JP2001525732A - 切断ダイおよびその形成方法 - Google Patents

切断ダイおよびその形成方法

Info

Publication number
JP2001525732A
JP2001525732A JP52956297A JP52956297A JP2001525732A JP 2001525732 A JP2001525732 A JP 2001525732A JP 52956297 A JP52956297 A JP 52956297A JP 52956297 A JP52956297 A JP 52956297A JP 2001525732 A JP2001525732 A JP 2001525732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
forming
die
cutting die
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP52956297A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001525732A5 (ja
Inventor
チャーン,ツィー―チャン
ツアン,ユー
Original Assignee
バーナル インターナショナル,インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バーナル インターナショナル,インコーポレイテッド filed Critical バーナル インターナショナル,インコーポレイテッド
Publication of JP2001525732A publication Critical patent/JP2001525732A/ja
Publication of JP2001525732A5 publication Critical patent/JP2001525732A5/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/40Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools shearing tools
    • B23P15/406Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools shearing tools rotary or plane die cutters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/32Bonding taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34Laser welding for purposes other than joining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/18Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for knives, scythes, scissors, or like hand cutting tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/04Hardening by cooling below 0 degrees Celsius

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Nonmetal Cutting Devices (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 切断ダイ13,14は、ブレード14のパターンに対応した移動路に沿ってレーザー10のビームを走査し、選択した粉末16Aを導入して高級で摩耗し難い材料で作られる一体ブレード14を比較的軟化されたダイ本体13上に作り上げることで形成される。最終ブレード14の形状は機械加工されるか放電加工または切削されて形成される。熱処理による更なる硬化が選択的に行われる。他の熱源および被覆形成材料が使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 切断ダイおよびその形成方法 発明の背景 本発明は切断ダイに係わり、特に各種のストック材料(原材料)をカッティン グするダイの製造に関する。 ストック材料からその一部分をカッティングすなわち切断するために切断ダイ が知られている。例えば、切断ダイは厚紙またはプラスチックまたは金属のシー トを切断して予め定めたブランク(中間素材)を形成するために使用される。周 知の切断作業の一形態においては、2つの回転シリンダが並置され、これらのシ リンダは周面から半径方向に延在する小さな切断ブレード(刃)をそれぞれ一体 的に備えていて、回転されたときにブレードが被加工ストック材の反対両面に対 して係合すると共に互いに協働してストック材からブランクを切断し、そのブラ ンクの形状はブレード形状によって定められる。このような作業が米国特許第4 608895号に示されており、これは参照することで本明細書に組入れられる 。 各シリンダダイを形成する方法は、ブレードの長期の作動寿命にわたって所望 のカッティング作動を行い得ることを保証するために、或る種のプロセス処理を 施す必要がある。特にブレードは、再調整が必要となるまでに十分長いブレード 寿命を与えるために、非常に硬くなければならない。 そこで、ダイを準備する一つの形式において、適当寸法のダイシリンダの全体 が熱処理されて、シリンダ表面が要求される硬さ、例えばロックウェル硬度で約 HRC60程度になされる。ブレードはシリンダと一体形成されるので、次の段 階はシリンダ表面から半径方向外方へ延在する一体化されたブレードの形成およ び輪郭付けのために、シリンダ材料を除去することである。ブレードを形成する ためにシリンダ表面を削り込むことは可能であるが、シリンダが硬いので切削は 良好な選択とはならない。 したがって、ダイの形成には放電加工機(EDM)による方法を使用すること が知られている。この方法では、形成すべきダイシリンダおよびブレードと反対 の形状(negative configuration)の黒鉛シリンダが形成される。この黒鉛シリ ンダおよびダイシリンダは放電環境のもとで並置され、形成されるシリンダ表面 上に突起した硬化の済んだ切断ブレードを取り残すようにして、ダイシリンダの 金属が除去(侵食)される。これは速度の遅い処理であり、例えば直径が30セ ンチメートル以上(12インチ以上)で、長さが数十センチメートル〜3メート ル程度(数フィート)にシリンダが大きい場合には、この処理に数日間を要しか ねない。 製造者はダイを迅速に形成し、その後に硬化させることを試みている。この逆 手順の方法は良好に機能しない。シリンダおよびその突出したブレードは、所望 のブレード硬さを得るために、D2鋼に関してはオーステナイト化温度約103 8℃〜1094℃(1900°F〜2000°F)にまで加熱されねばならない 。このように準備されたシリンダは炉から取出されて冷却されるとき、ダイブレ ードの周囲またはそのブレード自体に歪みや亀裂を発生し易い。せ5この歪みは 幾つかの理由によって発生すると考えられており、その理由には、比較的質量の 小さいブレードと質量の大きいシリンダとの間、およびダイ表面と内部との間の 冷却速度の違いによる熱変形および相変態による変形が含まれる。 さらに詳しくは、シリンダが冷却されるとき、その表面は内部よりも急速に冷 却される。熱および相変態の両方による不均等な体積変化がダイに亀裂を発生さ せたり、許容限度を超えて歪みを発生させる。また、所要の硬化を生じさせるた めに、金属は所望の相変態を生じさせるのに必要なの温度レベルまで加熱されな ければならない。ブレードにおけるこのような相変態は所望の硬さを与えるため に必要であるが、相変態を生じさせるためにオーステナイト化温度約1038℃ (1900°F)からの必要とされる急冷は、ダイ表面と内部との間における相 変態の速度がさまざまに異なることから、シリンダのブレードに望ましくない亀 裂や歪みを発生させる原因となる。金属におけるこれらの相変態は、ブレードお よびシリンダにおけるさまざまに異なる質量形状を通じて熱が分配されるために 、さまざまに異なる速度で生じる。これは体積すなわち密度の変化を生じさせ、 これが特にブレードに、またシリンダ表面に亀裂や歪みを引き起こすことになる 。 このようにダイ製造者が直面する難題は、ダイ寿命のために硬いブレードが必 要とされることと、ダイブレードを形成するために柔らかい表面材料が好ましい こととの間の矛盾である。ダイが最初に硬化される場合には、ブレードの形成の ために、遅い、高価な、大きな資本を必要とする放電加工機(EDM)による加 工が必要となる。ブレードが最初に切削され、その後ブレードを硬化させるため にシリンダが加熱および冷却されるならば、歪みおよび亀裂が発生する。 したがって、本発明の1つの目的は、切断ダイを製造する改良された方法を提 供することである。 前述した難題の或るものを解決するために、本出願人は本願と同日付けで「切 断ダイおよびその製造方法」と題する関連特許出願を提案し、出願した。その特 許出願は、まず最初にシリンダのようなダイ表面上にブレードを形成し、その後 、5軸系で運動するように取付けられてコンピュータ数値制御装置により制御さ れるレーザーによってブレードを走査して、そのブレードを硬化させることによ り切断ダイを製造する方法に関する。これは、4150中炭素低合金鋼のような 材料から切断ダイを効率的に形成する方法を与えている。ブレードは硬化させる 前にまず最初に切削される。その後、過大すなわち重大な歪みや亀裂を発生させ ないように、レーザーによって加熱され、硬化される。このような方法は、41 50中炭素低合金鋼のような材料に関して特に有効である。 この方法における1つの難点は、既に硬化された交差するブレードの部分を焼 鈍すること、およびこうしてブレードに生じた軟化部分がダイの寿命や、ブレー ド再調整の間の機能時間を短縮することである。 また、D−2として知られている鋼のような高炭素高合金鋼の材料や高級鋼で すら使用するのが困難となるので、この方法は幾分材料に対する依存性がある。 このような高級鋼が切断ダイに使用できれば、長い使用寿命を与えることになる 。しかしながら、D−2鋼のダイが最初に切削され、その後にレーザー硬化を試 みるならば、この硬化処理は制御が困難となる。レーザーの強さおよび移動速度 が所望の表面硬化深さを得るために制御されるならば、鋼ブレードは表面が溶融 する可能性の影響を受ける。他方、移動速度が速く、またはビームの強さが減少 されると、D−2ブレードを十分な深さに硬化させるのに十分とされる温度上昇 は見込まれない。熱パラメータは所望の硬化を達成するために満足に制御できる が、 これらの狭い基準はこの方法を一層制御し難いものにしている。 最後に、高級鋼を使用した場合のレーザーによる硬化処理においての他の問題 は、材料費の問題である。しばしば切断ダイは、直径が25.4センチメートル 以上(10インチ以上)で長さが数十センチメートル〜3メートル程度(数フィ ート)のシリンダに一体形成される。このようなシリンダの重量は、百数十〜数 千キログラム(数百〜数千ポンド)である。したがって、D−2のような高級鋼 の使用は、普通炭素鋼または低合金鋼、例えば1045または4150鋼の場合 の3〜4倍の費用となり、実質的に完成ダイの費用を上昇させる。また、長寿命 を与えるためにCMP10VまたはCMP15Vとして知られている鋼のような さらに高級な鋼を使用することは、D−2鋼の費用の8倍にもなる。このように 高級鋼を使用すればするほど材料費は実質的にますます増大する。同時に、これ らの材料を直接機械加工することは極めて困難になる。 切断ダイのブレードは切断作業を行うので、ダイ材料は、ダイシリンダ全体の 熱処理または意図される機械加工処理に対する応答性に基づいて選ぶのではなく 、またシリンダに必要とされるブレードの支持および靭性の因子によって要求さ れるパラメータに基づいて選ぶのではなく、ブレードに必要とされるパラメータ に基づいて選定するのが好ましい。しかしながら上述した円筒形のダイのような 一体形成された切断ダイの場合には、ブレードのパラメータを満たすためにD− 2のような高級鋼を選定することは、シリンダ全体を高級材料で作ることを必要 とし、したがってさらに一層高価なダイとなる。 したがって、本発明の他の目的は、高級鋼で作られた硬い長寿命のブレードを 有する切断ダイを、低級鋼で一体形成された切断ダイと実質的に同じ費用で製造 するための改良された方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、ダイの費用を過度に増大させずに、所望されるブ レードのパラメータおよび寿命に基づいて材料選定を可能とする切断ダイの製造 方法を提供することである。 これらの目的のため、また本発明の1つの具体例によれば、切断ダイを形成す る方法は、ダイ表面をレーザーで所望のブレードパターンに沿って走査する段階 と、選択した粉末をレーザービームで走査される領域に導入して走査パターンに 沿って一体形成されるブレードを構成する段階と、その後切削、研磨、放電加工 (EDM)または他の適当な方法によってブレードを最終形状に形成する段階と を含む。必要とされるならば、選択的に形成されたブレードはその後付加的に熱 処理および(または)極低温処理を行われる。ブレードは1回のレーザー移動に おいて形成されるのが好ましく、約2mmの高さのブレードが形成される。付加 的な移動は、それより高いブレードが望まれる場合に使用される。また、1回の 移動で高いブレードを形成するには、高出力のレーザーを使用できるが、2mm の高さのブレードに必要とされるよりも高出力のレーザーの費用は、著しく高く なる。 上述したようにこの被覆形成方法(cladding法:クラッド法)方法は切断ダイ の形成に多くの利点を与える。第1に、ダイブレードおよびダイシリンダの材料 は、ダイ本体の全体が選択されたブレード材料で作られねばならないときの莫大 な費用の増大を生じることなく、例えば一方でブレード硬さおよび寿命、他方で ダイシリンダの靭性のように、各々のさまざまなパラメータに基づいてそれぞれ 選定されることができる。 第2に、この方法はダイ本体材料に対する粉末ブレード材料の金属結合を生じ させる。このような結合は、通常の面接触技術で得られるような機械的結合より も格段に強固であり、低級で安価な材料のダイ本体と一体化された高級材料のダ イブレードを本質的に作り出す。 第3に、ブレードが形成されたなら、いずれかの適当な技術、例えば放電加工 (EDM)または研磨もしくは切削によって最終提供に成形される。放電加工に よる成形が好ましい。しかしながら、シリンダ材料を除去するような放電加工法 でブレード全体が形成される従来の方法と比較すれば、この最終的な成形方法は 比較的迅速且つ安価である。形成されたブレードの非常に小さい部分だけが除去 されて、最終的にテーパーとされるのが好ましいブレード形状を形成するように なされ、このブレード形状は各側が約25°〜35°ほど傾斜され、シリンダ材 料はブレードを形成するために除去される必要はない。 したがってこの被覆形成法は、ダイシリンダすなわち本体に切断ブレードとし て有用な個々のブレードを作り出す。粉末とされた材料は、非常に硬く長寿命の ブレードを作り出すために、D−2鋼、または例えばCMP10VまたはCMP 15Vのような高級材料とされ得る。しかしながら、ダイシリンダまたは本体に このような高級材料を使用することは必要でなく、それらは例えば強力なダイ本 体を十分に作ることができる4150鋼または1045鋼で作ることができる。 材料費がかなり減少される一方、同時にブレード性能および寿命がかなり向上さ れる。ブレード材料はブレード性能の基準に基づいて選択される一方、ダイ本体 材料は本体パラメータに基づいて選択される。さらに、一体形成される切断ダイ は、ブレード寿命の向上が望まれるときにこれまで達成されていたよりも低い材 料費で形成される。 これらのおよび他の目的および利点は、本発明の好ましい実施例および代替例 に関する以下の詳細な説明から、また図面から、一層容易に明白になろう。図面 において、 図1は本発明による方法の概略図、 図2は本発明による方法によってダイシリンダのブレード形成を示す概略図、 図3は本発明の方法により形成された成形前のブレードの部分的横断面図、 図4は図3に似た図であるが、最終成形で除去されたブレード部分を示す横断 面図、 図5は図4に似た図であるが、本明細書の成形方法とダイシリンダ材料からブ レードを形成するこれまでの技術とを対比させる横断面図、および 図6は図4に似た図である、選択的な熱処理すなわち硬化段階を示す横断面図 。 図面を参照すれば、本発明を遂行するための装置および方法を図解的に示す概 略図が図1に示されている。コンピュータ数値制御装置12で制御されるCO2 レーザーヘッド10およびレーザー発生器11は相互に作動連結されている。こ のようなCO2レーザーヘッド10およびレーザー発生器11は、例えば米国コ ネチカット州ファーミントンのTRUMPF Inc.によって製造された型式 番号TLF2600ターボによるレーザー部材とされることができる。レーザー ビームの移動路および強さはコンピュータ数値制御装置12によって制御できる 。このようなコンピュータ数値制御装置の1つは、米国マサチューセッツ州ボス トンのボストン・デジタル・コーポレーション社により型式番号BD85−2と し て製造されている。ダイは3軸、好ましくは4軸の機械工具15に取付けられる 。このような機械工具の1つは、ボストン・デジタル・コーポレーション社によ り型式番号BD85−2として製造されている。粉末給送装置16は側方給送装 置または同軸給送装置とされることができるが、同軸給送装置とされるのが好ま しい。このような側方給送装置は米国オハイオ州シンシナティーのSulzer Metco(Wostbury Inc.)により型式番号METCO型9MP のもとに製造されている。ダイシリンダ13は、ブレード14が形成されて示さ れている。ダイシリンダは機械工具15で回転され、この機械工具15もまたコ ンピュータ数値制御装置12で制御されてレーザーヘッド10およびレーザー発 生器11と連動される。粉末給送装置16はレーザーヘッド10と組合わされ、 以下に説明するように選択的に粉末を被覆形成される領域に導くようにする。 ダイ表面に対するレーザービームの移動は、コンピュータ数値制御装置12に よって制御されるのが認識される。レーザーヘッド10またはダイシリンダ13 のいずれかがダイシリンダから突出されるダイブレードの所望形状に対応する移 動路に沿って移動される。 図2を参照すれば、本発明方法の一部分が示されている。レーザーヘッド10 はダイ表面13Aに沿って走査し、所望されるダイブレードパターンに対応する 移動路に沿ってその表面13Aの領域17を溶融し、すなわち「溜り」を形成す る。このような溶融すなわち「溜り」が行われて、レーザーで被覆形成される領 域に粉末16Aが給送され、表面13Aに沿う1回の移動によって図13に示さ れるように半楕円形の横断面寸法を有するダイブレードが形成される。ダイ本体 13の材料は、靭性に関してダイ本体に所望されるパラメータを満たすように選 定される。選択的に、例えば1045または4150鋼のような中炭素普通鋼ま たは中炭素低合金鋼が使用できる。 対比として、ブレード14を形成するために粉末形態で導入されるのが好まし い材料は、ダイブレードの望ましいパラメータに基づいて選定された他の材料と することができる。この材料は非常に高級な鋼(例えば、CMP10VまたはC MP15V)、または金属−セラミックス複合材料(例えばニッケル基超合金+ 30〜40%(体積%)炭化タングステン)にすることができる。 現在、例えば粉末ノズルを通しての粉末の付着は、一般に半楕円形の横断面を した図3に示されたようなダイブレード14を形成する。多少テーパーの付形さ れた、例えば約25°〜約35°のテーパーを付形された縁部を有する横断面形 状をした最終のダイブレードを有するのが好ましい。このようなダイブレード形 状は、例えば米国特許第4608895号に開示されており、これは介入された 被加工物を切断するためにそのダイが反対側のダイと接触する上で好適とされる 。 図4はブレード14の最終的な所望形状を示している。図4において、領域2 1,22,23がダイブレード14から除去され、ダイブレード14がテーパー を付形された、すなわち截頭形状の横断面となるようにされる。 図3に示されるように、ダイブレードの半楕円形から最終ダイブレード14を 形成するために、比較的小さい領域21,22,23を除去することだけが必要 とされるのが認識されよう。ダイブレード材料を作り出す被覆形成方法の結果と して、ダイブレードはダイ本体13と一体形成され、ダイブレードとダイ本体と の間に金属結合が形成される。ブレード14が図4に示すように最終的に成形さ れたならば、切断ダイとして容易に使用できる。 ダイブレードをさらに硬化させるのが望ましく、これはいずれかの適当技術、 例えばダイブレード材料をさらに強化するために十分な温度にまで上昇させるか 、または被覆形成トラックを極低温処理して被覆形成材料に残留オーステナイト を排除することで達成できる。例えば、ダイブレードはレーザービームをダイブ レードに沿って走査して処理することができる。ここでレーザービームの移動速 度および強さのパラメータは最適マイクロ組織および硬さを生じるのに適当とさ れる。しかしながら、ブレードの形成に上述したような非常に高品質の鋼を使用 することで、ダイブレードの強化のための最適熱処理段階は不要となる。この代 わりに、基部的な硬化が熱を誘起させることで達成できる。 ダイブレードの最終形状および寸法は重要である。ダイブレードは所望される 被加工物の所望される切断を行うために、十分に高くされねばならない。多くの 応用例に関して、約1.5〜2.0mmのダイブレードが多数のさまざまな応用 例のための十分な高さであることが見出された。ダイブレードがテーパーを付形 されるべきである場合は、図4に示されるようにブレードの成形後にダイブレー ドの頂面14Aは約0.89mm(0.035インチ)の幅となるのが見出され た。このようなダイブレードは、例えば回転圧力切断(rotary pressure cut) に好適である。他方において、粉砕切断ダイブレード(crush cut die blades) を製造するのが望まれるならば、ダイブレード頂面14Aの幅は、例えば0.0 25〜0.051mm(0.001〜0.002インチ)となる。 図4に示すようにダイブレードの最終成形は、いずれかの適当な方法によって 遂行されることが認識されよう。ダイブレードの各側で必要とされる小さな量の 材料を除去するのに、放電加工(EDM)方法を使用するのが好ましい。勿論、 ダイブレードは所望形状となるように切削され、研磨される。 図5を参照すれば、ダイ本体13のダイ表面13A上に本発明によって形成さ れたダイブレード14が示されている。点線25は本発明の方法を、ダイブレー ドがダイ本体に一体形成された従来の方法と対比するために使用される。例えば 、従来方法では、ダイ本体は外周面25を有する。ダイブレード14を形成する ために、図5にブレード14で示された取り残されるブレード材料を除いて、ダ イ本体の材料を周面25から表面13Aまで全て切削すなわち除去すなわち削り 出すことが必要である。 本発明によれば開始材料は表面13Aを有するダイ本体13であること、また ダイブレード14はダイ表面13Aに造形部分として構成されることが認識され る。したがって、25のような周面を有するシリンダから開始した後、表面13 Aと点線25との間のに示される材料を研磨または除去することは必要とされな い。その代わりに、必要とされる唯一の成形は図4に示されるとおりであり、最 終的なダイブレードの側面の成形は21,22,23で示される材料だけが除去 されて遂行される。従来の方法と対比して、ダイブレード14はそのもの自体に 望まれるパラメータに基づいていずれの適当な材料でも形成することができ、ま たダイ本体と同じ材料である必要性はないことが認識される。 したがって、高級で高価な同じ鋼で作られたダイシリンダ全体を購入する必要 なく、ダイブレードの形成に非常に高級な材料を使用できる。 本発明の方法を参照すれば、約2キロワット以上のレーザーがダイブレード材 料を被覆形成する、すなわち作り上げるのに有用であることが認識されよう。約 2mmまたは多少大きい高さのダイブレードがそのようなレーザーの1回の移動 において形成できる。複数回にわたりレーザーを移動させることでダイブレード を作り上げることは可能であり、勿論各層の交差は最終的なダイブレードに使用 上のまたは摩耗の問題を与えない。 高出力のレーザーは1回の移動で十分に高い、または十分に深いダイブレード を形成するのに使用でき、または高い溶融温度を有するブレード金属に使用でき るが、しかしながら極めて高性能のレーザーが必要であり、それらは実質的に費 用が高くなることが認識されよう。極めて硬い材料のブレードを有し、それ故に 寿命が延長された切断ダイを製造する能力は、多数回にわたる再調整を必要とす る柔らかいブレードのような背の高いブレードの形成を不要にする。現在、それ 以外には不要な高さのブレードは、たとえ硬化されるとしても比較的低級鋼で作 られた切断ダイの場合である。 本発明では、ダイ表面および粉末を局所的に溶融できるCO2レーザーが認識 されるべきである。しかしながら、このレーザー発生媒体はCO2ガスに限られ ない。十分な出力を発生できるならば、他の媒体を使用したいずれの他の種類の レーザーも適用できる。 最後に、本発明において、熱源(レーザービーム)および被覆形成材料の供給 源(粉末)を使用して被覆形成によりブレードが形成できることが認識されねば ならない。しかしながら、被覆形成材料およびダイ表面の溶融に使用される熱源 はレーザーに限られない。選定された領域の温度を急激に上昇させることのでき る他のいずれの熱源も本発明で使用でき、例えばスプレーガン、イオンビーム、 電子ビームおよびブランクズマ移動アークなどが使用できる。他方において、被 覆形成材料は粉末に限られない。例えば、溶接ワイヤー、ガス材料、液体材料な どが本発明の範囲から逸脱せずに使用できる。 本発明の好ましい実施例および選択的な特徴を説明したが、他の利点および変 形例が本発明の範囲から逸脱せずに当業者に容易に明白となるので、本出願人は 添付の請求の範囲によってのみ本発明が制限されることを意図する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 ツアン,ユー アメリカ合衆国48084 ミシガン州トロイ, ナンバー206,ドーチェスター ドライブ 1878

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 切断ダイを形成する方法であって、 ブレード材料をダイ表面にクラッディングすなわち被覆形成し、前記表面から 外方へ突出したブレードを形成する段階と、 被覆形成したブレードを成形する段階とを含む切断ダイの形成方法。 2. 請求項1に記載された方法であって、前記被覆形成する段階が、 前記ダイ表面の領域を加熱する段階と、 加熱した領域にブレード材料を導いて、前記表面から外方へ前記材料のブレー ドを形成する段階とを含む切断ダイの形成方法。 3. 請求項2に記載された方法であって、レーザーによって前記領域を加熱 する段階を含む切断ダイの形成方法。 4. 請求項2に記載された方法であって、被覆形成粉末を前記ブレードを形 成するための加熱した領域へ導く段階を含む切断ダイの形成方法。 5. 請求項2に記載された方法であって、前記成形段階が放電加工によって 前記ブレードを成形する段階を含む切断ダイの形成方法。 6. 請求項2に記載された方法であって、前記成形段階が切削によって前記 ブレードを成形する段階を含む切断ダイの形成方法。 7. 請求項2に記載された方法であって、前記成形段階が研磨によって前記 ブレードを成形する段階を含む切断ダイの形成方法。 8. 請求項1に記載された方法であって、前記ブレードを熱処理する段階を さらに含む切断ダイの形成方法。 9. 請求項1に記載された方法であって、前記ブレードを極低温処理する段 階をさらに含む切断ダイの形成方法。 10. 請求項1に記載された方法であって、前記被覆形成段階が、 所望のブレードパターンに対応した移動路においてダイ表面に沿ってレーザー ビームを走査する段階と、 前記移動路に沿って前記ダイ表面を溶融する段階と、 前記移動路を加熱しつつ前記移動路に材料を導いて、前記パターンにてダイブ レードを形成する段階とを含む切断ダイの形成方法。 11. 請求項10に記載された方法であって、前記成形段階の後に前記ダイブ レードを熱処理して前記ダイブレードを硬化させる段階を含む切断ダイの形成方 法。 12. 請求項10に記載された方法であって、前記材料を導く段階が前記移動 路へ被覆形成粉末を導く段階を含む切断ダイの形成方法。
JP52956297A 1996-02-15 1997-02-14 切断ダイおよびその形成方法 Ceased JP2001525732A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/602,379 1996-02-15
US60237996A 1996-02-16 1996-02-16
PCT/US1997/002482 WO1997029879A1 (en) 1996-02-15 1997-02-14 Cutting die and method of forming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001525732A true JP2001525732A (ja) 2001-12-11
JP2001525732A5 JP2001525732A5 (ja) 2004-11-04

Family

ID=24411119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52956297A Ceased JP2001525732A (ja) 1996-02-15 1997-02-14 切断ダイおよびその形成方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7827883B1 (ja)
EP (1) EP0880423B1 (ja)
JP (1) JP2001525732A (ja)
CN (1) CN1071168C (ja)
AT (1) ATE209551T1 (ja)
AU (1) AU2051797A (ja)
CA (1) CA2245864C (ja)
DE (1) DE69708604T2 (ja)
DK (1) DK0880423T3 (ja)
ES (1) ES2166980T3 (ja)
HK (1) HK1026663A1 (ja)
WO (1) WO1997029879A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524520A (ja) * 2004-02-18 2007-08-30 ソシエテ デクスプロワタシオン タレリア ボンジャン 切断刃の製造方法及び切断刃
JP2013132725A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Univ Of Shiga Prefecture 切っ先部を備える工具、切っ先部を備える工具の製造方法、及び切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2365026B (en) * 2000-05-25 2004-08-18 Infraco Bcv Ltd Coating of rails
DE10317579B4 (de) * 2003-04-16 2016-04-14 Lasertec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gesenks in einem Werkstück
GB201001000D0 (en) * 2010-01-22 2010-03-10 Rolls Royce Plc Method of forming a hollow component with an internal structure
WO2012119947A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-13 Nv Bekaert Sa Method to produce a sawing bead
TWI583808B (zh) * 2011-11-02 2017-05-21 國立中央大學 金屬玻璃及金屬玻璃合金鍍膜切割器具銳度提升之應用
US10462963B2 (en) 2012-03-06 2019-11-05 Kondex Corporation Laser clad cutting edge for agricultural cutting components
US20130233145A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Kondex Corporation Laser Clad Cutting Edge for Agricultural Cutting Components
US9764425B2 (en) 2012-04-16 2017-09-19 Magna International Inc. Process for laser-assisted tool build and repair
US9833785B2 (en) 2012-12-17 2017-12-05 Kooima Company Method of making a processor disk
ITPD20130237A1 (it) * 2013-08-28 2015-03-01 Mico Group S R L Metodo per la realizzazione di utensili per macchine atte alla formatura di filettature su corpi cilindrici mediante deformazione plastica
US10124531B2 (en) 2013-12-30 2018-11-13 Ut-Battelle, Llc Rapid non-contact energy transfer for additive manufacturing driven high intensity electromagnetic fields
JP6341730B2 (ja) * 2014-04-07 2018-06-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 パウダ供給ヘッドの管理方法、エロージョンシールドの形成方法、及び装置
US9650537B2 (en) 2014-04-14 2017-05-16 Ut-Battelle, Llc Reactive polymer fused deposition manufacturing
US9686911B2 (en) 2014-05-12 2017-06-27 Kondex Corporation Cutting blade with transverse hardened regions
US9992930B2 (en) 2014-05-12 2018-06-12 Kondex Corporation Slicing disc mower knives
US9717176B2 (en) 2014-09-15 2017-08-01 Kondex Corporation Agricultural blades and machine parts with amorphous metal laser cladding
CN104668769B (zh) * 2015-02-10 2017-03-01 江苏大学 一种可变式复杂模具表面的激光自动冲击装置及方法
US10648051B2 (en) 2015-04-24 2020-05-12 Kondex Corporation Reciprocating cutting blade with cladding
US20160325380A1 (en) * 2015-05-08 2016-11-10 Dm3D Technology, Llc Hybrid manufacturing using metal forming and additive manufacturing
US10717129B2 (en) * 2015-06-23 2020-07-21 Halliburton Energy Services, Inc. Pre-diffused mandrel coating to provide enhanced bonding between metallic and composite components
AT15071U1 (de) * 2015-11-04 2016-12-15 Gebrüder Busatis Gesellschaft M B H Zerkleinerungszahnscheibe für einen Körnerprozessor
US20170130285A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-11 Caterpillar Inc. Method for processing a metal component
DE102016004657B4 (de) * 2016-04-16 2018-05-09 J.G. WEISSER SöHNE GMBH & CO. KG Verfahren zum Einrichten einer Drehbearbeitungsmaschine und Drehbearbeitungsmaschine
FR3060426B1 (fr) * 2016-12-19 2019-01-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede d’emboutissage et decoupe en serie
DE102017121526A1 (de) * 2017-09-15 2019-03-21 Rollomatic S.A. Vorrichtung zur Ausrichtung und Positionierung eines Werkstücks relativ zu einem Laserstrahl einer Laserbearbeitungsmaschine
CN108588566B (zh) * 2018-06-20 2020-06-30 华东交通大学 一种FexWyC-贝氏体成分和组织双重梯度复合材料
US20200130220A1 (en) * 2018-10-31 2020-04-30 Stolle Machinery Company, Llc Score die, score die forming system, and associated method
CN110340198A (zh) * 2019-06-28 2019-10-18 鑫佰图科技(惠州)有限公司 散热鳍片及散热鳍片的加工方法
CN114845824A (zh) * 2019-10-31 2022-08-02 株式会社Ibuki 模具的修补方法及模具
CN112975147B (zh) * 2021-02-07 2021-09-14 深圳市海特联科科技有限公司 一种激光切割压电二氧化硅工艺

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3063310A (en) * 1959-10-15 1962-11-13 Continental Machines Metal cutting saw bands and blades and method of making the same
US3240914A (en) * 1962-11-28 1966-03-15 Gen Motors Corp Method of making dies
US3952179A (en) * 1974-05-08 1976-04-20 Rockwell International Corporation Rotary cutting die and method for its production
US3905283A (en) * 1974-05-08 1975-09-16 Rockwell International Corp Improved rotary cutting die
GB1522509A (en) * 1976-01-14 1978-08-23 British Steel Corp Manufacture of metallic strip
DE7905247U1 (ja) * 1979-02-24 1989-03-30 Winkler & Duennebier Maschinenfabrik Und Eisengiesserei Kg, 5450 Neuwied, De
US4323756A (en) * 1979-10-29 1982-04-06 United Technologies Corporation Method for fabricating articles by sequential layer deposition
US4383784A (en) * 1980-01-07 1983-05-17 Precision Twist Drill & Machine Co. Method and means of manufacturing a rotary cutting tool
US4299860A (en) * 1980-09-08 1981-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface hardening by particle injection into laser melted surface
JPS5758990A (en) * 1980-09-26 1982-04-09 Toshiba Corp Die
US4837417A (en) * 1983-12-05 1989-06-06 Funk Charles F Method of hard-facing a metal surface
US4608895A (en) * 1984-03-14 1986-09-02 Bernal Rotary Systems, Inc. Rotary die cutting
US4745256A (en) * 1985-02-12 1988-05-17 Metallurgical Industries, Inc. Narrow substrate having weld bead of powdered metal
JPS62224527A (ja) * 1986-03-25 1987-10-02 Daido Steel Co Ltd 工具の製造方法
JPS6340621A (ja) * 1986-08-05 1988-02-22 Honda Motor Co Ltd トリミング用鋳造金型およびその製造方法
US4927992A (en) * 1987-03-04 1990-05-22 Westinghouse Electric Corp. Energy beam casting of metal articles
US4864094A (en) * 1988-01-13 1989-09-05 Metallurgical Industries, Inc. Process of fabricating a cutting edge on a tool and a cutting tool made thereby
JP2582326B2 (ja) * 1991-11-27 1997-02-19 本田技研工業株式会社 プレス金型の製造方法
US5361968A (en) * 1992-08-14 1994-11-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of manufacturing metallic press die
US5449536A (en) * 1992-12-18 1995-09-12 United Technologies Corporation Method for the application of coatings of oxide dispersion strengthened metals by laser powder injection
US5417132A (en) * 1993-01-19 1995-05-23 Alan R. Pfaff Rotary cutting dies
JPH06297055A (ja) * 1993-04-16 1994-10-25 Honda Motor Co Ltd プレス金型の製造方法
US5448035A (en) * 1993-04-28 1995-09-05 Advanced Surfaces And Processes, Inc. Method and apparatus for pulse fusion surfacing
FR2707677B1 (fr) * 1993-07-13 1995-08-25 Technogenia Plaque de défibrage ou de raffinage de pâte à papier, et procédé pour sa réalisation.
US6122564A (en) * 1998-06-30 2000-09-19 Koch; Justin Apparatus and methods for monitoring and controlling multi-layer laser cladding
US6146476A (en) * 1999-02-08 2000-11-14 Alvord-Polk, Inc. Laser-clad composite cutting tool and method
US7139633B2 (en) * 2002-08-29 2006-11-21 Jyoti Mazumder Method of fabricating composite tooling using closed-loop direct-metal deposition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524520A (ja) * 2004-02-18 2007-08-30 ソシエテ デクスプロワタシオン タレリア ボンジャン 切断刃の製造方法及び切断刃
JP2013132725A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Univ Of Shiga Prefecture 切っ先部を備える工具、切っ先部を備える工具の製造方法、及び切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69708604D1 (de) 2002-01-10
ATE209551T1 (de) 2001-12-15
US7827883B1 (en) 2010-11-09
HK1026663A1 (en) 2000-12-22
CN1222106A (zh) 1999-07-07
EP0880423A1 (en) 1998-12-02
DE69708604T2 (de) 2002-05-16
EP0880423B1 (en) 2001-11-28
WO1997029879A1 (en) 1997-08-21
CN1071168C (zh) 2001-09-19
AU2051797A (en) 1997-09-02
CA2245864A1 (en) 1997-08-21
DK0880423T3 (da) 2002-02-11
ES2166980T3 (es) 2002-05-01
CA2245864C (en) 2005-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001525732A (ja) 切断ダイおよびその形成方法
JPH0478415B2 (ja)
US4864094A (en) Process of fabricating a cutting edge on a tool and a cutting tool made thereby
WO2019156168A1 (ja) 工具材の再生方法及び工具材
US4452647A (en) Hard-surfaced cast iron articles and method and apparatus for manufacturing the same
WO2019156169A1 (ja) 工具材の製造方法及び工具材
JP3934679B2 (ja) 切断ダイおよびその製造方法
US4599502A (en) Induction hardening of steel
Todd et al. Fundamental principles of manufacturing processes
CN101920455B (zh) 一种堆焊型辗装置及再制造方法
CN212286309U (zh) 一种微织构自润滑具有陶瓷涂层的球关节
CN107671450A (zh) 抛丸机叶片堆焊材料及堆焊工艺
JP2571749B2 (ja) ロータリーダイの製造方法
CN114789236B (zh) 模具随形水道的增材制造方法
JPS6320192A (ja) 冷間圧延ロ−ルの粗面化方法
CN115105166A (zh) 一种超声刀刀头弯头及制作方法和三维打印装置
JPS62158587A (ja) 冷間圧延ロ−ルのレ−ザダル加工方法
RU2183681C1 (ru) Способ упрочнения рабочих поверхностей дискового ножа
CN116140769A (zh) 一种连铸分节辊3d等离子喷焊修复方法及其所使用的喷焊粉末
JPS6320191A (ja) 冷間圧延用ロ−ルの粗面化方法
JPS63123586A (ja) 冷間圧延用ロ−ルの粗面化方法
JPS5983718A (ja) 高速度鋼の表面処理方法
CN117943791A (zh) 一种tc11钛合金薄壁筒体的复合制造方法
CA2242082C (en) Process for producing a cutting die
CN114769617A (zh) 一种模具嫁接成型的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20031205

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20031205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051101

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20060201

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20060320

A313 Final decision of rejection without a dissenting response from the applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A313

Effective date: 20060619

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060725