JP3441808B2 - 釘製造工具用超硬合金 - Google Patents

釘製造工具用超硬合金

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、釘製造機械と該機械内
に配置され釘原料の線材を切断、成形して釘を製造する
ための釘製造工具用超硬合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な釘製造機械の構成としては、図
1の概略図に示すように線材供給装置(ローラー)6で
もって釘原料の線材4を一対のダイス3、3の間まで搬
送し、このダイス3、3で線材4をチャックし、チャッ
クされた状態のまま最奥正面に位置するパンチ1で線材
4の頭を潰し、これをさらにカッター2,2の間まで搬
送して切断するというものである。
【0003】従来から、このような釘製造機械において
工具としてのダイスやカッターは硬質材料をホルダー本
体にロー付けしたものが用いられ、またその硬質材料と
してはASTMのポロシティーチャートによるA1未満
のポロシティーを有する超硬合金が用いられてきた。
【0004】
【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には以
下のような問題点が存在していた。すなわち、従来の釘
製造機械において工具としてのダイスやカッターがロー
付けタイプのものであったので、工具の位置決め調整、
交換に多くの時間を必要とし、またコーティング処理し
ようとしても高温処理のためロー材が溶けてしまうので
コーティング処理によって摩耗特性を向上させることが
できず、さらに摩耗が大きくなると、ホルダーごと破棄
しなければならない等の不具合があった。
【0005】また、工具の先端にロー付けされていた硬
質材料としての超硬合金はいずれも、ASTMのポロシ
ティーチャートによるA1未満のポロシティーを有する
もので、ボイドが多いため靱性が不足し且つMORが低
いため欠損し易く工具寿命が非常に短いという不具合が
あった。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来技術を解決する
ため本発明は、主成分としてWCを69〜94wt%、金
属相成分としてCoを5〜30wt%、粒成長抑制成分と
してVC,NbC,TaC,TiC,Cr32 ,Mo
2 C,ZrC,HfCの中から1〜3種、0.1〜5wt
%を含むとともに、ASTMのポロシティーチャートに
よるA1以上のポロシティーを有し、且つWCの平均粒
径が3〜5μm であり、機械的特性がHv:700〜1
700kgf/mm2 、4点曲げMOR:150kgf
/mm2 以上である超硬合金を用いるものである。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は、釘製造機械を示す概略図であり、1はパン
チ、2はカッター、3はダイス、4は釘原料の線材、6
は線材供給装置(ローラー)であり、その基本的な作用
は、線材供給装置(ローラー)6でもって釘原料の線材
4を一対のダイス3、3の間まで搬送し、図2にも示す
ように、このダイス3、3で線材4をチャックし、チャ
ックされた状態のまま最奥正面に位置するパンチ1で線
材4の頭を潰し、これをさらにカッター2,2の間まで
搬送して切断するというものである。
【0008】このような構造の上記釘製造機械内に含ま
れるカッター2は、図2および図3に示すようにバー状
の本体7の先端側に硬質材料よりなり固定用の長孔8お
よび切刃9を有する交換式のチップ10をビス11で取
りつける構造となっており、したがって、刃先位置の調
整が簡単でかつ精度が向上し、チップ10の交換時間が
短いので稼動率が向上し、さらにチップ10の刃先が摩
耗した後に刃先を研摩した後にチップに形成した固定用
の長孔8によってチップ10の位置決めを再度行えばよ
く、またチップ10が最終的に使用不能になっても本体
7を残してチップ10のみ交換すれば良いので釘製造機
械のランニングコストが低く、またコーティングが可能
であるので摩耗特性や靱性が向上し、もって工具の長寿
命化が可能であるという利点がある。
【0009】なお、前記パンチについても図4に示すよ
うにバー状の本体12の先端側に硬質材料よりなる交換
式のチップ13をビス14で取りつける構造となってい
る。
【0010】次に、釘製造工具である前記交換式チップ
10、13に、主成分としてWCを69〜94wt%、金
属相成分としてCoを5〜30wt%、粒成長抑制成分と
してVC,NbC,TaC,TiC,Cr32 ,Mo
2 C,ZrC,HfCの中から1〜3種、0.1〜5wt
%を含むとともに、ASTMのポロシティーチャートに
よるA1以上のポロシティーを有し、且つWCの平均粒
径が1〜10μm (特に3〜5μm が好ましい)である
ことを特徴とし、さらに健全な相状態(η相が存在せ
ず、遊離炭素析出しない状態)を有し、また機械的特性
としてHv:700〜1700kgf/mm2 、4点曲
げMOR:150kgf/mm2 以上の超硬合金を用い
た場合、この材料はボイドも少なく強度的に優れている
ためチップ10、13が欠損し難く、工具寿命が顕著に
長くなる。
【0011】このような超硬合金においてWCが69wt
%未満であると耐摩耗性が劣り、他方94wt%を越える
と耐摩耗性に加え靱性も劣る。また、Coが5wt%未満
であると靱性が劣り、他方30wt%を越えると耐摩耗性
が劣る。また前記粒抑制成分が5wt%を越えると靱性が
劣化し、他方0.1wt%未満では粒径が大きくMORが
低くなる。
【0012】さらに、相状態としてη相が生成すると靱
性が劣化し、フリーカーボンが析出すると耐摩耗性に加
え、靱性も劣化する。
【0013】また、機械的特性としてHv:700kg
f未満では耐摩耗特性が劣り、他方1700kgfを越
えると靱性が劣り、MORが150kgf未満では靱性
に劣る。
【0014】そして、前記ポロシティーチャートによる
A1以下のポロシティーの場合、靱性が劣化するという
傾向がある。
【0015】参考例 WC粉末を87wt%(粒径8μm )、Co粉末を12.
5wt%、VC粉末を0.5wt%の組成に配合した粉末を
振動ミルにて、20時間、湿式混合し、さらに粉砕、乾
燥後、所定の形状に成形した。この成形体を0.1to
rrの真空中、1450℃で1時間保持して焼結させた
後、研摩加工して前記カッター2のチップ10を作製し
た。
【0016】得られたチップ10の密度、ビッカース硬
度、破壊靱性値(K1C)、抗折強度、ボイド分布、相状
態等を測定または観察した。その結果; 密度 14.2g/cm3 Hv 1200kgf/mm21C 18.0MN/m3/2 MOR 300kgf/mm2 ノーボイド η相存在せず、フリーカーボン析出せず;となってい
た。
【0017】このチップ10を図2のようなカッター2
に取付け、これを釘製造機械内に設置してφ2.1のS
WRM20軟鋼とφ1.8のSWRM20軟鋼の2種類
の線材4から釘を製造し、良好に加工できる加工時間、
すなわち加工寿命を測定した。その結果、φ2.1のも
ので約600時間、φ1.8のもので約800時間の寿
命があり、いずれも従来に比べ約2倍であった。
【0018】実施例 表1に示すような配合組成(単位はwt%)及びWCの粒
径により前記チップ10を作製した。なお、表中*印無
のものが本実施例品であり、*印付のものが比較例品で
ある。
【0019】
【表1】
【0020】試料1〜8については実施例1の方法に準
じて作製し、試料9についてはWC0.98(C量:6.0
1wt%)を一次原料に用い、試料12については粒径
0.4μm のWC粉末を一次原料に用いた。
【0021】また試料10はC粉末を0.15wt%添加
し、試料11は焼成温度を1200℃と低くし、試料1
3については焼成温度を1600℃と高くした。
【0022】このように作製された、それぞれの試料に
よるチップについて実施例1と同様にビッカース硬度、
抗折強度、ボイドおよびポロシティー状態、加工寿命を
測定または観察した。その結果を表1に示す。
【0023】表1から明らかなように、主成分としてW
Cを69〜94wt%、金属相成分としてCoを5〜30
wt%、粒成長抑制成分としてVC,NbC,TaC,T
iC,Cr32 ,Mo2 C,ZrC,HfCの中から
1〜3種、0.1〜5wt%を含むとともに、ASTMの
ポロシティーチャートによるA1以上のポロシティーを
有し、且つWCの平均粒径が1〜10μm (特に3〜5
μm が好ましい)であることを特徴とし、さらに機械的
特性としてHv:700〜1700kgf/mm2 、4
点曲げMOR:150kgf/mm2 以上の超硬合金に
よるチップである本実施例品は加工寿命が著しく長いの
に対し、上記範囲外の比較例品はいずれも加工寿命が短
かった。
【0024】
【発明の効果】叙上のように、本発明による、主成分と
してWCを69〜94wt%、金属相成分としてCoを5
〜30wt%、粒成長抑制成分としてVC,NbC,Ta
C,TiC,Cr32 ,Mo2 C,ZrC,HfCの
中から1〜3種、0.1〜5wt%を含むとともに、AS
TMのポロシティーチャートによるA1以上のポロシテ
ィーを有し、且つWCの平均粒径が3〜5μm であり、
機械的特性がHv:700〜1700kgf/mm2
4点曲げMOR:150kgf/mm2以上である超硬
合金を用いた場合、この材料はボイドも少なく強度的に
優れているため欠損し難く、工具寿命が顕著に長くな
る。
【0025】以上のように、本発明によれば格別な効果
を奏することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明実施例のおよび従来の釘製造機械の構
造を示す概略図である。
【図2】 本発明実施例の釘製造機械の要部を示す斜視
図である。
【図3】 本発明実施例の釘製造機械を構成するカッタ
ーの斜視図である。
【図4】 本発明実施例の釘製造機械を構成するダイス
の斜視図である。
【符号の説明】
1・・ パンチ、2・・ カッター、3・・ ダイス、4
・・ 線材、5・・ 製品取り出し口、6・・ 線材供給
装置(ローラー)、7・・ (カッター)本体、8・・
(カッター)長孔、9・・ (カッター)切刃、10 ・
・(カッター)チップ、11・・ (カッター)ビス、
12・・ (ダイス)本体、13・・ (ダイス)チッ
プ、14・・ (ダイス)ビス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 29/08 C22C 29/08 (56)参考文献 特開 平6−264158(JP,A) 特開 平7−278719(JP,A) 特開 平7−60535(JP,A) 実開 昭63−25225(JP,U) 実開 昭57−102440(JP,U) 実開 昭57−102441(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21G 3/00 - 3/32 B21F 11/00 B23D 23/00 B23D 35/00 C22C 29/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分としてWCを69〜94wt%、金
    属相成分としてCoを5〜30wt%、粒成長抑制成分と
    してVC,NbC,TaC,TiC,Cr32,Mo2
    C,ZrC,HfCの中から1〜3種、0.1〜5wt
    %を含むとともに、ASTMのポロシティーチャートに
    よるA1以上のポロシティーを有し、且つWCの平均粒
    径が3〜5μm であり、機械的特性がHv:700〜1
    700kgf/mm2 、4点曲げMOR:150kgf
    /mm2 以上であることを特徴とする釘製造工具用超硬
    合金。
  2. 【請求項2】前記粒成長抑制成分がVCとCr32
    CとMo2C、Cr32とTaC、NbCとVC、また
    はZrCとNbCとTiCのいずれかの組み合わせであ
    ることを特徴とする請求項1記載の釘製造工具用超硬合
    金。
  3. 【請求項3】ポロシティーがないことを特徴とする請求
    項1記載の釘製造工具用超硬合金。
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