JPH0558837B2 - - Google Patents
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- JPH0558837B2 JPH0558837B2 JP59027780A JP2778084A JPH0558837B2 JP H0558837 B2 JPH0558837 B2 JP H0558837B2 JP 59027780 A JP59027780 A JP 59027780A JP 2778084 A JP2778084 A JP 2778084A JP H0558837 B2 JPH0558837 B2 JP H0558837B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は超硬合金と鋼を接合した冷間鍛造パン
チ、熱間鍛造パンチ、金型などに関するものであ
る。
チ、熱間鍛造パンチ、金型などに関するものであ
る。
（従来の背景）
一般に超硬合金の接合はAgロウ等を用いたロ
ー付けによつて接合されている。しかしながら鍛
造用パンチ等は200〜300Kg／mm2の高荷重で使用さ
れるため、ロー付け部よりはずれが起こり、実用
化されていない。これらのロー付け方法では、第
１にはロー付け時に接合部の両側の金属を加熱す
るため鋼の温度が上昇し、鋼がなまり高圧加重下
では変形する、第２には、鋼と超硬合金の間に熱
膨張係数に差があるため、残留応力が残り繰り返
し衝撃時のクラツクの発生源となる。また第３に
はロー材自体の圧縮強度が低いため、衝撃がかか
つた時点において、ロー材が変形する等の問題点
があつたため、この種分野で、超硬合金はなかな
か使用されていなかつた。最近では、高エネルギ
ービームによる接合方法も開発され実用化が進ん
でいるが、繰り返し数が多い鍛造用パンチの分野
では、未だ実用化に至つていない。その理由は、
超硬合金は熱衝撃に弱く、鋼は高温に加熱される
と変態を起こす。高エネルギービームで接合する
場合は超硬合金においては熱衝撃によるクラツ
ク、また鋼においては変態による抗張力低下によ
る亀裂が発生しやすい。
ー付けによつて接合されている。しかしながら鍛
造用パンチ等は200〜300Kg／mm2の高荷重で使用さ
れるため、ロー付け部よりはずれが起こり、実用
化されていない。これらのロー付け方法では、第
１にはロー付け時に接合部の両側の金属を加熱す
るため鋼の温度が上昇し、鋼がなまり高圧加重下
では変形する、第２には、鋼と超硬合金の間に熱
膨張係数に差があるため、残留応力が残り繰り返
し衝撃時のクラツクの発生源となる。また第３に
はロー材自体の圧縮強度が低いため、衝撃がかか
つた時点において、ロー材が変形する等の問題点
があつたため、この種分野で、超硬合金はなかな
か使用されていなかつた。最近では、高エネルギ
ービームによる接合方法も開発され実用化が進ん
でいるが、繰り返し数が多い鍛造用パンチの分野
では、未だ実用化に至つていない。その理由は、
超硬合金は熱衝撃に弱く、鋼は高温に加熱される
と変態を起こす。高エネルギービームで接合する
場合は超硬合金においては熱衝撃によるクラツ
ク、また鋼においては変態による抗張力低下によ
る亀裂が発生しやすい。
（発明の開示）
本発明はかかる問題点を解決するために鋭意検
討した結果得られたものである。その要旨は、超
硬合金と鋼の接合において、両者の間に、厚さ
0.5mm以上、２mm以下の金属フイラーを挿入し、
該挿入面に加圧力を加えた状態で、該挿入面から
超硬合金側に高エネルギービームを当てて予熱
し、その後、該挿入面に高エネルギービームを当
てて溶接する超硬合金と鋼の接合部材の製造方法
を提供するものである。該金属フイラーは、1000
℃以上の融点をもつことが望ましく、それ以下で
は通常抗張力等の機械的強度が低い。また高エネ
ルギービームとしては、電子ビーム、またはレー
ザービームが一般的で、かつ容易に利用すること
ができる。第１図に超硬合金１と鋼２を0.9mm厚
さのNi金属箔３を用いて接合した時のNiの分布
状況を示す。４の部分は、超硬合金側へNiが拡
散した巾を示し、本例では約10μ、また鋼側への
拡散層は約20μであつた。金属フイラーとしてNi
を用いた場合には、超硬合金側で脱炭等の現象は
見られなかつた。本発明の別の特徴は、0.5〜２
mmの金属フイラーを超硬合金と鋼の間に挿入し、
超硬合金を高エネルギービームで直接的に加熱
し、同時に超硬合金と鋼を圧接させることにより
金属フイラーを超硬合金と鋼中に拡散接合するこ
とを特徴とする接合法である。金属フイラーが２
mmを越えると使用時の高荷重下で金属フイラーが
圧縮変形するため、鍛造圧にもたない。フイラー
の厚みは２mm以下が望ましい。0.5mm以下である
と高エネルギービームの径よりフイラーの厚みが
小さくなり、鋼部が溶解する。溶解したハイス、
あるいはダイス鋼は疲労強度が落ちるため、鍛造
等の高負荷では寿命が短かい。
討した結果得られたものである。その要旨は、超
硬合金と鋼の接合において、両者の間に、厚さ
0.5mm以上、２mm以下の金属フイラーを挿入し、
該挿入面に加圧力を加えた状態で、該挿入面から
超硬合金側に高エネルギービームを当てて予熱
し、その後、該挿入面に高エネルギービームを当
てて溶接する超硬合金と鋼の接合部材の製造方法
を提供するものである。該金属フイラーは、1000
℃以上の融点をもつことが望ましく、それ以下で
は通常抗張力等の機械的強度が低い。また高エネ
ルギービームとしては、電子ビーム、またはレー
ザービームが一般的で、かつ容易に利用すること
ができる。第１図に超硬合金１と鋼２を0.9mm厚
さのNi金属箔３を用いて接合した時のNiの分布
状況を示す。４の部分は、超硬合金側へNiが拡
散した巾を示し、本例では約10μ、また鋼側への
拡散層は約20μであつた。金属フイラーとしてNi
を用いた場合には、超硬合金側で脱炭等の現象は
見られなかつた。本発明の別の特徴は、0.5〜２
mmの金属フイラーを超硬合金と鋼の間に挿入し、
超硬合金を高エネルギービームで直接的に加熱
し、同時に超硬合金と鋼を圧接させることにより
金属フイラーを超硬合金と鋼中に拡散接合するこ
とを特徴とする接合法である。金属フイラーが２
mmを越えると使用時の高荷重下で金属フイラーが
圧縮変形するため、鍛造圧にもたない。フイラー
の厚みは２mm以下が望ましい。0.5mm以下である
と高エネルギービームの径よりフイラーの厚みが
小さくなり、鋼部が溶解する。溶解したハイス、
あるいはダイス鋼は疲労強度が落ちるため、鍛造
等の高負荷では寿命が短かい。
一般に高エネルギービーム径は0.3mmが最小で
あり、溶融ビートの幅は1.〜1.5mmになる。した
がつて接合部近傍の超硬鋼の組織を変えずに接合
するにはフイラー厚みが0.5〜2.0mmの範囲が望ま
しい。
あり、溶融ビートの幅は1.〜1.5mmになる。した
がつて接合部近傍の超硬鋼の組織を変えずに接合
するにはフイラー厚みが0.5〜2.0mmの範囲が望ま
しい。
適切なフイラー厚みは溶接深さに対応したビー
ムエネルギーに対応して選択するのが望ましい。
ムエネルギーに対応して選択するのが望ましい。
高エネルギービームはフイラー厚みに対応して
ビーム径を調整し、接合部近傍の狭い部分のみ加
熱することが出来るため、鋼部の変形、変態を最
小にすることが出来る。本願発明で用いる、フイ
ラーについては、融点1000℃以上の方が良好であ
る。即ち、耐衝撃性に秀れた、超硬合金と、鋼の
接合方法としては、融点が高く、抗張力の高い材
料が望ましい。例えば、純Niや、NiにＢ、Si、
Mn、Mg等を含有する材料を用いることができ
又、純Coや、Co、Ni等の多くの合金を用いるこ
とができる。この種フイラーの役割として、例え
ばNiまたはNi合金たとえばインコネル、モネル
を用いた場合には、炭素の固溶度が小さいため、
超硬合金側の固溶炭素や、結合炭素が鋼側へ拡散
することを防止することもできる。また別に、複
数枚の性質の異なるフイラーを用いることも可能
である。例えば融点の異る２種以上のフイラーを
用いることによつて、接合層の薄い合金を得るこ
とも可能である。また前述した通り、接合部には
どうしても熱履歴が残りやすいし、熱歪に基く、
熱応力やまた融点近辺までの昇温のために、超硬
合金や、フイラー材、鋼が変質することもある。
このためには例えば、接合後、熱処理によつて、
油やき入れ、焼なまし、焼戻し等の熱処理工程を
入れることも可能である。場合によつては、電子
ビーム溶接等の場合は、適切なガスを容器内に導
入することにより接合部材の冷却速度を制御する
ことも可能である。従来からのロー付け法による
接合では、ロー材自体の強度が弱いことと、加熱
部分が広く、鋼の変態範囲が広いという弱点を持
つている。また従来からの溶接法でも同様の問題
点があつた。即ち接合時の加熱部分が極めて拾い
ために変質層が広く、接合後の熱処理によつても
なかなかもとへは復帰しなかつた。本願発明は、
かかる問題点を解決するために熱変形層が薄く、
回復もしやすい。
ビーム径を調整し、接合部近傍の狭い部分のみ加
熱することが出来るため、鋼部の変形、変態を最
小にすることが出来る。本願発明で用いる、フイ
ラーについては、融点1000℃以上の方が良好であ
る。即ち、耐衝撃性に秀れた、超硬合金と、鋼の
接合方法としては、融点が高く、抗張力の高い材
料が望ましい。例えば、純Niや、NiにＢ、Si、
Mn、Mg等を含有する材料を用いることができ
又、純Coや、Co、Ni等の多くの合金を用いるこ
とができる。この種フイラーの役割として、例え
ばNiまたはNi合金たとえばインコネル、モネル
を用いた場合には、炭素の固溶度が小さいため、
超硬合金側の固溶炭素や、結合炭素が鋼側へ拡散
することを防止することもできる。また別に、複
数枚の性質の異なるフイラーを用いることも可能
である。例えば融点の異る２種以上のフイラーを
用いることによつて、接合層の薄い合金を得るこ
とも可能である。また前述した通り、接合部には
どうしても熱履歴が残りやすいし、熱歪に基く、
熱応力やまた融点近辺までの昇温のために、超硬
合金や、フイラー材、鋼が変質することもある。
このためには例えば、接合後、熱処理によつて、
油やき入れ、焼なまし、焼戻し等の熱処理工程を
入れることも可能である。場合によつては、電子
ビーム溶接等の場合は、適切なガスを容器内に導
入することにより接合部材の冷却速度を制御する
ことも可能である。従来からのロー付け法による
接合では、ロー材自体の強度が弱いことと、加熱
部分が広く、鋼の変態範囲が広いという弱点を持
つている。また従来からの溶接法でも同様の問題
点があつた。即ち接合時の加熱部分が極めて拾い
ために変質層が広く、接合後の熱処理によつても
なかなかもとへは復帰しなかつた。本願発明は、
かかる問題点を解決するために熱変形層が薄く、
回復もしやすい。
実施例
φ20×150のSKD61の鋼材にφ20×20の超硬合
金の溶接を行つた。第２図に真空チヤンバー６の
内部に鋼材７と超硬合金８をセツトし、鋼材と超
硬合金との間に厚み1.5mmのモネルフイラーを挿
入した。鋼材は回転治具９で固定し、超硬合金を
加圧治具１０にて圧接した。回転治具９を回転さ
せることにより、鋼と超硬合金がスリツプせず、
同時回転する力にて加圧した。チヤンバー内を
10-4Torrに真空引きを行い、電子銃より電子ビ
ームを発生させ、超硬合金と鋼の当接面から２mm
超硬側にビームを当て超硬合金を予熱した。さら
に電子ビームの条件は150kv、５ｍＡ、加熱速度
100mm／minでモネルフイラーにビームを入れ、
溶接を行つた。該パンチをS45Cの鍛造した（300
Kg／cm2）に用いたところ寿命はダイス鋼ペンチの
15倍を示した。
金の溶接を行つた。第２図に真空チヤンバー６の
内部に鋼材７と超硬合金８をセツトし、鋼材と超
硬合金との間に厚み1.5mmのモネルフイラーを挿
入した。鋼材は回転治具９で固定し、超硬合金を
加圧治具１０にて圧接した。回転治具９を回転さ
せることにより、鋼と超硬合金がスリツプせず、
同時回転する力にて加圧した。チヤンバー内を
10-4Torrに真空引きを行い、電子銃より電子ビ
ームを発生させ、超硬合金と鋼の当接面から２mm
超硬側にビームを当て超硬合金を予熱した。さら
に電子ビームの条件は150kv、５ｍＡ、加熱速度
100mm／minでモネルフイラーにビームを入れ、
溶接を行つた。該パンチをS45Cの鍛造した（300
Kg／cm2）に用いたところ寿命はダイス鋼ペンチの
15倍を示した。
第１図は本願発明で得られた接合部材の断面図
を示す。第２図は電子ビーム溶接装置の概略図で
ある。 １……超硬合金、２……鋼、３……金属フイラ
ー、４……拡散層、５……拡散層、６……真空チ
ヤンバー、１０……加圧治具、１１……電子銃。
を示す。第２図は電子ビーム溶接装置の概略図で
ある。 １……超硬合金、２……鋼、３……金属フイラ
ー、４……拡散層、５……拡散層、６……真空チ
ヤンバー、１０……加圧治具、１１……電子銃。
Claims (1)
- １ 超硬合金と鋼の間に厚さ0.5mm以上、２mm以
下の金属フイラーを挿入し、該挿入面に加圧力を
加えた状態で、該挿入面から超硬合金側に高エネ
ルギービームを当てて予熱し、その後、該挿入面
に高エネルギービームを当てて溶接することを特
徴とする超硬合金と鋼の接合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027780A JPS60170585A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 超硬合金と鋼の接合部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027780A JPS60170585A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 超硬合金と鋼の接合部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170585A JPS60170585A (ja) | 1985-09-04 |
| JPH0558837B2 true JPH0558837B2 (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12230485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027780A Granted JPS60170585A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 超硬合金と鋼の接合部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60170585A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0475789A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-10 | Kokusai Electric Co Ltd | 溶接継手 |
| DE19806636A1 (de) * | 1998-02-18 | 1999-08-19 | Prym William Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Verbinden von zwei aus härtemäßig zueinander unterschiedlichen Metallen bestehenden Teilen mittels Laserlicht |
| KR100325355B1 (ko) * | 1999-08-16 | 2002-03-06 | 신현준 | ＷＣ-Ｃｏ계 초경합금과 공구강의 접합방법 |
| JP5071462B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2012-11-14 | 日立ツール株式会社 | 回転切削工具 |
| CN102922170A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种硬质合金与钢的电子束焊接用填充材料 |
| CN102935561A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-02-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种硬质合金与钢的电子束焊接用填充材料 |
| CN103273205B (zh) * | 2013-04-24 | 2015-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种电子束复合瞬时液相扩散连接gh4169高温合金的方法 |
| CN106270873B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-10-29 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种硬质合金的钎焊方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58128281A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-07-30 | Hitachi Ltd | 超硬合金と鋼との拡散接合方法 |
| JPS59147774A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金と鋼の接合法 |
| JPS60121088A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-28 | Toshiba Corp | 耐摩耗部材の製造方法 |
-
1984
- 1984-02-15 JP JP59027780A patent/JPS60170585A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58128281A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-07-30 | Hitachi Ltd | 超硬合金と鋼との拡散接合方法 |
| JPS59147774A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金と鋼の接合法 |
| JPS60121088A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-28 | Toshiba Corp | 耐摩耗部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60170585A (ja) | 1985-09-04 |
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