JPH0634936Y2 - ウォータージェット用ノズル - Google Patents
ウォータージェット用ノズルInfo
- Publication number
- JPH0634936Y2 JPH0634936Y2 JP3568090U JP3568090U JPH0634936Y2 JP H0634936 Y2 JPH0634936 Y2 JP H0634936Y2 JP 3568090 U JP3568090 U JP 3568090U JP 3568090 U JP3568090 U JP 3568090U JP H0634936 Y2 JPH0634936 Y2 JP H0634936Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- diamond
- water jet
- nozzle
- cemented carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、水或いは微細な研摩砥粒を混合した水を高圧
の噴流として直接被加工物に向けて噴射し、噴射した水
によって被加工物を加工するウォータージェット加工装
置に用いられるノズルに関する。
の噴流として直接被加工物に向けて噴射し、噴射した水
によって被加工物を加工するウォータージェット加工装
置に用いられるノズルに関する。
ウォータージェット加工装置は、高圧の水を細径のノズ
ルより噴出させて超音速の噴流とし、これを直接素材に
吹き付け、噴流の力によって素材を加工するもので、プ
ラスチック，紙，合金，セラミックス等、ほとんどすべ
ての素材を加工することが出来るもので、加工時には、
粉塵や熱の発生もなく、３次元的な加工も可能で、現在
各方面に広く用いられている。
ルより噴出させて超音速の噴流とし、これを直接素材に
吹き付け、噴流の力によって素材を加工するもので、プ
ラスチック，紙，合金，セラミックス等、ほとんどすべ
ての素材を加工することが出来るもので、加工時には、
粉塵や熱の発生もなく、３次元的な加工も可能で、現在
各方面に広く用いられている。
さらに、加工の精度および速度を高めるため高圧の噴流
水に、アルミナ，ガーネットなどの研削砥粒粉末を添加
して用いるアブレッシブウォータージェットも開発使用
されている。
水に、アルミナ，ガーネットなどの研削砥粒粉末を添加
して用いるアブレッシブウォータージェットも開発使用
されている。
上記ウォータージェット装置のノズルは、一般に超硬合
金やアルミナセラミックス等が用いられているが、水が
超音速で通過するため、摩耗が著しい。特にアブレッシ
ブ材を添加したアブレッシブウォータージェットにおい
ては、摩耗がさらに増大し、短時間で使用出来なくな
る。
金やアルミナセラミックス等が用いられているが、水が
超音速で通過するため、摩耗が著しい。特にアブレッシ
ブ材を添加したアブレッシブウォータージェットにおい
ては、摩耗がさらに増大し、短時間で使用出来なくな
る。
そのため、地上で最も硬度の高いダイヤモンドが、ウォ
ータージェット装置ノズルの究極の材料となることか
ら、ダイヤモンドノズルの開発が行われている。
ータージェット装置ノズルの究極の材料となることか
ら、ダイヤモンドノズルの開発が行われている。
例えば、チューブ形状の基体内に、内面をダイヤモンド
や立方晶窒化ほう素の焼結多結晶体で構成した複数の環
状ダイスを重ね合わせて収納したノズル（特開昭63−50
700号公報）がある。その他環状ダイヤモンドを得る方
法としては環状基材の外面あるいは内面にCVD法ダイヤ
モンドコーティングを施したもの（特開昭63−315597号
公報）等が知られている。
や立方晶窒化ほう素の焼結多結晶体で構成した複数の環
状ダイスを重ね合わせて収納したノズル（特開昭63−50
700号公報）がある。その他環状ダイヤモンドを得る方
法としては環状基材の外面あるいは内面にCVD法ダイヤ
モンドコーティングを施したもの（特開昭63−315597号
公報）等が知られている。
しかしながら、前者は、ダイヤモンドの多結晶焼結体を
用いており、これを微細に加工する必要があり、コスト
高となる。また複数のダイスを重ね合わせているため、
通過する超音速の水流によって接合部分が優先的に摩耗
する。特に水にアブレッシブ材が添加されていると、接
合部に摩耗が発生すると以後、摩耗速度が加速される。
用いており、これを微細に加工する必要があり、コスト
高となる。また複数のダイスを重ね合わせているため、
通過する超音速の水流によって接合部分が優先的に摩耗
する。特に水にアブレッシブ材が添加されていると、接
合部に摩耗が発生すると以後、摩耗速度が加速される。
さらに、焼結ダイヤモンドは、通常、ダイヤモンド粉末
をCo等を用いて焼結するため、ダイヤモンドと比べては
るかに硬度の低いCo等のバインダーが摩耗され、この摩
耗した凹凸部分より摩耗が促進される。
をCo等を用いて焼結するため、ダイヤモンドと比べては
るかに硬度の低いCo等のバインダーが摩耗され、この摩
耗した凹凸部分より摩耗が促進される。
後者は、ダイヤモンドの熱膨張係数が通常の金属に比べ
て約1/10と小さいため、チューブ状基材内面にCVD法に
よって析出したダイヤモンド膜は、熱膨張係数の差によ
り発生する熱応力によって剥離し易くなる。また、たと
え剥離しなくとも、膜の内部に応力が蓄積されているこ
とにより破損を誘発する懸念がある。このため基材にCV
Dコーティングした環状ダイヤモンドはウォータージェ
ットノズルには適さない。
て約1/10と小さいため、チューブ状基材内面にCVD法に
よって析出したダイヤモンド膜は、熱膨張係数の差によ
り発生する熱応力によって剥離し易くなる。また、たと
え剥離しなくとも、膜の内部に応力が蓄積されているこ
とにより破損を誘発する懸念がある。このため基材にCV
Dコーティングした環状ダイヤモンドはウォータージェ
ットノズルには適さない。
さらに、チューブ状基材の内面に析出されたダイヤモン
ドの面は、ダイヤモンド微結晶粒がそのまま露出するの
で、表面の粗さ（Rmax）が0.5〜2.0μｍの凹凸面とな
る。そのため、この凹凸面を超音速の水が接触通過する
と、ウォータージェットの流れが乱されるばかりでな
く、ダイヤモンド膜が損傷する原因となる。
ドの面は、ダイヤモンド微結晶粒がそのまま露出するの
で、表面の粗さ（Rmax）が0.5〜2.0μｍの凹凸面とな
る。そのため、この凹凸面を超音速の水が接触通過する
と、ウォータージェットの流れが乱されるばかりでな
く、ダイヤモンド膜が損傷する原因となる。
本考案者らは、上記の問題を解決し、アブレッシブウォ
ータージェットにおいても、摩耗が少なく安定して使用
出来るノズルを得べく鋭意検討した結果、先に本考案者
らが提案した方法（特願平１−138110号公報）によって
造られたダイヤモンドチューブが、内面が平滑でウォー
タージェット用ノズルの原料として好適と考えた。
ータージェットにおいても、摩耗が少なく安定して使用
出来るノズルを得べく鋭意検討した結果、先に本考案者
らが提案した方法（特願平１−138110号公報）によって
造られたダイヤモンドチューブが、内面が平滑でウォー
タージェット用ノズルの原料として好適と考えた。
本考案は上記の考えに基づいてなされたもので、ウォー
タージェット、或いはアブレッシブウォータージェット
用ノズルとして好適なノズルを提供することを目的とす
る。
タージェット、或いはアブレッシブウォータージェット
用ノズルとして好適なノズルを提供することを目的とす
る。
本考案のウォータージェット用ノズルは、継目のない、
内面が平滑なCVDダイヤモンドチューブの外周面に超硬
合金層を接合補強することを問題解決の手段とした。
内面が平滑なCVDダイヤモンドチューブの外周面に超硬
合金層を接合補強することを問題解決の手段とした。
以下、図面を参照して本考案を説明する。
第１図は、円柱状基材表面にCVDダイヤモンドを析出さ
せ、基材を溶解除去する公知の方法によって得られたダ
イヤモンドチューブ（以下、チューブという）１であ
る。このチューブ１の内周面1aは平滑な基材の外周面に
密着して成長するため平滑となる。
せ、基材を溶解除去する公知の方法によって得られたダ
イヤモンドチューブ（以下、チューブという）１であ
る。このチューブ１の内周面1aは平滑な基材の外周面に
密着して成長するため平滑となる。
このチューブ１は、そのままでは肉厚が薄くウォーター
ジェットのノズルとしては強度が弱く使用出来ない。そ
のため、第２図に示す超硬合金によって造られた外筒２
によって補強され、第３図に示すノズルが得られる。
ジェットのノズルとしては強度が弱く使用出来ない。そ
のため、第２図に示す超硬合金によって造られた外筒２
によって補強され、第３図に示すノズルが得られる。
このチューブ１と外筒２との固定方法は、縦に２分割さ
れた外筒2a・2aにチューブ１を挾持し、ロー付けによっ
て一体化して補強する。ロー付けを行うには、ダイヤモ
ンドにローが直接のらないため、チューブの外周部をメ
タライズする必要がある。
れた外筒2a・2aにチューブ１を挾持し、ロー付けによっ
て一体化して補強する。ロー付けを行うには、ダイヤモ
ンドにローが直接のらないため、チューブの外周部をメ
タライズする必要がある。
例えば、電子線蒸着装置でチューブの外周にチタンを厚
さ約100nmに蒸着する。この際、チューブ１は赤外線ヒ
ーターで約700℃に加熱し、回転するとチタン膜は均一
につき、強固に密着する。ローがさらによくのるように
するには、チタン膜の上に、銅を２μｍコーティングす
るとよい。
さ約100nmに蒸着する。この際、チューブ１は赤外線ヒ
ーターで約700℃に加熱し、回転するとチタン膜は均一
につき、強固に密着する。ローがさらによくのるように
するには、チタン膜の上に、銅を２μｍコーティングす
るとよい。
このようにすれば、チューブ表面にチタンと銅からなる
メタライズ膜が形成され、硬ローによって超硬合金より
なる外筒２を強固に接着することが出来る。
メタライズ膜が形成され、硬ローによって超硬合金より
なる外筒２を強固に接着することが出来る。
また、焼きばめによって、チューブ１と焼結金属の外筒
２′を固着するには、第４図に示すようにチューブ１の
外周をタングステンカーバイト（WC）と焼結助剤のコバ
ルト（Co）の混合粉末でくるみ、外周の寸法と形状を整
えてから非酸化雰囲気中で加熱する。WCとCoとの混合比
としては、例えば重量比でWC/Co＝8/2,加熱温度は不活
性ガス雰囲気がアルゴンであれば1300℃に設定される。
加熱し、WCとCoが焼結した後、徐冷すれば、チューブ１
を、WC,Coが焼結した外筒２′で補強したノズルが得ら
れる。
２′を固着するには、第４図に示すようにチューブ１の
外周をタングステンカーバイト（WC）と焼結助剤のコバ
ルト（Co）の混合粉末でくるみ、外周の寸法と形状を整
えてから非酸化雰囲気中で加熱する。WCとCoとの混合比
としては、例えば重量比でWC/Co＝8/2,加熱温度は不活
性ガス雰囲気がアルゴンであれば1300℃に設定される。
加熱し、WCとCoが焼結した後、徐冷すれば、チューブ１
を、WC,Coが焼結した外筒２′で補強したノズルが得ら
れる。
これらノズルの外筒2,2′は、加工可能で、適宜加工し
て、ウオータージェット装置に取付けることが出来る。
また、チューブ１の内周面は平滑で段差もなく、アブレ
ッシブウオータージェットの噴射ノズルに用いても、こ
のアブレッシブ材が混入した超音速水流は平滑な耐摩耗
性に優れた多結晶ダイヤモンドに接して噴射されるの
で、チューブ内周面の摩耗は生じにくく、長時間の使用
に耐えることが出来る。
て、ウオータージェット装置に取付けることが出来る。
また、チューブ１の内周面は平滑で段差もなく、アブレ
ッシブウオータージェットの噴射ノズルに用いても、こ
のアブレッシブ材が混入した超音速水流は平滑な耐摩耗
性に優れた多結晶ダイヤモンドに接して噴射されるの
で、チューブ内周面の摩耗は生じにくく、長時間の使用
に耐えることが出来る。
第５図は、本考案の他の例を示すもので、第３図と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略する。
部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第５図は、CVDダイヤモンドチューブ１の内径が、縦線
方向に沿ってテーパー状に変化する場合を示すもので、
チューブ１と外筒の固着方法は、第３図場合と同じであ
る。
方向に沿ってテーパー状に変化する場合を示すもので、
チューブ１と外筒の固着方法は、第３図場合と同じであ
る。
また、第６図はダイヤモンドチューブ１の内径が軸方向
に沿って連続的に変化するもの、第７図はロート状のダ
イヤモンドチューブ１を用いたもの、第８図は、チュー
ブ内径が上部の入口から下部の出口にかけて連続的に短
縮、拡大した形状となっているもので、第３図の場合と
同様にしてつくることが出来る。
に沿って連続的に変化するもの、第７図はロート状のダ
イヤモンドチューブ１を用いたもの、第８図は、チュー
ブ内径が上部の入口から下部の出口にかけて連続的に短
縮、拡大した形状となっているもので、第３図の場合と
同様にしてつくることが出来る。
実験例１ 平滑基材面に析出させたCVDダイヤモンド板の基材に密
着していた平滑面、平滑面と反対側のCVDダイヤモンド
成長面、Coをバインダーとした焼結ダイヤモンド板、超
硬WCの４種の試料に第９図に示すように、ジェットノズ
ル:1.5mmφ、ジェット圧力:2000Kgf/cm2、混入砥粒：ガ
ーネット＃80、0.4Kg/minをジェットノズル12と試料11
の面との角αを10°として、３分間噴射して摩耗状態を
調べた。結果を第１表に示す。
着していた平滑面、平滑面と反対側のCVDダイヤモンド
成長面、Coをバインダーとした焼結ダイヤモンド板、超
硬WCの４種の試料に第９図に示すように、ジェットノズ
ル:1.5mmφ、ジェット圧力:2000Kgf/cm2、混入砥粒：ガ
ーネット＃80、0.4Kg/minをジェットノズル12と試料11
の面との角αを10°として、３分間噴射して摩耗状態を
調べた。結果を第１表に示す。
第１表より明らかなように、CVDダイヤモンドの平滑面
の摩耗の少ないことがわかる。
の摩耗の少ないことがわかる。
これは、内周面を平滑としたCVDダイヤモンドチューブ
がウォータージェットノズルとして優れていることを示
すものである。
がウォータージェットノズルとして優れていることを示
すものである。
以上説明したように、本考案のウォータージェット用ノ
ズルにおいては、CVDダイヤモンドチューブと超硬合金
とをローづけする場合、温度は最高でも700℃でよく、
直接基材に析出させる場合に比べて温度変化が小さいの
で熱応力に起因する剥離が抑制される。また、CVDダイ
ヤモンドチューブの周囲を超硬合金焼結体で焼固める場
合には、焼結体の収縮によってダイヤモンドに圧縮応力
がかかるため割れの発生することはほとんどない。
ズルにおいては、CVDダイヤモンドチューブと超硬合金
とをローづけする場合、温度は最高でも700℃でよく、
直接基材に析出させる場合に比べて温度変化が小さいの
で熱応力に起因する剥離が抑制される。また、CVDダイ
ヤモンドチューブの周囲を超硬合金焼結体で焼固める場
合には、焼結体の収縮によってダイヤモンドに圧縮応力
がかかるため割れの発生することはほとんどない。
固定後には、周囲の超硬合金が極めて大きな剛性を有す
るため、変形に強い構造となり、ウォータージェット装
置に対する取付け加工が可能である。また、CVDダイヤ
モンドチューブ内周面は平滑で、摩耗しにくく、ノズル
から噴射される高速噴流が長時間にわたって安定し、ノ
ズル交換頻度が著しく減少し、作業能率ならびに切断精
度が向上する等、多くの長所を有する。
るため、変形に強い構造となり、ウォータージェット装
置に対する取付け加工が可能である。また、CVDダイヤ
モンドチューブ内周面は平滑で、摩耗しにくく、ノズル
から噴射される高速噴流が長時間にわたって安定し、ノ
ズル交換頻度が著しく減少し、作業能率ならびに切断精
度が向上する等、多くの長所を有する。
第１図は、CVDダイヤモンドチューブの斜視図、第２図
は、CVDダイヤモンドチューブを補強する超硬合金の斜
視図、第３図はCVDダイヤモンドチューブを超硬合金で
補強したノズルの縦断面図、第４図は、第１図のCVDダ
イヤモンドチューブを焼結超硬合金で補強したノズルの
縦断面図、第５図ないし第８図は、形状の異なるCVDダ
イヤモンドチューブを用いたノズルの第３図相当図、第
９図は、実験方法の説明図である。 １…ダイヤモンドチューブ（チューブ）、1a…内面、２
…外筒、2a…２分割された外筒、２′…焼結金属の外
筒。
は、CVDダイヤモンドチューブを補強する超硬合金の斜
視図、第３図はCVDダイヤモンドチューブを超硬合金で
補強したノズルの縦断面図、第４図は、第１図のCVDダ
イヤモンドチューブを焼結超硬合金で補強したノズルの
縦断面図、第５図ないし第８図は、形状の異なるCVDダ
イヤモンドチューブを用いたノズルの第３図相当図、第
９図は、実験方法の説明図である。 １…ダイヤモンドチューブ（チューブ）、1a…内面、２
…外筒、2a…２分割された外筒、２′…焼結金属の外
筒。
フロントページの続き (72)考案者 松村 裕之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 池本 喜和 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 清水 英樹 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (1)
- 【請求項１】継目のない、内面が平滑なCVDダイヤモン
ドチューブの外周面に超硬合金層を接合補強してなるウ
ォータージェット用ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3568090U JPH0634936Y2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | ウォータージェット用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3568090U JPH0634936Y2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | ウォータージェット用ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126600U JPH03126600U (ja) | 1991-12-19 |
| JPH0634936Y2 true JPH0634936Y2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=31541247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3568090U Expired - Lifetime JPH0634936Y2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | ウォータージェット用ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634936Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007083364A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Towa Corp | 切断用のノズル |
| JP6149272B2 (ja) * | 2013-02-14 | 2017-06-21 | 広島県 | ダイヤモンド被膜体、ダイヤモンド被膜部品及びそれらの製造方法 |
| GB201401265D0 (en) * | 2014-01-26 | 2014-03-12 | Miller Donald S | Composite focus tubes |
-
1990
- 1990-04-02 JP JP3568090U patent/JPH0634936Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03126600U (ja) | 1991-12-19 |
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