JP2019532171A - 切断部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の部分の形成に使用され、第1の側面を有する第1の金属材料を用意するステップと、
第2の部分の形成に使用され、第2の側面を有する第2の金属材料を用意するステップと、
第1の金属材料の第1の側面および第2の金属材料の第2の側面を高エネルギー密度ビームで溶接し、上記第3の部分が溶接部位に形成されるステップと、
溶接後切断部材ブランクを得、切断部材ブランクの加熱処理を行うステップと、を含む。
第1の部分の形成に使用され、第1の側面を有する第1の金属材料を用意するステップと、
第2の部分の形成に使用され、第2の側面を有する第2の金属材料を用意し、第1の金属材料が、炭素含量が0.1〜0.7%であるマルテンサイトステンレス鋼であり;第2の金属材料が、炭素含量が0.7%以上である高速度工具鋼、または炭素含量が0.8%以上である合金工具鋼であるステップと、
第1の金属材料の第1の側面および第2の金属材料の第2の側面を高エネルギー密度ビームで溶接し、第3の部分が溶接部位に形成されるステップと、
溶接後切断部材ブランクを得、切断部材ブランクの加熱処理を行うステップと、を含み、加熱処理は、
上記切断部材ブランクの温度を段階的に上昇させ、保持するステップと、
温度上昇後に切断部材ブランクを急冷するステップと、
急冷後、切断部材を数回焼き戻すステップと、を含む。
切断部材ブランクを第1の温度に第1の速度で上昇させ、第1の温度保持を行うステップと、
切断部材ブランクを第1の温度から第2の温度へ第1の速度より低い第2の速度で上昇させ、第2の温度保持を行うステップと、
切断部材ブランクを第2の温度から第3の温度へ第2の速度以下の第3の速度で上昇させ、第3の温度保持を行うステップと、を含む。
急冷後の切断部材ブランクを第4の温度に上昇させ、第4の温度保持を行うステップを含む。
別の方法として、第2の金属材料が、炭素含量が0.8%以上である合金工具鋼を採用し、焼き戻しステップは、
急冷後の切断部材ブランクを第5の温度に上昇させ、第5の温度保持を行うステップを含む。
第2の部分は第2の金属材料からなり、第2の金属材料は工具鋼であり、第2の側面を有し、
第3の部分は、第1の金属材料の第1の側面と第2の金属材料の第2の側面とを高エネルギー密度ビームで溶接することによって形成され、
溶接後、第3の部分に近い第1の部分の金属組織構造、第3の部分の金属組織構造、および第3の部分に近い第2の部分の金属組織構造が、実質的に穴を含まない。
1)温度上昇および保持:温度を620〜680℃に9.5±1℃/分の速度で上昇させ、温度を60〜90分間保持し、その後温度を800〜850℃に7±0.5℃/分の速度で上昇させ、温度を60〜90分間保持し。その後温度を1100〜1250℃に6±0.5℃/分の速度で上昇させ、温度を60〜120分間保持する。好ましい実施形態では、温度を650℃に9.5℃/分の速度で上昇させ、温度を90分間保持し、その後温度を800〜850℃に7℃/分の速度で上昇させ、温度を60〜90分間保持し、その後温度を1100〜1250℃に6℃/分の速度で上昇させ、温度を60〜120分間保持する;
2)急冷:真空ガスを用いて急冷し、加熱チャンバー中の不活性ガスの圧力が少なくとも0.5barであるように、不活性ガスを加熱チャンバーに充填し、100℃未満(真空オーブンの表示温度が100℃未満であることを意味する)に冷却する。別の実施形態では、急冷は、真空油急冷を採用し、使用される真空油急冷の温度は、50〜80℃の範囲内である;
3)焼き戻し:急冷後の切断部材ブランクを室温に空冷し、その後温度を500〜560℃に上昇させ、温度を2時間保持し、その後そのようなステップを2回繰り返す、すなわち、焼き戻しを合計3回実施する。
Claims (32)
- 支持する第1の部分と、切断エッジを形成する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分と、を有する切断部材の製造方法であって、
前記第1の部分の形成に使用され、第1の側面を有する第1の金属材料を用意するステップと、
前記第2の部分の形成に使用され、第2の側面を有する第2の金属材料を用意するステップと、
前記第1の金属材料の前記第1の側面および前記第2の金属材料の前記第2の側面を高エネルギー密度ビームで溶接して、溶接部位で前記第3の部分を形成するステップと、
溶接後切断部材ブランクを得、前記切断部材ブランクの加熱処理を行うステップと、を含むことを特徴とする切断部材の製造方法。 - 高エネルギー密度ビーム溶接がレーザー、電子ビームまたはイオンビーム溶接である請求項1に記載の切断部材の製造方法。
- 高エネルギー密度ビーム溶接がパルスレーザー溶接であり、レーザー光の波長が1064nmである請求項2に記載の切断部材の製造方法。
- 高エネルギー密度ビーム溶接が連続したレーザー溶接であり、連続したレーザー光が希土類ドープしたレーザーによって生成され、レーザー光の波長が1070nm±10nmである請求項2に記載の切断部材の製造方法。
- レーザー光の移動速度が5〜50mm/sである請求項3または4に記載の切断部材の製造方法。
- 前記第1の金属材料は硬化ステンレス鋼であり、前記第2の金属材料は工具鋼である請求項2に記載の切断部材の製造方法。
- 前記第1の金属材料が、炭素含量が0.1〜0.7%であるマルテンサイトステンレス鋼であり、前記第2の金属材料が、炭素含量が0.7%以上である高速度工具鋼、または炭素含量が0.8%以上である合金工具鋼である請求項6に記載の切断部材の製造方法。
- 炭素含量が0.7%以上である前記高速度工具鋼または炭素含量が0.8%以上である前記合金工具鋼が、W、Cr、Mo、VおよびCoなどの合金元素の少なくとも1つ以上を含有する請求項7に記載の切断部材の製造方法。
- 溶接前に前記第1の金属材料および前記第2の金属材料を切断するステップをさらに含み、前記第1の側面に垂直な前記第2の金属材料の最小幅が0.3mmである請求項6に記載の切断部材の製造方法。
- 支持する第1の部分と、切断エッジを形成する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分と、を有する切断部材の製造方法であって、
前記第1の部分の形成に使用され、第1の側面を有する第1の金属材料を用意し、前記第2の部分の形成に使用され、第2の側面を有する第2の金属材料を用意し、前記第1の金属材料が、炭素含量が0.1〜0.7%であるマルテンサイトステンレス鋼であり、前記第2の金属材料が、炭素含量が0.7%以上である高速度工具鋼、または炭素含量が0.8%以上である合金工具鋼であるステップと、
前記第1の金属材料の前記第1の側面および前記第2の金属材料の前記第2の側面を高エネルギー密度ビームで溶接して、溶接部位に前記第3の部分を形成するステップと、
溶接後切断部材ブランクを得、前記切断部材ブランクの加熱処理を行うステップと、を含み、
前記加熱処理が、
前記切断部材ブランクの温度を段階的に上昇させ、保持するステップと、
温度上昇後に前記切断部材ブランクを急冷するステップと、
急冷後、切断部材を数回焼き戻すステップと、を含むことを特徴とする切断部材の製造方法。 - 前記加熱処理を急冷前にすべて真空下で実施し、真空加熱チャンバーの真空度が200Pa以下である請求項10に記載の切断部材の製造方法。
- 温度を段階的に上昇させ、保持するステップが、
前記切断部材ブランクを第1の温度に第1の速度で上昇させ、第1の温度保持を行うステップと、
前記切断部材ブランクを前記第1の温度から第2の温度へ前記第1の速度より低い第2の速度で上昇させ、第2の温度保持を行うステップと、
切断部材ブランクを前記第2の温度から第3の温度まで前記第2の速度以下の第3の速度で上昇させ、第3の温度保持を行うステップと、を含む請求項11に記載の切断部材の製造方法。 - 前記第1の速度が9.5±1℃/分であり、前記第1の温度が620〜680℃であり、前記第1の温度保持が60〜90分間の温度保持であり、前記第2の速度が7±0.5℃/分であり、前記第2の温度が800〜850℃であり、前記第2の温度保持が60〜90分間の温度保持であり;前記第3の速度が6±0.5℃/分であり、前記第3の温度が1100〜1250℃であり、前記第3の温度保持が60〜120分間の温度保持である請求項12に記載の切断部材の製造方法。
- 前記第1の速度が9.5℃/分であり、前記第1の温度が650℃であり、前記第1の温度保持が90分間の温度保持であり、前記第2の速度が7℃/分であり、前記第2の温度が800〜850℃であり、前記第2の温度保持が60〜90分間の温度保持であり、前記第3の速度が6℃/分であり、前記第3の温度が1100〜1250℃であり、前記第3の温度保持が60〜120分間の温度保持である請求項13に記載の切断部材の製造方法。
- 急冷が真空ガス急冷であり、加熱チャンバー中の不活性ガスの圧力が少なくとも0.5barであり、加熱チャンバー中の温度を100℃より下に低下させる請求項10に記載の切断部材の製造方法。
- 急冷が真空油急冷であり、使用される真空急冷油の温度が50〜80℃の範囲内である請求項10に記載の切断部材の製造方法。
- 前記第2の金属材料が、炭素含量が0.7%以上である高速度工具鋼を採用し、焼き戻しステップが、
急冷後の切断部材ブランクを第4の温度に上昇させ、第4の温度保持を行うステップを含む請求項10に記載の切断部材の製造方法。 - 前記第4の温度が500〜560℃であり、前記第4の温度保持が2時間の温度保持であり、焼き戻しを3回実施し、前記切断部材ブランクをすべての焼き戻し前に室温に空冷し、その後前記第4の温度に上昇させる請求項17に記載の切断部材の製造方法。
- 前記第2の金属材料が、炭素含量が0.8%以上である合金工具鋼を採用し、焼き戻しステップが、
急冷後の切断部材ブランクを第5の温度に上昇させ、第5の温度保持を行うステップを含む請求項10に記載の切断部材の製造方法。 - 前記第5の温度が180〜260℃であり、前記第5の温度保持が2時間の温度保持であり、焼き戻しを2回実施し、前記切断部材ブランクをすべての焼き戻し前に室温に空冷し、その後前記第5の温度に上昇させる請求項19に記載の切断部材の製造方法。
- 支持する第1の部分と、切断エッジを形成する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分と、を有し、
前記第1の部分は第1の金属材料からなり、前記第1の金属材料は硬化ステンレス鋼でありかつ第1の側面を有し、
前記第2の部分は第2の金属材料からなり、前記第2の金属材料は工具鋼であり、第2の側面を有し、
前記第3の部分は、前記第1の金属材料の前記第1の側面と前記第2の金属材料の前記第2の側面とを高エネルギー密度ビームで溶接することによって形成され、
溶接後、前記第3の部分に近い前記第1の部分の金属組織構造、前記第3の部分の金属組織構造、および前記第3の部分に近い前記第2の部分の金属組織構造が、実質的に穴を含まないことを特徴とする切断部材。 - 溶接後、前記第3の部分に近い前記第1の部分の金属組織構造がマルテンサイト、フェライトおよび炭化物構造を含有し、前記第3の部分に近い前記第2の部分の金属組織構造が、隠微晶質のマルテンサイトおよび部分的な炭化物構造を含有する請求項21に記載の切断部材。
- 前記第3の部分に近い前記第1の部分の金属組織構造がその場所での引張強度を前記第1の金属材料の引張強度以上にし、前記第3の部分に近い前記第2の部分の金属組織構造がその場所での引張強度を前記第2の金属材料の引張強度以上にする請求項22に記載の切断部材。
- 前記切断部材の加熱処理を実施して硬度を向上させ、加熱処理後の第1の部分の硬度が36〜54HRCであり、第2の部分の硬度が58〜72RHCである請求項23に記載の切断部材。
- 前記第2の部分が切断のための第1のエッジを有し、前記第1のエッジは平滑であるか、または鋸歯状に成形されている請求項24に記載の切断部材。
- 多角形形状を有する請求項25に記載の切断部材。
- 前記切断部材が三角形状であり、それぞれ前記第1のエッジの両端を交差する第2のエッジおよび第3のエッジを有し、前記第2のエッジおよび前記第3のエッジも互いに交差し、前記第1の部分および前記第2の部分が、前記第2のエッジから前記第3のエッジまで伸びる請求項26に記載の切断部材。
- 前記第2のエッジが、少なくとも連続した曲線を含む少なくとも2つの線分からなる請求項27に記載の切断部材。
- 前記少なくとも2つの線分が数学的に連続的に微分可能である請求項28に記載の切断部材。
- 前記第2の部分の最大幅と前記第1の部分の最大幅との比が1:15〜1:3である請求項27に記載の切断部材。
- 請求項1〜4および6〜20に記載の切断部材の製造方法によって製造した切断部材を含むか、または請求項21〜30に記載の切断部材を含むことを特徴とする切断工具。
- 果物ナイフ、キッチンナイフ、万能ナイフ、折り畳みナイフ、美術ナイフ、片刃ナイフ、片手鋸、ウォールボード鋸または弦鋸である請求項31に記載の切断工具。
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