JP4928179B2 - 耐衝撃ヘッド - Google Patents

Description

この発明は、建設機械に取り付けられて岩石やスラグ、地金などを破砕する衝撃用アタッチメントに用いられる耐衝撃ヘッドに関する。

従来、球形で鋳造された破砕用パイレンをワイヤーでクレーンから吊り下げて前記パイレンを揺動して被破壊物に衝撃を与えて破砕を行っている。
しかし、上記構成では破砕精度が粗いため、建造物などの大型の被破壊物には適するが、岩石やスラグ、地金などを破砕するには効率が悪いという問題点があった。
そこで、耐衝撃ヘッドを垂直に落下させることで破砕精度を高めることができるが、上記耐衝撃ヘッドには、衝撃に対する強度及び耐摩耗性と耐久性を有するための靱性のバランスが必要とされる。
素材として考えられる合金工具鋼は、炭素鋼に、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、パナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）などの元素を添加したもので、Ｃｒは、焼き入れ硬化が深く入るようにするために用いられ、Ｗは、高温時の硬度を保持するために用いられ、Ｍｏは焼き入れ、焼き戻し後の強度を改善するために用いられ、Ｖは、耐磨耗性のために用いられ、Ｎｉは粘り強さ、耐食性の向上のために用いられ、各々のバランスを取って添加されている。
ここで炭素（Ｃ）は、鉄に対して大きな影響を持ち、炭素が多くなるほど強度や耐摩耗性が向上するが、靱性は低下することが知られている。
また、例えば、特公平2-14406号のフォークリフトマスト用形鋼の製造方法では、重量比で、Ｃ：０．０８〜０．２５、Ｓｉ：０．０１〜０．６０、Ｍｎ：０．５０〜１．５０、Ｐ：０．０２０以下、Ｓ：０．０５０以下、Ａｌ０．００５〜０．０５０と、Ｖ：０．０５〜０．２０、Ｃｒ：０．０５〜０．６０、Ｃｕ：０．０５〜０．３０、Ｎｉ：０．０５〜０．３０、Ｎｂ：０．００５〜０．０５、Ｔｉ：０．００５〜０．０３のうちの１種または２種以上を含んだ鋼を用いて熱処理する構成が開示されている。
しかし、この発明では、マスト用形鋼を、熱間圧延とその後の冷却の制御によって、経済点的に製造するための構成からなるので、岩石やノロ強度と共に靱性を高めた耐衝撃ヘッドに用いるには適さない。
特公平２−１４４０６号公報

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、建設機械に取り付けられて岩石やスラグ、地金などを破砕する衝撃用アタッチメントに用いられる耐衝撃ヘッドを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
質量比（質量％）で、
Ｃ ： ０．１７〜０．３０
Ｓｉ： ０．３５〜１．５
Ｍｎ： ０．８０〜１．２０
Ｐ ： ０．０３０以下
Ｓ ： ０．０３０以下
Ｎｉ： ２．３〜２．６
Ｃｒ： ０．６０〜１．５０
Ｍｏ： ０．３０〜０．５０
Ｖ ： ０．０５〜０．０９
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的な不純物よりなる鋼を、ヘッド用台金に加工した後、焼入れ温度として８５０℃から９５０℃で加熱し加熱後急冷する焼入れ処理と、焼戻し温度として５５０℃から７００℃で加熱し加熱後冷却する高温焼戻し処理とを行なうことを特徴とする。

この発明は上記構成からなるので、建設機械に取り付けられて岩石やノロなどを破砕する衝撃用アタッチメントに用いられる耐衝撃ヘッドとして十分な強度と靱性を併せて備えることができる。
また、製造に際して、鋼の熱処理として焼入れ、焼戻し処理を用いて強度と靱性をバランスさせることができ、且つ経済的にも優れた耐衝撃ヘッドを得ることができるので極めて有益である。

以下に、この発明の耐衝撃ヘッドについての実施の形態を以下に説明する。
図１には、建設機械に取り付けられて岩石やノロなどを破砕する衝撃用アタッチメントに用いられる耐衝撃ヘッド１を示す。

この耐衝撃ヘッド１は、まず、質量比で、Ｃ：０．１７〜０．３０、Ｓｉ：０．８〜１．５、Ｍｎ：０．８０〜１．２０、Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３０以下、Ｎｉ：２．３〜２．６、Ｃｒ：０．６０〜１．５、Ｍｏ：０．３０〜０．５０、Ｖ：０．０５〜０．０９を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的な不純物よりなる鋼を、ヘッド用台金に加工する。

Ｃは、硬度を得るために必要な元素であり、０．１７質量％未満ではヘッド台金として必要な硬さを熱処理で得ることができない。
また、０．３５質量％を超えると焼き入れのままで硬度が高くなりすぎで時間割れが生じやすくなるし、熱処理後の靱性が劣化するおそれがあり、０．３０質量％以下に設定した。
そこで、Ｃ含有量は、０．１７〜０．３０質量％とした。

Ｓｉは、脱酸に必要な元素であるが、強度を確保するには０．８質量％以上が必要である。上限は１．５０質量％である。
そこで、Ｓｉ含有量は、０．３５〜１．５質量％、より好ましくは０．８〜１．５質量％とした。

Ｍｎは、焼入れ性改善に必要な元素であるが、０．８０質量％では効果が不十分であり、１．２０質量％を超えると靱性に影響を与える。
そこで、Ｍｎ含有量は、０．８０〜１．２０質量％とした。

Ｐ、Ｓはいずれも鋼中の代表的不純物であり、いずれも０．０３０質量％を超えると、焼入れや熱処理後の靱性を劣化させるので、Ｐ含有量、Ｓ含有量は、いずれも０．０３０質量％以下とした。

Ｎｉは、焼入れ性、靱性改善に効果点な元素であり、２．３質量％未満では効果が不十分であり、２．７質量％を超えると経済的ではない。
そこで、Ｎｉ含有量は、２．３〜２．６質量％とした。

Ｃｒは、焼入れ性の改善、焼戻し後の強度の改善、脱炭防止効果を有する元素であり、０．６０質量％未満ではこれらの効果が十分に見られず、１．５０質量％を超えると経済的ではない。
そこで、Ｃｒ含有量は０．６０〜１．５０質量％とした。

Ｍｏは、焼き入れ、焼きならし状態での強度改善および焼戻し後の強度の改善と靱性改善に有効な元素であり、０．３０質量％では上記効果が不十分であり、０．５０質量％を超えると靱性の向上効果が飽和する。
そこで、Ｍｏ含有量は、０．３０〜０．５０質量％とした。

Ｖは、高温焼戻し軟化抵抗が大きい元素であり、０．０５質量％未満では靱性改善効果が不十分であるが、０．０９質量％を超えると経済的ではない。
そこで、Ｖ含有量は、０．０５〜０．０９質量％とした。

次ぎに、ヘッド用台金を、焼入れ温度８５０〜９５０℃で一定時間（例えば約８時間程度）加熱し、加熱後に油冷（または水冷）により急冷する焼入れ処理を行う。
焼入れにより、硬くなり、耐磨耗性が向上する。
更に、焼戻し温度５５０〜７００℃で、一定時間（例えば約１２時間程度）加熱し、加熱後に空冷（又は水冷）により冷却する高温焼戻し処理を行う。

焼戻し温度を１５０〜２００℃として、前記高温焼き戻し時間より長い一定時間（例えば約１５時間程度）の低温焼戻し処理を行う方法もある。
高温焼戻しでは、大きな靱性を得ることができ、低温焼戻しでは、残留応力を除去して硬さを得ることができる。
上記焼入れ、焼戻しの温度や時間は、図１に例示した約１．４ｔの耐衝撃ヘッド１製作するための数値を例示したが、対象物の大きさによって適宜、増減して変更することができる。
また、この発明で耐衝撃ヘッド１の形状は、図示例に限定されないこと勿論である。なお、図中、符号２は、炭素鋼からなる耐衝撃ヘッド保持部材である。

質量比で、
Ｃ ： ０．１９、
Ｓｉ： ０．４２
Ｍｎ： １．０３
Ｐ ： ０．０２７
Ｓ ： ０．０１４
Ｎｉ： ２．４７
Ｃｒ： ０．８２
Ｍｏ： ０．４５
Ｖ ： ０．０８
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的な不純物よりなる鋼を、ヘッド用台金に加工した後、焼入れ、焼戻し処理する。
焼入れ温度は９００℃で、８時間加熱した後に空冷する。
焼戻し温度は６００℃で、１２時間加熱した後に空冷する。
これにより、下方の小径部分の直径が４００ｍｍ、上方の大径部分の直径が６００ｍｍの略円柱形状で重量が１．４ｔの耐衝撃ヘッド１が得られた。
また、現場における数ヶ月の衝撃テストによっても、耐衝撃ヘッド１に亀裂や破損は見あたらず、摩耗も殆どなく見分けられなかった。

耐衝撃ヘッドの一例を示す側面図である。

１ 耐衝撃ヘッド
２ 耐衝撃ヘッド保持部材

Claims (1)

1. 質量比（質量％）で、
   Ｃ ： ０．１７〜０．３０
   Ｓｉ： ０．３５〜１．５
   Ｍｎ： ０．８０〜１．２０
   Ｐ ： ０．０３０以下
   Ｓ ： ０．０３０以下
   Ｎｉ： ２．３〜２．６
   Ｃｒ： ０．６０〜１．５０
   Ｍｏ： ０．３０〜０．５０
   Ｖ ： ０．０５〜０．０９
   を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的な不純物よりなる鋼を、ヘッド用台金に加工した後、焼入れ温度として８５０℃から９５０℃で加熱し加熱後急冷する焼入れ処理と、焼戻し温度として５５０℃から７００℃で加熱し加熱後冷却する高温焼戻し処理とを行なうことを特徴とする耐衝撃ヘッド。

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