JPS58188561A - 超硬工具の製造方法 - Google Patents

超硬工具の製造方法

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JPS58188561A
JPS58188561A JP7357182A JP7357182A JPS58188561A JP S58188561 A JPS58188561 A JP S58188561A JP 7357182 A JP7357182 A JP 7357182A JP 7357182 A JP7357182 A JP 7357182A JP S58188561 A JPS58188561 A JP S58188561A
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JP
Japan
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joining
steel
joint
brazing metal
stem part
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JP7357182A
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JPS60157B2 (ja
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Haruo Goto
後藤 治男
Tetsuji Oota
哲司 太田
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O S G KK
OSG Mfg Co
Original Assignee
O S G KK
OSG Mfg Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B23K31/025Connecting cutting edges or the like to tools; Attaching reinforcements to workpieces, e.g. wear-resisting zones to tableware

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超硬合金を鋼製柄部の一端に接合してなる超硬
工具の製造方法に関する。
従来この種の超硬工具は、工具鋼等の鋼材にて成形した
柄部の先端に超硬合金にて成形した刃部材をろう付けし
て製作されている。
ところが、工具鋼等からなる柄部材と超硬刃部材との両
者の熱膨張係数の差が大きく、即ち、工具−の熱膨張係
数が//×10 S’tll、程度であるのに対し、超
硬合金のそれはS−3×70 ’/−6程度であり、約
5.5×IO’/℃の差がある。 また、ろう付けは、
一般に液相線温度以上の加熱であるため、ろう金属の凝
固時に約4Z−5容置%の凝固収縮を生ずる。 このた
め、両者をろう付けしても、ろう付は温度からの冷却に
よって鎖側およびろう金属に大きな収縮が起り、両者の
ろう付は部分に割れが生じ易く、ろう付けが非常に麹し
いという問題があった。 また、ろうの凝固現象に伴な
うミクロ収縮孔、気孔等の欠陥の発生による強度低下は
避は難い問題であった。
なお、上記割れを防ぐ方法として ■前記両者の間に銅板等を挾んで銀ろう付けする方法が
ある。
■また、ろう付は部の長さを小さくすれば、熱膨張係数
の差が大きな寸法差にならず大きな応力の発生を防ぐこ
ともできる。
■また、ろう付は温度を低くして収縮量を小さくする方
法も考えられるが、低温ろう付りは母材とろう材との間
の成分の拡散が不充分であり、またろう金属そのものの
強度が小さし)0 以上、どの方法においても接合部の強度が低下し、満足
な工具寿命が得られないという欠点がある。
本発明は、上記画素材奢ろう接する吋に発生する応力は
画素材の熱膨張係数の差およびろう金属の凝固現象によ
るものであり、接合温度に比例することに着目し、接合
前に予め画素材とろう金属界面の相互拡散を行ない、し
かる後に固相接合によって従来のろう液温度よりはるか
に低い温度で画素材を接合することによって、前記応力
歪I’llれの欠点を一掃せんとするものである。
すなわちこの発明は、超硬合金と鋼製柄部との接合部の
保合面に銅、ニッケル、または銀を主成分とする接合用
ろう金属の薄膜全形成し、7tO℃以上の温度で拡散処
理を施し、ついで内接合部を保合させて無酸化雰囲気中
で700℃以下の温度で加圧接合することを特徴とする
ものである。
本発明方法による接合形超硬エンドミルの実施例を第1
図〜第、2図に示す。
第1図は接合部を部分断面図とした製品の外観図である
。 この工具素材は鋼製柄部(1)と超硬合金製刃部(
2)とをそれぞれ別個に粗成形し、その後接合面(3)
ヲろう接することによって一体化し製作する。
上記接合部はフラットな面同志を突き合せて接合して本
よいが、図示の如く、円錐面の凸…1と凹面とを互いに
係合させて接合した方が接合面積が大きくなり、接合強
度をより大きくすることができる。
鋼製柄部(1)の一種は焼入湿度がろう金属を接合面に
被覆した後に行う母材金属と被覆金属との拡散処理温度
以下であり、がっ、接合温度に加熱されたときに工具の
柄部に必要な硬さ即ちHRCy□以上が維持できるだけ
の焼戻軟化抵抗のあるものが必要で、合金工具1iIl
ISKD6/相当の鋼種が最も望ましいが、高速度工具
鋼SKHり相当、合金工JLIiIISKS2相当、構
造用合金鋼SCM4tllQ相当の鋼種でもよい。
柄部用fIIIを柄部(1)の形状の粗成形した後、そ
の接合面(3)の表面に接合用ろう金属を被覆するが、
その方法は電気メッキ、化学メッキ、浸漬メッキ、蒸瑞
、イオンブレーティング等、一般的などの方法でもよい
ろう金属の被覆厚さは接合面の保合精度に合せ数μm〜
数+μmとする。 接合部の間隔はできるだけ均一に、
がっ、薄くすることが強度上望ましく、ろうが接合面の
隙間を充すに充分な最少厚さt選ぶ。
接合用ろう金属は鋼製柄部材および超硬合金製刃部材と
の接合性がよく、またろう材それ自体の接合性のよいも
ので、それ自体の機械的強度を考えた場合、銅またはニ
ッケルまたは銀を主成分とするろう材が適当である。
鋼製柄部(1)の接合面(3)に接合用ろう金Mk上記
の方法で被覆した後、柄部用−と接合用ろう金属の接合
強度を上けるため拡散処理を行う。
拡散処理温度は柄部用鋼の焼入温度と同じかそれ以上と
するため760〜/200℃とし、時間は5〜30分と
する。 柄部(υの焼入は拡散処理の後に行ってもよい
が、拡散処理と同時に行う方が合理的であり、その温度
は柄部として必要な硬さが得られ、がっ、拡散温度以下
とする。
即ち7乙O〜/200℃となる。 焼入後は通常の焼戻
を行う。 なお、これらの熱処理は接合面を酸化させな
いために総て真空中または無酸化ガス雰囲気中で行うの
が望ましい。
一方、超硬合金製刃部(2)を粗成形した後、鋼製柄部
(1)の場合と同様にその接合面(3)の表面に接合用
ろう金jl!を被覆し、700〜/200 ℃程度で拡
散処理を施す。
なお、上記拡散処理は、ろう金属を接合面(3)に被覆
する方法として浸漬メッキ法を用いた場合などで、被覆
時に充分な拡散が行われる場合には改めて行う必要はな
く、省略できる。
拡散処理の目的は前述のように母材とろう金属間の強度
向上である。 ろう金属/母材の界面現象は主に固体相
互の溶質では溶媒原子の拡散又は固体/液体間の相互溶
融および再晶出であるが、いずれの場合も主な律速過程
&j拡散であり、上述のろう金属と母材との接合強度向
上のための加熱を1拡散処理」と名付けた。 また、ろ
う金属と母材との界面現象によって生ずるろう金属又は
母材とは異なる相(いわゆる変質層)は上述の意味で接
合強度を向上させる反面、過大であると脆化を生ずるの
で界面に沿って均一に約20μm以下とすることが望ま
しい。
次いで、上記工程を終えた鋼製柄部(1)と超硬合金製
刃部(2)とを接合部で係合させ固相拡散接合を行なう
。 また、合金ろうの一部のものについては、固相!m
温度以上でもよく、液相の体積割合が約70%以下とな
るような温度設定とする。 このような合金ろうは凝固
温度範囲(固相線温度と液相線温度の間隔)が広いもの
に限られる。
接合時に於ける液相の介在は、ボイドの抑制、圧力の低
減に有効であるが、液相量が多いと流失盪の増加、凝固
現象に伴なう欠陥が増加し、かつ収縮量が大となる等の
欠点があるため体積割合的70%を越える液相の存在は
好ましくない。 なお、接合部は清浄である必要から各
種のよごれがある場合には保合前に予めペー、<仕上や
脱脂を行なう。 接合は、接合面に酸化皮膜などができ
ると拡散現象を阻害するため酸素分圧の低い真空中で行
なうのがよいが、ろう金属にZn、Snなど蒸気圧の高
い金属を含んでいる場合には真空下では蒸発するため、
Ar(アルゴン)などの不活性ガスで蒸気圧以上に昇圧
したガス算囲気中で加熱、加圧して行なう。
加熱温度は鋼製柄部材の焼戻温度以下で、かつ、接合用
ろう金属の再結晶温度以上とする。
接合金属が銅の場合には、200℃以上で接合可能であ
るが、加圧力、保持時間の関係からtioo〜乙00℃
程度が望ましい。
接合温度1700℃以下とする理由はこれ以上の温度で
は鋼製柄部(1)と超硬合金製刃部(2)との熱膨張係
数の差による冷却後の残留応力が大きくなり、また鋼製
柄部(1)の硬さがHRCtlQ以下となり、強力な超
硬工具が得られなくなるためである。
加圧力は接合金属の接合温度における降伏強度近傍の鎖
管用いる。 これは圧力により接合表面の凸部に塑性変
形を生じさせ、拡散が可能な金属的接触向を作り出すた
めである。 銅の場合、温度によって変るが0.5〜3
に′j/I/−で充分である。
保持時間は接合部のボイドの消滅する時間とし、通常7
5〜乙O分とする。
本発明方法による一実施例の接合部の断面の電子顕微続
写真全第2図に示す。 鋼製柄部は高速度工具鋼SKH
り全切削成形し、刃部は切削工具用超硬合金M30f研
削成形し、両接合面に銅を約25〜30μmの厚さに電
気メッキし、グX/() −2’I’Orrの真空炉中
で7000℃に20分間加熱後N2(窒素)ガス冷却し
、高速度工具鋼製柄部のみを560℃で60分2回の焼
戻を施し、両者を係合させ、重重方式により接合面に/
kVw”の圧力を加え、tly40−2 Torrの真
空炉中でso。
℃でtO分間加熱し、接合したものである0接合部に割
れなどの欠陥がなく、また画素材とろう金属が充分に拡
散接合していることがわ力)る。
本発“明方法によれば、上記鋼製柄部と超硬合金製刃部
との接合部の熱膨張量の差t−/2〜/3程度に低減し
、熱歪の少ない、割れ、巣のない健全な接合が接合部の
強度を低下させることなく容易にできるので、高強度に
接合した超硬工具を極めて経済的に製作することができ
る。 なお、上記工具の形状は任意に決定できるもので
あり、図示した超硬エンドミルに限らず、タップ、リー
マ、ドリル、その他の接合形超硬玉具全般に適用できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施例を示す接合形起硬エンド
ミルの接合部を切開断面とした外観図、第2図は本発明
方法による一実施例の接合部の断面の電子顕微続写真で
ある。 (1)・・・鋼製柄部 (2)・・・超硬合金製刃部 (3)・・・接合面 特許出願人 オーニスジー株式会社 、?/I 手続補正書く自発) 昭和j7%せ114月−日 特許庁長官殿 特許庁審査官        殿 1、事件の表示  昭和!7都特許願第73377号2
4@明o名Th  11W”r!1tvW¥i:%’&
’3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 罠巽 略称)   オーニスジー株式会社 4、代理人 5、拒絶理由通知書の日付  昭和   年   月 
  日6、補正による増加する発明数 7、補正の対象  明細書の発明の詳細な説明の欄及び
図面 1、明細書中、第3頁第1行目に「ろう讐する吋K」と
あるt「ろう接する時に」と補正する。 怠、同じく、第5頁第1/行目に「数μ■〜数+μ車と
」とある【「数μ憩〜数10μ臘と」と補正する。 3、同じく、第1O頁第り行目に「接合吋の」とあるを
「接合時の」と補正する。 4、願書に添付した第2図の写真中、最上の写真を別紙
コピーの通り削除し、これを別紙の通り補正する〇 以  上 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和37年特許願第7337/号2、
発明ノ名称”WWYk ノif’it”4”a3、補正
をする者 事件との関係  特許出願人 罠茗 略称)  オーニスジー株式会社 4、代理人 6、補正による増加する発明数 7、補IFの対象 図 面 84補市の内容  図面中、第2図の写真を別紙の通り
補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、予め成形した超硬合金と該超硬合金を支承する鋼製
    柄部とを接合するに際して、前記超硬合金と鋼製柄部と
    の接合部の保合面に銅、ニッケル、または銀を主成分と
    する接合用ろう金属の薄膜全形成し、7乙O〜7200
    ℃の温度に加熱し、ついで内接合部を係合させて無酸化
    雰囲気中で700℃以下の温度で加圧接合することを特
    徴とする超硬工具の製造方法。 2、上記鋼製柄部の硬さをHRCIIQ以上とする特許
    請求の範囲第1項記載の超硬工具の製造方法。
JP7357182A 1982-04-30 1982-04-30 超硬工具の製造方法 Expired JPS60157B2 (ja)

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JPS60157B2 JPS60157B2 (ja) 1985-01-05

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60250872A (ja) * 1984-05-25 1985-12-11 彭 大雄 ポンチにおけるシヤンクとタングステンカ−バイドチツプのろう付け法
US4875619A (en) * 1988-09-01 1989-10-24 Anderson Jeffrey J Brazing of ink jet print head components using thin layers of braze material
US4883219A (en) * 1988-09-01 1989-11-28 Anderson Jeffrey J Manufacture of ink jet print heads by diffusion bonding and brazing
US5253797A (en) * 1992-07-21 1993-10-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of bonding molybdenum to steel
JP2007237248A (ja) * 2006-03-09 2007-09-20 Ngk Insulators Ltd 異種材料接合体の製造方法
JP2009131917A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Materials Corp 超硬合金部材と鋼部材との高接合強度を有する複合材料およびこの複合材料からなる切削工具用複合素材および切削工具

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