JP2896749B2 - 掘削用ビット及びその製造方法 - Google Patents
掘削用ビット及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2896749B2 JP2896749B2 JP6333676A JP33367694A JP2896749B2 JP 2896749 B2 JP2896749 B2 JP 2896749B2 JP 6333676 A JP6333676 A JP 6333676A JP 33367694 A JP33367694 A JP 33367694A JP 2896749 B2 JP2896749 B2 JP 2896749B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintering
- shank
- hardness
- crown member
- crown
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば掘削装置の先端
に設けられて岩盤又は地山等の掘削に用いられるビット
及びその製造方法に関する。
に設けられて岩盤又は地山等の掘削に用いられるビット
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の掘削用ビットは、典型的には図
４に示すように、刃先としてのチップ１と、これを保持
する基体であるシャンク２とからなる。チップ１は岩盤
等の結合組織の破壊を行う主体であって、硬度が非常に
高いものである必要があるため超硬合金が使用され、シ
ャンク２には炭素鋼あるいはニッケル・クロム・モリブ
デン鋼（以下、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼という）が使用され
ている。
４に示すように、刃先としてのチップ１と、これを保持
する基体であるシャンク２とからなる。チップ１は岩盤
等の結合組織の破壊を行う主体であって、硬度が非常に
高いものである必要があるため超硬合金が使用され、シ
ャンク２には炭素鋼あるいはニッケル・クロム・モリブ
デン鋼（以下、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼という）が使用され
ている。
【０００３】上述の掘削用ビットは、従来、以下のよう
な工程を経て製造される。 (1) まず、炭素鋼あるいはＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる
素材丸棒を切削加工することによってシャンク２を切り
出し、その全体の硬度及び靭性を高めるために熱処理
（真空焼入れ及び真空焼戻し）を行う。 (2) 次に、別に準備した超硬合金（例えばＪＩＳ Ｈ５
５０１ Ｇ１〜３）からなるチップ１に溶融した銀ろう
材あるいは黄銅ろう材３を塗布し、これをシャンク２の
先端に形成された孔部２ａに嵌合する。 (3) この工程による嵌合物を再度７００〜９００℃に加
熱することによって、前記ろう材３を再溶融し、前記孔
部２ａとチップ１との間の隙間を埋める。 (4) 次いで、前記孔部２ａからの溢出ろう材等によって
チップ１及びシャンク２の表面に付着した物質を、鋼粒
の高速吹き付け（ショットピーニング）によって除去す
る。 (5) さらに、シャンク２におけるチップ１の近傍部分を
高周波焼き入れによって部分硬化させ、前記(3) の加熱
工程でろう材３を再溶融させた際の熱履歴によって低下
した硬度を回復させることもある。 (6) 表面の研磨、塗装を行う。
な工程を経て製造される。 (1) まず、炭素鋼あるいはＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる
素材丸棒を切削加工することによってシャンク２を切り
出し、その全体の硬度及び靭性を高めるために熱処理
（真空焼入れ及び真空焼戻し）を行う。 (2) 次に、別に準備した超硬合金（例えばＪＩＳ Ｈ５
５０１ Ｇ１〜３）からなるチップ１に溶融した銀ろう
材あるいは黄銅ろう材３を塗布し、これをシャンク２の
先端に形成された孔部２ａに嵌合する。 (3) この工程による嵌合物を再度７００〜９００℃に加
熱することによって、前記ろう材３を再溶融し、前記孔
部２ａとチップ１との間の隙間を埋める。 (4) 次いで、前記孔部２ａからの溢出ろう材等によって
チップ１及びシャンク２の表面に付着した物質を、鋼粒
の高速吹き付け（ショットピーニング）によって除去す
る。 (5) さらに、シャンク２におけるチップ１の近傍部分を
高周波焼き入れによって部分硬化させ、前記(3) の加熱
工程でろう材３を再溶融させた際の熱履歴によって低下
した硬度を回復させることもある。 (6) 表面の研磨、塗装を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術による掘削用ビットの製造方法によれば、以下に
列挙するような問題がある。
来技術による掘削用ビットの製造方法によれば、以下に
列挙するような問題がある。
【０００５】ａ．上述のような多くの工程を必要とする
ので作業が煩雑であり、とくに(2)(3)の工程によるろう
付けは熟練を要する作業であるため、品質のばらつきが
大きくなることが避けられない。 ｂ．チップ１とシャンク２の孔部２ａとの間の隙間に
は、ろう材３が完全に充填される必要があるが、チップ
１の圧入嵌合の際に閉じ込められる空気等によって、チ
ップ１と前記孔部２ａとの間にある程度の空隙が発生す
ることは避けられず、実際に製品を切断してその断面を
観察してみると、ろう材３は７０〜８０％程度しか充填
されておらず、したがって接合強度のばらつきが大き
く、掘削時に、チップ１に対する保持強度の不足によっ
て破損される恐れがある。 ｃ．チップ１を空気中で加熱するので、これを構成する
超硬合金の組織に熱劣化を起こし（η相の発生）、耐摩
耗性の低下を招来する。 ｄ．ろう付けによってチップを保持した構造のビット
は、過酷な条件で使用されると、ビットの表面温度が摩
擦熱によって７００〜８００℃に上昇して、ろう材３の
軟化温度域あるいは融点温度に達してしまうことがあ
り、このためチップ１に対するシャンク２の保持能力が
低下し、チップ１が脱落してしまうことがある。また、
製造上の制約によりシャンク２の硬度の上限はＨR Ｃ４
５〜５０程度に過ぎず、使用時にはその支持肩部２ｂも
地山の土石に接触されるから、この部分の摩耗によって
もチップ１に対する支持強度が低下する。 ｅ．チップ１ばかりでなくシャンク２の支持肩部２ｂも
摩耗するので、ある程度摩耗が進行したらビット全体を
交換する必要があり、不経済である。 ｆ．土石や岩盤を破砕するチップの掘削性能は、硬度が
高ければ高いほど優れているが、一方、その先端から基
端に至る軸方向においては、振動、衝撃等に対する耐負
荷特性（靭性）が求められ、一般には、硬度と靭性は反
比例する。従来の製造方法では、チップ全体を物性の均
一なバルク材として製作せざるを得ないため、掘削対象
の地盤等の質によっては、硬度のみを重視したチップは
前記負荷によって破壊されてしまうことがある。したが
って、このような地盤を掘削対象とする場合には、硬度
を低くして靭性を向上させたチップを選定したものを用
いる必要があり、煩雑な対応を余儀なくされている。
ので作業が煩雑であり、とくに(2)(3)の工程によるろう
付けは熟練を要する作業であるため、品質のばらつきが
大きくなることが避けられない。 ｂ．チップ１とシャンク２の孔部２ａとの間の隙間に
は、ろう材３が完全に充填される必要があるが、チップ
１の圧入嵌合の際に閉じ込められる空気等によって、チ
ップ１と前記孔部２ａとの間にある程度の空隙が発生す
ることは避けられず、実際に製品を切断してその断面を
観察してみると、ろう材３は７０〜８０％程度しか充填
されておらず、したがって接合強度のばらつきが大き
く、掘削時に、チップ１に対する保持強度の不足によっ
て破損される恐れがある。 ｃ．チップ１を空気中で加熱するので、これを構成する
超硬合金の組織に熱劣化を起こし（η相の発生）、耐摩
耗性の低下を招来する。 ｄ．ろう付けによってチップを保持した構造のビット
は、過酷な条件で使用されると、ビットの表面温度が摩
擦熱によって７００〜８００℃に上昇して、ろう材３の
軟化温度域あるいは融点温度に達してしまうことがあ
り、このためチップ１に対するシャンク２の保持能力が
低下し、チップ１が脱落してしまうことがある。また、
製造上の制約によりシャンク２の硬度の上限はＨR Ｃ４
５〜５０程度に過ぎず、使用時にはその支持肩部２ｂも
地山の土石に接触されるから、この部分の摩耗によって
もチップ１に対する支持強度が低下する。 ｅ．チップ１ばかりでなくシャンク２の支持肩部２ｂも
摩耗するので、ある程度摩耗が進行したらビット全体を
交換する必要があり、不経済である。 ｆ．土石や岩盤を破砕するチップの掘削性能は、硬度が
高ければ高いほど優れているが、一方、その先端から基
端に至る軸方向においては、振動、衝撃等に対する耐負
荷特性（靭性）が求められ、一般には、硬度と靭性は反
比例する。従来の製造方法では、チップ全体を物性の均
一なバルク材として製作せざるを得ないため、掘削対象
の地盤等の質によっては、硬度のみを重視したチップは
前記負荷によって破壊されてしまうことがある。したが
って、このような地盤を掘削対象とする場合には、硬度
を低くして靭性を向上させたチップを選定したものを用
いる必要があり、煩雑な対応を余儀なくされている。
【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、製造工程
数を減少させ、掘削時の耐摩耗性及び機械的強度に優れ
た掘削用ビットを提供することにある。
れたもので、その技術的課題とするところは、製造工程
数を減少させ、掘削時の耐摩耗性及び機械的強度に優れ
た掘削用ビットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係る掘削用ビ
ットは、岩盤又は地山に対する掘削主体となる頭頂部材
及び機器への取付部であるシャンク部材からなり、前記
頭頂部材は、シャンク部材に一体的に融着接合されると
共に、このシャンク部材側の基端から先端へ向けて硬度
が高くなる硬度傾斜を与えた超硬合金からなるものであ
る。
効に解決するための手段として、本発明に係る掘削用ビ
ットは、岩盤又は地山に対する掘削主体となる頭頂部材
及び機器への取付部であるシャンク部材からなり、前記
頭頂部材は、シャンク部材に一体的に融着接合されると
共に、このシャンク部材側の基端から先端へ向けて硬度
が高くなる硬度傾斜を与えた超硬合金からなるものであ
る。
【０００８】また、上記掘削用ビットを得るための手段
として、本発明に係る掘削用ビットの製造方法は、頭頂
部材成形用の焼結ダイ内に前記頭頂部材の先端側となる
部分よりも基端側となる部分のバインダ含有率が高くな
るような配合傾斜で超硬合金焼結用の粉末材料を充填す
るか、あるいは前記焼結ダイ内における前記頭頂部材の
先端側となる部分にＣｏをバインダとする超硬合金焼結
用の粉末材料を充填すると共に前記焼結ダイ内における
他の部分にＦｅ又はＮｉをバインダとする超硬合金焼結
用の粉末材料を充填し、この充填された粉末材料の基端
に鋼材からなるシャンク部材を圧接させて前記粉末材料
を加圧しながら焼結することによって頭頂部材を成形す
ると共にこの頭頂部材を前記シャンク部材に融着接合さ
せるものである。
として、本発明に係る掘削用ビットの製造方法は、頭頂
部材成形用の焼結ダイ内に前記頭頂部材の先端側となる
部分よりも基端側となる部分のバインダ含有率が高くな
るような配合傾斜で超硬合金焼結用の粉末材料を充填す
るか、あるいは前記焼結ダイ内における前記頭頂部材の
先端側となる部分にＣｏをバインダとする超硬合金焼結
用の粉末材料を充填すると共に前記焼結ダイ内における
他の部分にＦｅ又はＮｉをバインダとする超硬合金焼結
用の粉末材料を充填し、この充填された粉末材料の基端
に鋼材からなるシャンク部材を圧接させて前記粉末材料
を加圧しながら焼結することによって頭頂部材を成形す
ると共にこの頭頂部材を前記シャンク部材に融着接合さ
せるものである。
【０００９】
【作用】本発明の掘削用ビットは、掘削主体となる頭頂
部材の硬度が、先端側ほど高くなる硬度傾斜が与えられ
ているので、シャンク部材と融着接合された基端側ほど
靭性が高くなっており、掘削に必要な硬度及び耐負荷特
性を兼ね備えたものである。頭頂部材はその基端がシャ
ンク部材と融着接合されているため、ろう付けの場合の
ように掘削による発熱程度の温度で融着接合状態が破壊
されてしまうようなことはなく、摩耗によって頭頂部材
とシャンク部材との融着接合強度が低下することもな
い。
部材の硬度が、先端側ほど高くなる硬度傾斜が与えられ
ているので、シャンク部材と融着接合された基端側ほど
靭性が高くなっており、掘削に必要な硬度及び耐負荷特
性を兼ね備えたものである。頭頂部材はその基端がシャ
ンク部材と融着接合されているため、ろう付けの場合の
ように掘削による発熱程度の温度で融着接合状態が破壊
されてしまうようなことはなく、摩耗によって頭頂部材
とシャンク部材との融着接合強度が低下することもな
い。
【００１０】本発明の掘削用ビットの製造方法によれ
ば、頭頂部材成形用の焼結ダイ内に、頭頂部材の先端側
となる部分よりも基端側となる部分のバインダの含有率
が高くなるような配合傾斜をもって超硬合金焼結用の粉
末材料を充填し、加圧しながら焼結を行うことによっ
て、先端側の硬度が高く、基端側の硬度が低くなると共
に靭性が高くなる硬度傾斜を有する頭頂部材が得られ
る。この時の焼結法としては、例えば公知の放電プラズ
マ焼結法によることが好ましい。また、前記焼結ダイ内
における頭頂部材の先端側となる部分にはＣｏをバイン
ダとする粉末材料を充填し、他の部分にはＦｅ又はＮｉ
をバインダとする粉末材料を充填して焼結を行うことに
よっても、先端側の硬度が高く、基端側の硬度が低くな
ると共に靭性が高くなる硬度傾斜を有する頭頂部材が得
られる。前記焼結に際しては、前記焼結ダイに充填され
た粉末材料の基端に鋼材からなるシャンク部材を圧接さ
せることによって、前記粉末材料の焼結による頭頂部材
の成形と同時に前記シャンク部材との融着接合が行わ
れ、すなわち頭頂部材とシャンク部材が一体化された掘
削用ビットが得られる。
ば、頭頂部材成形用の焼結ダイ内に、頭頂部材の先端側
となる部分よりも基端側となる部分のバインダの含有率
が高くなるような配合傾斜をもって超硬合金焼結用の粉
末材料を充填し、加圧しながら焼結を行うことによっ
て、先端側の硬度が高く、基端側の硬度が低くなると共
に靭性が高くなる硬度傾斜を有する頭頂部材が得られ
る。この時の焼結法としては、例えば公知の放電プラズ
マ焼結法によることが好ましい。また、前記焼結ダイ内
における頭頂部材の先端側となる部分にはＣｏをバイン
ダとする粉末材料を充填し、他の部分にはＦｅ又はＮｉ
をバインダとする粉末材料を充填して焼結を行うことに
よっても、先端側の硬度が高く、基端側の硬度が低くな
ると共に靭性が高くなる硬度傾斜を有する頭頂部材が得
られる。前記焼結に際しては、前記焼結ダイに充填され
た粉末材料の基端に鋼材からなるシャンク部材を圧接さ
せることによって、前記粉末材料の焼結による頭頂部材
の成形と同時に前記シャンク部材との融着接合が行わ
れ、すなわち頭頂部材とシャンク部材が一体化された掘
削用ビットが得られる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明に係る掘削用ビットの好適な
一実施例を一部切断して示すもので、すなわちこの掘削
用ビットは、超硬合金からなり岩盤又は地山に対する掘
削部となる頭頂部材１０と、この頭頂部材１０の基端に
一体的に融着接合され図示されていない地盤掘削装置等
に取り付けられるシャンク部材２０とからなる。なお、
図１の参照符号Ｗは頭頂部材１０の基端とシャンク部材
２０との融着接合層を示す。頭頂部材１０は略円錐形を
呈するものであって、最も硬度が高い先端側部分１０ａ
と、最も硬度が低い基端側部分１０ｃと、その中間の硬
度の中腹部分１０ｂからなる硬度傾斜が与えられてい
る。
一実施例を一部切断して示すもので、すなわちこの掘削
用ビットは、超硬合金からなり岩盤又は地山に対する掘
削部となる頭頂部材１０と、この頭頂部材１０の基端に
一体的に融着接合され図示されていない地盤掘削装置等
に取り付けられるシャンク部材２０とからなる。なお、
図１の参照符号Ｗは頭頂部材１０の基端とシャンク部材
２０との融着接合層を示す。頭頂部材１０は略円錐形を
呈するものであって、最も硬度が高い先端側部分１０ａ
と、最も硬度が低い基端側部分１０ｃと、その中間の硬
度の中腹部分１０ｂからなる硬度傾斜が与えられてい
る。
【００１２】上述の構造を有する掘削用ビットの製造に
おいては、まず図２（Ａ）に示すように、頭頂部材１０
と対応する円錐状に凹んだ成形面３１を有するカーボン
製焼結ダイ３０内の底部に、第一層目の粉末材料１１と
してＣｏが１０〜１５％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充
填し、その上であって前記焼結ダイ３０内の中腹部に、
第二層目の粉末材料１２としてＣｏが２０〜２５％配合
されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、更にその上であって前
記焼結ダイ３０内の上部に、第三層目の粉末材料１３と
してＣｏが４０〜４５％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充
填し、これによって、前記頭頂部材１０の先端側となる
部分よりも基端側となる部分のＣｏバインダ含有率が高
くなるような配合傾斜を与える。次に、図２（Ｂ）に示
すように、前記頭頂部材１０の基端側部分１０ｃとなる
前記第三層目の粉末材料１３の上面に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼、工具鋼、ダイス鋼又は炭素鋼の棒材から切り出し
切削加工したシャンク部材２０の先端面２１を接触さ
せ、この状態で前記焼結ダイ３０内の粉末材料１１〜１
３を上下から加圧しながら放電プラズマ焼結機の電極間
に挟んでパルス電圧を印加する。
おいては、まず図２（Ａ）に示すように、頭頂部材１０
と対応する円錐状に凹んだ成形面３１を有するカーボン
製焼結ダイ３０内の底部に、第一層目の粉末材料１１と
してＣｏが１０〜１５％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充
填し、その上であって前記焼結ダイ３０内の中腹部に、
第二層目の粉末材料１２としてＣｏが２０〜２５％配合
されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、更にその上であって前
記焼結ダイ３０内の上部に、第三層目の粉末材料１３と
してＣｏが４０〜４５％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充
填し、これによって、前記頭頂部材１０の先端側となる
部分よりも基端側となる部分のＣｏバインダ含有率が高
くなるような配合傾斜を与える。次に、図２（Ｂ）に示
すように、前記頭頂部材１０の基端側部分１０ｃとなる
前記第三層目の粉末材料１３の上面に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼、工具鋼、ダイス鋼又は炭素鋼の棒材から切り出し
切削加工したシャンク部材２０の先端面２１を接触さ
せ、この状態で前記焼結ダイ３０内の粉末材料１１〜１
３を上下から加圧しながら放電プラズマ焼結機の電極間
に挟んでパルス電圧を印加する。
【００１３】この放電プラズマ焼結法によると、パルス
電圧が印加された時の粉末材料１１〜１３の各粒子の互
いの接触部に極めて高温の放電プラズマが生じると共
に、放電によって各粒子が瞬時に加熱され、互いに融着
状態となって焼結される。この時、電界によるイオンの
高速移動により材質の拡散が行われるので、第一層目の
粉末材料１１が焼結された先端側部分１０ａと、それよ
りもＣｏの配合の多い第二層目の粉末材料１２が焼結さ
れた中腹部分１０ｂと、更にそれよりもＣｏの配合の多
い第三層目の粉末材料１３が焼結された基端側部分１０
ｃの間で、連続的に材質が変化する傾斜拡散結合組織を
有する頭頂部材１０が得られる。そして、ＷＣ−Ｃｏの
超硬合金はＣｏの配合率が高いほど硬度が低くかつ靭性
が高くなることから、焼結された頭頂部材１０は先端側
部分１０ａへ向けて硬度が高く、基端側部分１０ｃへ向
けて靭性が高くなる硬度傾斜を有するものとなる。焼結
条件としては、焼結温度１，０００〜１，２００℃、圧
力１００〜３００ｋｇ、放電時間１〜５分で十分な硬度
と強度が発現される。
電圧が印加された時の粉末材料１１〜１３の各粒子の互
いの接触部に極めて高温の放電プラズマが生じると共
に、放電によって各粒子が瞬時に加熱され、互いに融着
状態となって焼結される。この時、電界によるイオンの
高速移動により材質の拡散が行われるので、第一層目の
粉末材料１１が焼結された先端側部分１０ａと、それよ
りもＣｏの配合の多い第二層目の粉末材料１２が焼結さ
れた中腹部分１０ｂと、更にそれよりもＣｏの配合の多
い第三層目の粉末材料１３が焼結された基端側部分１０
ｃの間で、連続的に材質が変化する傾斜拡散結合組織を
有する頭頂部材１０が得られる。そして、ＷＣ−Ｃｏの
超硬合金はＣｏの配合率が高いほど硬度が低くかつ靭性
が高くなることから、焼結された頭頂部材１０は先端側
部分１０ａへ向けて硬度が高く、基端側部分１０ｃへ向
けて靭性が高くなる硬度傾斜を有するものとなる。焼結
条件としては、焼結温度１，０００〜１，２００℃、圧
力１００〜３００ｋｇ、放電時間１〜５分で十分な硬度
と強度が発現される。
【００１４】また、基端側部分１０ｃとなる第三層目の
粉末材料１３の各粒子とこれに圧接したシャンク部材２
０の先端面２１との接触面においても、上記と同様の作
用によって融着接合が行われ、連続的な傾斜拡散結合組
織による融着接合層Ｗが形成される。また、超硬合金か
らなる頭頂部材１０の焼結工程と、この頭頂部材１０と
シャンク部材２０との融着接合工程が同時に行われるの
に加え、放電プラズマ焼結法では、通常の焼結法のよう
な、予め焼結用粉末材料を所定の形状に圧縮成形すると
いった予備成形工程が不要であるため、工程数を削減し
て製造コストを低減することができる。
粉末材料１３の各粒子とこれに圧接したシャンク部材２
０の先端面２１との接触面においても、上記と同様の作
用によって融着接合が行われ、連続的な傾斜拡散結合組
織による融着接合層Ｗが形成される。また、超硬合金か
らなる頭頂部材１０の焼結工程と、この頭頂部材１０と
シャンク部材２０との融着接合工程が同時に行われるの
に加え、放電プラズマ焼結法では、通常の焼結法のよう
な、予め焼結用粉末材料を所定の形状に圧縮成形すると
いった予備成形工程が不要であるため、工程数を削減し
て製造コストを低減することができる。
【００１５】なお、第一層目の粉末材料１１としてＣｏ
が１０％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、第二層目
の粉末材料１２としてＣｏが２０％配合されたＷＣ−Ｃ
ｏ粉末を充填し、第三層目の粉末材料１３としてＣｏが
４０％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、上述の条件
で焼結したところ、頭頂部材１０のビッカース硬度は先
端側部分１０ａにおいてＨｖ１，２５０〜１，３００、
中腹部分１０ｂにおいてＨｖ８００〜９００、基端側部
分１０ｃにおいてＨｖ２２０〜５００であり、かつその
硬度変化が連続的であった。
が１０％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、第二層目
の粉末材料１２としてＣｏが２０％配合されたＷＣ−Ｃ
ｏ粉末を充填し、第三層目の粉末材料１３としてＣｏが
４０％配合されたＷＣ−Ｃｏ粉末を充填し、上述の条件
で焼結したところ、頭頂部材１０のビッカース硬度は先
端側部分１０ａにおいてＨｖ１，２５０〜１，３００、
中腹部分１０ｂにおいてＨｖ８００〜９００、基端側部
分１０ｃにおいてＨｖ２２０〜５００であり、かつその
硬度変化が連続的であった。
【００１６】一般に、超硬合金とはＷＣ−Ｃｏ合金をい
い、ＷＣ粒子間をＣｏをバインダとして結合した組成を
有するが、Ｃｏの代わりにＦｅ又はＮｉ等をバインダと
して用いることもできる。例えば、第一層目の粉末材料
１１としてＷＣ−Ｃｏを用い、第二層目の粉末材料１２
としてＷＣ−Ｎｉを用い、第三層目の粉末材料１３とし
てＷＣ−Ｆｅを用いるといった適宜組み合わせによる材
料傾斜を与えることによって、各層間で互いに材質の補
完が行われるので、図３（Ａ）に示すＣｏの配合傾斜を
与えて焼結した頭頂部材と、図３（Ｂ）に示すＣｏ，Ｎ
ｉ，Ｆｅによる材料傾斜を与えて焼結した頭頂部材との
比較から明らかなように、目的に応じた硬度傾斜が得ら
れる。また、Ｃｏは近年世界的に資源不足の傾向にあ
り、市況も高騰しているため、上記のような材料傾斜に
よって硬度傾斜を与えることによってＣｏの使用量を低
減させることは、製造コストの低減に大いに寄与するも
のである。
い、ＷＣ粒子間をＣｏをバインダとして結合した組成を
有するが、Ｃｏの代わりにＦｅ又はＮｉ等をバインダと
して用いることもできる。例えば、第一層目の粉末材料
１１としてＷＣ−Ｃｏを用い、第二層目の粉末材料１２
としてＷＣ−Ｎｉを用い、第三層目の粉末材料１３とし
てＷＣ−Ｆｅを用いるといった適宜組み合わせによる材
料傾斜を与えることによって、各層間で互いに材質の補
完が行われるので、図３（Ａ）に示すＣｏの配合傾斜を
与えて焼結した頭頂部材と、図３（Ｂ）に示すＣｏ，Ｎ
ｉ，Ｆｅによる材料傾斜を与えて焼結した頭頂部材との
比較から明らかなように、目的に応じた硬度傾斜が得ら
れる。また、Ｃｏは近年世界的に資源不足の傾向にあ
り、市況も高騰しているため、上記のような材料傾斜に
よって硬度傾斜を与えることによってＣｏの使用量を低
減させることは、製造コストの低減に大いに寄与するも
のである。
【００１７】このようにして製作された掘削用ビット
は、高硬度による耐摩耗性の向上及び強靭性による耐負
荷特性の向上といった相矛盾する要求を有効に解決する
ことができる。すなわち、優れた耐摩耗性を必要とする
頭頂部材１０は、その先端側部分１０ａで最も硬度が高
く、基端側部分１０ｃへ向かって靭性が高くなる。この
ため、優れた掘削性能と、振動、衝撃等に対する優れた
耐負荷特性とを兼ね備えており、頭頂部材１０とシャン
ク部材２０は融着接合されて連続した傾斜組織を有する
ため、掘削時の振動や衝撃等の負荷によって頭頂部材１
０がシャンク部材２０から分離されてしまうこともな
い。
は、高硬度による耐摩耗性の向上及び強靭性による耐負
荷特性の向上といった相矛盾する要求を有効に解決する
ことができる。すなわち、優れた耐摩耗性を必要とする
頭頂部材１０は、その先端側部分１０ａで最も硬度が高
く、基端側部分１０ｃへ向かって靭性が高くなる。この
ため、優れた掘削性能と、振動、衝撃等に対する優れた
耐負荷特性とを兼ね備えており、頭頂部材１０とシャン
ク部材２０は融着接合されて連続した傾斜組織を有する
ため、掘削時の振動や衝撃等の負荷によって頭頂部材１
０がシャンク部材２０から分離されてしまうこともな
い。
【００１８】また、頭頂部材１０は、図４の従来例にお
けるチップ１及びこれを支持するシャンク２の支持肩部
２ｂを含む部分をなすものであって、岩盤又は地山との
接触面全体を担うため、シャンク部材２０は摩耗されな
い。このため、摩耗による頭頂部材１０の脱落といった
事態も生じ得ない。
けるチップ１及びこれを支持するシャンク２の支持肩部
２ｂを含む部分をなすものであって、岩盤又は地山との
接触面全体を担うため、シャンク部材２０は摩耗されな
い。このため、摩耗による頭頂部材１０の脱落といった
事態も生じ得ない。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、次のような効果を奏す
ることができる。 (1) 超硬合金からなる頭頂部材の焼結工程と、この頭頂
部材とシャンク部材との融着接合工程が同時に行われる
ので、工程数が減少し、ろう付のような人手による熟練
作業を必要としないので、製造コストを低減すると共に
品質を均一化することができる。 (2) 頭頂部材とシャンク部材の間に、ろう付けの場合の
ような空隙が発生せず、しかも頭頂部材とシャンク部材
の接合部は融着による連続した拡散結合組織が形成され
るので、掘削時の摩擦熱によって前記接合部が軟化又は
溶融して頭頂部材が脱落したりすることがない。 (3) 頭頂部材は硬度と靭性を機能傾斜させた連続組織か
らなるため、掘削対象の岩盤又は地山の質によって硬度
の高いものを選定したり靭性の高いものを選定するとい
った煩雑な対応が不要である。 (4) 頭頂部材の超硬合金にＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉによる材料
傾斜を与えて硬度傾斜させたことによって、Ｃｏの配合
傾斜により硬度傾斜させる場合に比較して安価に製造す
ることができる。
ることができる。 (1) 超硬合金からなる頭頂部材の焼結工程と、この頭頂
部材とシャンク部材との融着接合工程が同時に行われる
ので、工程数が減少し、ろう付のような人手による熟練
作業を必要としないので、製造コストを低減すると共に
品質を均一化することができる。 (2) 頭頂部材とシャンク部材の間に、ろう付けの場合の
ような空隙が発生せず、しかも頭頂部材とシャンク部材
の接合部は融着による連続した拡散結合組織が形成され
るので、掘削時の摩擦熱によって前記接合部が軟化又は
溶融して頭頂部材が脱落したりすることがない。 (3) 頭頂部材は硬度と靭性を機能傾斜させた連続組織か
らなるため、掘削対象の岩盤又は地山の質によって硬度
の高いものを選定したり靭性の高いものを選定するとい
った煩雑な対応が不要である。 (4) 頭頂部材の超硬合金にＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉによる材料
傾斜を与えて硬度傾斜させたことによって、Ｃｏの配合
傾斜により硬度傾斜させる場合に比較して安価に製造す
ることができる。
【図１】本発明に係る掘削用ビットの好適な一実施例を
一部切断した断面と共に示す側面図である。
一部切断した断面と共に示す側面図である。
【図２】上記掘削用ビットの製造方法の一実施例を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】上記実施例において、Ｃｏの配合傾斜を与えて
焼結した頭頂部材と、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅによる材料傾斜
を与えて焼結した頭頂部材との機能を比較した説明図で
ある。
焼結した頭頂部材と、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅによる材料傾斜
を与えて焼結した頭頂部材との機能を比較した説明図で
ある。
【図４】従来の掘削用ビットの一例を一部切断した断面
と共に示す側面図である。
と共に示す側面図である。
１０ 頭頂部材 １０ａ 先端側部分 １０ｃ 基端側部分 １１〜１３ 粉末材料 ２０ シャンク部材 ３０ 焼結ダイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮腰 康樹 北海道札幌市北区北19条西11丁目１番地 北海道立工業試験場内 (72)発明者 高橋 英徳 北海道札幌市北区北19条西11丁目１番地 北海道立工業試験場内 (72)発明者 鴨田 秀一 北海道札幌市北区北19条西11丁目１番地 北海道立工業試験場内 (72)発明者 明石 保 北海道赤平市字赤平594番地の１ 住友 石炭鉱業株式会社 北海道技術研究所内 (72)発明者 高山 紘明 岡山県高梁市落合町阿部1212番地 イー グル工業株式会社 岡山工場内 (56)参考文献 特開 平４−309698（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−26163（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21B 10/00 B22F 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 岩盤又は地山に対する掘削主体となる頭
頂部材及び機器への取付部であるシャンク部材からな
り、 前記頭頂部材は前記シャンク部材に一体的に融着接合さ
れると共に、このシャンク部材側の基端から先端へ向け
て硬度が高くなる硬度傾斜を与えた超硬合金からなるこ
とを特徴とする掘削用ビット。 - 【請求項２】 頭頂部材成形用の焼結ダイ内に前記頭頂
部材の先端側となる部分よりも基端側となる部分のバイ
ンダ材含有率が高くなるような配合傾斜で超硬合金焼結
用の粉末材料を充填し、 この充填された粉末材料の基端に鋼材からなるシャンク
部材を圧接させて前記粉末材料を加圧しながら焼結する
ことによって頭頂部材を成形すると共にこの頭頂部材を
前記シャンク部材に融着接合させることを特徴とする請
求項１に記載の掘削用ビットの製造方法。 - 【請求項３】 頭頂部材成形用の焼結ダイ内における前
記頭頂部材の先端側となる部分にＣｏをバインダとする
超硬合金焼結用の粉末材料を充填し、 頭頂部材成形用の焼結ダイ内における他の部分にＦｅ又
はＮｉをバインダとする超硬合金焼結用の粉末材料を充
填し、 この充填された粉末材料の基端に鋼材からなるシャンク
部材を圧接させて前記粉末材料を加圧しながら焼結する
ことによって頭頂部材を成形すると共にこの頭頂部材を
前記シャンク部材に融着接合させることを特徴とする請
求項１に記載の掘削用ビットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6333676A JP2896749B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 掘削用ビット及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6333676A JP2896749B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 掘削用ビット及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08170482A JPH08170482A (ja) | 1996-07-02 |
| JP2896749B2 true JP2896749B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=18268730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6333676A Expired - Fee Related JP2896749B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 掘削用ビット及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2896749B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7469972B2 (en) * | 2006-06-16 | 2008-12-30 | Hall David R | Wear resistant tool |
| US7611210B2 (en) * | 2006-08-21 | 2009-11-03 | Kennametal Inc. | Cutting bit body and method for making the same |
| CN104728237A (zh) * | 2013-12-19 | 2015-06-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 热熔钻螺钉 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3648205B2 (ja) | 2001-03-23 | 2005-05-18 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 石油掘削用トリコンビットのインサートチップおよびその製造方法ならびに石油掘削用トリコンビット |
| JP5191394B2 (ja) | 2006-11-20 | 2013-05-08 | 株式会社ミヤナガ | 超硬チップ及びその製造方法 |
| GB201000866D0 (en) * | 2010-01-20 | 2010-03-10 | Element Six Production Pty Ltd | A superhard insert and an earth boring tool comprising same |
| CN102933784B (zh) * | 2010-04-28 | 2016-02-17 | 贝克休斯公司 | 聚晶金刚石复合片、包括这种复合片的切削元件和钻地工具以及形成这种复合片和钻地工具的方法 |
| RU2012155102A (ru) | 2010-05-20 | 2014-06-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Способ формирования по меньшей мере части бурильного инструмента и изделия, сформированные таким способом |
| CN106270331B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-07-10 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种石油钻采用锁舌体的自由锻造方法 |
| EP3437761A1 (de) * | 2017-08-01 | 2019-02-06 | HILTI Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung eines bearbeitungssegmentes für ein abrasives bearbeitungswerkzeug |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326163A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水平偏向出力装置 |
| JP2948674B2 (ja) * | 1991-04-09 | 1999-09-13 | 日立建機株式会社 | 土砂掘削用カッタビット |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP6333676A patent/JP2896749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7469972B2 (en) * | 2006-06-16 | 2008-12-30 | Hall David R | Wear resistant tool |
| US7611210B2 (en) * | 2006-08-21 | 2009-11-03 | Kennametal Inc. | Cutting bit body and method for making the same |
| CN104728237A (zh) * | 2013-12-19 | 2015-06-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 热熔钻螺钉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08170482A (ja) | 1996-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060237236A1 (en) | Composite structure having a non-planar interface and method of making same | |
| US4359335A (en) | Method of fabrication of rock bit inserts of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) with cutting surface wear pad of relative hardness and body portion of relative toughness sintered as an integral composite | |
| RU2508178C2 (ru) | Буровое долото и другие изделия, содержащие цементированный карбид | |
| US4630692A (en) | Consolidation of a drilling element from separate metallic components | |
| US5176720A (en) | Composite abrasive compacts | |
| US7377341B2 (en) | Thermally stable ultra-hard material compact construction | |
| CN105328588B (zh) | 耐磨损的工具、形成耐磨工具的方法及耐磨钻井工具 | |
| US4531595A (en) | Wear resistant composite insert and boring tool with insert | |
| JP2896749B2 (ja) | 掘削用ビット及びその製造方法 | |
| US4274840A (en) | Wear resistant composite insert, boring tool using such insert, and method for making the insert | |
| CN110114176B (zh) | 工具 | |
| CN104646674B (zh) | 一种金刚石与金属胚体复合制作耐磨件的方法及其制品 | |
| JP7335959B2 (ja) | トンネルボーリングマシン用のディスクカッター及びその製造方法 | |
| US11933107B2 (en) | Disc cutter for undercutting apparatus and a method of manufacture thereof | |
| JPH08100589A (ja) | 掘削用ビット及びその製造方法 | |
| JP2008144541A (ja) | 掘削用ビット | |
| JPH08155946A (ja) | 内外径部強化ダイヤモンドビットおよびその製造方法 | |
| CN108412491B (zh) | 一种复合截齿 | |
| US11697181B2 (en) | Fusible metal clay, structures formed therefrom, and associated methods | |
| GB2565648A (en) | Super-hard bits, super-hard tips for same, tools comprising same and methods for making same | |
| IE64021B1 (en) | Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits | |
| JPS5939778A (ja) | 複合焼結体工具およびその製造方法 | |
| JP2001241285A (ja) | 切刃片がすぐれた高温接合強度を有する掘削工具 | |
| JPH0886180A (ja) | 掘削用ビット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990112 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |