JPH02204592A - 掘削用カッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トンネル掘削機、地下掘削機、基礎杭切削機
、鉄筋コンクリート孔明ドリル、さらには、各種の金属
切削用工具等にも適用される掘削用カッタに関するもの
である。

（従来の技術） 従来、前記掘削用カッタは、１０μｍ以上の比較的に粗
い粒子のＷＣ（タングステンカーバイド）。

Ｃｏ　（コバルト）またはＴｔＣ（炭化チタン）、Ｔａ
Ｃ（炭化タンタリウム）等の原料と数チの樹脂（バイン
ダ）を混練し、一方向性プレスで成形後に、アルビン等
雰囲気炉か真空炉で焼結してなる焼結体とし、該焼結体
を掘削用カッタとしており。

プレス成形時の密度を向上させるために、粗い粒子の原
料にある程度の粒度分布幅をもたせている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の前記掘削用カッタにおいて、ＷＣは硬度ＨＶ２１
００、融点２５００〜３０００℃であって、低い融点（
約１０００℃）のＣＯを結合材とじ５チ以上混ぜて焼結
しているが、ＣＯの硬度はＨｖ　２００で軟かいため、
Ｃｏ含有量の多い超硬合金は、硬さ。

抗折力や弾性係数がともに低く靭性値は高いが。

通常、硬さ、抗折力、靭性値のバランスを図るために、
５〜２０チのＣＯ配合による焼結体の硬ＪＨｖ１０００
〜１５００に対し、Ｔｉｅ（Ｈｖ３２００　）およびＴ
ａＣ（Ｈｖ２１００　）を数チ配合してさらに硬度を高
めることもあるが、前記焼結体を掘削用カッタとしてト
ンネル掘削機に適用し、深度３０ｍ以内の砂礫層を掘削
すると、耐用寿命は掘削距離において５００〜１０００
　ｍとなり、耐用寿命を高めることが望まれている。

本発明は、前記のような膝頭に対処するために開発され
たものであって、その目的とする処は、超微粒子のＷＣ
およびＣＯ等の混練物により優れた硬度５強度および密
度を有する超微粒子焼結体にすることによって、耐摩耗
性および耐久性を著しく高めて、掘削性能、能率を向上
した掘削用カッタを提供するにある。

（！１題を解決するための手段） 本発明は、超微粒子のＷＣおよびｃｏ等の混練物を、射
出成形と脱バインダと焼結および熱間静水圧の処理によ
って硬度Ｈｖ１５００〜２０００および密度９８チ以上
の超微粒子焼結体としてなる構成に特徴を有し、超微粒
子のＷＣおよびＣｏ等の混合物を、特に射出成形して均
一な成形体とし、脱バイ／ダ、焼結さらに熱間静水圧の
処理によりて、硬度Ｈｖ１５００〜２０００とともに理
想的な密度９８チ以上にしている。

（作　用） 超微粒子のＷＣおよびＣｏ等の混練物が、射出成形と脱
バインダと焼結および熱間静水圧の処理によって、均質
化されるとともに硬度Ｈｖ１５００〜２０００および密
度９８チ以上の超微粒子焼結体として得られ、核超微粒
子焼結体からなる該掘削用カッタは、硬度、強度および
靭性において極めて高度なものとなり、耐摩耗性が大幅
に高められている。

（実施例） 第１図な（・し第４図に本発明の一実施例を示しており
、本発明の掘削用カッタ（１）は、第１図に示すように
カンタ台（２）の先端部に適宜の手段により固設されて
、トンネル掘削機のカッタヘッド等に固着して使用され
、超微粒子のＷＣおよびＧＯ等の混練物を、射出成形と
脱バインダと焼結および熱間静水圧の処理によって硬度
Ｈｖ１５００〜２０００および密度９８俤以上の焼結体
としてなる掘削用カッタ（１１になっている。

前記焼結体の原料としては、１μｍ以下（０，３〜１．
０μｍ）の超微粒子からなるＷＣ（タングステンカーバ
イド）、　　Ｃｏ　　（コバルト）、Ｖ（バナジウム）
を重量％比ｗＣｚｏｏ、ｃｏ１５．ｖ５に配合し、有機
（樹脂）結合材２０〜４０チを調合、混練して造粒し、
これを射出成形の原料として射出成形機で成形し所定の
製品型とする。

前記製品型には最高４０チの有機結合材が含まれている
ため、これを１００℃以上に加熱、昇温しつり脱脂し、
約１０俤の結合材を残した状態でアルゴンと水素の混合
ガスの雰囲気炉に入れて、金属の焼結を行い残りの結合
材を除去、即ち脱バインダするとともに、さらに焼結を
続行する（焼結温度１０００〜１５００℃）。該焼結で
得られる焼結体の密度は９５チ以上となる。

前記焼結体は、さらにアルゴン雰囲気の熱間静水圧（１
０００Ｋｇ／ａｎ２．１３５０℃、１Ｈｖ）で処理され
、該処理により密［９８〜１００チとなり、硬度Ｉ（ｖ
１５００〜２０００、抗折力４００Ｋｒｆ／ｗＲ２以上
となって、該超微粒子焼結体の寸法精度の調整をして、
超硬合金の切削用カッタが得られる。該切削用カッタの
成形プロセスの基本フローは第２図に示すようＫなる。

超微粒子（１μｍ以下、サブミクロンの粒子）の金属粉
末を、従来の一方向性プレスで成形すると、表層部は高
帯電の皮状となり、内側は締りの悪いポーラス状態の二
層成形体となるが、射出成形では均一な成形体にするこ
とができる。

超微粒子超硬合金の強度と結合Ｃｏ相の平均厚みとの関
係は、第３図に示す従来例材（、）に比べ本発明材（ｂ
）は理想的な状態となり、Ｃｏ相平均厚みλ中０．１５
μｍで強度が最大値８５０　Ｋｇ／ｒｒｒｍ２となって
。

理想的な強度に限りなく近ずけるためＫは、欠陥をなく
すこと、焼結密度を均一にかつ限りなく１００チにする
ことであり、このために均一に成形可能である粉末冶金
射出形成法を採用し、脱バインダ後に引続（焼結により
焼結密度を９５チ以上にしたのち、さらに熱間静水圧の
処理により焼結密度を９８〜１００チとして、理想的な
ものとしている。

本発明の超微粒子焼結体の供試体（テストピース）を用
いたアムスラー摩耗試験を行った結果、従来の供試体（
ａ′）に比較し本発明の供試体（ｂ′）は耐摩耗量で１
７５となった（第４図参照）。

モテル試験機（実機のシミュレーション機）でのコンク
リート切削試験、試験条件（回転数Ｎ＝２Ｏｒｐｍ、送
り速度Ｖ　＝　３．　Ｑ　ｔｔｒｘ／　ｍｉｎ　、切込
Ｖ／Ｎ　＝試材では５倍の耐用値を確認し、トンネル掘
削機の実機装着において、従来例に比べ２倍以上の耐用
性が得られた。

（発明の効果） 本発明は、前述のような構成からなり、超微粒子のＷＣ
およびＣｏ等の混練物を、射出成形、脱バインダ、焼結
および熱間静水圧の処理で硬度Ｈｖ１５００〜２０００
および密度９８チ以上の超微粒子焼結体を得二高い硬度
、強度および靭性な有し、耐摩耗性および耐久性を著し
く高めて、掘削性能、能率を大幅に向上している。

従って、トンネル掘削機等に適用して長距離掘削、硬地
掘削、高速掘削等に大きく寄与され、各種の金属切削用
工具のカッタとしても適用し、エンジン、核融合機器等
の難切削、チタン合金の難切削等に際しても優れた切削
性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一適用例を示す側面図、第２図は本発
明の基本プロセスのフロー図、第３図は欠陥のない超微
粒子超硬合金のマトリックス強度特性図、第４図はモデ
ル機によるコンクリート切削試験例を示す供試材摩耗量
図である。 １：切削用カッタ ２：カッタ台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超微粒子のＷＣおよびＣｏ等の混練物を、射出成形と脱
   バインダと焼結および熱間静水圧の処理によって硬度Ｈ
   ｖ１５００〜２０００および密度９８％以上の超微粒子
   焼結体としてなることを特徴とする掘削用カッタ。