JPH09110542A - 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 - Google Patents
切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具Info
- Publication number
- JPH09110542A JPH09110542A JP28927695A JP28927695A JPH09110542A JP H09110542 A JPH09110542 A JP H09110542A JP 28927695 A JP28927695 A JP 28927695A JP 28927695 A JP28927695 A JP 28927695A JP H09110542 A JPH09110542 A JP H09110542A
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- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削
工具を提供する。 【解決手段】 掘削工具が、ダイヤモンド基焼結材料製
切刃チップを、重量%で、Ti:0.5〜10%および
/またはZr:0.5〜10%を含有し、さらに必要に
応じて、Ag:1〜15%および/またはP:0.5〜
10%を含有し、Cuと不可避不純物からなる組成を有
するAg合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先
端部に直接ろう付けしたものからなる。
工具を提供する。 【解決手段】 掘削工具が、ダイヤモンド基焼結材料製
切刃チップを、重量%で、Ti:0.5〜10%および
/またはZr:0.5〜10%を含有し、さらに必要に
応じて、Ag:1〜15%および/またはP:0.5〜
10%を含有し、Cuと不可避不純物からなる組成を有
するAg合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先
端部に直接ろう付けしたものからなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイヤモンド基
焼結材料製切刃チップの合金鋼製ビット本体に対する接
合強度がきわめて高く、したがって高速掘削などの苛酷
な条件下での掘削に際しても前記切刃チップに剥離の発
生がなく、長期に亘ってすぐれた掘削性能を発揮する掘
削工具に関するものである。
焼結材料製切刃チップの合金鋼製ビット本体に対する接
合強度がきわめて高く、したがって高速掘削などの苛酷
な条件下での掘削に際しても前記切刃チップに剥離の発
生がなく、長期に亘ってすぐれた掘削性能を発揮する掘
削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に掘削工具として、例えば米
国特許第4527998号明細書に記載され、かつ図1
に概略斜視図で例示されるように、ダイヤモンド基焼結
材料層1aと炭化タングステン(以下、WCで示す)基
超硬合金層1bの複合体からなる複合切刃チップ1を通
常の超高圧焼結装置を用いて製造し、これを、合金鋼製
ビット本体2の先端部に、重量%で(以下、%は重量%
を示す)、例えばCu−18〜39.5%Au−3.5
〜14.5%Ni−2.5〜10.5%Pd−7.5〜
9%Mnの組成を有するCu合金ろう材3を用いてろう
付けしてなる構造のものが知られている。
国特許第4527998号明細書に記載され、かつ図1
に概略斜視図で例示されるように、ダイヤモンド基焼結
材料層1aと炭化タングステン(以下、WCで示す)基
超硬合金層1bの複合体からなる複合切刃チップ1を通
常の超高圧焼結装置を用いて製造し、これを、合金鋼製
ビット本体2の先端部に、重量%で(以下、%は重量%
を示す)、例えばCu−18〜39.5%Au−3.5
〜14.5%Ni−2.5〜10.5%Pd−7.5〜
9%Mnの組成を有するCu合金ろう材3を用いてろう
付けしてなる構造のものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の掘削装置
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省エネ化
および省力化に対する要求も強く、これに伴ない、掘削
工具は、高負荷および高速回転を伴なう高速掘削などの
苛酷な条件下での使用を余儀なくされる傾向にあるが、
上記の従来掘削工具はじめ、多くの掘削工具の場合、こ
れを上記の苛酷な条件で使用すると、切刃チップとビッ
ト本体のろう付け部は、それぞれWC基超硬合金と合金
鋼のろう付けとなるから接合上問題はないが、前記切刃
チップを構成するダイヤモンド基焼結材料層とWC基超
硬合金層との接合強度が不十分であるために、この部分
からの剥離が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至
るものである。
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省エネ化
および省力化に対する要求も強く、これに伴ない、掘削
工具は、高負荷および高速回転を伴なう高速掘削などの
苛酷な条件下での使用を余儀なくされる傾向にあるが、
上記の従来掘削工具はじめ、多くの掘削工具の場合、こ
れを上記の苛酷な条件で使用すると、切刃チップとビッ
ト本体のろう付け部は、それぞれWC基超硬合金と合金
鋼のろう付けとなるから接合上問題はないが、前記切刃
チップを構成するダイヤモンド基焼結材料層とWC基超
硬合金層との接合強度が不十分であるために、この部分
からの剥離が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至
るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来掘削工具に着目し、
切刃チップのビット本体に対する接合強度の向上をはか
るべく研究を行なった結果、切刃チップ全体をダイヤモ
ンド基焼結材料で構成し、これを、Ti:0.5〜10
%および/またはZr:0.5〜10%、を含有し、さ
らに必要に応じて、Ag:1〜15%および/または
P:0.5〜10%、を含有し、残りがCuと不可避不
純物からなる組成を有するCu合金ろう材を用いて、合
金鋼製ビット本体に直接ろう付けすると、前記切刃チッ
プが前記ビット本体に著しく高い接合強度で接合される
ようになり、したがってこの結果の掘削工具は、上記の
苛酷な条件下での実用に際しても前記切刃チップに剥離
の発生なく、すぐれた掘削性能を長期に亘って発揮する
という研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来掘削工具に着目し、
切刃チップのビット本体に対する接合強度の向上をはか
るべく研究を行なった結果、切刃チップ全体をダイヤモ
ンド基焼結材料で構成し、これを、Ti:0.5〜10
%および/またはZr:0.5〜10%、を含有し、さ
らに必要に応じて、Ag:1〜15%および/または
P:0.5〜10%、を含有し、残りがCuと不可避不
純物からなる組成を有するCu合金ろう材を用いて、合
金鋼製ビット本体に直接ろう付けすると、前記切刃チッ
プが前記ビット本体に著しく高い接合強度で接合される
ようになり、したがってこの結果の掘削工具は、上記の
苛酷な条件下での実用に際しても前記切刃チップに剥離
の発生なく、すぐれた掘削性能を長期に亘って発揮する
という研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、ダイヤモンド基焼結材料製切刃
チップを、Ti:0.5〜10%および/またはZr:
0.5〜10%、を含有し、さらに必要に応じて、A
g:1〜15%および/またはP:0.5〜10%、を
含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有す
るCu合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先端
部に直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれた接合強
度を有する掘削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、ダイヤモンド基焼結材料製切刃
チップを、Ti:0.5〜10%および/またはZr:
0.5〜10%、を含有し、さらに必要に応じて、A
g:1〜15%および/またはP:0.5〜10%、を
含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有す
るCu合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先端
部に直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれた接合強
度を有する掘削工具に特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明の掘削工具において、こ
れを構成するCu合金ろう材の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) TiおよびZr これらの成分には、ろう材のビット本体と切刃チップに
対するぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上
させる作用があるが、その含有量がそれぞれ0.5%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量がいずれも10%を越えると、ろう付け部の強度が低
下するようになることから、その含有量をそれぞれ0.
5〜10%、望ましくは5〜7%と定めた。
れを構成するCu合金ろう材の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) TiおよびZr これらの成分には、ろう材のビット本体と切刃チップに
対するぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上
させる作用があるが、その含有量がそれぞれ0.5%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量がいずれも10%を越えると、ろう付け部の強度が低
下するようになることから、その含有量をそれぞれ0.
5〜10%、望ましくは5〜7%と定めた。
【0007】(b) Ag Ag成分には、ろう材の融点を下げ、もって流動性を増
して、より少量でのろう材使用でろう付け接合を可能な
らしめる作用があるので必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が15%を越えると、ろう付け部の
強度が低下するようになることから、その含有量を1〜
15%、望ましくは3〜5%と定めた。
して、より少量でのろう材使用でろう付け接合を可能な
らしめる作用があるので必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が15%を越えると、ろう付け部の
強度が低下するようになることから、その含有量を1〜
15%、望ましくは3〜5%と定めた。
【0008】(c) P P成分には、ろう材の融点を下げ、かつこれ自体の強度
を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる作用
があるので必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が10%を越えると、ろう付け部が急激に
脆化するようになることから、その含有量を0.5〜1
0%、望ましくは3〜5%と定めた。
を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる作用
があるので必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が10%を越えると、ろう付け部が急激に
脆化するようになることから、その含有量を0.5〜1
0%、望ましくは3〜5%と定めた。
【0009】
【発明の実施の形態】まず、原料粉末として、平均粒
径:5μmのダイヤモンド粉末と同5μmのMgCO3
粉末を用い、これら原料粉末を所定の割合に配合し、ボ
ールミルで72時間混合した後、1ton /cm2 の圧力で
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を通常のベルト型超
高圧焼結装置に装入し、圧力:8GPaおよび温度:2
200℃の圧力および温度に30分間保持の条件で焼結
して直径:8mmφ×厚さ:1.5mmの寸法をもち、か
つダイヤモンド−7%MgOの組成をもったダイヤモン
ド基焼結材料製切刃チップを製造した。
径:5μmのダイヤモンド粉末と同5μmのMgCO3
粉末を用い、これら原料粉末を所定の割合に配合し、ボ
ールミルで72時間混合した後、1ton /cm2 の圧力で
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を通常のベルト型超
高圧焼結装置に装入し、圧力:8GPaおよび温度:2
200℃の圧力および温度に30分間保持の条件で焼結
して直径:8mmφ×厚さ:1.5mmの寸法をもち、か
つダイヤモンド−7%MgOの組成をもったダイヤモン
ド基焼結材料製切刃チップを製造した。
【0010】また、図1に示される形状および外径:4
6mm×内径:34mmの寸法、並びにC:0.18%、N
i:3.01%、Cr:1.58%、Mo:0.52%
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(J
IS・SNCM61に相当する合金鋼)を有するビット
本体を鍛造加工および切削加工により製造した。
6mm×内径:34mmの寸法、並びにC:0.18%、N
i:3.01%、Cr:1.58%、Mo:0.52%
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(J
IS・SNCM61に相当する合金鋼)を有するビット
本体を鍛造加工および切削加工により製造した。
【0011】さらに、通常の溶解法を用いて表1,2に
示される成分組成をもったCu合金溶湯を調製し、いず
れも通常の条件で、インゴットに鋳造し、熱間圧延と冷
間圧延を施して厚さ:0.35mmの本発明掘削工具用C
u合金ろう材(以下、本発明ろう材という)a〜m、お
よび従来掘削工具用Cu合金ろう材(以下、従来ろう材
という)をそれぞれ製造した。
示される成分組成をもったCu合金溶湯を調製し、いず
れも通常の条件で、インゴットに鋳造し、熱間圧延と冷
間圧延を施して厚さ:0.35mmの本発明掘削工具用C
u合金ろう材(以下、本発明ろう材という)a〜m、お
よび従来掘削工具用Cu合金ろう材(以下、従来ろう材
という)をそれぞれ製造した。
【0012】ついで、上記切刃チップを上記ビット本体
の先端部に本発明ろう材a〜xを介してセットし、1×
10-3torrの真空中、1100〜1200℃に5分間保
持の条件でろう付け接合することにより本発明掘削工具
1〜24をそれぞれ製造した。
の先端部に本発明ろう材a〜xを介してセットし、1×
10-3torrの真空中、1100〜1200℃に5分間保
持の条件でろう付け接合することにより本発明掘削工具
1〜24をそれぞれ製造した。
【0013】また、比較の目的で、原料粉末として、上
記のダイヤモンド粉末およびMgCO3 粉末を用い、さ
らに平均粒径:3μmのWC粉末と同4μmのCo粉末
を用い、これらの原料粉末を所定の割合に配合し、それ
ぞれ上記の条件と同じ条件で混合してダイヤモンド粉末
とMgCO3 粉末の混合粉末、WC粉末とCo粉末の混
合粉末を形成し、これらの混合粉末から2層圧粉体を同
じく上記条件でプレス成形し、この2層圧粉体を同じく
上記切刃チップの製造条件と同じ条件で超高圧焼結する
ことにより厚さ:1.5mmのダイヤモンド基焼結材料層
(MgO:7%含有)と同1.5mmのWC基超硬合金層
(Co:8%含有)の複合体からなる従来掘削工具用切
刃チップを製造し、この切刃チップを、上記の従来ろう
材を用い、同一のろう付け条件で上記の合金鋼製ビット
本体の先端部にろう付けすることにより従来掘削工具を
製造した。
記のダイヤモンド粉末およびMgCO3 粉末を用い、さ
らに平均粒径:3μmのWC粉末と同4μmのCo粉末
を用い、これらの原料粉末を所定の割合に配合し、それ
ぞれ上記の条件と同じ条件で混合してダイヤモンド粉末
とMgCO3 粉末の混合粉末、WC粉末とCo粉末の混
合粉末を形成し、これらの混合粉末から2層圧粉体を同
じく上記条件でプレス成形し、この2層圧粉体を同じく
上記切刃チップの製造条件と同じ条件で超高圧焼結する
ことにより厚さ:1.5mmのダイヤモンド基焼結材料層
(MgO:7%含有)と同1.5mmのWC基超硬合金層
(Co:8%含有)の複合体からなる従来掘削工具用切
刃チップを製造し、この切刃チップを、上記の従来ろう
材を用い、同一のろう付け条件で上記の合金鋼製ビット
本体の先端部にろう付けすることにより従来掘削工具を
製造した。
【0014】つぎに、この結果得られた各種の掘削工具
について、 掘削材:1580kg/cm2 の圧縮強度および75のショ
ア硬さを有する安山岩、 掘削速度:5.5cm/min.、 給水量:18l/min.、 回転速度:200r.p.m.、 給圧:300kg/ビット、 の条件で高速掘削試験を行ない、使用寿命に至るまでの
掘削長をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表3に
示した。
について、 掘削材:1580kg/cm2 の圧縮強度および75のショ
ア硬さを有する安山岩、 掘削速度:5.5cm/min.、 給水量:18l/min.、 回転速度:200r.p.m.、 給圧:300kg/ビット、 の条件で高速掘削試験を行ない、使用寿命に至るまでの
掘削長をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表3に
示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【発明の効果】表3に示される結果から明らかな通り、
本発明掘削工具1〜24は、いずれも切刃チップのビッ
ト本体に対する接合強度がきわめて高いので、高速掘削
にもかかわらず、前記切刃チップに剥離の発生なく、す
ぐれた掘削性能を長期に亘って発揮するのに対して、従
来掘削工具は、掘削開始後短時間で切刃チップを構成す
るダイヤモンド基焼結材料層とWC基超硬合金層間に剥
離が発生し、これが原因で使用寿命に至るものであっ
た。
本発明掘削工具1〜24は、いずれも切刃チップのビッ
ト本体に対する接合強度がきわめて高いので、高速掘削
にもかかわらず、前記切刃チップに剥離の発生なく、す
ぐれた掘削性能を長期に亘って発揮するのに対して、従
来掘削工具は、掘削開始後短時間で切刃チップを構成す
るダイヤモンド基焼結材料層とWC基超硬合金層間に剥
離が発生し、これが原因で使用寿命に至るものであっ
た。
【図1】従来掘削工具を示す概略斜視図である。
1 切刃チップ 1a ダイヤモンド基焼結材料層 1b WC基超硬合金層 2 ビット本体 3 ろう材
Claims (4)
- 【請求項1】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
0%、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本
体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれ
た接合強度を有する掘削工具。 - 【請求項2】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
0%、 Ag:1〜15%、を含有し、残りがCuと不可避不純
物からなる組成を有するCu合金ろう材を介して、合金
鋼製ビット本体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃チ
ップがすぐれた接合強度を有する掘削工具。 - 【請求項3】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
0%、 P:0.5〜10%、を含有し、残りがCuと不可避不
純物からなる組成を有するCu合金ろう材を介して、合
金鋼製ビット本体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃
チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具。 - 【請求項4】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
0%、 Ag:1〜15%、 P:0.5〜10%、を含有
し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有するC
u合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先端部に
直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれた接合強度を
有する掘削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28927695A JPH09110542A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28927695A JPH09110542A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09110542A true JPH09110542A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17741078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28927695A Withdrawn JPH09110542A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09110542A (ja) |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP28927695A patent/JPH09110542A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |