JP2015123446A

JP2015123446A - 破砕刃

Info

Publication number: JP2015123446A
Application number: JP2013272228A
Authority: JP
Inventors: 武春杉浦; Takeharu Sugiura; 一則立花; Kazunori Tachibana; 千蔵西原; Senzo Nishihara
Original assignee: AISEIHAADO KK; Kanefusa Corp
Current assignee: AISEIHAADO KK; Kanefusa Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP6249772B2

Abstract

【課題】木材または木質材料の破砕に用いても摩耗し難い破砕刃を提供する。
【解決手段】破砕刃１０は、鉄鋼材料からなる台金１２上に形成された肉盛部２０を備えており、木材または木質材料を破砕する回転式破砕機に用いられる。肉盛部２０は、クロムを含むコバルト系金属からなる基材に対して、タングステンカーバイトまたはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる硬質粒子を、１０重量％〜５０重量％の範囲で混合してなる耐摩耗層２２で表面が構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、木材または木質材料を破砕する回転式破砕機に用いられる破砕刃に関するものである。

破砕機などに用いられる破砕刃は、高マンガン鋼鋳鋼品などの台金上に、高張力鋼をバインダーとした超硬肉盛を形成することで、該破砕刃のエッジ部の摩耗を防止したり、摩耗したエッジ部を補修することが行われている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００１−１７０８４９号公報

前述した高張力鋼などの一般的な材質の超硬肉盛は、水分を多く含んだ林地残材(木の枝や葉)や原木などを破砕すると、腐食により摩耗が著しく、破砕刃の交換回数が多くなってしまう。

すなわち本発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、木材または木質材料の破砕に用いても摩耗し難い破砕刃を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の破砕刃は、
木材または木質材料を破砕する回転式破砕機に用いられる破砕刃において、
鉄鋼材料からなる台金上に形成された肉盛部を備え、
前記肉盛部は、クロムを含むコバルト系金属からなる基材に対して、タングステンカーバイトまたはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる硬質粒子を、１０重量％〜５０重量％の範囲で混合してなる耐摩耗層で表面が構成されたことを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、クロムを含むコバルト系金属からなる基材に対して、タングステンカーバイトまたはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる硬質粒子を１０重量％〜５０重量％の範囲で混合してなる耐摩耗層は、耐食性に優れているので、この耐摩耗層で表面が構成された肉盛部は、水分を含む木材または木質材料を破砕しても腐食し難い。すなわち、肉盛部が腐食により摩耗することが抑えられて、硬質な肉盛部による好適な破砕性能を長期間に亘って維持することができる。従って、破砕刃は、寿命が長いから交換回数を減らすことができ、コストを低減することができる。

請求項２に係る発明では、前記硬質粒子は、平均粒径が５０μｍ〜１５０μｍの範囲にあることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、硬質粒子として平均粒径５０μｍ〜１５０μｍの範囲にある微粒子を用いることで、耐摩耗層において硬質粒子を分散させることができ、肉盛部の耐摩耗性を向上させることができる。

請求項３に係る発明では、前記肉盛部は、粉体プラズマ肉盛溶接で形成されることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、粉体プラズマ肉盛溶接で肉盛部を形成することで、肉盛部において気孔や介在物の混入を抑えて、肉盛部の耐衝撃性を向上することができる。

請求項４に係る発明では、前記肉盛部は、前記台金と前記耐摩耗層との間に下盛層を有することを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、台金と耐摩耗層との間に下盛層を設けることで、台金と耐摩耗層との間の過度の性能傾斜を抑えて、耐摩耗層の割れ等を防止することができる。

本発明に係る破砕刃によれば、木材または木質材料の破砕に用いても摩耗し難い。

本発明の好適な実施例に係る破砕刃の平面図である。実施例の破砕刃の正面図である。図１のＡ−Ａ線に対応する部位で破断した断面拡大図であり、(ａ)は肉盛部を耐摩耗層単体で構成する場合を示し、(ｂ)は肉盛部を耐摩耗層と下盛層とから構成する場合を示す。

次に、本発明に係る破砕刃につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。本発明に係る破砕刃は、回転体の周面に配設された破砕刃と破砕機本体側に固定された破砕刃とを噛み合わせて、回転体を回転駆動することで、被破砕物を破砕する１軸式や、並行配置された一対の回転体の周面に配設された破砕刃を互いに噛み合わせて、両回転体を回転駆動することで、被破砕物を破砕する２軸式など、その他の回転式の破砕機に好適に用いられるものである。また、本発明に係る破砕刃は、木材または木質材料などの被破砕物を破砕対象としている。

図１および図２に示すように、実施例に係る破砕刃１０は、回転体または破砕機本体などの取り付け対象への取付部分が設けられた台金１２と、この台金１２上に肉盛形成された肉盛部２０とを備えている。台金１２は、高マンガン鋼等の鋳鋼、その他の鉄鋼材料で構成される。実施例の台金１２は、厚み方向に貫通してボルト等の締結具が挿通・締結される取付孔１４ａが中央部に形成された取付部分１４と、この取付部分１４の両側に、取付孔１４ａを挟んで対称な形状で形成された一対の刃金部分１６,１６とを有している。台金１２は、各刃金部分１６が取付部分１４から離れるにつれて細くなる先細り形状に形成されると共に、各刃金部分１６のすくい面１６ａが取付部分１４から離れるにつれて取り付け対象側より離れるように傾斜形成されている。破砕刃１０は、各刃金部分１６におけるすくい面１６ａの端縁(刃金部分１６のエッジ)に沿って延在するように、肉盛部２０が該すくい面１６ａの縁部に形成され、実施例では先細り形状のすくい面１６ａに対応して肉盛部２０が平面視で略「Ｖ」字状に延在している。破砕刃１０は、一方の刃金部分１６が取り付け対象より延出するように取り付けられ、当該一方の刃金部分１６で破砕を行うようになっている。なお、破砕刃は、取り付け対象への取り付け向きを１８０度反転させることで、他方の刃金部分１６で破砕を行うことができる。

前記肉盛部２０は、少なくとも表面が硬質粒子を含む耐摩耗層２２で構成されており、耐摩耗層２２のみからなる層構造であっても、耐摩耗層２２と台金１２との間に１または２以上の下盛層２４を設けた多層構造の何れであってもよい(図３参照)。また、肉盛部２０は、２以上の耐摩耗層２２を重ねた構成であってもよい。肉盛部２０は、耐摩耗性を改善する硬質粒子と、台金１２または下盛層２４と接合すると共に硬質粒子を保持するバインダーである基材とから構成され、多数の硬質粒子が基材に分散されている。肉盛部２０は、肉盛幅ｗが５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で、耐摩耗層２２または下盛層２４の１層当たりの層厚ｔが８ｍｍまでの範囲になるよう、刃金部分１６の表面に肉盛される。肉盛部２０は、肉盛幅ｗを前記範囲とすることで、台金１２の不要な部分まで覆わない最適な量となり、コストを低く抑えることができると共に、好適な耐摩耗性を発揮することができる。なお、台金１２に形成する肉盛部２０の範囲や厚みは、台金１２の形状や大きさなどに応じて適宜変更可能である。

前記基材は、クロム(Ｃｒ)を含むコバルト系金属から構成される。クロム(Ｃｒ)を含むコバルト系金属としては、３６重量％〜７４重量％のコバルトを主成分として、残部に２３重量％〜３３重量％のクロムを含む溶接金属であり、ＪＩＳＺ３２５１において、ＤＣｏＣｒＡ、ＤＣｏＣｒＢ、ＤＣｏＣｒＣ、ＤＣｏＣｒＤと表記されるものを用いることができる。硬質粒子としては、タングステンカーバイト(ＷＣ)またはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金が用いられる。超硬合金は、例えば平均粒径１０μｍ〜２００μｍの範囲にあるタングステンカーバイドとバインダであるコバルト(Ｃｏ)とを混合して焼結したものを挙げることができる。硬質粒子は、その平均粒径が５０μｍ〜１５０μｍの範囲にあるものが好ましく、硬質粒子の平均粒径が５０μｍより小さくなると、肉盛溶接時などの取り扱い性が悪化し、なおかつ硬質粒子の平均粒径が１５０μｍより大きくなると、硬質粒子の脱落等の不具合を生じ易い。ここで、平均粒径とは、基材に分散されてできた硬質粒子の平均の長さをいう。肉盛部２０は、基材に対して、硬質粒子が１０重量％〜５０重量％の範囲で混合して構成される。なお、肉盛部２０において、硬質粒子の含有量が１０重量％よりも少ないと、十分な耐摩耗性の改善を図ることができず、硬質粒子の含有量が５０重量％より多いと、硬質粒子の脱落等の不具合を生じ易い。

前記下盛層２４は、前述した基材と同じ材料を用いることができ、また、異なるコバルト基合金材料を用いてもよい。ここで、下盛層２４をクロム(Ｃｒ)を含むコバルト系金属から構成する場合は、３６重量％〜７４重量％のコバルトを主成分として、残部に２３重量％〜３３重量％のクロムを含む溶接金属であり、ＪＩＳＺ３２５１において、ＤＣｏＣｒＡ、ＤＣｏＣｒＢ、ＤＣｏＣｒＣ、ＤＣｏＣｒＤと表記されるものを用いることができる。このように、台金１２と耐摩耗層２２との間に下盛層２４を設けることで、台金１２と耐摩耗層２２との間の過度の性能傾斜を抑えて、耐摩耗層２２の割れ等を防止することができる。

前記肉盛部２０は、肉盛溶接により形成され、特に粉体プラズマ肉盛溶接(Plasma Powder Welding：PPW)を用いるのが好ましい。粉体プラズマ肉盛溶接により形成された肉盛部２０は、気孔や介在物の混入が少なく、耐衝撃性を向上できると共に、品質を安定させることができる。また、粉体プラズマ肉盛溶接を用いることで、硬質粒子等の粉末材料の歩留まりがよくなり、安定した品質の肉盛部２０を備えた破砕刃１０を量産可能になる。

このように、クロムを含むコバルト系金属からなる基材に対して、タングステンカーバイトまたはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる硬質粒子を１０重量％〜５０重量％の範囲で混合してなる耐摩耗層２２は、耐食性に優れているので、この耐摩耗層２２で表面が構成された肉盛部２０は、水分を含む木材または木質材料を破砕しても腐食し難い。すなわち、破砕の繰り返しに伴って肉盛部２０が腐食により摩耗することが抑えられ、硬質な肉盛部２０による好適な破砕性能を長期間に亘って維持することができる。このように、実施例に係る破砕刃１０によれば、肉盛部２０が優れた耐摩耗性を有しているから、寿命が長く交換回数を減らすことができ、コストを低減することができる。

表１に示す条件で構成された実施例１〜３の破砕刃と比較例の破砕刃とについて、実際に被破砕物を破砕する試験を行い、両者の耐久性を比較した。実施例および比較例は、台金を図１および図２に示す形状で高マンガン鋼鋳鋼品で形成し、何れも台金における刃金部分の端縁に沿って肉盛幅１０ｍｍで肉盛部を形成してある。実施例１の破砕刃は、ＤＣｏＣｒＣからなる基材に５０重量％の超硬合金を混合した溶接材料を用いて粉体プラズマ肉盛溶接を行うことで、５ｍｍの層厚で１層の耐摩耗層だけからなる肉盛部を形成した。実施例２の破砕刃は、ＤＣｏＣｒＡからなる下盛層を粉体プラズマ溶接で２層形成し、全体で５ｍｍの厚みとなるように２層の下盛層を形成した。実施例２の破砕刃は、ＤＣｏＣｒＣからなる基材に３０重量％の超硬合金を混合した溶接材料を用いて粉体プラズマ肉盛溶接を行うことで、下盛層上に２層の耐摩耗層を全体として２ｍｍ〜２．５ｍｍとなるように形成し、２層の下盛層と２層の耐摩耗層との合計４層からなる肉盛部を形成した。実施例３の破砕刃は、ＤＣｏＣｒＢからなる基材に１０重量％の超硬合金を混合した溶接材料を用いて粉体プラズマ肉盛溶接を行うことで、台金上に４層の耐摩耗層を全体として５ｍｍ〜６ｍｍとなるように形成し、４層の耐摩耗層からなる肉盛部を形成した。実施例１〜３の超硬合金は、タングステンカーバイドとコバルトとを混合して焼結したものであり、その平均粒径が５０μｍ〜１５０μｍのものを用いている。

比較例の破砕刃は、高張力鋼からなる基材に３０重量％の超硬合金を混合した溶接材料を用いて超硬浮遊肉盛を行うことで、台金上に１層の耐摩耗層を全体として５ｍｍとなるように形成し、肉盛部を形成した。実施例および比較例の破砕刃を、回転式破砕機の回転体に取り付け、回転数等の破砕条件を同じに設定したもとで、木材の破砕を行い、生産性が低下するまでの耐久試験を実施した。また、実施例および比較例の夫々について、肉盛部のショア硬さ(ＨＳ)を測定した。その結果を以下の表１に示す。なお、耐久試験は、回転式破砕機において、破砕刃を直径８００ｍｍのカッターに取り付け、カッターの回転数を１５０ｒｐｍとした条件で行った。

表１に示すように、実施例１〜３の破砕刃は、比較例と比べて肉盛部の硬さに優れ、寿命が大幅に向上していることが確認された。

(変更例)
前述した構成に限定されず、例えば以下のように変更することも可能である。
(１)台金の形状は実施例の形状に限定されない。
(２)肉盛部を取付部分の端縁に形成してもよい。
(３)粉体プラズマ肉盛溶接に代えて、溶接棒を用いて肉盛してもよい。

１２台金，２０肉盛部，２２耐摩耗層，２４下盛層

Claims

木材または木質材料を破砕する回転式破砕機に用いられる破砕刃において、
鉄鋼材料からなる台金(12)上に形成された肉盛部(20)を備え、
前記肉盛部(20)は、クロムを含むコバルト系金属からなる基材に対して、タングステンカーバイトまたはタングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる硬質粒子を、１０重量％〜５０重量％の範囲で混合してなる耐摩耗層(22)で表面が構成された
ことを特徴とする破砕刃。
前記硬質粒子は、平均粒径が５０μｍ〜１５０μｍの範囲にある請求項１記載の破砕刃。
前記肉盛部(20)は、粉体プラズマ肉盛溶接で形成される請求項１または２記載の破砕刃。
前記肉盛部(20)は、前記台金(12)と前記耐摩耗層(22)との間に下盛層(24)を有する請求項１〜３の何れか一項に記載の破砕刃。