JPH04112374U - 耐腐食性切断工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高精度、高強度の耐腐食性針金切断工具を提
供する。 【構成】 切断工具１０は、これにろう付けられた一対
の耐腐食性合金鋼の接着チップ２４，２６を有するステ
ンレス鋼本体４０を含む。これらチップ２４，２６はニ
ッケル合金ろう付け箔を用い約１０３８℃のろう付け温
度で本体４０にろう付けされる。適当な形状にあら研削
された後、工具１０全体が約１１２１℃で実質的にろう
付け温度より高い、切断用チップに対するオーステナイ
ト化温度で熱処理され、６２−６７Ｒｃのチップ硬度が
得られるようにする。その後の切断刃２８，３０の仕上
げ研削、バフ研磨、磨き仕上げ及びホーニングにより製
造が完了する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野と従来の技術】

歯列矯正術は器具を歯に取付ける時に精密な針金切断工具を必要とする。この 切断工具はこじんまりとし、ほどよく軽量で、強く、異なった条件下で正確な配 置ができ、また最小の制御力でステンレス鋼の針金を切断するに十分に鋭利でな ければならない。オートクレーブやケミクレーブのような殺菌手段によってもた らされる苛酷な環境のため、上記の工具はまた腐食に耐えるものでなければなら ない。歯列矯正用針金切断工具は非常に精巧になってきたが、これらの目的の全 てを満足させることはできない。

【０００２】 典型的な歯列矯正用針金切断工具は挟み用フインガーがそれぞれその間で針金 のよりを圧縮しかつ切断する対面した切断刃を担持する点を除き、一対のやっと こに非常に似た形状をしている。実験の結果は、これら切断刃又は先端はロック ウエル（Ｒｃ）硬度で６２と６７の間の硬度を持たなければならないことを示し ている。工具が柔らかすぎたならば、切断刃は容易に変形しその鋭利さをそう失 することになる。工具が硬すぎたならば、刃はもろくなり、早期に破損するよう になる。

【０００３】 切断部の硬さと工具本部ハンドルの強度との経済的な組合わせを達成するため 、切断器本体をタイプ４２０又は４２５Ｍステンレス鋼のような高級のステンレ ス鋼から作ることが普通のやり方である。小さな、こわれやすい平らな切断用チ ップに形成された、比較的硬いＴ１５工具鋼コバルトクロム合金が熱処理され続 いて切断工具の本体にろう付けされる。所定位置に硬化されたチップを有する工 具はついであら研削され、こわれやすいチップのウエブは分割され、仕上げ研削 、バフ研磨及びみがき仕上げが行われる。回動作用における適正な緊密性を達成 するための最後の精密な組立てがなされ切断チップ又は切断刃はダイヤモンドホ ーンで鋭利にされる。

【０００４】 したがって公知の方法で製造される切断工具は高品質の精密な工具であるが、 ２つの著しい欠点を有している。切断用チップとして用いられるＴ１５工具鋼は オートクレーブ及びケミクレーブのような厳しい殺菌工程から腐食作用を受ける 。この腐食作用は仕上げられた切断工具を最初にニッケルでメッキし次にクロム でメッキすることにより公知のように制御される。このメッキ工程が切断工具の コストを増大させるばかりでなく、また十分に効果的であるとはいえない。この 工具は使用されるにしたがって、その保護メッキが切断刃に沿って急速に摩耗し そのため切断用チップが腐食し始める。

【０００５】 さらに、硬化されたＴ１５工具鋼チップが切断工具本体にろう付けされるとき このチップが焼戻しされるのを回避するため、低温箔ろう付け媒体を用いてろう 付けを行わなければならない。このため低温銀合金ろう付け箔を用い約８１６℃ のろう付け温度が可能であるようにする。

【０００６】 この低温ろう付け箔は切断用チップの硬度を保持するが、この箔が接着表面を 適当に濡らすようにすることは困難である。この結果、２〜３％のオーダーでろ う付け接合の欠陥比率が使用中に生じることがわかった。さらに高い欠陥比率が 大きな番手の針金を切断する時に起きる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題と課題を解決するための手段】

本考案の、高度に精密で高強度の耐腐食性切断工具は、受け入れ表面を有する ステンレス鋼の本体と、約１０３８℃のろう付け温度を有するニッケル合金箔ろ う付け媒体を用いて工具本体にろう付けされた耐腐食性合金軸受鋼のもろい切断 用チップ素材とを含んでいる。

【０００８】 ろう付け後、あら研削作用が、切断用チップが比較的柔らかい間に切断工具を 形成する。切断用チップのもろいウエブが分割されこの割れ目に沿って対面する ２つの切断刃を形成する。

【０００９】 この切断工具全体が次に眞空炉の中で切断用チップのための熱処理を受ける。 工具の小さな部分を占める切断用チップだけが熱処理を必要とするけれども、工 具全体が熱処理される。工具はチップ材料のため１１２１℃のオーステナイト化 温度に加熱されこの温度に３０分間保持される。驚いたことに、このろう付け温 度よりも６６℃高い加熱がろう付け接合部を損傷させることがない。これらろう 付け接合部は、今まで用いられてきた低温銀合金箔でろう付けされた接合部より 優れた強度と信頼性を保持する。−３８℃に２時間空気冷却し２回の焼戻し加熱 の後、工具の切断用チップは６２−６７Ｒｃの範囲に硬化され、仕上げ研削、バ フ研磨、みがき仕上げに備える。

【００１０】 この切断工具はそれから最後に精密に挿入される枢軸ねじにより組立てられ、 この枢軸点に制御された緊密性をもたらし、これによりこの工具を開いたり閉じ たりするのに過度の力を必要とするほどの緊密な接合部を生じることなく、精密 な心合わせが保持されるのを保証する。対面する切断刃はついでダイヤモンドに よるホーニング作用で鋭利にされる。

【００１１】 ステンレス鋼の本体と合金鋼の切断用チップとの両者が耐腐食性であるため、 従来の切断工具に必要とされるニッケルメッキとクロムメッキの工程を実施する 必要がなくなる。さらに、耐腐食性が切断用チップの材料とステンレス鋼の本体 に本来備わっているため、腐食は、工具の使用中に必然的に起きる摩耗の結果と して生じることがなくなる。

【００１２】

【実施例】

本考案のより良き理解は添付図面に関する以下の記載を考察することによりな されるであろう。

【００１３】 図１を参照すると、本考案による高精度、高強度の耐腐食性針金切断工具１０ は、枢軸ねじ１８により回動自在関係に保持された２つのハンドル部分１４，１ ６を有する本体を含んでいる。この２つのハンドル部分１４，１６はハンドル部 分１４，１６から枢軸ねじ１８の反対側で延出する２つの一体の顎又はフインガ ２０，２２を有している。各フインガ２０，２２はその底側に、ロックウエルＣ 硬度で６２−６７の範囲の硬さを持った耐腐食性高性能軸受鋼の、ほぼ平坦な切 断用チップ２４，２６が接着されている。

【００１４】 対面した相互にかみ合う鋭利な切断刃２８，３０がそれぞれ鋼製切断用チップ ２４，２６上に区画形成されている。これら２つの切断刃２８，３０の間に針金 のより（図示しない）が置かれハンドル１４，１６が相互に堅く握られると、切 断刃２８，３０は同様にこの針金のよりが切断されるまで相互に接触するよう押 しつけられる。

【００１５】 図２を参照すると、切断工具１０のハンドル部分１４，１６と同じのハンドル 部分４４，４６を有するあら切断工具の本体４０が示されている。ハンドル部分 ４４，４６が枢軸ねじ４８により回動可能関係に保持される。本体４０は各ハン ドル部分４４，４６から枢軸ねじ４８の反対側に連結されかつここから延出する フインガ５０，５２を有している。部分６０，６２を有する平坦な受け入れ表面 がフインガ５０，５２上に区画形成され図３に示されるもろい切断用チップのウ エブ７０を受け入れるようにする。

【００１６】 切断用チップのウエブ７０は平坦なウエブ７０に沿って中央に位置する、長手 方向に延びるＶ溝又は分割線７２を有している。ウエブ７０はしたがって壊れる ように構成されそれにより分割個所７２に沿って選択的に分割され図１に示され るように対面する切断刃２８，３０を形成するようになっている。

【００１７】 工具本体４０はタイプ４２０又は４２５Ｍのような高品質ステンレス鋼で作ら れる。切断用チップ平坦ウエブ部材７０は、ペンシルバニア、ラトローブのラト ローブスチール会社によって製造されるＬｅｓｃａｌｌｏｙ ＢＧ４２ ｖｉｍ −ｖａｒ軸受鋼のような高性能耐腐食性合金鋼で作られる。この鋼合金は重量で １．１５％カーボン、０．３０％シリコン、１４．５０％クロム、４．００％モ リブデン、及び１．２０％バナジウムを包含する合成物を有している。この鋼合 金はさらに、本明細書に参照例として含まれている米国特許第３，１６７，４２ ３号と同第４，１５０，９７８号に記載されている。

【００１８】 耐腐食性のもろい鋼製切断用チップのウエブ部材７０はろう付け媒体としてニ ッケル合金ろう付け箔を用いて受け入れ表面６０，６２にろう付けされる。好適 な実例では、この箔は２．２５ミルの厚さの箔で、重量パーセントで、０．０２ ％カーボン、４．２５％シリコン、０．０２％以下の燐、０．０２％以下の硫黄 、７．０５％クロム、３．０９％硼素、２．８９％鉄、０．０９％コバルト、０ ．０１％チタン、０．０１％アルミニウム、０．０２％ジルコニウム、残りニッ ケルからなっている。この材料はアライド・シグナル会社のＭｅｔｇｌａｓ Ｄ ｉｖｉｓｉｏｎから商業的に入手できる。この耐腐食性切断用チップウエブ７０ は、本体４０のチップ、ろう付け箔及び切断用チップ部材７０を磁気誘導加熱器 の中で眞空のもとに約１０３８℃の温度に加熱することによって公知のろう付け 方法で、受け入れ表面６０，６２にろう付けされる。このろう付けは、箔をウエ ブ７０と受け入れ表面６０，６２との間に挟んで切断用チップウエブ７０を受け 入れ表面６０，６２に固定することにより行われる。

【００１９】 非酸化温度に眞空冷却した後、ろう付け結合されたチップ７０を有する本体４ ０はあら研削され、図１に切断工具１０として示されているようなほぼ完成した 製品の形状を形成する。この合金鋼切断用チップ７０は未だ硬化されていないの で、あら研削工程は、ろう付けしあら研削する前に切断用チップが硬化される従 来方法よりは、ある程度容易となる。

【００２０】 あら研削工程が完了すると、ウエブ部材７０は破壊圧力で割れ目線７２に沿っ て分割されウエブ部材７０を２つの別々の切断用チップ部分２４，２６に分離す る。もろいウエブ７０の分割後、切断工具１０全体が適当なラックの上に置かれ 合金チップ２４，２６を熱処理するため眞空炉の中に挿入され、６２−６７Ｒｃ の範囲の硬度を生み出すようにする。この硬度は典型的には切断刃に沿って分布 する４つの異なった個所で試験される。

【００２１】 好適な熱処理方法では、切断工具１０は８１６℃の温度で眞空オーブンの中で 予め加熱された。予加熱温度に達するには１５分を要しこの温度は３０分間保持 された。この温度は次に１１２１℃のオーステナイト化温度に上昇され、この特 定温度に１５分間で到達しその後３０分間保持された。この３０分間のオーステ ナイト化温度に続いて、切断工具１０はアルゴンのような不活性ガスの雰囲気中 で室温近くに約１時間５分の間ファン冷却された。

【００２２】 その後切断工具１０は約−３８℃の空気冷却にさらされた。４０分後にこの工 具は−３８℃の所望温度に到達し、そしてこの温度に２時間保持された。

【００２３】 冷却作用に続いて、工具１０は、この温度に到達するには約３０分を要する５ ２４℃で焼戻しされこの温度に２時間保持され続いて室温に空気冷却された。切 断用チップ２４，２６を有する工具１０はついで、所望温度に到達するには３０ 分を要する５２４℃に第２の焼戻し加熱を受け、この温度に２時間保持され、そ れから空気冷却される。

【００２４】 上記の熱処理方法は合金鋼耐腐食性切断用チップ２４，２６に６２−６７Ｒｃ の所望範囲の硬度を生じることがわかった。この硬度は試験により、長時間の針 金切断作用に耐えまた使用中切断刃に破壊が生じるようなもろさをもたらすこと なく耐用寿命を保つのに十分であることがわかった。この熱処理方法は、最高温 度がろう付け温度よりも６６℃高くてもろう付け接合部に分離を生じなかった。

【００２５】 熱処理に続いて、この針金切断工具１０は仕上げ研削作用、バフ研磨及び磨き 仕上げを受け、滑らかな光沢のある外観が得られるようにされた。その後ハンド ル部分１４，１６が最後に、枢軸ねじ１８を選択されたシムと共に挿入し堅く締 め注意深く制御された緊密さがこの枢着接合部に得られるようにすることにより 、公知の方法で組立てられた。針金切断工具１０の製造はダイヤモンドホーニン グ方法で切断刃２４，２６を鋭利にすることにより完了した。切断工具１０の全 ての部分が本来耐腐食性であり耐腐食性材料で作られているため、従来方法で必 要とされた余分のニッケル及びクロムのメッキ工程はこの改良された針金切断工 具１０にとっては必要でなくなる。この結果、延長された使用期間中に腐食防止 メッキが剥がれることによって腐食が誘発されるようなことがなくなる。切断工 具全体は、歯列矯正用に使用された時殺菌の環境のもとにおいても耐腐食性を保 持する。さらに、ニッケル箔ろう付け媒体は合金鋼切断用チップウエブ７０が本 体４０に極めて強力に接着し、従来の銀合金ろう付け媒体で生じることが知られ ている接着上の欠陥を事実上なくすことができることがわかった。

【００２６】 本明細書で、本考案による耐腐食性高強度針金切断工具について、当業者がこ れを実施し使用できるよう図示し説明してきたが、本発明はこれに限定されない ことが理解されるであろう。したがって、請求の範囲内のいかなる変更、変形又 は均等の構造も本考案の範囲に含まれると考えられるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の耐腐食性針金切断工具の頂面図であ
る。

【図２】本考案の針金切断工具本体の底側を示す斜面図
である。

【図３】図１の工具の本体にろう付けされるようになっ
ている耐腐食性のもろいウエブの切断用チップウエブの
斜面図である。

【符号の説明】

１０…針金切断工具 １４…ハンドル部分 １６…ハンドル部分 １８…枢軸ねじ ２４…切断用チップ ２６…切断用チップ ２８…切断刃 ３０…切断刃 ４０…切断工具本体 ５０…フインガ ６０…受け入れ表面 ６２…受け入れ表面 ７０…切断用チップウエブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ジヨン ステイーブン ケリー アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐腐食性切断工具であって、区画形成さ
   れた受け入れ表面を有するステンレス鋼の本体と、シリ
   コン、クロム、硼素及び鉄を含有するニッケル合金ろう
   付け箔を用いてろう付け温度でろう付けすることにより
   前記受け入れ面に固定された、クロム、モリブデン及び
   バナジウムを含有する、少なくとも１つの耐腐食性合金
   鋼チップ、とを具備し、前記ステンレス鋼本体が前記受
   け入れ表面にろう付けされた少なくとも１つの合金鋼切
   断用チップと共に、前記少なくとも１つのチップに対す
   るろう付け温度を超えるオーステナイト化温度に加熱す
   ることを含む熱処理を受け、ロックウエル硬度で６２−
   ６７の範囲の切断用チップ硬度を得るようにしている、
   耐腐食性切断工具。