Daher wird ein Schneidwerkzeug bereitgestellt, welches ein Schneidekantenstück umfasst, das an einen Metallhalter durch Schmelzschweißen mit einem Hochenergiestrahl wie einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl angehaftet ist, wie in der JP 63-43789 A, der JP 4-52181 B2 und der US 4,686,080 A gezeigt ist. In diesem Fall verursacht das Schneidwerkzeug beim Aufbringen einer beträchtlich großen Last keinerlei Probleme, verglichen mit einem Schneidwerkzeug, dessen Schneidekantenstück wie vorstehend beschrieben angelötet ist.

Jedoch können bei dem Schneidwerkzeug, welches das durch Aufbringen eines Hochenergiestrahls verbundene Schneidekantenstück umfasst, aufgrund einer Spannungskonzentration am Ende der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters Risse auftreten, wenn das Lastniveau groß ist. Daher sind nach dem derzeitigen Stand der Dinge weitere Verbesserungen erforderlich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug, das selbst in einer Umgebung mit hoher Belastung verwendet werden kann, sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem das Schneidwerkzeug leicht hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe durch ein Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß Anspruch 9 gelöst.

Die Hitzebelastung, welche bei der Durchführung des Schweißens zum Kühlzeitpunkt ein Problem darstellt, wird bei dem erfindungsgemäßen Schneidwerkszeug durch Auswahl des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallschicht verringert, wobei die Metallschicht in dem Endstück der Verbindungsfläche, wo sich die Spannung konzentriert, aus einem hochzähen Material und in den anderen Abschnitten aus einem hochfesten Material besteht, welches die Zähigkeitsanforderungen erfüllt, wodurch das leichte Auftreten von Rissen im Endstück der Verbindungsfläche unterdrückt wird.

In diesem Fall können das hochfeste Metallteil und das hochzähe Metallteil der Metallschicht aus der gleichen Metallfamilie gemacht sein und dasselbe Element enthalten (mindestens ein gemeinsames Metallelement ist in den zwei Metallschichten eingeschlossen) oder aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten gemacht sein (die hauptsächlichen Metallelemente sind zwischen den zwei Metallschichten unterschiedlich). Indem die Metallteile aus der gleichen Metallfamilie, welche das gleiche Element enthält, gemacht werden, wird eine gute Verbindung zwischen dem hochfesten Metallteil und dem hochzähen Metallteil bereitgestellt und können Defekte vermindert werden. In diesem Fall kann das hochfeste Metallteil vorzugsweise aus einer Legierung, welche hauptsächlich Eisen und Nickel umfasst, und das hochzähe Metallteil aus einem Metall gemacht sein, welches einen größeren Nickelgehalt als das hochfeste Metallteil besitzt. Indem die Metallteile aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten gemacht werden, können das hochfeste Metallteil und das hochzähe Metallteil aus mehreren geeigneten Materialien gemacht werden.

Wenn sich die Härte der Metallschicht schrittweise von dem hochfesten Metallteil zum hochzähen Metallteil im Endstück der Verbindungsfläche ändert, kann eine Spannungskonzentration an den Grenzen zwischen dem hochfesten Metallteil und dem hochzähen Metallteil vermieden werden, wodurch ein bevorzugtes Ergebnis erzeugt werden kann. Wenn sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des hochfesten Metallteils der Metallschicht schrittweise von der Seite des Metallhalters zur Seite des Schneidekantenstücks ändert, kann die zum Kühlzeitpunkt auftretende Hitzebelastung zum Verbindungszeitpunkt weiter vermindert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Festigkeit und Zähigkeit zum Schweißzeitpunkt eingestellt, was leicht durchführbar ist.

Wenn zu diesem Zeitpunkt die Metallschicht derart gebildet wird, dass sie aus einem Metall gemacht ist, das hauptsächlich Eisen und Nickel umfasst, und das Endstück der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters einen größeren Nickelgehalt als die anderen Abschnitte hat, können das Endstück der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte leicht mit unterschiedlichem Nickelgehalt, also Festigkeit und Zähigkeit, hergestellt werden, indem der Nickelgehalt zum Schweißzeitpunkt eingestellt wird.

Wenn in mindestens einem Teil des Verbindungsteils des Metallhalters und des Schneidekantenstücks eine Kerbe gemacht und die Kerbe, welche das Endteil der Verbindungsfläche wird, größer als andere Abschnitte gemacht wird, erhöht sich im Anschluss an die Zugabe von Nickel oder einer Nickellegierung als Füllstoffmaterial und der Durchführung des Schweißens im Kerbenabschnitt der Prozentsatz an Füllstoffmaterial, also der Nickelgehalt, im Endteil der Verbindungsfläche, wodurch der Endteil der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt dargestellt werden können.

Wenn Nickel auf eine Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück und eine über eine Ecke an die Verbindungsfläche angrenzende Fläche plattiert wird, erhöht sich im Anschluss an das Schweißen des Schneidekantenstücks an die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters und der Nickelplattierung der Nickelgehalt des Endstücks der Verbindungsfläche durch das Nickel in der Nickelplattierung an der Ecke und in anderen Abschnitten über die Ecke, wodurch das Endstück der Verbindungsfläche und andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt dargestellt werden können.

Wenn in der Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück, welche das Endteil der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters wird, eine Vertiefung gebildet wird, bildet sich im Anschluss an die Bildung einer Nickelschicht auf der Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück, welche die Vertiefung enthält, durch Plattieren oder Sprühen und anschließendes Schweißen des Schneidekantenstücks an die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters und der Nickelschicht eine Legierungsschicht mit einem großen Nickelgehalt im Endteil der Verbindungsfläche an der Vertiefung, wodurch der Endteil der Verbindungsfläche und andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt dargestellt werden können.

Eine Nickelschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung kann in mindestens einem Teil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gebildet werden, und der Nickelgehalt der Nickelschicht, welche das Endteil der Verbindungsfläche wird, kann größer als der der Nickelschicht in anderen Abschnitten gemacht werden, und im Anschluss können der Metallhalter und das Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsteil und der Nickelschicht zusammengeschweißt werden.

Wenn eine Nickelschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung in mindestens einem Teil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gebildet und die Nickelschicht, welche das Endteil der Verbindungsfläche wird, dicker als die Nickelschicht in anderen Abschnitten gemacht wird, kann im Anschluss an das Zusammenschweißen des Metallhalters und des Schneidekantenstücks durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsteil und der Nickelschicht eine Legierungsschicht mit einem großen Nickelgehalt ebenfalls im Endteil der Verbindungsfläche gebildet werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Nickelschicht durch Plattieren oder Sprühen gebildet und anschließend zur Einstellung der Dicke der Nickelschicht abgekratzt oder abgeschnitten wird, kann die Nickelschicht mit einer gewünschten Dickeverteilung leicht bereitgestellt werden.

Wenn eine dünne Platte aus Nickel oder einem nickelhaltigen Metall zwischen den Verbindungsflächen des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben und ein Teil der dünnen Platte, welche das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks wird, vom Metallhalter nach außen herausragt, können im Anschluss an das Zusammenschweißen des Metallhalters und des Schneidekantenstücks durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsmetall und der dünnen Platte daher das Endteil der Verbindungsfläche und andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt dargestellt werden.

Wenn das Schneidekantenstück aus Sinterhartmetall über die Metallschicht an den Metallhalter aus Stahl geschweißt und sicher befestigt werden soll und die Metallschicht aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten im Endteil der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters und anderen Abschnitten gebildet ist, können leicht ein außerordentlich festes Metallteil und ein außerordentlich zähes Metallteil gebildet werden.

Wenn zu diesem Zeitpunkt ein hochzähes Metall in das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks und ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, und das hochzähe Metall im Endteil durch die Schmelzwärme des hochfesten Metalls geschmolzen wird, kann das Auftreten eines abrupten Kochens im hochzähen Metall selbst dann vermieden werden, wenn das hochzähe Metall einen beträchtlich tieferen Schmelzpunkt als das hochfeste Metall hat, ohne dass eine Temperatursteuerung erforderlich ist.

Wenn ein hochzähes Metall in das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben werden und das hochzähe Metall im Endstück geschmolzen wird, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück im Endteil der Verbindungsfläche verbunden und zusammengeschweißt werden, und anschließend das hochfeste Metall geschmolzen wird, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, können die zum Zeitpunkt des Schweißens des hochfesten Metallteils und zum Zeitpunkt des Kühlens nach dem Schweißen auftretenden Hitzebelastungen in dem hochzähen Metallteil abgebaut werden, da das Endteil der Verbindungsfläche, in welchem sich die Spannung leicht konzentriert, zuerst geschweißt wird.

Wenn ein hochzähes Metall in das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben werden und das hochzähe Metall im Endstück geschmolzen wird, wodurch zeitweilig das hochfeste Metall an den Metallhalter oder das Schneidekantenstück befestigt wird, und anschließend das Schneidekantenstück und den Metallhalter zum Schweißen relativ zueinander gebracht werden, kann das Material der Metallschicht leicht zugeführt und das Schneidekantenstück stabil und einfach erstellt werden.

Wenn ein hochzähes Metall in das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben werden und das hochzähe Metall im Endstück in den Metallhalter oder das Schneidekantenstück eingeschlossen wird, wodurch gleichzeitig das hochfeste Metall zeitweilig befestigt wird, und anschließend das Schneidekantenstück und den Metallhalter zum Schweißen relativ zueinander gebracht werden, kann das Material der Metallschicht ebenfalls leicht zugeführt und das Schneidekantenstück ebenfalls stabil und einfach erstellt werden.

Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben und das hochzähe Metall und das hochfeste Metall gleichzeitig geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt und das hochfeste Metall und das hochzähe Metall an Grenzstellen zwischen den beiden Metallen geschmolzen und vermischt werden, kann die Metallschicht, deren Härte sich schrittweise von dem hochfesten Metallteil zu dem hochzähen Metallteil im Endteil der Verbindungsfläche ändert, leicht bereitgestellt werden.

Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche, ein Metall mit dazwischenliegenden Eigenschaften zwischen das hochzähe Metall und das hochfeste Metall gegeben und die Metalle erhitzt und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann die Metallschicht, deren Härte sich schrittweise vom hochfesten Metallteil zum hochzähen Metallteil im Endteil der Verbindungsfläche verändert, ebenfalls leicht bereitgestellt werden.

Wenn weiterhin ein hochzähes Metall in das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben und aus einer Vielzahl an Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet wird, und das hochzähe Metall und das hochfeste Metall erhitzt und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann das hochfeste Metallteil, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich schrittweise von der Metallhalterseite zur Seite des Schneidekantenstücks verändert, leicht bereitgestellt werden.

Wenn ein Gemisch aus 6–20% Co-Pulver in WC-Pulver in die Seite des Schneidekantenstücks, ein Gemisch aus 40–60% Co-Pulver in WC-Pulver in die Seite des Metallhalters und Cu-Pulver in das Endteil der Verbindungsfläche gegeben werden, und die Pulver erhitzt und gesintert werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann das hochfeste Metallteil, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich schrittweise von der Seite des Metallhalters zur Seite des Schneidekantenstücks verändert, ebenfalls leicht bereitgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben.

Es zeigen:
1(a) und 1(b) ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug, wobei 1(a) eine Vorderansicht des Schneidwerkzeugs und 1(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht ist;
2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs, welches sich von dem Schneidwerkzeug in den 1(a) und 1(b) hinsichtlich der Form des Schneidekantenstücks unterscheidet;
3(a) und 3(b) einen Zustand in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs, wobei 3(a) eine perspektivische Ansicht des Schneidwerkzeugs und 3(b) eine Seitenansicht ist;
4 eine Seitenansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs;
5 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren eines anderen Beispiels des Schneidwerkzeugs;
6 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs in einem anderen Herstellungsverfahren;
7 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs;
8 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer ungeeigneten Form einer Grundplatte;
9 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren eines anderen Schneidwerkzeugs;
10 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs;
11(a) und 11(b) ein anderes Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs, wobei 11(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs und 11(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
12(a) bis 12(c) noch ein anderes Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs, wobei die 12(a) und 12(b) perspektivische Ansichten zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs und 12(c) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
13(a) bis 13(d) ein unterschiedliches Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs in der Reihenfolge der Herstellungsschritte;
14(a) und 14(b) ein anderes Beispiel des Schneidwerkzeugs, wobei 14(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs und 14(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
15 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Wachstumsvorgangs beim Plattieren in einer Vertiefung des Schneidwerkzeugs;
16 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren in einem anderen Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs;
17 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsvorgang im Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs;
18 eine Seitenansicht zur Darstellung eines anderen Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs;
19(a) und 19(b) Seitenansichten zur Darstellung noch eines anderen Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs;
20(a) und 20(b) Seitenansichten zur Darstellung eines anderen Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs;
21(a) und 21(b) perspektivische Ansichten zur Darstellung eines unterschiedlichen Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs;
22(a) bis 22(c) ein anderes Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs, wobei die 22(a) und 22(b) perspektivische Ansichten zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs sind und 22(c) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
23(a) und 23(b) noch ein anderes Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs, wobei 23(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs und 23(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
24 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren in einem anderen Beispiel des Schneidwerkzeugs;
25(a) und 25(b) einen Zustand in einem Herstellungsverfahren in einem weiteren Beispiel des Schneidwerkzeugs, wobei 25(a) eine Seitenansicht und 25(b) eine Grundansicht ist;
26(a) und 26(b) ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens eines Schneidwerkzeugs, wobei 26(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs und 26(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
27(a) und 27(b) ein anderes Beispiel des Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs, wobei 27(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs und 27(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs ist;
28 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines anderen Beispiels des Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs;
29 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines anderen Beispiels des Schneidwerkzeugs;
30 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs;
31(a) bis 31(c) ein anderes Beispiel des Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs, wobei 31(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands vor dem Schweißschritt, 31(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach einem ersten Schweißschritt, und 31(c) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach einem zweiten Schweißschritt ist; und
32(a) und 32(b) ein weiteres Beispiel des Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs, wobei 32(a) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands nach dem Schweißen des Schneidwerkzeugs und 32(b) eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands in einem Herstellungsverfahren des Schneidwerkzeugs ist.
Bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen wird nun eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Ein in den 1(a) und 1(b) gezeigtes Schneidwerkzeug ist eine kreisförmige Sägeklinge, welche einen Metallhalter 1 aus Stahl, beispielsweise Kohlenstoffstahl SK4, SK5, SK6 in JIS (japanischer industrieller Standard) G4401, oder YC3, YC5, YCS3, YCS4 in YSS-Kohlenstoffwerkzeugstahl oder dergleichen (obwohl das Material nicht darauf beschränkt ist), und ein Schneidekantenstück 2 aus Sinterhartmetall, beispielsweise eine gesinterte Legierung aus Wolframcarbid WC und Kobalt Co (beispielsweise SF, S1, S2, S3, G1, G2, G3, D1, D2, D3 in JIS H5501) oder dergleichen (obwohl das Material nicht darauf beschränkt ist), welches an eine Kimme auf einer Seite eines Vorsprungs 10, welcher in die äußere periphere Richtung vom peripheren Rand des Metallhalters 1 zeigt, sicher befestigt ist, umfasst. Das in 1(b) gezeigte Schneidekantenstück 2 ist von einem Typ, bei welchem eine Seite eine Schneidekante ist; das in 2 gezeigte Schneidekantenstück 2 ist von einem Typ, bei welchem eine Schneidekante auf beiden Seiten befestigt ist.
Das Schneidekantenstück 2 ist mit dem Metallhalter 1 über eine Metallschicht 3 verbunden. Diese Metallschicht 3 ist nicht über die gesamte Fläche homogen und ist am Ende des Verbindungsbereichs aus einem hochzähen Metallteil 31 mit hoher Zähigkeit und in den anderen Stellen aus einem hochfesten Metallteil 32 mit geringerer Zähigkeit als das hochzähe Metallteil 31, aber mit höherer Festigkeit gefertigt. Das hochfeste Metallteil 32 ist aus einem Material gebildet, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallhalters 1 und des Schneidekantenstücks 2 liegt. Die hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit sind Begriffe, welche Vergleiche zwischen den Metallteilen 31 und 32 darstellen und sich nicht auf eine absolute Bewertung beziehen.
Das hochzähe Metallteil 31 und das hochfeste Metallteil 32 können aus der gleichen Metallfamilie, welche das gleiche Element enthält (mindestens ein gemeinsames Metallelement ist in den zwei Metallschichten eingeschlossen) oder unterschiedlichen Metallen gemacht sein, welche unterschiedliche Elementkomponenten enthalten (die hauptsächlichen Metallelemente sind in den zwei Metallschichten unterschiedlich). Wenn sie aus der gleichen Metallfamilie gebildet sind, kann die Verbindung zwischen dem hochfesten Metallteil 32 und dem hochzähen Metallteil 31 gut gemacht werden und können Defekte vermindert werden.
Um das hochzähe Metallteil 31 und das hochfeste Metallteil 32 aus der gleichen Metallfamilie zu bilden, wird vorzugsweise die Metallschicht 3 aus einer Legierung gebildet, welche Eisen-Nickel (Fe-Ni) umfasst, bereitgestellt von Schmelzstahl (SK5) und Nickel (Ni). In diesem Fall können die hochfesten und hochzähen Teile in Abhängigkeit vom unterschiedlichen Nickelgehalt bereitgestellt werden, wobei der Nickelgehalt in dem hochfesten Metallteil 32 vermindert und in dem hochzähen Metallteil 31 erhöht ist. Beispielsweise ist das hochzähe Metallteil 31 auf 30–60% Ni, 0,1–0,5% C und einen Rest aus Fe sowie das hochfeste Metallteil 32 auf 20–30% Ni, 0,4–0,6% C und einen Rest an Fe festgelegt (jeder Teil kann Kobalt Co oder eine Sinterhartmetallkomponente enthalten).
Das hochfeste Metallteil 32 mit einem geringen Nickelgehalt besitzt eine sehr hohe Streckgrenze und ist schwer plastisch verformbar, während das hochzähe Metallteil 31 mit einem großen Nickelgehalt eine sehr geringe Streckgrenze besitzt und leicht verformt wird. Daher besitzt das Schneidwerkzeug, welches das hochfeste Metallteil 32 in den von dem Ende der Verbindungsfläche unterschiedlichen Abschnitten besitzt, eine hohe Streckgrenze als gesamtes Verbindungsteil und wird nicht leicht verformt; es kann die Schneidwerkzeugsfunktion erfüllen. Wenn das hochfeste Metallteil 32 mit einem geringen Nickelgehalt ebenfalls für das Ende der Verbindungsfläche vorgesehen wird, wo sich der Wärmebelastungsrückstand zum Schweißzeitpunkt und die externe Lastbelastung leicht konzentrieren, treten oft Risse auf, da das hochfeste Metallteil 32 eine geringe Zähigkeit besitzt. Allerdings ist das hochzähe Metallteil 31 mit einem großen Nickelgehalt und einer hohen Zähigkeit für das Ende der Verbindungsfläche vorgesehen, so dass keine Risse auftreten.
Darüber hinaus wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des hochfesten Metallteils 32 der Metallschicht 3 auf einen Zwischenwert zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schneidekantenstücks 2 und des Metallhalters 1, welcher größer als dieser Wärmeausdehnungskoeffizient ist, eingestellt. Somit werden die Hitzebelastungen zum Zeitpunkt des Schweißens zur Verbindung des Schneidekantenstücks 2 mit dem Metallhalter 1 und zum Zeitpunkt des Kühlens mittels der Metallschicht 3 abgeleitet und können an der Verursachung des Auftretens von Rissen oder der Entfernung des Schneidekantenstücks 2 gehindert werden.
Mit steigendem Nickelgehalt wird die Härte der Fe-Ni-Legierung vermindert und die Zähigkeit erhöht, während mit sinkendem Nickelgehalt die Härte der Fe-Ni-Legierung steigt und die Fe-Ni-Legierung schwer plastisch verformbar wird, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient jedoch am kleinsten wird, wenn der Nickelgehalt etwa 30% beträgt. Um die Metallschicht 3 zu bilden, insbesondere den hochfesten Metallteil 32 der Fe-Ni-Legierung, sollte beachtet werden, dass es nicht gut ist, einfach den Nickelgehalt zur Erhöhung der Härte zu verringern.
Das Schneidwerkzeug, welches das Schneidekantenstück 2 umfasst, das wie vorstehend beschrieben über die Metallschicht 3 mit den Metallteilen 31 und 32 mit unterschiedlichen Nickelgehalten am Metallhalter 1 befestigt ist, kann durch Schweißen des Schneidekantenstücks 2 an den Metallhalter 1 wie folgt bereitgestellt werden: Wie in den 3(a) und 3(b) gezeigt ist, wird in eine Verbindungsfläche des Metallhalters 1 aus Stahl, mit welcher das Schneidekantenstück 2 verbunden wird, eine Kerbe gemacht und wird das Schneidekantenstück 2 in Anschlag gebracht. Während geschmolzenes Metall 5 zugegeben wird, wird zum Schweißen ein Laserstrahl 8 zum Erhitzen und Schmelzen sowohl des geschmolzenen Metalls 5 als auch der Kerbe des Metallhalters 1 aufgebracht, so dass das Legierungsgemisch des geschmolzenen Metalls 5 und des Metalls der Kerbe des Metallhalters 1 die Metallschicht 3 bildet, wie in 4 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Metall mit einem hohen Nickelgehalt, beispielsweise reines Nickel, als geschmolzenes Metall 5 am Ende der Verbindungsfläche und beispielsweise eine Legierung aus 40– 50% Ni und einem Rest an Fe als geschmolzenes Metall 5 in anderen Abschnitten verwendet. Da die geschmolzenen Metalle 5 mit unterschiedlichem Nickelgehalt zur Einstellung des Nickelgehalts zum Zeitpunkt des Schweißens verwendet werden, unterscheiden sich das Endteil der Verbindungsfläche und die anderen Abschnitte im Nickelgehalt, obwohl sie aus der gleichen Metallfamilie gebildet sind. Somit können leicht die Metallteile 31 und 32 mit unterschiedlicher Festigkeit und Zähigkeit gebildet werden.
Wie in 5 gezeigt ist, kann die Kerbe, welche das Endteil der Verbindungsfläche des im Metallhalter 1 gebildeten Kerbenteils wird, größer als die anderen Abschnitte gemacht werden. In diesem Fall wird der Nickelgehalt in dem großen Kerbenabschnitt einfach durch Verwendung eines einzigen geschmolzenen Metalls 5 aus Nickel oder einer Nickellegierung erhöht, so dass die Metallteile 31 und 32, welche das Endteil der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte mit unterschiedlichem Nickelgehalt (unterschiedlicher Festigkeit und Zähigkeit) umfassen, gebildet werden können.
Wie in 6 gezeigt ist, kann z.B. eine plattierte Nickelschicht 6 mit einer Dicke von 100–300 μm auf der Verbindungsfläche des Metallhalters 1 zum Schneidekantenstück 2 und der über eine Ecke an die Verbindungsfläche angrenzende Fläche gebildet werden, anschließend das Schneidekantenstück 2 auf die Verbindungsfläche gegeben und der Metallhalter 1 und die Nickelschicht 6 durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl erhitzt und geschmolzen werden, wodurch die Metallschicht 3 zum Anschweißen des Schneidekantenstücks 2 gebildet wird. Am Endstück der Verbindungsfläche ist, wie in 7 gezeigt ist, das hochzähe Metallteil 31 mit einem hohen Nickelgehalt in der Nickelschicht 6 an der Ecke und in den anderen Abschnitten über die Ecke aus Nickel gemacht. In diesem Fall ist eine Einstellung zur Fertigung des Endteils der Verbindungsfläche und der anderen Abschnitte mit unterschiedlicher Nickelmenge nicht erforderlich, und zusätzlich werden der Metallhalter 1 und die Nickelschicht 6 einfach durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl erhitzt und geschmolzen, wodurch am Endteil der Verbindungsfläche das hochzähe Metallteil 31 mit einem höheren Nickelgehalt als die anderen Abschnitte gebildet werden kann, so dass das Schneidwerkzeug noch einfacher hergestellt werden kann. Zum Erhitzen für das Schmelzen kann ebenso wie ein Laserstrahl ein Elektronenstrahl, ein Plasmastrahl, ein Bogen oder dergleichen verwendet werden.
Die Dicke der Nickelschicht 6 wird in Abhängigkeit vom geschmolzenen Teil eingestellt, so dass der Aufbau der Metallschicht 3 (Metallteile 31 und 32), die als der geschmolzene geschweißte Teil gebildet wurde, im Wesentlichen wie vorstehend beschrieben wird. Wenn beispielsweise der geschmolzene Teil 1 mm breit ist und die plattierte Nickelschicht 6 250 μm dick ist, wird der Aufbau des geschmolzenen Teils ungefähr 25% Ni, 0,6% C und der Rest Fe. Die Nickelschicht 6 kann durch Sprühen gebildet werden, wobei in diesem Fall die Nickelschicht 6 vorzugsweise 400–700 μm dick gemacht wird, was etwa zwei Drittel der Breite der Schweißwulst entspricht.
Da die Nickelschicht 6 im Eckabschnitt am Endteil der Verbindungsfläche zur Erhöhung des Nickelgehalts des hochzähen Metallteils 31 am Endteil der Verbindungsfläche verwendet wird, kann das hochzähe Metallteil 31 mit einem großen Nickelgehalt nicht im Endteil der Verbindungsfläche gebildet werden, wenn die Endfläche des Metallhalters 1 von der Endfläche des Schneidekantenstücks 2 fortzeigt und die Ecke des Metallhalters 1 von dem Endteil der Verbindungs fläche entfernt ist. Daher wird die Ecke fast am gleichen Ort wie die Endfläche angebracht oder so angeordnet, dass sie nicht von der Endfläche des Schneidekantenstücks 2 fortzeigt.
Es wurde zwar die kreisförmige Säge diskutiert, doch ist die Erfindung ist nicht darauf beschränkt; in den 9 und 10 ist ein anderes Schneidwerkzeug gezeigt.
Um die Nickelschicht 6 durch Sprühen zu bilden, kann sie auch auf dem Schneidekantenstück 2 gebildet werden, wie in den 11(a) und 11(b) gezeigt ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Nickelgehalt der Nickelschicht 6, die in einer Fläche gebildet ist, welche das Endteil der Verbindungsfläche wird, größer als der anderer Abschnitte gemacht wird, man das Schneidekantenstück 2 gegen den Metallhalter 1 stoßen lässt und diese durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl erhitzt, geschmolzen und verbunden werden, können die Metallteile 31 und 32 mit unterschiedlichem Nickelgehalt gebildet werden. Die Nickelschicht 6 mit einem größeren Nickelgehalt im Endstück der Verbindungsfläche kann durch Sprühen auf den Metallhalter 1 anstatt auf das Schneidekantenstück 2 gebildet werden, wie nicht erwähnt zu werden braucht.
Anstelle der Nickelschicht 6 kann eine dünne Platte 60 aus Nickel oder einer Nickellegierung zwischen das Schneidekantenstück 2 und den Metallhalter 1 gegeben werden und können die dünne Platte 60 und das Grundmaterial 1 erhitzt und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 wie in den 12(a) bis 12(c) gezeigt verbunden werden. Dabei wird als dünne Platte 60 eine Platte einer Größe, dass sie in der Länge (12(a)) oder Breite (12(b)) aus dem Endteil der Verbindungsfläche herausragt, verwendet, wodurch das hoch zähe Metallteil 31 mit einem großen Nickelgehalt im Endteil der Verbindungsfläche gebildet werden kann (12(c)). Vorzugsweise kann als dünne Platte 60 eine Platte mit einer Dicke von 0,05–0,4 mm verwendet werden, wobei eine geeignete Herausraglänge zwar etwa 0,1–0,5 mm beträgt, doch die Dimensionen nicht darauf beschränkt sind.
Der Nickelgehalt der Metallschicht 3 kann im Endteil der Verbindungsfläche durch Änderung der Dicke der Nickelschicht 6 oder der dünnen Platte 60 verändert werden. In den 13(a) bis 13(d), 14(a) und 14(b) wird, wenn eine Vertiefung 15 mit einer Tiefe von beispielsweise 0,1–2 mm und einer Breite von 0,2–2 mm in jeder Fläche des Metallhalters 1, welche das Endteil der Verbindungsfläche wird, gemacht und anschließend die Nickelschicht 6 durch Plattieren gebildet wird, die Plattierung anwachsen, die Vertiefung 15 mit der Plattierung gefüllt und die Dicke in der Vertiefung 15 erhöht, wie in 15 gezeigt ist. Somit kann, wenn die Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks 2 und des Metallhalters 1 geschmolzen und geschweißt wird, das hochzähe Metallteil 31 mit einem großen Nickelgehalt im Endteil der Verbindungsfläche gebildet werden.
Natürlich kann die Nickelschicht 6 im Endteil der Verbindungsfläche am dicksten und fortlaufend vom Endteil der Verbindungsfläche dünner gemacht werden, wie in 16 gezeigt ist. Um eine derartige Nickelschicht 6 bereitzustellen, wird vorher eine Nickelschicht 6, welche dicker als die notwendige Dicke ist, mittels Plattieren, Sprühen, usw. gebildet, wie in 17 gezeigt ist, und anschließend abgekratzt, abgeschnitten, usw., um den Freiraum zwischen dem Schneidekantenstück 2 und dem Metallhalter 1 auf einem vorbestimmten Wert oder weniger einzustellen und die Nickelschicht 6 im Endteil der Verbindungsfläche dicker als die anderen Abschnitte zu machen, wie in 16 gezeigt ist.
Um das hochfeste Metallteil 32 und das hochzähe Metallteil 31 in der Metallschicht 3 aus der gleichen Metallfamilie, welche das gleiche Element enthält, zu bilden, kann eine Kovar-Legierung (eine Legierung aus 29% Ni, 17% Co und einem Rest an Fe) oder eine Fe-Ni-Co-Legierung mit einem höheren Nickelgehalt als die Kovar-Legierung ebenso wie die Fe-Ni-Metallfamilie (welche einfach Ni enthält) verwendet werden, doch ist das Metall nicht darauf beschränkt und kann ein Metall sein, welches Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften besitzt, die sich in Abhängigkeit von der prozentualen Zusammensetzung ändern. Wenn die Fläche des hochzähen Metallteils 31, das im Endteil der Verbindungsfläche gebildet ist, auf etwa 0,1–0,5 mm eingestellt wird, kann die Spannungskonzentration freigesetzt werden, doch ist der Wert ebenfalls nicht eingeschränkt.
Um das hochfeste Metallteil 32 und das hochzähe Metallteil 31 in der Metallschicht 3 aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten zu bilden, kann durch Auswahl der Materialien der Metallteile 31 und 32 das hochfeste Metallteil 32 leicht fester und das hochzähe Metallteil 31 leicht zäher gemacht werden als die Teile, die aus der gleichen Metallfamilie, welche das gleiche Element enthält, gemacht sind. Beispielsweise wird das hochfeste Metallteil 32 aus einer Kovar-Legierung (eine Legierung aus 29% Ni, 17% Co und einem Rest an Fe), Ti, W, Mo und einer Legierung aus 42% Fe und Ni, usw. gebildet, während das hochzähe Metallteil 31 aus Cu, Ag, einer Ag-Cu-Legierung, Al, Au, Pb, einer Pb-Sn-Legierung, usw. gebildet wird. Da das hochzähe Metallteil 31 aus einem sehr weichen Metall gebildet werden kann, kann die Zähigkeit des Endteils der Verbindungsfläche auf ein hohes Niveau verbessert werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Länge des hochzähen Metallteils 31 auf etwa 0,1–1,0 mm eingestellt werden.
Um das Schneidekantenstück 2 über die Metallschicht 3, welche aus den Metallteilen 31 und 32 mit unterschiedlichen Elementkomponenten gebildet ist, an den Metallhalter 1 zu befestigen, wird in der Verbindungsfläche des Metallhalters 1 aus Stahl mit dem Schneidekantenstück 2, wie in 3 gezeigt ist, eine Kerbe gemacht, das Schneidekantenstück 2 in Anschlag gebracht, und unter Zusatz von geschmolzenem Metall 5 ein Laserstrahl 8 zum Schweißen angelegt. Zu diesem Zeitpunkt werden unterschiedliche geschmolzene Metalle 5 im Endteil der Verbindungsfläche und anderen Abschnitten verwendet, geschmolzen und zugeführt, wodurch die Metallteile 31 und 32 zum Schweißen gebildet werden können. Zu diesem Zeitpunkt wird zunächst das hochfeste Metallteil 32 und anschließend das hochzähe Metallteil 31 gebildet. Ein Teil des Metallhalters 1 oder des Schneidekantenstücks 2 kann geschmolzen werden. Insbesondere kann zur Verwendung eines Materials, welches Eisen Fe als Metallteil 31 oder 32 enthält, der Abschnitt des Metallhalters 1, welcher an die Metallschicht 3 angrenzt, aggressiv geschmolzen und mit der geschmolzenen Substanz des geschmolzenen Metalls 5 zur Legierungsbildung vermischt werden.
Wie in 18 gezeigt ist, können die Materialien 3a und 3b des hochzähen Metallteils 31 und des hochfesten Metallteils 32 zwischen den Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 gegeben und durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl usw. geschmolzen werden, um das Schneidekantenstück 2 an den Metallhalter 1 zu binden. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn das Material 3a des hochzähen Metallteils 31 einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt als das Material 3b des hochfesten Metallteils 32 hat, wenn beispielsweise Titan Ti als Material 3b und Kupfer Cu als Material 3a verwendet wird, nur das Material 3b mit einem Laserstrahl bestrahlt und das Material 3a mit einem niedrigeren Schmelzpunkt durch die Hitze geschmolzen wird, welche durch das Schmelzen mittels Bestrahlung mit dem Laserstrahl entsteht, das Schweißen ohne Streuung durchgeführt werden, die durch ein abruptes Kochen des Materials 3a mit einem geringeren Schmelzpunkt verursacht wird, wenn für das Material 3a oder 3b keine Steuerung der Erhitzungsbedingungen wie die Änderung der Bestrahlungsbedingungen mit dem Laserstrahl durchgeführt wird.
Um ein Material mit einem noch tieferen Schmelzpunkt als das Material 3a des hochzähen Metallteils 31 zu verwenden, beispielsweise eine Ag-Cu-Hartlötfüllstoff-Metalllegierung oder ein Pb-Sn-Lötmaterial, wird wie in den 19(a) und 19(b) gezeigt nur das Material 3b des hochfesten Metallteils 32, beispielsweise eine Fe-Ni-Legierung, zwischen den Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 gegeben. Anschließend kann unmittelbar nach dem Erhitzen und Schmelzen des Materials 3b zum Schweißen des Schneidekantenstücks 2 das Material 3a zum Endteil der Verbindungsfläche zugeführt und durch die Hitze geschmolzen werden, welche durch das Schmelzen des Materials 3b entsteht.
Um Ni als das Material 3b und Cu als das Material 3a zu verwenden, können die Materialien 3a und 3b zwischen den Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 gegeben werden, wie in den 20(a) und 20(b) gezeigt ist, kann das Kontaktstück zwischen dem Material 3b und dem Grundmaterial 1 aggressiv durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl geschmolzen werden, um den Metallhalter 1 und das Material 3b zur Legierungsbildung zu vermischen, und kann das Material 3a durch Hitze geschmolzen werden, welche durch Schmelzen des Kontaktteils entsteht.
Wie in den 21(a) und 21(b) oder 22(a) bis 22(c) gezeigt ist, können der Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 im hochzähen Metallteil 31 durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl usw. geschweißt und anschließend das hochfeste Metallteil 32 zum Schweißen und Verbinden gebildet werden. Da das Endteil der Verbindungsfläche, wo sich die Belastung leicht konzentriert, zuerst im weichen hochzähen Metallteil 31 geschweißt wird, können die Hitzebelastungen, welche zum Zeitpunkt des Schweißens und Verbindens des Schneidekantenstücks 2 im hochfesten Metallteil 32 und zum Zeitpunkt der Abkühlung nach dem Schweißen auftreten, abgebaut werden.
Um die Materialien 3a und 3b, welche zwischen den Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 gegeben sind, zum Schweißen und Verbinden des Schneidekantenstücks 2 zu schmelzen, wie in 23(a) und 23(b) gezeigt ist, wird das Material 3a erhitzt und geschmolzen, wodurch die Materialien 3a und 3b zeitweilig an den Metallhalter 1 befestigt werden. In diesem Zustand wird, wenn das Schneidekantenstück 2 relativ zum Metallhalter 1 zum Schweißen gebracht wird, die Zuführung der Materialien 3a und 3b sowie die Befestigung des Schneidekantenstücks 2 erleichtert. Die Materialien 3a und 3b können durch Schmelzen des Materials 3a zeitweilig am Schneidekantenstück 2 anstatt am Metallhalter 1 befestigt werden. Die Materialien 3a und 3b können, wie in den 24, 25(a) und 25(b) gezeigt ist, durch Biegen des Materials 3a oder ein konvexes und konkaves Ineinandergreifen, eine Druckanpassung, usw. des Metallhalters 1 oder des Schneidekantenstücks 2 und des Materials 3a zeitweilig befestigt werden.
Die Metallschicht 3 kann aus drei oder mehreren Metallarten anstelle der zwei Metalltypen des hochzähen Metallteils 31 und des hochfesten Metallteils 32 aufgebaut sein. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Metallteil 33 mit einer Zwischeneigenschaft (Härte) zwischen dem hochfesten Metallteil 32 und dem hochzähen Metallteil 31 an den Grenzen zwischen den Metallteilen 32 und 31 angebracht, wie in den 26(a) und 26(b) gezeigt ist. Beispielsweise wird, um das hochzähe Metallteil 31 aus Ni und das hochfeste Metallteil 32 aus einer Kovar-Legierung (eine Legierung aus 29% Ni, 17% Co und einem Rest an Fe) zu bilden, das Metallteil 33 aus einer Fe-Ni-Legierung gebildet (vorzugsweise mit einem hohen Ni-Gehalt). Um das hochzähe Metallteil 31 aus Cu und das hochfeste Metallteil 32 aus Ti zu bilden, wird das Metallteil 33 aus einer Ag-Cu-Legierung gebildet. Um das hochzähe Metallteil 31 aus einer Legierung aus 80–90% Ni und einem Rest an Fe und das hochfeste Metallteil 32 aus einer Legierung aus 42% Ni und einem Rest an Fe zu bilden, wird das Metallteil 33 aus einer Legierung aus 42–80% Ni und einem Rest an Fe gebildet. Da die Härte oder eine abrupte Änderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten an den Grenzen zwischen dem hochfesten Metallteil 32 und dem hochzähen Metallteil 31 durch Anbringen des Metallteils 33 ausgeschlossen werden kann, kann die Spannungskonzentration an den Grenzen vermieden und die Verbindungsstärke und die Verbindungszuverlässigkeit erhöht werden.
Um das Metallteil 33 für eine schrittweise Änderung der Härte vom hochfesten Metallteil 32 zum hochzähen Metallteil 31 am Endteil der Verbindungsfläche zu bilden, ist das Material des Metallteils 33 nicht notwendigerweise erforderlich, da für die Verwendung von Ni als Material 3a des hochzähen Metallteils 31 und einer Legierung aus 42% Fe und Ni als Material 3b des hochfesten Metallteils 32 die Grenzen zwischen den Materialien 3a und 3b zum Schmelzen und Vermischen der Materialien 3a und 3b erhitzt werden, wodurch das Metallteil 33 mit einer Zwischeneigenschaft zwischen den Metallteilen 31 und 32 gebildet wird, wie in den 27(a) und 27(b) gezeigt ist.
Des Weiteren kann das hochfeste Metallteil 32 in der Metallschicht 3 aus einer Vielzahl an Schichten gebildet werden. In diesem Fall kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des hochfesten Metallteils 32 schrittweise vom Metallhalter 1 zum Schneidekantenstück 2 geändert (verringert) werden, wodurch der Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten an den Grenzen zwischen dem Grundmaterial 1 und dem hochfesten Material 32 und gleichzeitig der Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten an den Grenzen zwischen dem hochfesten Metallteil 32 und dem Schneidekantenstück 2 vermindert werden kann. Da die Abschnitte, an denen der Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten groß ist, ausgeschlossen werden können, können die Hitzebelastungen, die zum Zeitpunkt des Schweißens und Verbindens und zum Zeitpunkt des Abkühlens nach dem Schweißen auftreten, vermindert und die Verbindungsstärke und Verbindungszuverlässigkeit verbessert werden.
Das hochfeste Metallteil 32 kann, wie in 28 gezeigt ist, aus drei Schichten oder, wie in 29 gezeigt ist, aus zwei Schichten gebildet werden. Um das Metallteil aus drei Schichten zu bilden, kann beispielsweise eine Schicht 32a auf der Seite der Grundplatte 1 aus einer Legierung aus 10–25% Ni und einem Rest an Fe (Wärmeausdehnungskoeffizient: 10–15 × 10^–6), eine Schicht 32c auf der Seite des Schneidekantenstücks 2 aus einer Legierung aus 25–30% Ni und einem Rest an Fe (Wärmeausdehnungskoeffizient: 6–10 × 10^–6) und eine Zwischenschicht 32b aus einer Legierung aus 22–27% Ni und einem Rest an Fe (Wärmeausdehnungs koeffizient: 8–12 × 10^–6) gebildet werden. Um das Metallteil aus zwei Schichten zu bilden, kann, wie in 29 gezeigt ist, eine Schicht 32a auf der Seite der Grundplatte 1 aus einer Legierung aus 40–45% Ni und einem Rest an Fe (Wärmeausdehnungskoeffizient: 7–10 × 10^–6) und eine Schicht 32c auf der Seite des Schneidekantenstücks 2 aus einer Legierung aus 38–40% Ni und einem Rest an Fe (Wärmeausdehnungskoeffizient: 5–8 × 10^–6) gebildet werden. Auf jeden Fall wird zur Bildung des hochfesten Metallteils 32 aus einer Vielzahl von Schichten vorzugsweise eine elektrische Anregungswärme für das Erhitzen zum Schmelzen, wie in 30 gezeigt ist, anstatt der Bestrahlung mit einem Laserstrahl usw. durchgeführt. Nur die miteinander in Berührung befindlichen Grenzflächen werden geschmolzen, so dass ein Verlust der Neigungseigenschaften des Wärmeausdehnungskoeffizienten, der durch Vermischen der Schichten verursacht wird, nicht auftritt.
In den 31(a) bis 31(c) ist ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens gezeigt, bei dem ein Material 32' aus reinem Ni mit einer Dicke von 0,45 mm zwischen den Metallhalter 1 und das Schneidekantenstück 2 gegeben wird und der 0,2 mm dicke Abschnitt des Materials 32' auf der Seite des Metallhalters 1 und der 0,8 mm dicke Abschnitt des Metallhalters 1 (1 mm Gesamt) durch einen Laserstrahl, einen Elektronenstrahl, Bogen, usw. erhitzt, geschmolzen und vermischt werden, wodurch eine Legierungsschicht 32a aus 20% Ni und einem Rest an Fe gebildet wird, anschließend der verbleibende Teil des Materials 32' mit einer Dicke von 0,25 mm und der 0,75 mm dicke Abschnitt der Schicht 32a auf der Seite des Materials 32' (1 mm Gesamt) durch einen Laserstrahl, einen Elektronenstrahl, Bogen, usw. erhitzt, geschmolzen und vermischt werden, wodurch eine Legierungsschicht 32c aus 40% Ni und einem Rest an Fe gebildet wird, und zu diesem Zeitpunkt die Grenzfläche des Schneidekanten stücks 2 mit der Schicht 32c zum Verschweißen mit der Metallschicht 3 ein wenig geschmolzen wird. Obwohl nur ein einziges Material 32' verwendet wird, kann das hochfeste Metallteil 32 mit einer geneigten Eigenschaft des Wärmeausdehnungskoeffizienten bereitgestellt werden. Das hochzähe Metallteil 31 kann vor dem ersten Schweißen im hochfesten Metallteil 32 zum gleichen Zeitpunkt wie das erste oder zweite Schweißen oder nach dem zweiten Schweißen geschweißt werden.
In den 32(a) und 32(b) ist ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens gezeigt, bei dem eine Schicht 32a, welche ein Pulver aus 6–20% Co vermischt in WC-Pulver umfasst, in die Seite zum Schneidekantenstück 2 gegeben wird, eine Schicht 32c, welche ein Pulver aus 40–60% Co vermischt in WC-Pulver umfasst, in die Seite zur Grundplatte 1 gegeben wird, und ein Material 3a aus Cu-Pulver in das Endteil der Verbindungsfläche gegeben wird, anschließend die Pulver durch Impulsanregungserhitzung zwischen dem Metallhalter 1 und dem Schneidekantenstück 2 gesintert werden, wodurch das Schneidekantenstück 2 mit dem Metallhalter 1 verbunden und zusammengeschweißt wird. In diesem Fall kann eine Schicht mit einem notwendigen Wärmeausdehnungskoeffizienten einfach durch Änderung des Pulver-Mischungsverhältnisses bereitgestellt werden. In diesem Zusammenhang kann, falls ein Gemisch eines Pulvers aus 6–20% Co in WC-Pulver gesintert wird, eine Schicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6–8 × 10^–6 bereitgestellt werden; wenn ein Gemisch eines Pulvers aus 40–60% Co in WC-Pulver gesintert wird, kann eine Schicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8–12 × 10^–6 bereitgestellt werden. Das Erhitzen zum Sintern kann unter Verwendung eines Laserstrahls, eines Elektronenstrahls, eines Plasmastrahls, eines Bogens, usw. anstatt einer Impulsanregung durchgeführt werden.
Des Weiteren können einige der vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren kombiniert werden, wie nicht erwähnt zu werden braucht.
Wie vorstehend diskutiert wurde, umfasst das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug die Metallschicht, welche zwischen den Metallhalter aus Stahl und das Schneidekantenstück aus Sinterhartmetall gegeben ist, wobei die Metallschicht ein hochfestes Metallteil, welches aus einem Metall mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallhalters und des Schneidekantenstücks liegt, gebildet ist, und ein hochzähes Metallteil umfasst, das in einem Endteil einer Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters angeordnet und zäher als das hochfeste Metallteil ist. Die Hitzebelastung, welche bei der Durchführung des Schweißens zum Zeitpunkt des Abkühlens ein Problem verursacht, wird durch Auswahl des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallschicht verringert, wobei die Metallschicht aus einem hochzähen Metall in das Endteil der Verbindungsfläche gegeben wird, wo sich die Belastung konzentriert, und die Metallschicht aus einem hochfesten Metall, welches die Festigkeitsanforderungen erfüllt, in andere Abschnitte gegeben wird, so dass das leichte Auftreten von Rissen im Endteil der Verbindungsfläche bei gleichzeitiger Erfüllung der Festigkeitserfordernisse unterdrückt werden kann.
Wenn zu diesem Zeitpunkt das hochfeste Metallteil und das hochzähe Metallteil der Metallschicht aus der gleichen Metallfamilie, welche das gleiche Element enthält, gemacht sind, wird eine gute Verbindung zwischen dem hochfesten Metallteil und dem hochzähen Metallteil bereitgestellt und können Defekte vermindert werden, wodurch die Verbindungszuverlässigkeit erhöht werden kann. Wenn insbesondere das hochfeste Metallteil aus einer Legierung gemacht ist, welche hauptsächlich Eisen und Nickel umfasst, und das hochzähe Metallteil aus einem Metall mit einem höheren Nickelgehalt als das hochfeste Metallteil gemacht ist, können die Grenzen zwischen dem Metallhalter und der Metallschicht aus einer Legierung durch Vermischen der geschmolzenen Substanzen sowohl des Metallhalters als auch der Metallschicht gemacht werden, so dass ein gutes Ergebnis erzeugt werden kann.
Wenn das hochfeste Metallteil und das hochzähe Metallteil der Metallschicht aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten gemacht sind, können das hochfeste Metallteil und das hochzähe Metallteil aus mehreren geeigneten Materialien gemacht werden. So kann insbesondere das hochzähe Metallteil aus einem sehr weichen Metall gemacht werden, so dass der Effekt des Abbaus der Belastungskonzentration erhöht werden kann.
Die Härte der Metallschicht ändert sich schrittweise vom hochfesten Metallteil zum hochzähen Metallteil im Endteil der Verbindungsfläche, wodurch ein Problem, das auftritt, wenn die Metallschicht aus unterschiedlichen Typen von Metallteilen gebildet wird, nämlich die Belastungskonzentration an den Grenzen zwischen dem hochfesten Metallteil und dem hochzähen Metallteil, vermieden werden kann, wodurch die Verbindungsfestigkeit und die Verbindungszuverlässigkeit erhöht werden können.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient des hochfesten Metallteils der Metallschicht ändert sich schrittweise von der Seite des Grundmaterials zur Seite des Schneidekantenstücks, wodurch die Hitzebelastung, die zum Zeitpunkt des Abkühlens beim Zeitpunkt der Verbindung auftritt, weiter vermindert werden kann, wodurch die Verbindungsfestigkeit und die Verbindungszuverlässigkeit erhöht werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs wird eine Metallschicht so gebildet, dass sie ein Endteil einer Verbindungsfläche eines Schneidekantenstücks aus Sinterhartmetall und eines Metallhalters aus Stahl und andere Abschnitte mit unterschiedlicher Festigkeit und Zähigkeit bildet, um das Schneidekantenstück über eine Metallschicht an einen Metallhalter zu schweißen und sicher zu befestigen. Die Festigkeit und Zähigkeit werden zum Zeitpunkt des Schweißens eingestellt und können somit leicht in den Teilen der Metallschicht eingestellt werden.
Wird zu diesem Zeitpunkt die Metallschicht derart gebildet, dass sie aus einem Metall gemacht wird, welches hauptsächlich Eisen und Nickel umfasst, und das Endstück der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters einen größeren Nickelgehalt als andere Abschnitte besitzt, können das Endstück der Verbindungsfläche und andere Abschnitte leicht mit unterschiedlichem Nickelgehalt, nämlich Festigkeit und Zähigkeit, durch Einstellung des Nickelgehalts zum Zeitpunkt des Schweißens hergestellt werden. Dadurch ist die Herstellung des Schneidwerkzeugs erleichtert.
Wenn in mindestens einem Teil im Verbindungsabschnitt des Metallhalters und des Schneidekantenstücks eine Kerbe gemacht und die Kerbe, welche das Endstück der Verbindungsfläche wird, größer als in anderen Abschnitten gemacht wird, wird im Anschluss an die Zugabe von Nickel oder einer Nickellegierung als Füllmaterial unter Durchführung des Schweißens im Kerbenabschnitt der Prozentsatz an Füllstoffmaterial, nämlich der Nickelgehalt, im Endstück der Verbindungsfläche erhöht, wodurch das Endstück der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt hergestellt werden können.
Nickel kann auf die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück und eine über eine Ecke an die Verbindungsfläche angrenzende Fläche plattiert werden, worauf anschließend das Schneidekantenstück an die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters und der Nickelplattierung geschweißt werden kann. Auch in diesem Fall wird durch das Nickel in der Nickelplattierung an der Ecke und in anderen Abschnitten über die Ecke der Nickelgehalt des Endstücks der Verbindungsfläche erhöht, wodurch das Endstück der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt hergestellt werden können.
Wenn Nickel auf die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück und eine über eine Ecke an die Verbindungsfläche angrenzende Fläche plattiert wird, wird im Anschluss an das Schweißen des Schneidekantenstücks an die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters und der Nickelplattierung der Nickelgehalt des Endstücks der Verbindungsfläche durch das Nickel in der Nickelplattierung an der Ecke und in anderen Abschnitten über der Ecke erhöht, wodurch das Endstück der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt hergestellt werden können.
Wenn in der Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück, welche das Endstück der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters wird, eine Vertiefung gemacht wird, anschließend eine Nickelschicht auf der Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück, welche die Vertiefung enthält, durch Plattieren oder Sprühen gebildet, und anschließend das Schneidekantenstück an die Verbindungsfläche des Metallhalters zum Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen den Metallhalters und der Nickelschicht geschweißt wird, wird eine Legierungsschicht mit einem hohen Nickelgehalt im Endstück der Verbindungsfläche an der Vertiefung gebildet, wodurch das Endstück der Verbindungsfläche sowie andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt hergestellt werden können.
Eine Nickelschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung kann in mindestens einem Teil der Verbindungsfläche des Grundmaterials und des Schneidekantenstücks gebildet werden, und ein Nickelgehalt der Nickelschicht, welche das Endstück der Verbindungsfläche wird, kann größer als der der Nickelschicht in anderen Abschnitten gemacht werden, worauf anschließend der Metallhalter und das Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsteil und der Nickelschicht geschweißt werden können. Der Nickelgehalt kann in der Legierungsschicht des Endstücks der Verbindungsfläche erhöht werden.
Wenn eine Nickelschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung in mindestens einem Teil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gebildet wird und die Nickelschicht, welche das Endstück der Verbindungsfläche wird, dicker als die Nickelschicht in anderen Abschnitten gemacht wird, anschließend der Metallhalter und das Schneidekantenstück durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsteil und der Nickelschicht geschweißt werden, kann eine Legierungsschicht mit einem hohen Nickelgehalt ebenfalls im Endstück der Verbindungsfläche gebildet werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Nickelschicht durch Plattieren oder Sprühen gebildet und anschließend zur Einstellung der Dicke der Nickelschicht abgekratzt oder abgeschnitten wird, kann die Nickelschicht mit einer gewünschten Dickeverteilung leicht bereitgestellt werden.
Wenn eine dünne Platte aus Nickel oder einem nickelhaltigen Metall zwischen den Verbindungsflächen des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben und ein Teil der dünnen Platte, welche das Endteil der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks wird, vom Metallhalter nach außen herausragt, können im Anschluss an das Zusammenschweißen des Metallhalters und des Schneidekantenstücks durch Erhitzen und Schmelzen des Metallhalters im Verbindungsmetall und der dünnen Platte daher das Endteil der Verbindungsfläche und andere Abschnitte noch einfacher mit unterschiedlichem Nickelgehalt dargestellt werden.
Wenn das Schneidekantenstück aus Sinterhartmetall über die Metallschicht an den Metallhalter aus Stahl geschweißt und sicher befestigt werden soll und die Metallschicht aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen Elementkomponenten im Endteil der Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters und anderen Abschnitten gebildet ist, können leicht ein außerordentlich festes Metallteil und ein außerordentlich zähes Metallteil gebildet werden. Daher kann leicht ein Schneidwerkzeug mit außerordentlich hoher grundsätzlicher Festigkeit hergestellt werden.
Wenn zu diesem Zeitpunkt ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Grundmaterials und des Schneidekantenstücks gegeben und ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben und geschmolzen wird, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt und das hochzähe Metall im Endstück durch die Schmelzwärme des hochfesten Metalls geschmolzen wird, kann das abrupte Kochen, welches im hochzähen Metall auftritt, selbst dann verhindert werden, wenn das hochzähe Metall einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt als das hochfeste Metall hat, ohne dass eine Temperatursteuerung notwendig ist. Die Herstellung des Schneidwerkzeugs ist erleichtert, obwohl Metalle mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften geschmolzen und geschweißt werden.
Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben wird, und das hochzähe Metall im Endstück geschmolzen wird, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück im Endstück der Verbindungsfläche verbunden und zusammengeschweißt werden, und anschließend das hochfeste Metall geschmolzen wird, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, wobei zuerst das Endstück der Verbindungsfläche, wo sich leicht eine Belastung konzentriert, geschweißt wird, können Hitzebelastungen, die zum Zeitpunkt des Schweißens des hochfesten Metallteils und zum Zeitpunkt des Kühlens nach dem Schweißen auftreten, in dem hochzähen Metallteil abgebaut werden. Somit wird durch die Hitzebelastung kein Auftreten von Rissen im hochfesten Metallteil verursacht, wodurch für Schweißfestigkeit gesorgt werden kann.
Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben wird, und das hochzähe Metall im Endstück geschmolzen wird, wodurch zeitweilig das hochfeste Metall an den Metallhalter oder das Schneidekantenstück befestigt wird, und anschließend das Schneidekantenstück und den Metallhalter relativ zueinander zum Schweißen gebracht werden, kann das Material der Metallschicht leicht zugeführt und das Schneidekantenstück stabil und einfach befestigt werden. Daher wird die Herstellung des Schneidwerkzeugs erleichtert.
Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben wird, und das hochzähe Metall im Endstück im Metallhalter oder dem Schneidekantenstück eingeschlossen wird, wodurch gleichzeitig das hochfeste Metall zeitweilig befestigt wird, und anschließend das Schneidekantenstück und der Metallhalter relativ zueinander zum Schweißen gebracht werden, kann das Material der Metallschicht ebenfalls leicht zugeführt und das Schneidekantenstück ebenfalls stabil und einfach befestigt werden.
Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben wird, und das hochzähe Metall und das hochfeste Metall gleichzeitig geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück vereinigt und zusammengeschweißt sowie das hochfeste Metall und das hochzähe Metall an Grenzflächen zwischen beiden Metallen geschmolzen und vermischt werden, kann die Metallschicht, deren Härte sich schrittweise vom hochfesten Metallteil zum hochzähen Metallteil im Endstück der Verbindungsfläche ändert, leicht bereitgestellt werden.
Wenn ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben wird, ein Metall mit Zwischeneigenschaften zwischen das hochzähe Metall und das hochfeste Metall gegeben wird, und die Metalle erhitzt und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann die Metallschicht, deren Härte sich schrittweise vom hochfesten Metallteil zum hochzähen Metallteil im Endstück der Verbindungsfläche ändert, ebenfalls leicht bereitgestellt werden.
Wenn weiterhin ein hochzähes Metall in das Endstück der Verbindungsfläche des Metallhalters und des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein hochfestes Metall in andere Abschnitte der Verbindungsfläche gegeben und aus einer Vielzahl von Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet wird, und das hochzähe Metall und das hochfeste Metall erhitzt und geschmolzen werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann das hochfeste Metallteil, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich schrittweise von der Seite des Metallhalters zur Seite des Schneidekantenstücks ändert, leicht bereitgestellt werden.
Wenn ein Gemisch eines Pulvers aus 6 bis 20% Co in WC-Pulver in die Seite des Schneidekantenstücks gegeben wird, ein Gemisch eines Pulvers aus 40 bis 60% Co in WC-Pulver in die Seite des Metallhalters gegeben wird, und Cu-Pulver in das Endstück der Verbindungsfläche gegeben wird, und die Pulver erhitzt und gesintert werden, wodurch der Metallhalter und das Schneidekantenstück verbunden und zusammengeschweißt werden, kann das hochfeste Metallteil, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich schrittweise von der Seite des Metallhalters zur Seite des Schneidekantenstücks ändert, ebenfalls leicht bereitgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, umfasst ein Schneidwerkzeug einen Metallhalter aus Stahl und ein Schneidekantenstück aus Sinterhartmetall, welches an den Metallhalter über eine Metallschicht sicher befestigt ist. Die Metallschicht umfasst ein hochfestes Metallteil, welches aus einem Metall mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallhalters und des Schneidekantenstücks liegt, gebildet ist, und ein hochzähes Metallteil, welches in einem Endstück einer Verbindungsfläche des Schneidekantenstücks und des Metallhalters angeordnet und fester als das hochfeste Metallteil ist. Die Wärmebelastung, welche zum Zeitpunkt der Abkühlung bei der Durchführung des Schweißens ein Problem verursacht, wird durch Auswahl des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallschicht verringert, wobei die Metallschicht aus einem hochzähen Metall in das Endstück der Verbindungsfläche, in welchem sich die Belastung konzentriert, gegeben wird, und die Metallschicht aus einem hochfesten Metall, welches die Festigkeitserfordernisse erfüllt, in die anderen Abschnitte gegeben wird, wodurch das leichte Auftreten von Rissen im Endstück der Verbindungsfläche unterdrückt wird.

Claims

Schneidwerkzeug, mit einem Metallhalter (1); einem Schneidekantenstück (2) aus Sinterhartmetall; und einer Metallschicht (3), die zwischen dem Metallhalter (1) und dem Schneidekantenstück (2) einen Verbindungsbereich bildet, um so das Schneidekantenstück (2) an dem Metallhalter (1) zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (3) einen hochfesten Metallabschnitt (32) und einen hochzähen Metallabschnitt (31) umfasst, wobei der hochzähe Metallabschnitt in einem Endabschnitt des Verbindungsbereichs des Schneidekantenstücks (2) und des Metallhalters (1) angeordnet und zäher als der hochfeste Metallabschnitt (32) ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem das hochfeste Metallteil (32) aus einem Metall mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet ist, der zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2) liegt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, bei dem das hochfeste Metallteil (32) und das hochzähe Metallteil (31) mindestens ein gemeinsames Metallelement enthalten.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, bei dem das hochfeste Metallteil (32) der Metallschicht (3) aus einer Legierung gemacht ist, die Eisen und Nickel umfasst, und das hochzähe Metallteil (31) aus einem Metall gemacht ist, das einen höheren Nickelgehalt als das hochfeste Metallteil (32) hat.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, bei dem sich das hauptsächliche Metallelement des hochfesten Metallteils (32) von dem des hochzähen Metallteils (31) unterscheidet.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Härte der Metallschicht (3) schrittweise im Endabschnitt der Verbindungsfläche von dem hochfesten Metallteil (32) aus zu dem hochzähen Metallteil (31) hin ändert.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des hochfesten Metallteils (32) der Metallschicht (3) schrittweise von der Seite des Metallhalters (1) aus zu der Seite des Schneidekantenstücks (2) hin ändert.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Metallschicht (3) durch Verschweißen gebildet wurde.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs, bei dem eine Metallschicht (3) ausgebildet wird, die zwischen dem Metallhalter (1) und dem Schneidekantenstück (2) einen Verbindungsbereich bildet, um das Schneidekantenstück (2) mittels der Metallschicht (3) an dem Metallhalter (1) zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung mittels Verschweißen erfolgt und die Metallschicht (3) mit einem hochfesten Metallabschnitt (32) und einem hochzähen Metallabschnitt (31) ausgebildet wird, wobei der hochzähe Metallabschnitt in einem Endabschnitt des Verbindungsbereichs des Schneidekantenstücks (2) und des Metallhalters (1) angeordnet und zäher als der hochfeste Metallabschnitt (32) ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 9, bei dem bei der Bildung der Metallschicht (3) Eisen und Nickel verwendet werden, um als Metallschicht (3) eine Eisen-Nickel-Schicht zu bilden, so dass der Endabschnitt der Verbindungsfläche einen höheren Nickelgehalt als die anderen Abschnitte der Verbindungsfläche hat.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Bilden einer Kerbe in einer Verbindungsfläche des Metallhalters (1), mit der das Schneidekantenstück (2) in Anschlag gebracht wird, so dass die Kerbe im Endabschnitt der Verbindungsfläche größer als in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche ist; und Zugeben von Nickel oder einer Nickellegierung als Füllmaterial (5) in die Kerbe, um so die Eisen-Nickel-Schicht (3) zu bilden und das Schneidekantenstück (2) an den Metallhalter (1) zu schweißen und zu befestigen.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Bilden einer Nickelschicht (6) auf einer Verbindungsfläche des Metallhalters (1), mit der das Schneidekantenstück (2) in Anschlag gebracht wird; und Heißschmelzen des Metallhalters (1) und der Nickelschicht (6), um so die nickelhaltige Schicht (3) zu bilden, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Bilden einer Vertiefung (15) in einer Verbindungsfläche des Metallhalters (1), mit der das Schneidekantenstück (2) in Anschlag gebracht wird, wobei die Vertiefung im Endabschnitt der Verbindungsfläche angeordnet ist; Bilden einer Nickelschicht (6) auf der Verbindungsfläche des Metallhalters (1), in der die Vertiefung gebildet ist; und Heißschmelzen des Metallhalters (1) und der Nickelschicht (6), um so die Eisen-Nickel-Schicht (3) zu bilden, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Bilden einer nickelhaltigen Schicht (6) auf einer Verbindungsfläche entweder des Metallhalters (1) oder des Schneidekantenstücks (2), so dass der Nickelgehalt in der nickelhaltigen Schicht (6) im Endabschnitt der Verbindungsfläche größer als in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche ist; und Heißschmelzen des Metallhalters (1) und der nickelhaltigen Schicht (6), um so die Eisen-Nickel-Schicht (3) zu bilden, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Bilden einer nickelhaltigen Schicht (6) auf einer Verbindungsfläche entweder des Metallhalters (1) oder des Schneidekantenstücks (2), so dass die nickelhaltige Schicht (6) im Endabschnitt der Verbindungsfläche dicker als in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche ist; und Heißschmelzen des Metallhalters (1) und der nickelhaltigen Schicht (6), um so die Eisen-Nickel-Schicht (3) zu bilden, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 15, mit dem Schritt Bearbeiten der nickelhaltigen Schicht (6), um so die Dicke der nickelhaltigen Schicht (6) nach der Bildung der nickelhaltigen Schicht (6) zu verringern und einzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 10, bei dem die Eisen-Nickel-Schicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren einer dünnen nickelhaltigen Platte (60) zwischen den Metallhalter (1) und das Schneidekantenstück (2), so dass die dünne Platte (60) aus dem Endabschnitt der Verbindungsfläche herausragt; Heißschmelzen des Metallhalters (1) und der dünnen Platte (60), um so die Eisen-Nickel-Schicht (3) zu bilden, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 9, bei dem die Metallschicht (3) derart ausgebildet wird, dass sich das hauptsächliche Metallelement im Endabschnitt der Verbindungsfläche von dem in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche unterscheidet.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) in den Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (3b) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; und Heißschmelzen des hochfesten Metalls (3b), um im Endabschnitt durch die Schmelzwärme des hochfesten Metalls (3b) das hochzähe Metall (3a) aufzuschmelzen, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) in den Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (3b) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; Schmelzen des hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt, um das Schneidekantenstück (2) an den Metallhalter (1) zu schweißen; und Schmelzen des hochfesten Metalls (3b), wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, mit folgenden Schritten vor dem Verschweißen: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (3b) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; und Schmelzen des hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt, um so das hochfeste Metall (3b) zeitweilig am Metallhalter (1) oder Schneidekantenstück (2) zu befestigen.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, mit folgenden Schritten vor dem Verschweißen: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (3b) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; und zeitweiliges Befestigen des hochzähen Metalls (3a) am Metallhalter (1) oder Schneidekantenstück (2), um so das hochfeste Metall (3b) zeitweilig zu befestigen.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (3b) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; und Schmelzen des hochzähen Metalls (3a) und des hochfesten Metalls (3b) zur gleichen Zeit, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines hochzähen Metalls (31) im Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (32) in den anderen Abschnitte der Verbindungsfläche; Platzieren eines Metalls (33) mit Zwischeneigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Zähigkeit zwischen dem hochzähen Metall (31) und dem hochfesten Metall (33); und Heißschmelzen des hochzähen Metalls (31), des hochfesten Metalls (32) und des Metalls (33) mit Zwischeneigenschaften, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 18, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines hochzähen Metalls (3a) im Endabschnitt der Verbindungsfläche des Metallhalters (1) und des Schneidekantenstücks (2); Platzieren eines hochfesten Metalls (32), das aus einer Vielzahl von Schichten (32a, 32b, 32c) mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet ist, in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche; und Heißschmelzen des hochzähen Metalls (3a) und des hochfesten Metalls (32), wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1a) verschweißt und befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs nach Anspruch 9, bei dem die Metallschicht (3) wie folgt gebildet wird: Platzieren eines Pulvergemisches (32a) aus 6–20% Co-Pulver in WC-Pulver auf der Seite des Schneidekantenstücks (2) in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche; Platzieren eines Pulvergemisches (32c) aus 40–60% Co-Pulver in WC-Pulver auf der Seite des Metallhalters (1) in den anderen Abschnitten der Verbindungsfläche; Platzieren von Cu-Pulver (3a) im Endabschnitt der Verbindungsfläche; und Erhitzen und Sintern der Pulver, wodurch das Schneidekantenstück (2) am Metallhalter (1) verschweißt und befestigt wird.