JP2004337733A - Cutter for single spindle crusher and method for manufacturing it - Google Patents

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JP2004337733A
JP2004337733A JP2003136742A JP2003136742A JP2004337733A JP 2004337733 A JP2004337733 A JP 2004337733A JP 2003136742 A JP2003136742 A JP 2003136742A JP 2003136742 A JP2003136742 A JP 2003136742A JP 2004337733 A JP2004337733 A JP 2004337733A
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blade
hardness
cutting edge
base
rotating
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JP2003136742A
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Mamoru Koyama
まもる 小山
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KOYAMA SEISAKUSHO KK
Original Assignee
KOYAMA SEISAKUSHO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve hardness and toughness of a cutter on a rotating side and a cutter on a fixed side in a single spindle crusher. <P>SOLUTION: A primary hardening process for hardening a raw material for the cutter 5 composed of a carbon steel wholly, a tempering process for tempering the raw material, and then, a secondary hardening process for partially hardening a part corresponding to a cutting edge part 16 of the raw material are practiced. By manufacturing the cutter 5 without performing a tempering process after the secondary hardening process, a hardness distribution wherein while the hardness of the cutting edge part 16 is made higher than the hardness of a base part 17, the hardness is decreased toward the base part 17 in the boundary part 18, is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一軸式破砕機において用いられる回転側刃物や固定側刃物のような刃物およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、廃プラスチックなどの資源ごみをリサイクル容易な形態にするため、破砕機による破砕が通常行なわれている。破砕機には、種々の型式のものがあるが、その大半は、回転体の外周面上に取り付けられる回転側刃物と固定位置に設けられる固定側刃物との組み合わせによって、被破砕物に破砕作用を及ぼす、一軸式破砕機(たとえば、特許文献1参照)、または、歯車状の刃物が噛み合うことによって、被破砕物に破砕作用を及ぼす、二軸式破砕機である。また、一軸式破砕機においても、種々の型式のものがあるが、通常は、四角柱形状の回転側刃物と鋸歯状の刃先部を有する固定側刃物とが組み合わされたものが用いられている。
【0003】
上述のような破砕機に備える刃物の材料としては、たとえば、クロムモリブデン鋼(JIS記号で「SCM」)、ダイス鋼(JIS記号で「SKD」)、高速度工具鋼(JIS記号で「SKH」)、超硬合金などが主として用いられている。
【0004】
クロムモリブデン鋼は、上記材料の中で最も安価であるが、靭性に問題があり、かつ硬度を高くすることが難しいため、超硬合金などを刃先にろう付けする複合材的な使用が主である。
【0005】
次に、ダイス鋼は、前述した一軸式破砕機に備える刃物において最も一般的に用いられているものであり、特に冷間ダイス鋼と呼ばれるものが多く使用されている。この材料からなる刃物を備える破砕機では、一般に、被破砕物として廃プラスチックが適用され、たとえば発電所の燃料用としてリサイクルされる。しかしながら、ダイス鋼は、その硬度をロックウェル硬さHRCで58以上と高くすると、使用時に割れるなどのおそれがあり、硬度を下げると、摩耗により寿命が短くなるという問題がある。
【0006】
次に、高速度工具鋼は、ダイス鋼に比べて高い硬度(ロックウェル硬さHRCで65前後)を有しているが、ダイス鋼に比べると材料コストが3倍位と高価であり、使用される用途が限られている。
【0007】
さらに、超硬合金は、最も高い硬度(HRCで70前後)を有するものであるが、材料コストが最も高く、そのため、ランニングコストが高くつくため、被破砕物としては鉄系等の硬いものに限られる傾向がある。
【0008】
以上のように、各材料は、一長一短であり、各ユーザは自社が必要とする破砕条件に応じて、刃物に対する硬度設定をしているのが現状である。また、高速度工具鋼や超硬合金は、硬度や靭性の点で、ダイス鋼より優れているものの、半永久的に使用できるものではなく、いずれは交換されなければならないので、ランニングコスト等を勘案した場合、これらの使用については消極的にならざるを得ないのが現状である。これらのことから、破砕機に備える刃物の材料としては、現状では、ダイス鋼が最も適しているとされている。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−103678号公報
【非特許文献1】
(社)日本熱処理技術協会,熱処理ガイドブック〈基礎編〉」,初版,(株)大河出版,昭和58年5月15日,p.48,150,152
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、鋼材は、その強度を高めると、靭性が低下することが知られている(非特許文献1の第48頁参照)。たとえばダイス鋼からなる刃物について言えば、前述したように、その硬度をHRC58以上というように高くすれば、靭性が低下し、使用時に割れるなどのおそれがある。他方、硬度を低くすると、磨耗が生じやすくなり、刃物の寿命が短くなるという問題を引き起こす。
【0011】
この問題を解決するため、たとえば浸炭、窒化、またはTiCもしくはTiNなどによるコーティング処理といった表面処理を施し、刃物の表面だけを硬くすることが考えられるが、これらの表面処理による場合、硬化層の厚みが0.05〜1mm程度と非常に薄く、使用時において、すぐに素地が露出して、磨耗が始まるため、実用化には至っていない。
【0012】
また、ダイス鋼からなる刃物に対して、通常の焼き入れを行なうと、刃物全体が焼き入れされるため、前述したような硬度と靭性という相反する性質をともに改善することができないことから、たとえば高周波焼き入れといった部分的な焼き入れを刃物の表面にのみ施すことも考えられる。しかしながら、このような部分的な焼き入れは、中炭素鋼を対象として行なわれるものであり(たとえば、非特許文献1の第150頁参照)、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼のような高炭素鋼を対象とした場合、焼き入れ工程においてクラックが生じるという問題に遭遇する。そのため、当該技術分野では、高炭素鋼に対しては、高周波焼き入れのような部分的な焼き入れができないとするのが常識とされている。
【0013】
そこで、この発明の目的は、一軸式破砕機において用いられるものであって、硬度と靭性との双方を高めることができる刃物およびその製造方法を提供しようとすることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所定の軸線まわりに回転駆動される回転体と、この回転体の外周面上に取り付けられる回転側刃物と、回転体の外周面に対向する固定位置に設けられかつ回転体の回転に従って回転側刃物との協働により被破砕物を破砕する固定側刃物とを備える、一軸式破砕機において、上記回転側刃物および上記固定側刃物の少なくとも一方として用いられる刃物に向けられるものであって、上述したような技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【0015】
すなわち、この発明に係る一軸式破砕機用刃物は、炭素鋼から一体的に構成される、破砕作用を担う刃先部と回転体または固定位置への取り付け部分となる基部とを備え、刃先部での硬度が、基部での硬度より高くされるとともに、刃先部と基部との境界部分では、基部に向かって硬度が低下するような硬度分布が与えられていることを特徴としている。
【0016】
この発明に係る一軸式破砕機用刃物において、上記刃先部での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で58以上であり、上記基部での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で40以上であることが好ましい。
【0017】
また、この発明に係る一軸式破砕機用刃物を構成する炭素鋼としては、ダイス鋼が好適に用いられる。
【0018】
この発明は、また、上述のような一軸式破砕機用刃物の製造方法にも向けられる。この発明に係る一軸式破砕機用刃物の製造方法は、炭素鋼からなる刃物のための素材を全体的に焼き入れる、1次焼き入れ工程と、この1次焼き入れ工程の後、素材を焼き戻す、焼き戻し工程と、この焼き戻し工程の後、素材における刃先部に相当する部分のみを焼き入れる、2次焼き入れ工程とを備え、2次焼き入れ工程の後、焼き戻し工程を実施しないことを特徴としている。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係る刃物が適用される一軸式破砕機1の主要部を示す斜視図である。一軸式破砕機1は、たとえば水平方向に向く所定の軸線2まわりに矢印3で示すような方向に回転駆動される回転体4を備えている。回転体4の外周面上には、複数個の回転側刃物5が取り付けられている。
【0020】
図2は、1個の回転側刃物5を単独で示す斜視図である。また、図3は、図1に示した一軸式破砕機1の主要部を、軸線2に直交する面に沿って示した断面図であり、図4は、図3における回転側刃物5の取り付け部分を拡大して示す断面図である。
【0021】
回転側刃物5は、図2によく示されているように、4つの側面6を有する四角柱形状をなしている。回転側刃物5の中央部には、雌ねじ孔7が設けられている。他方、回転体4の外周面上には、複数個の取付け座8が軸線2方向かつ周方向に分布するように設けられている。図3および図4によく示されているように、回転側刃物5は、取付け座8に挿入されたボルト9を雌ねじ孔7に螺合させることによって各取付け座8に固定される。このとき、回転側刃物5は、矢印3で示した回転方向に関して、取付け座8より前方側に位置するようにされ、かつ、隣り合う2つの側面6間の稜線部分が回転体4の外周面から突出するように取り付けられる。
【0022】
一軸式破砕機1は、また、回転体4の外周面に対向する固定位置としての固定部10に設けられる固定側刃物11を備えている。固定側刃物11は、回転体4の回転に従って回転側刃物5との協働により被破砕物(図示せず。)を破砕するものである。固定側刃物11は、上述のような破砕作用を担う刃先部12を備えるとともに、固定部10への取り付け部分となる基部14を備えている。基部14には、固定部10に螺合されるボルト13が挿入される複数個のボルト孔15が設けられている。刃先部12は、回転体4の回転に従って回転側刃物5が通過する経路を与える三角形状の凹部と回転側刃物5が通過しない位置にある三角形状の凸部とを有する鋸歯状をなしている。これら固定側刃物11と回転側刃物5との間隔は、たとえば0.2mm程度に設定される。
【0023】
上述した固定側刃物11と回転側刃物5との位置関係からわかるように、回転側刃物5において破砕作用を担う刃先部16は、その4つの側面6に沿って位置される。また、回転体4の取付け座8への取付け部分となる基部17は、その中央部に位置され、前述した雌ねじ孔7は、この基部17に設けられる。
【0024】
なお、回転側刃物5の刃先部16が4つの側面6に沿って位置されるので、たとえば図示した角度で取り付けられた回転側刃物5において、突出した稜線部分に磨耗等が生じたとき、回転側刃物5を90度毎回転させて磨耗等が生じていない稜線部分を突出した状態として再度固定するようにすれば、回転側刃物5を基本的に4回使用することができる。
【0025】
以上説明したような一軸式破砕機1に備える回転側刃物5および固定側刃物11は、それぞれ、次のような特徴を有している。
【0026】
図5には、回転側刃物5が断面図で示され、その刃先部16、基部17およびこれらの境界部分18が、それぞれ、ハッチングの向きを変えることによって区別されて図示されている。
【0027】
回転側刃物5は、炭素鋼、好ましくはダイス鋼から一体的に構成され、刃先部16での強度は、基部17での硬度より高くされるとともに、刃先部16と基部17との境界部分18では、基部17に向かって硬度が低下するような硬度分布すなわちグラデーションが与えられている。ここで、刃先部16での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で58以上とされ、基部17での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で40以上とされることが好ましい。
【0028】
図6には、固定側刃物11が断面図で示され、その刃先部12、基部14およびこれらの境界部分19が、それぞれ、ハッチングの向きを変えることによって区別されて図示されている。
【0029】
固定側刃物11についても、炭素鋼、好ましくはダイス鋼から一体的に構成され、刃先部12での硬度は、基部14での硬度より高くされるとともに、刃先部12と基部14との境界部分19では、基部14に向かって硬度が低下するような硬度分布すなわちグラデーションが与えられている。また、固定側刃物11についても、刃先部12での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で58以上とされ、基部14での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で40以上とされることが好ましい。
【0030】
このような回転側刃物5において、その刃先部16の深さ20は、約5〜10mm程度とされることが好ましい。固定側刃物11については、その刃先部12の深さ21は、約40mm程度とされることが好ましい。なお、図5および図6では、刃先部16および12と境界部分18および19と基部17および14との互いの間の境界線を明瞭に図示したが、実際の回転側刃物5および固定側刃物11においては、このような明瞭な境界線は現れるものではない。したがって、上述した刃先部16および12の深さ20および21については、たとえばHRC58以上となる部分の深さであると理解すればよい。
【0031】
以上のような回転側刃物5および固定側刃物11によれば、その全体の硬度をたとえばHRC40以上に高め、素材そのものの耐磨耗性を向上させながら、刃先部16および12での硬度をたとえばHRC58以上として、十分な破砕作用を発揮させることができる。また、刃先部16および12での硬度が高められても、硬度分布が与えられた境界部分18および19の存在により、回転側刃物5および固定側刃物11の全体の靱性が低下することを防止することができる。
【0032】
その結果、回転側刃物5および固定側刃物11において、硬度および靭性という相反する性質を双方とも満足させることができ、これら回転側刃物5および固定側刃物11の長寿命化を図ることができ、一軸式破砕機1のランニングコストを低減することができる。
【0033】
図7には、上述した回転側刃物5および固定側刃物11を製造するにあたって採用されるヒートパターンの一例が示されている。
【0034】
図7を参照して、刃物5または11を製造するため、炭素鋼からなる刃物5または11のための素材が用意される。この素材を構成する炭素鋼として、この実施形態では、ダイス鋼が用いられる。ダイス鋼は、焼き入れ前の生材の状態では、HRC30以下である。
【0035】
次に、上述の素材は、たとえば炉内において真空加熱され、それによって、素材を全体的に焼き入れる、1次焼き入れ工程が実施される。この1次焼き入れ工程では、図7に示すように、750℃で1時間、次いで830℃で1時間、最後に1030℃で2時間の真空加熱が実施される。
【0036】
上述の1次焼き入れ工程の後、素材は油冷され、次いで、素材を焼き戻す、焼き戻し工程が実施される。この焼き戻し工程では、たとえば540℃の温度が3.5時間付与される。
【0037】
以上の工程を終えたとき、生材ではHRC30以下であった素材が、HRC40以上の硬度を有する状態とされる。
【0038】
なお、従来の回転側刃物および固定側刃物の場合には、以上のような工程を終えた段階で製品とされる。
【0039】
この発明では、上述した焼き戻し工程の後、さらに2次焼き入れ工程が実施されることが特徴となっている。この2次焼き入れ工程では、素材における刃先部16および12の各々に相当する部分のみを焼き入れることが行なわれる。この2次焼き入れ工程では、たとえば1000〜1050℃の温度が付与され、好ましくは、1次焼き入れ工程での温度より高い温度が付与される。
【0040】
また、2次焼き入れ工程では、刃先部16および12に相当する部分のみが加熱され、かつ加熱時間が短いことが重要である。なぜなら、加熱時間が長引けば、熱伝導により、特定の部分以外の部分にも加熱が及ぶからである。そのため、2次焼き入れ工程では、瞬時に所望の温度にまで加熱でき、かつ瞬時に加熱状態を断つことができる、高周波焼き入れのような誘導加熱を適用することが好ましい。
【0041】
上述のような2次焼き入れ工程の結果、回転側刃物5および固定側刃物11において、刃先部16および12の硬度をHRC58以上とすることができる。
【0042】
なお、上述の2次焼き入れ工程のような部分的かつ急速な加熱を行なう焼き入れは、前述したように、通常、中炭素鋼が対象とされ(たとえば、非特許文献1の第150頁参照)、ダイス鋼あるいは高速度工具鋼のような高炭素鋼では、クラックが生じるとされていた。しかしながら、この発明のように、1次焼き入れ工程および焼き戻し工程を終えた後であれば、2次焼き入れ工程において部分的かつ急速な加熱を実施しても、クラックが生じないことが実験により確認されている。
【0043】
2次焼き入れ工程の後、回転側刃物5および固定側刃物11は、たとえば油冷される。そして、この2次焼き入れ工程の後、焼き戻し工程を実施しないことも重要である。これに関連して、高周波焼き入れのような部分的かつ急速な加熱を行なう焼き入れによれば、残留応力が割れや破損の原因になりやすいので、通常は、焼き戻しが必須とされている(たとえば、非特許文献1の第152頁参照)。それにも関わらず、この発明では、2次焼き入れ工程の後、焼き戻し工程を実施しなくても、十分に使用に耐え得る回転側刃物5および固定側刃物11を得ることができるのである。
【0044】
一実験例において、ダイス鋼を素材としながら、図7に示すようなヒートパターンを採用して、回転側刃物5および固定側刃物11を製造したとき、基部17および14において、HRC50±1の硬度が得られ、刃先部16および12において、HRC61〜63の硬度が得られた。
【0045】
以上、この発明を特定的な実施形態について説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【0046】
たとえば、回転側刃物5および固定側刃物11の素材として、ダイス鋼が用いられたが、クロムモリブデン鋼が用いられてもよく、あるいは、この発明による低コスト化の効果が低減されるものの、高速度工具鋼が用いられることを妨げるものではない。
【0047】
また、上述した実施形態では、回転側刃物5および固定側刃物11の双方において、この発明の特徴となる構成が採用されたが、回転側刃物5および固定側刃物11のいずれか一方にのみ、この発明の特徴的構成が採用されてもよい。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る一軸式破砕機用刃物によれば、炭素鋼から一体的に構成されながら、刃先部での硬度が、基部での硬度より高くされるとともに、刃先部と基部との境界部分では、基部に向かって硬度が低下するような硬度分布が与えられているので、刃物として必要な硬度および靭性といった相反する性質を同時に満足させることができる。
【0049】
この発明に係る刃物において、刃先部での硬度が、ロックウェル硬さ(HRC)で58以上であり、基部での硬度が、ロックウェル硬さ(HRC)で40以上であると、刃物全体の耐磨耗性を十分に発揮させながら、刃先部において破砕作用のための十分な硬度を与えることができ、刃物の長寿命化を確実に図ることができ、その結果、一軸式破砕機のランニングコストを低減することができる。
【0050】
また、この発明に係る刃物を構成する炭素鋼としてダイス鋼が用いられると、硬度、靭性およびコストのすべての面において実用的に優れた刃物とすることができる。
【0051】
この発明に係る一軸式破砕機用刃物の製造方法によれば、炭素鋼からなる刃物のための素材を全体的に焼き入れる、1次焼き入れ工程と、次いで、素材を焼き戻す、焼き戻し工程と、次いで、素材における刃先部に相当する部分のみを焼き入れる、2次焼き入れ工程とが実施され、2次焼き入れ工程の後、焼き戻し工程を実施しないようにしているので、前述したようなこの発明に係る刃物を確実にかつ容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る刃物が適用される一軸式破砕機1の主要部を示す斜視図である。
【図2】図1に示した回転側刃物5を単独で示す斜視図である。
【図3】図1に示した一軸式破砕機1の主要部を軸線2に直交する面に沿って示す断面図である。
【図4】図3に示した回転側刃物5の取り付け部分を拡大して示す断面図である。
【図5】この発明の特徴となる刃先部16、基部17および境界部分18をそれぞれ示す回転側刃物5の断面図である。
【図6】この発明の特徴となる刃先部12、基部14および境界部分19をそれぞれ示す固定側刃物11の断面図である。
【図7】この発明による刃物の製造方法において採用されるヒートパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 一軸式破砕機
2 軸線
4 回転体
5 回転側刃物
6 側面
7 雌ねじ孔
8 取付け座
9,13 ボルト
10 固定部
11 固定側刃物
12,16 刃先部
14,17 基部
18,19 境界部分
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cutting tool such as a rotary cutting tool and a fixed cutting tool used in a single-shaft crusher, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
At present, crushing is usually performed by a crusher to make recyclable waste such as waste plastic into an easily recyclable form. There are various types of crushers, but most of them have a crushing action on a crushed material by a combination of a rotary blade mounted on an outer peripheral surface of a rotating body and a fixed blade provided at a fixed position. Or a two-shaft crusher that engages a gear-shaped blade to crush the object to be crushed. In addition, there are various types of single-shaft crushers as well, but usually, a combination of a square-column-shaped rotating blade and a fixed-side blade having a saw-tooth-shaped blade is used. .
[0003]
Examples of the material of the cutting tool provided in the crusher described above include chromium molybdenum steel (JIS code "SCM"), die steel (JIS code "SKD"), and high-speed tool steel (JIS code "SKH"). ), Cemented carbide and the like are mainly used.
[0004]
Chromium molybdenum steel is the cheapest of the above materials, but it has problems in toughness and it is difficult to increase hardness, so it is mainly used as a composite material for brazing cemented carbide etc. to the cutting edge. is there.
[0005]
Next, the die steel is most commonly used in the cutting tool provided in the above-described single-shaft crusher, and in particular, a so-called cold die steel is often used. In a crusher provided with a blade made of this material, waste plastic is generally applied as a crushed object, and is recycled, for example, as fuel for a power plant. However, if the hardness of the die steel is increased to 58 or more in terms of Rockwell hardness HRC, there is a risk that the steel will crack during use, and if the hardness is reduced, there is a problem that the life is shortened due to wear.
[0006]
Next, the high-speed tool steel has a higher hardness (around 65 in Rockwell hardness HRC) than the die steel, but the material cost is about three times as high as that of the die steel. Limited applications.
[0007]
Furthermore, cemented carbide has the highest hardness (around 70 in HRC), but has the highest material cost and therefore requires a high running cost. Tends to be limited.
[0008]
As described above, each material has advantages and disadvantages, and at present, each user sets the hardness of the blade according to the crushing conditions required by the company. In addition, high-speed tool steel and cemented carbide are superior to die steel in terms of hardness and toughness, but they cannot be used semi-permanently. In such a case, the current situation is that they must be reluctant to use them. From these facts, it is said that, at present, die steel is most suitable as a material for the blade provided in the crusher.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-103678 [Non-Patent Document 1]
Japan Heat Treatment Technology Association, Heat Treatment Guidebook <Basic Edition>, First Edition, Ohkawa Publishing Co., Ltd., May 15, 1983, p. 48,150,152
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, it is known that the toughness of a steel material decreases when its strength is increased (see page 48 of Non-Patent Document 1). For example, as for the cutting tool made of die steel, as described above, if the hardness is increased to HRC 58 or more, the toughness may be reduced and the tool may be broken during use. On the other hand, when the hardness is low, abrasion tends to occur, causing a problem that the life of the blade is shortened.
[0011]
In order to solve this problem, it is conceivable to apply a surface treatment such as carburizing, nitriding, or a coating treatment with TiC or TiN to harden only the surface of the blade. Is very thin, about 0.05 to 1 mm, and when used, the substrate is immediately exposed and abrasion starts, so that it has not been put to practical use.
[0012]
Further, when a normal quenching is performed on a cutting tool made of die steel, the entire cutting tool is quenched, so that the conflicting properties of hardness and toughness as described above cannot be both improved. It is also conceivable to perform partial hardening such as induction hardening only on the surface of the blade. However, such partial quenching is performed for medium-carbon steel (see, for example, page 150 of Non-Patent Document 1), and high-carbon steel such as die steel or high-speed tool steel is used. In the case of quenching, a problem that cracks occur in the quenching process is encountered. For this reason, it is common sense in the art that high-carbon steel cannot be partially quenched, such as induction hardening.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to provide a blade which is used in a single-shaft crusher and which can increase both hardness and toughness, and a method for manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a rotating body that is driven to rotate around a predetermined axis, a rotating blade mounted on the outer peripheral surface of the rotating body, and a rotating body provided at a fixed position facing the outer peripheral surface of the rotating body. And a fixed-side cutter for crushing the object to be crushed in cooperation with the rotary-side cutter according to the above, wherein the cutter is directed to a blade used as at least one of the rotary-side cutter and the fixed-side cutter. In order to solve the technical problems as described above, the present invention is characterized by having the following configuration.
[0015]
That is, the blade for a single-shaft crusher according to the present invention is provided with a cutting edge portion integrally formed of carbon steel, which performs a crushing action, and a base portion which is a portion to be attached to a rotating body or a fixed position. Is characterized in that the hardness is made higher than the hardness at the base, and a hardness distribution is provided at the boundary between the cutting edge and the base such that the hardness decreases toward the base.
[0016]
In the blade for a uniaxial crusher according to the present invention, the hardness at the cutting edge is 58 or more in Rockwell hardness (HRC), and the hardness at the base is 40 or more in Rockwell hardness (HRC). It is preferable that
[0017]
Die steel is preferably used as carbon steel constituting the blade for a single-shaft crusher according to the present invention.
[0018]
The present invention is also directed to a method for manufacturing a blade for a single-shaft crusher as described above. The method for manufacturing a blade for a single-shaft crusher according to the present invention includes a primary quenching step in which a material for a blade made of carbon steel is entirely quenched, and a step in which the material is baked after the primary quenching step. A tempering step, and after the tempering step, a secondary quenching step of quenching only the portion corresponding to the blade edge portion of the material, and the tempering step is not performed after the secondary quenching step. It is characterized by:
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a single-shaft crusher 1 to which a blade according to the present invention is applied. The single-shaft crusher 1 includes, for example, a rotating body 4 that is driven to rotate in a direction indicated by an arrow 3 around a predetermined axis 2 that faces in the horizontal direction. A plurality of rotating blades 5 are mounted on the outer peripheral surface of the rotating body 4.
[0020]
FIG. 2 is a perspective view showing one rotating blade 5 alone. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the single-shaft crusher 1 shown in FIG. 1 along a plane orthogonal to the axis 2, and FIG. 4 is an installation of the rotary blade 5 in FIG. It is sectional drawing which expands and shows a part.
[0021]
The rotary blade 5 has a quadrangular prism shape having four side surfaces 6 as well shown in FIG. A female screw hole 7 is provided in the center of the rotary blade 5. On the other hand, a plurality of mounting seats 8 are provided on the outer peripheral surface of the rotating body 4 so as to be distributed in the direction of the axis 2 and in the circumferential direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the rotary blade 5 is fixed to each mounting seat 8 by screwing a bolt 9 inserted into the mounting seat 8 into the female screw hole 7. At this time, the rotary blade 5 is positioned forward of the mounting seat 8 with respect to the rotation direction indicated by the arrow 3, and the ridge portion between two adjacent side surfaces 6 is the outer peripheral surface of the rotary body 4. It is attached to project from
[0022]
The single-shaft crusher 1 further includes a fixed-side blade 11 provided on a fixed portion 10 as a fixed position facing the outer peripheral surface of the rotating body 4. The fixed-side blade 11 crushes an object to be crushed (not shown) in cooperation with the rotary-side blade 5 in accordance with the rotation of the rotating body 4. The fixed-side blade 11 includes the blade edge portion 12 that performs the crushing action as described above, and includes a base portion 14 that is a portion to be attached to the fixed portion 10. The base portion 14 is provided with a plurality of bolt holes 15 into which the bolts 13 screwed to the fixing portion 10 are inserted. The cutting edge portion 12 has a sawtooth shape having a triangular concave portion that provides a path through which the rotary blade 5 passes in accordance with the rotation of the rotating body 4 and a triangular convex portion at a position where the rotary blade 5 does not pass. . The distance between the fixed blade 11 and the rotary blade 5 is set to, for example, about 0.2 mm.
[0023]
As can be seen from the positional relationship between the fixed-side blade 11 and the rotary-side blade 5 described above, the blade edge portion 16 that performs the crushing action in the rotary-side blade 5 is located along the four side surfaces 6. Further, a base 17 serving as a mounting portion of the rotating body 4 to the mounting seat 8 is located at a central portion thereof, and the above-described female screw hole 7 is provided in the base 17.
[0024]
Since the cutting edge 16 of the rotary blade 5 is located along the four side surfaces 6, when the protruding ridge portion of the rotary blade 5 attached at the illustrated angle is worn, for example, the rotation is performed. If the side blade 5 is rotated every 90 degrees and the ridge portion where no abrasion or the like is generated is protruded and fixed again, the rotary blade 5 can be used basically four times.
[0025]
The rotating blade 5 and the fixed blade 11 provided in the single-shaft crusher 1 described above have the following features, respectively.
[0026]
FIG. 5 shows the rotary blade 5 in a cross-sectional view, in which the cutting edge portion 16, the base portion 17, and the boundary portion 18 thereof are separately illustrated by changing the direction of hatching.
[0027]
The rotating blade 5 is integrally formed of carbon steel, preferably die steel, and the strength at the cutting edge 16 is made higher than the hardness at the base 17, and at the boundary 18 between the cutting edge 16 and the base 17. The hardness distribution, that is, the gradation, is such that the hardness decreases toward the base 17. Here, the hardness at the cutting edge 16 is preferably 58 or more in Rockwell hardness (HRC), and the hardness at the base 17 is preferably 40 or more in Rockwell hardness (HRC).
[0028]
In FIG. 6, the fixed-side blade 11 is shown in a cross-sectional view, and the cutting edge portion 12, the base portion 14, and the boundary portion 19 thereof are separately illustrated by changing the direction of hatching.
[0029]
The fixed-side blade 11 is also integrally formed of carbon steel, preferably die steel. The hardness at the blade edge 12 is higher than the hardness at the base 14, and the boundary portion 19 between the blade edge 12 and the base 14 is formed. In the example, a hardness distribution, that is, a gradation, in which the hardness decreases toward the base portion 14 is given. The hardness of the fixed cutting edge 11 at the cutting edge 12 is 58 or more in Rockwell hardness (HRC), and the hardness at the base 14 is 40 or more in Rockwell hardness (HRC). Is preferred.
[0030]
In such a rotary blade 5, it is preferable that the depth 20 of the cutting edge 16 is about 5 to 10 mm. As for the fixed-side blade 11, it is preferable that the depth 21 of the blade portion 12 is about 40 mm. In FIGS. 5 and 6, the boundaries between the cutting edges 16 and 12, the boundary portions 18 and 19, and the bases 17 and 14 are clearly illustrated. However, the actual rotary blade 5 and the fixed blade are actually used. In FIG. 11, such a clear boundary line does not appear. Therefore, the above-described depths 20 and 21 of the cutting edge portions 16 and 12 may be understood to be, for example, the depth of a portion having HRC of 58 or more.
[0031]
According to the rotating blade 5 and the fixed blade 11 as described above, the hardness of the cutting edges 16 and 12 is increased, for example, while increasing the overall hardness to, for example, HRC40 or more and improving the wear resistance of the material itself. With an HRC of 58 or more, a sufficient crushing action can be exhibited. Further, even if the hardness at the cutting edge portions 16 and 12 is increased, the presence of the boundary portions 18 and 19 provided with the hardness distribution prevents the overall toughness of the rotary blade 5 and the fixed blade 11 from being reduced. can do.
[0032]
As a result, the rotating blade 5 and the fixed blade 11 can satisfy both conflicting properties such as hardness and toughness, and the life of the rotating blade 5 and the fixed blade 11 can be prolonged. The running cost of the single-shaft crusher 1 can be reduced.
[0033]
FIG. 7 shows an example of a heat pattern employed in manufacturing the above-described rotary blade 5 and fixed blade 11.
[0034]
With reference to FIG. 7, in order to manufacture the blade 5 or 11, a material for the blade 5 or 11 made of carbon steel is prepared. In this embodiment, a die steel is used as the carbon steel constituting the material. Die steel has an HRC of 30 or less in a raw material state before quenching.
[0035]
Next, the above-mentioned material is vacuum-heated, for example, in a furnace, whereby a first quenching step is performed in which the material is entirely quenched. In this primary quenching step, as shown in FIG. 7, vacuum heating is performed at 750 ° C. for 1 hour, then at 830 ° C. for 1 hour, and finally at 1030 ° C. for 2 hours.
[0036]
After the above-described primary quenching step, the material is oil-cooled, and then a tempering step of tempering the material is performed. In this tempering step, for example, a temperature of 540 ° C. is applied for 3.5 hours.
[0037]
When the above steps are completed, the raw material having a hardness of HRC 30 or less is made into a state having a hardness of HRC 40 or more.
[0038]
In the case of the conventional rotary-side blade and fixed-side blade, a product is obtained after the above-described steps are completed.
[0039]
The present invention is characterized in that a secondary quenching step is further performed after the above-described tempering step. In this secondary quenching step, only the portions corresponding to the respective cutting edge portions 16 and 12 in the material are quenched. In this secondary quenching step, for example, a temperature of 1000 to 1050 ° C. is applied, and preferably, a temperature higher than the temperature in the primary quenching step is applied.
[0040]
In the secondary quenching step, it is important that only the portions corresponding to the blade edge portions 16 and 12 are heated and the heating time is short. This is because if the heating time is prolonged, heat is applied to parts other than the specific part due to heat conduction. Therefore, in the secondary quenching step, it is preferable to apply induction heating such as induction quenching, which can instantaneously heat to a desired temperature and instantaneously stop the heating state.
[0041]
As a result of the above-described secondary quenching process, the hardness of the cutting edge portions 16 and 12 of the rotary blade 5 and the fixed blade 11 can be HRC 58 or more.
[0042]
Note that, as described above, quenching in which partial and rapid heating is performed, such as the above-described secondary quenching step, is usually performed for medium-carbon steel (see, for example, page 150 of Non-Patent Document 1). ), High carbon steels such as die steels or high speed tool steels were said to crack. However, as in the present invention, after the primary quenching step and the tempering step are completed, even if partial and rapid heating is performed in the secondary quenching step, no crack is generated. Has been confirmed by
[0043]
After the secondary quenching step, the rotary blade 5 and the fixed blade 11 are oil-cooled, for example. It is also important that the tempering step is not performed after the secondary quenching step. In this connection, according to quenching that performs partial and rapid heating such as induction quenching, since the residual stress is likely to cause cracking or breakage, tempering is usually required. (For example, see page 152 of Non-Patent Document 1). Nevertheless, according to the present invention, the rotary blade 5 and the fixed blade 11 that can sufficiently withstand use can be obtained without performing the tempering process after the secondary quenching process.
[0044]
In one experimental example, when the rotating blade 5 and the fixed blade 11 were manufactured by using a heat pattern as shown in FIG. 7 while using die steel as a material, the hardness of the bases 17 and 14 was HRC50 ± 1. Were obtained, and the hardness of HRC61-63 was obtained in the cutting edge portions 16 and 12.
[0045]
As described above, the present invention has been described with respect to the specific embodiments. However, various other modifications are possible within the scope of the present invention.
[0046]
For example, although the die steel is used as the material of the rotary blade 5 and the fixed blade 11, chromium molybdenum steel may be used, or the cost reduction effect of the present invention is reduced, It does not prevent speed tool steel from being used.
[0047]
Further, in the above-described embodiment, the configuration that is a feature of the present invention is adopted in both the rotating blade 5 and the fixed blade 11, but only one of the rotating blade 5 and the fixed blade 11 is provided. The characteristic configuration of the present invention may be adopted.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the blade for a single-shaft crusher according to the present invention, while being integrally formed of carbon steel, the hardness at the cutting edge is higher than the hardness at the base, and the cutting edge and the base are Is provided with a hardness distribution such that the hardness decreases toward the base, and contradictory properties such as hardness and toughness required as a blade can be satisfied at the same time.
[0049]
In the blade according to the present invention, when the hardness at the cutting edge is 58 or more in Rockwell hardness (HRC) and the hardness at the base is 40 or more in Rockwell hardness (HRC), the entire blade is hardened. While exhibiting abrasion resistance sufficiently, it is possible to provide sufficient hardness for the crushing action at the cutting edge, and to prolong the life of the blade, and as a result, the running of the single-shaft crusher Cost can be reduced.
[0050]
When die steel is used as the carbon steel constituting the cutting tool according to the present invention, the cutting tool can be made practically excellent in all aspects of hardness, toughness and cost.
[0051]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the blade for uniaxial crushers according to the present invention, a primary quenching step in which the material for the blade made of carbon steel is entirely quenched, and then a tempering step in which the material is tempered. Then, a secondary quenching step is performed in which only the portion corresponding to the blade edge portion of the material is quenched, and after the secondary quenching step, the tempering step is not performed. The cutting tool according to the present invention can be manufactured reliably and easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a single-shaft crusher 1 to which a blade according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view showing the rotary blade 5 shown in FIG. 1 alone;
FIG. 3 is a sectional view showing a main part of the single-shaft crusher 1 shown in FIG. 1 along a plane orthogonal to an axis 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing, on an enlarged scale, a portion where the rotary blade 5 shown in FIG. 3 is mounted.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotating blade 5 showing a cutting edge portion 16, a base portion 17, and a boundary portion 18, which are features of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the fixed-side blade 11 showing a cutting edge portion 12, a base portion 14, and a boundary portion 19, which are features of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a heat pattern employed in the method of manufacturing a blade according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single-shaft crusher 2 Axis line 4 Rotating body 5 Rotating side blade 6 Side surface 7 Female screw hole 8 Mounting seat 9, 13 Bolt 10 Fixed part 11 Fixed side blade 12,16 Blade edge 14,17 Base 18,19 Boundary part

Claims (4)

所定の軸線まわりに回転駆動される回転体と、前記回転体の外周面上に取り付けられる回転側刃物と、前記回転体の外周面に対向する固定位置に設けられかつ前記回転体の回転に従って前記回転側刃物との協働により被破砕物を破砕する固定側刃物とを備える、一軸式破砕機において、前記回転側刃物および前記固定側刃物の少なくとも一方として用いられる刃物であって、
炭素鋼から一体的に構成される、破砕作用を担う刃先部と前記回転体または前記固定位置への取り付け部分となる基部とを備え、前記刃先部での硬度は、前記基部での硬度より高くされるとともに、前記刃先部と前記基部との境界部分では、前記基部に向かって硬度が低下するような硬度分布が与えられている、一軸式破砕機用刃物。
A rotating body that is driven to rotate around a predetermined axis, a rotating blade mounted on an outer peripheral surface of the rotating body, and a rotating blade that is provided at a fixed position facing the outer peripheral surface of the rotating body and rotates according to the rotation of the rotating body. A fixed-side blade for crushing the object to be crushed in cooperation with the rotating-side blade, in a uniaxial crusher, a blade used as at least one of the rotating-side blade and the fixed-side blade,
It is provided with a cutting edge, which is integrally formed of carbon steel, and which performs a crushing action, and a base which is a part to be attached to the rotating body or the fixed position, wherein the hardness at the cutting edge is higher than the hardness at the base. And a hardness distribution such that hardness decreases toward the base portion at a boundary portion between the blade tip portion and the base portion.
前記刃先部での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で58以上であり、前記基部での硬度は、ロックウェル硬さ(HRC)で40以上である、請求項1に記載の一軸式破砕機用刃物。The uniaxial crushing according to claim 1, wherein the hardness at the cutting edge is 58 or more in Rockwell hardness (HRC), and the hardness at the base is 40 or more in Rockwell hardness (HRC). Machine knife. 前記炭素鋼は、ダイス鋼である、請求項1または2に記載の一軸式破砕機用刃物。The blade for a uniaxial crusher according to claim 1 or 2, wherein the carbon steel is a die steel. 請求項1ないし3のいずれかに記載の一軸式破砕機用刃物の製造方法であって、
炭素鋼からなる前記刃物のための素材を全体的に焼き入れる、1次焼き入れ工程と、
前記1次焼き入れ工程の後、前記素材を焼き戻す、焼き戻し工程と、
前記焼き戻し工程の後、前記素材における前記刃先部に相当する部分のみを焼き入れる、2次焼き入れ工程と
を備え、
前記2次焼き入れ工程の後、焼き戻し工程を実施しない、
一軸式破砕機用刃物の製造方法。
A method for producing a blade for a uniaxial crusher according to any one of claims 1 to 3,
A primary quenching step of entirely quenching the material for the cutting tool made of carbon steel;
After the primary quenching step, tempering the material, a tempering step,
After the tempering step, a secondary quenching step of quenching only a portion corresponding to the blade edge portion of the material,
After the secondary quenching step, no tempering step is performed.
A method for manufacturing blades for single-shaft crushers.
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JP2019517384A (en) * 2016-05-27 2019-06-24 ウンタ シュレッディング テクノロジー ゲー・エム・ベー・ハーUNTHA shredding technology GmbH Cutter for crusher

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