JPH10100309A - 超硬合金複合材 - Google Patents
超硬合金複合材Info
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- JPH10100309A JPH10100309A JP28139996A JP28139996A JPH10100309A JP H10100309 A JPH10100309 A JP H10100309A JP 28139996 A JP28139996 A JP 28139996A JP 28139996 A JP28139996 A JP 28139996A JP H10100309 A JPH10100309 A JP H10100309A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超硬合金材と鉄系材料とを接合してなる超硬
合金の複合材において、接合に伴って生じる接合部の残
留応力を分散、緩和させることにより、接合部での割れ
発生を防止し、接合強度の改善を図る。 【解決手段】 超硬合金材に、中間層を介しまたは介す
ることなく鉄系材料を接合してなる超硬合金の複合材料
において、接合される鉄系材料が、接合面に対して垂直
方向および／または斜め方向に延びる分割面を有する。
合金の複合材において、接合に伴って生じる接合部の残
留応力を分散、緩和させることにより、接合部での割れ
発生を防止し、接合強度の改善を図る。 【解決手段】 超硬合金材に、中間層を介しまたは介す
ることなく鉄系材料を接合してなる超硬合金の複合材料
において、接合される鉄系材料が、接合面に対して垂直
方向および／または斜め方向に延びる分割面を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金複合材、詳し
くは中間層を介しまたは介することなく鉄系材料を接合
してなる超硬合金複合材に関する。
くは中間層を介しまたは介することなく鉄系材料を接合
してなる超硬合金複合材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドリル、バイトなどの工具、金型などに
使用する超硬タイルには、図９に示すように、焼結成形
されたＷＣ（炭化タングステン）を主体とするＷＣ−Ｃ
ｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系などの超硬合金２を鉄系材
料３の母材に接合してなる超硬合金複合材１が使用され
ている。
使用する超硬タイルには、図９に示すように、焼結成形
されたＷＣ（炭化タングステン）を主体とするＷＣ−Ｃ
ｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系などの超硬合金２を鉄系材
料３の母材に接合してなる超硬合金複合材１が使用され
ている。
【０００３】超硬合金と鉄系材料との接合には、従来、
ろう材を用いた拡散接合、電子ビーム溶接、金属薄板を
中間材とするアーク溶接接合、摩擦圧接などの手段が適
用されている。しかしながら、接合後、超硬合金材料と
鉄系材料との熱膨張差による残留応力が発生するという
問題がある。
ろう材を用いた拡散接合、電子ビーム溶接、金属薄板を
中間材とするアーク溶接接合、摩擦圧接などの手段が適
用されている。しかしながら、接合後、超硬合金材料と
鉄系材料との熱膨張差による残留応力が発生するという
問題がある。
【０００４】これは、超硬合金材料の熱膨張率が６×１
０-6／℃であるのに対して、鉄系材料の熱膨張率は１２
×１０-6℃と２倍程度大きいことに起因するものであ
り、接合後の冷却過程で超硬合金側に大きな圧縮応力や
当該圧縮応力による曲げ応力が生じる。このため、超硬
合金側に大きな曲げ応力が残留し、引張側の応力が超硬
合金の強度を越えると、超硬合金側の接合面近傍に割れ
が生じたり、接合面で割れが発生するなどの問題点があ
る。
０-6／℃であるのに対して、鉄系材料の熱膨張率は１２
×１０-6℃と２倍程度大きいことに起因するものであ
り、接合後の冷却過程で超硬合金側に大きな圧縮応力や
当該圧縮応力による曲げ応力が生じる。このため、超硬
合金側に大きな曲げ応力が残留し、引張側の応力が超硬
合金の強度を越えると、超硬合金側の接合面近傍に割れ
が生じたり、接合面で割れが発生するなどの問題点があ
る。
【０００５】割れに至らない場合でも、接合部にはある
大きさの応力が残留するため、接合強度が低下したり、
使用中に突発的に破壊を起こすという問題がある。この
ような残留応力による破壊や接合強度の低下は、材料全
体の寸法が大きく、広い接合面を有するものほど顕著で
あることが経験されている。
大きさの応力が残留するため、接合強度が低下したり、
使用中に突発的に破壊を起こすという問題がある。この
ような残留応力による破壊や接合強度の低下は、材料全
体の寸法が大きく、広い接合面を有するものほど顕著で
あることが経験されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、超硬合金材
に鉄系材料を接合してなる超硬合金複合材における従来
の上記問題点を解消するためになされたものであり、そ
の目的は、接合、冷却過程において、超硬合金材に生じ
る残留応力を分散、緩和することにより、接合強度を改
善するとともに割れなどの欠陥の発生を防止した超硬合
金複合材を提供することにある。
に鉄系材料を接合してなる超硬合金複合材における従来
の上記問題点を解消するためになされたものであり、そ
の目的は、接合、冷却過程において、超硬合金材に生じ
る残留応力を分散、緩和することにより、接合強度を改
善するとともに割れなどの欠陥の発生を防止した超硬合
金複合材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による超硬合金複合材は、超硬合金材に、中
間層を介しまたは介することなく鉄系材料を接合してな
る超硬合金の複合材において、接合される鉄系材料が、
接合面に対して垂直方向および／または斜め方向に延び
る分割面を有することを構成上の特徴とする。
めの本発明による超硬合金複合材は、超硬合金材に、中
間層を介しまたは介することなく鉄系材料を接合してな
る超硬合金の複合材において、接合される鉄系材料が、
接合面に対して垂直方向および／または斜め方向に延び
る分割面を有することを構成上の特徴とする。
【０００８】また、鉄系材料に形成された分割面が、間
隙を有するもの、間隙を有しないもの、またはこれらの
組合わせからなるものであること、鉄系材料に形成され
た分割面が、接合面または接合面に対向する端面まで延
びていないこと、および超硬合金材が焼結成形されたも
のであることを本発明の第２、第３および第４の特徴と
する。
隙を有するもの、間隙を有しないもの、またはこれらの
組合わせからなるものであること、鉄系材料に形成され
た分割面が、接合面または接合面に対向する端面まで延
びていないこと、および超硬合金材が焼結成形されたも
のであることを本発明の第２、第３および第４の特徴と
する。
【０００９】本発明において、超硬合金材は、例えば、
炭化タングステンＷＣを主体とし、Ｃｏ、ＴｉＣ、Ｔａ
Ｃを含む超硬合金粉末を、真空容器内の焼結炉に配設さ
れた成形ダイ中に装入し、成形ダイに挿入される圧縮用
パンチに、荷重として、例えば、１００〜７００ｋｇ／
ｃｍ2 を付加し、合金粉末をパンチにより上下から圧縮
するとともに、パンチを通して合金粉末に電圧を印加し
て通電焼結を行うことによって製造される。
炭化タングステンＷＣを主体とし、Ｃｏ、ＴｉＣ、Ｔａ
Ｃを含む超硬合金粉末を、真空容器内の焼結炉に配設さ
れた成形ダイ中に装入し、成形ダイに挿入される圧縮用
パンチに、荷重として、例えば、１００〜７００ｋｇ／
ｃｍ2 を付加し、合金粉末をパンチにより上下から圧縮
するとともに、パンチを通して合金粉末に電圧を印加し
て通電焼結を行うことによって製造される。
【００１０】この超硬合金材は、単一の超硬合金材で
も、表から裏にかけて数段階に組成が変化し特性が変わ
る傾斜機能材でもよい。得られた超硬合金材に、必要に
応じて、易溶接性超硬材、例えば、Ｎｉをマトリックス
とし、ＷＣを分散させた中間層を設け、当該中間層に鉄
系材料を焼結接合、アーク溶接、摩擦圧接などの手段に
より接合して、超硬合金複合材を作製する。このような
中間層を設けることなく、鉄系材料を焼結接合、電子ビ
ーム溶接、ろう付けなどにより直接接合することもでき
る。
も、表から裏にかけて数段階に組成が変化し特性が変わ
る傾斜機能材でもよい。得られた超硬合金材に、必要に
応じて、易溶接性超硬材、例えば、Ｎｉをマトリックス
とし、ＷＣを分散させた中間層を設け、当該中間層に鉄
系材料を焼結接合、アーク溶接、摩擦圧接などの手段に
より接合して、超硬合金複合材を作製する。このような
中間層を設けることなく、鉄系材料を焼結接合、電子ビ
ーム溶接、ろう付けなどにより直接接合することもでき
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明においては、図１に示すよ
うに、超硬合金材２に接合される鉄系材料３が、接合面
５に対して垂直方向に延びる分割面６を有することを特
徴とする。図２は、中間層４を介在させた例であり、分
割面６が直交して設けられている。図１、図２において
は、いずれも分割面６が間隙７を有している。また、図
３は、鉄系材料３を三つに分割した例を示すものであ
る。
うに、超硬合金材２に接合される鉄系材料３が、接合面
５に対して垂直方向に延びる分割面６を有することを特
徴とする。図２は、中間層４を介在させた例であり、分
割面６が直交して設けられている。図１、図２において
は、いずれも分割面６が間隙７を有している。また、図
３は、鉄系材料３を三つに分割した例を示すものであ
る。
【００１２】分割面６は、図４に示すように、接合面５
に対して斜め方向に延びるものでもよく、垂直方向に延
びる分割面と斜め方向に延びる分割面の組合わせでもよ
い。分割面６としては、図５に示すように、間隙７を有
さず、接触した状態の面８でもよく、図６に示すよう
に、間隙を有するものと間隙を有しないものの組合わせ
でもよい。
に対して斜め方向に延びるものでもよく、垂直方向に延
びる分割面と斜め方向に延びる分割面の組合わせでもよ
い。分割面６としては、図５に示すように、間隙７を有
さず、接触した状態の面８でもよく、図６に示すよう
に、間隙を有するものと間隙を有しないものの組合わせ
でもよい。
【００１３】また、分割面６は、必ずしも接合面５まで
延びている必要はなく、図７に示すように、接合面５の
手前（接合面との距離ａ）まで、あるいは接合面５と対
向する端面９の手前（端面との距離ｂ）まで形成されて
いてもよい。距離ａ、ｂとしては０．５〜５ｍｍの範囲
が好ましく、１〜２ｍｍがさらに好ましい。
延びている必要はなく、図７に示すように、接合面５の
手前（接合面との距離ａ）まで、あるいは接合面５と対
向する端面９の手前（端面との距離ｂ）まで形成されて
いてもよい。距離ａ、ｂとしては０．５〜５ｍｍの範囲
が好ましく、１〜２ｍｍがさらに好ましい。
【００１４】分割面６の間隙７には、図８に示すよう
に、鉄系材料３と反応しない材質Ｍ、例えば、セラミッ
ク、黒鉛などを充填してもよく、この構成によっても本
発明の効果を発揮させることが可能である。
に、鉄系材料３と反応しない材質Ｍ、例えば、セラミッ
ク、黒鉛などを充填してもよく、この構成によっても本
発明の効果を発揮させることが可能である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ ＷＣ−Ｃｏ系合金粉末を、通電焼結用成形ダイの材料装
入部に充填し、５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧力で圧縮成形
するとともに、６５００Ａの電流を通電して、１２００
℃の温度に昇温し１２０秒間保持することにより、通電
焼結し、縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの超硬
合金材を作製した。
明する。 実施例１ ＷＣ−Ｃｏ系合金粉末を、通電焼結用成形ダイの材料装
入部に充填し、５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧力で圧縮成形
するとともに、６５００Ａの電流を通電して、１２００
℃の温度に昇温し１２０秒間保持することにより、通電
焼結し、縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの超硬
合金材を作製した。
【００１６】得られた超硬合金の焼結材に、縦５０ｍ
ｍ、横７５ｍｍ、高さ１５ｍｍの炭素鋼材を、図１に示
すような分割面が形成されるように、焼結接合したとこ
ろ、超硬合金に変形や割れを生じることがなく、接合強
度も十分な超硬合金複合材が得られた。
ｍ、横７５ｍｍ、高さ１５ｍｍの炭素鋼材を、図１に示
すような分割面が形成されるように、焼結接合したとこ
ろ、超硬合金に変形や割れを生じることがなく、接合強
度も十分な超硬合金複合材が得られた。
【００１７】実施例２ 実施例１と同様の方法で作製した縦５０ｍｍ、横７５ｍ
ｍ、厚さ８ｍｍの超硬合金の焼結材に、縦５０ｍｍ、横
７５ｍｍ、高さ２ｍｍの中間層（ＮｉマトリックスにＷ
Ｃを分散させたもの）を設けたものをＨＩＰで製造し、
中間層に、縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、高さ２０ｍｍのダ
イス鋼を、図６に示すような分割面が形成されるよう
に、摩擦圧接機を使用して接合したところ、接合面近傍
に割れを生じることがなく、十分な接合強度をそなえた
超硬合金複合材が得られた。
ｍ、厚さ８ｍｍの超硬合金の焼結材に、縦５０ｍｍ、横
７５ｍｍ、高さ２ｍｍの中間層（ＮｉマトリックスにＷ
Ｃを分散させたもの）を設けたものをＨＩＰで製造し、
中間層に、縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、高さ２０ｍｍのダ
イス鋼を、図６に示すような分割面が形成されるよう
に、摩擦圧接機を使用して接合したところ、接合面近傍
に割れを生じることがなく、十分な接合強度をそなえた
超硬合金複合材が得られた。
【００１８】比較例１ 実施例１で作製された超硬合金の焼結材に、図９に示す
ように、分割面を有しない縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、高
さ１５ｍｍのダイス鋼を、焼結接合した。得られた超硬
合金複合材は、接合後の冷却過程で接合部に応力が残留
することに起因して、超硬合金部に割れが発生した。
ように、分割面を有しない縦５０ｍｍ、横７５ｍｍ、高
さ１５ｍｍのダイス鋼を、焼結接合した。得られた超硬
合金複合材は、接合後の冷却過程で接合部に応力が残留
することに起因して、超硬合金部に割れが発生した。
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、超硬合
金材と鉄系材料との接合面において、超硬合金側での残
留応力が分散、緩和され、接合面近傍で生じる割れ発生
が防止され、接合強度が改善されて、従来接合困難であ
った大きいサイズの超硬合金材と鉄系材料とを接合した
超硬合金複合材の製造が可能となる。
金材と鉄系材料との接合面において、超硬合金側での残
留応力が分散、緩和され、接合面近傍で生じる割れ発生
が防止され、接合強度が改善されて、従来接合困難であ
った大きいサイズの超硬合金材と鉄系材料とを接合した
超硬合金複合材の製造が可能となる。
【図１】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図４】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図５】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図６】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図７】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図８】本発明の超硬合金複合材の実施例を示す斜視図
である。
である。
【図９】従来の超硬合金複合材を示す斜視図である。
１ 超硬合金複合材 ２ 超硬合金材 ３ 鉄系材料 ４ 中間層 ５ 接合面 ６ 分割面 ７ 間隙 ８ 接触面 ９ 端面 Ｍ 鉄系材料と反応しない物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 20/12 Ｂ２３Ｋ 20/12 Ｇ 31/00 31/00 Ｆ // Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ (72)発明者 安藤 秀夫 北海道赤平市字赤平594番地の１ 住友石 炭鉱業株式会社北海道技術研究所内 (72)発明者 松井 滋 東京都港区西新橋三丁目20番４号 住友石 炭鉱業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 超硬合金材に、中間層を介しまたは介す
ることなく鉄系材料を接合してなる超硬合金の複合材に
おいて、接合される鉄系材料が、接合面に対して垂直方
向および／または斜め方向に延びる分割面を有すること
を特徴とする超硬合金複合材。 - 【請求項２】 鉄系材料に形成された分割面が、間隙を
有するもの、間隙を有しないもの、またはこれらの組合
わせからなるものであることを特徴とする請求項１記載
の超硬合金複合材。 - 【請求項３】 鉄系材料に形成された分割面が、接合面
または接合面に対向する端面まで延びていないものであ
ることを特徴とする請求項１〜２記載の超硬合金複合
材。 - 【請求項４】 超硬合金材が、焼結成形したものである
ことを特徴とする請求項１〜３記載の超硬合金複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28139996A JPH10100309A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 超硬合金複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28139996A JPH10100309A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 超硬合金複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10100309A true JPH10100309A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17638610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28139996A Pending JPH10100309A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 超硬合金複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10100309A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107594A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | マニー株式会社 | 超硬合金とステンレス鋼との接続方法 |
| 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 |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP28139996A patent/JPH10100309A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107594A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | マニー株式会社 | 超硬合金とステンレス鋼との接続方法 |
| 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 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050302 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050929 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |