JPS60157B2 - 超硬工具の製造方法 - Google Patents
超硬工具の製造方法Info
- Publication number
- JPS60157B2 JPS60157B2 JP7357182A JP7357182A JPS60157B2 JP S60157 B2 JPS60157 B2 JP S60157B2 JP 7357182 A JP7357182 A JP 7357182A JP 7357182 A JP7357182 A JP 7357182A JP S60157 B2 JPS60157 B2 JP S60157B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- cemented carbide
- steel
- joint
- joining
- 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
Links
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
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/02—Processes 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
- B23K31/025—Connecting cutting edges or the like to tools; Attaching reinforcements to workpieces, e.g. wear-resisting zones to tableware
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は麓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。
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。
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村との両
者の熱膨張係数の差が大きく、即ち、工具鋼の熱膨張係
数が１１×１０‐６／℃程度であるのに対し、超硬合金
のそれは５．５×１０‐６／℃程度であり、約５．５×
１０−６／℃の差がある。
者の熱膨張係数の差が大きく、即ち、工具鋼の熱膨張係
数が１１×１０‐６／℃程度であるのに対し、超硬合金
のそれは５．５×１０‐６／℃程度であり、約５．５×
１０−６／℃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４〜５容量％の凝固収縮を
生ずる。このため、両者をろう付けしても、ろう付け温
度からの冷却によって鋼側およびろう金属に大きな収縮
が起り、両者のろう付け部分に割れが生じ易く、ろう付
けが非常に難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
る強度低下は避け難い問題であった。なお、上記割れを
防ぐ方法として ■ 前記両者の間に鋼板等を狭んで銀ろう付けする方法
がある。
ため、ろう金属の凝固時に約４〜５容量％の凝固収縮を
生ずる。このため、両者をろう付けしても、ろう付け温
度からの冷却によって鋼側およびろう金属に大きな収縮
が起り、両者のろう付け部分に割れが生じ易く、ろう付
けが非常に難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
る強度低下は避け難い問題であった。なお、上記割れを
防ぐ方法として ■ 前記両者の間に鋼板等を狭んで銀ろう付けする方法
がある。
■ また、ろう付け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。
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、ろう付け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、低温ろう付けは母材とるう材との
間の成分の拡散が不充分であり「 またろう金属そのも
のの強度が小さい。
方法も考えられるが、低温ろう付けは母材とるう材との
間の成分の拡散が不充分であり「 またろう金属そのも
のの強度が小さい。
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、
上記両素材をろう接する時に発生する応力は両素材の熱
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、接合前に予め両
素材とろう金属界面の相互拡散を行ない、しかる後に固
相酸合によって従来のろう暖温度よりはるかに低い温度
で両素材を接合することによって、前記応力歪割れの欠
点を一掃せんとするものである。
な工具寿命が得られないという欠点がある。本発明は、
上記両素材をろう接する時に発生する応力は両素材の熱
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、接合前に予め両
素材とろう金属界面の相互拡散を行ない、しかる後に固
相酸合によって従来のろう暖温度よりはるかに低い温度
で両素材を接合することによって、前記応力歪割れの欠
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薮合部の
係合面に銅、ニッケル、または銀を主成分とする接合用
ろう金属の薄膜を形成し、７６０ｑｏ以上の温度で拡散
処理を施し、ついで両接合部を係合させて無酸化雰囲気
中で７００ｑ○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。
係合面に銅、ニッケル、または銀を主成分とする接合用
ろう金属の薄膜を形成し、７６０ｑｏ以上の温度で拡散
処理を施し、ついで両接合部を係合させて無酸化雰囲気
中で７００ｑ○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。
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をろう接すること
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もよいが、図示の如く、円錐
面の凸面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。
ぞれ別個に粗成形し、その後接合面３をろう接すること
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もよいが、図示の如く、円錐
面の凸面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の鋼種は競入温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、かつ、接合温度に加熱されたときに工具の柄部
に必要な硬さ則ちＨＲＣ４０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、合金工具鋼ＳＫＤ６１
相当の鋼種が最も望ましいが、高速度工具鋼ＳＫＨ功相
当、合金工具鋼ＳＫＳ２相当、構造用合金鋼ＳＣＭ４４
功相当の鋼種でもよい。
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、かつ、接合温度に加熱されたときに工具の柄部
に必要な硬さ則ちＨＲＣ４０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、合金工具鋼ＳＫＤ６１
相当の鋼種が最も望ましいが、高速度工具鋼ＳＫＨ功相
当、合金工具鋼ＳＫＳ２相当、構造用合金鋼ＳＣＭ４４
功相当の鋼種でもよい。
柄部用鋼を柄部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、浸積〆ツ‐キ「蒸着、イオンプレ
ーティング等、一般的などの方法でもよい。
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、浸積〆ツ‐キ「蒸着、イオンプレ
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係合精度に合せ数仏の〜
数１０Ａｍとする。
数１０Ａｍとする。
接合部の間隔はできるだけ均一に、かつ、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
最少厚さを選ぶ。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村
が適当である。
が強度上望ましく、ろうが接合面の隙間を充すに充分な
最少厚さを選ぶ。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村
が適当である。
鋼製柄部１の接合面３に穣合用ろう金属を上記の方法で
被覆した後、柄部用鋼と接合用ろう金属の接合強度を上
げるため拡散処理を行う。
被覆した後、柄部用鋼と接合用ろう金属の接合強度を上
げるため拡散処理を行う。
拡散処理温度は柄部用鋼の競入温度と同じかそれ以上と
するため７６０〜１２００ｏｏとし、時間は５〜３０分
とする。柄部１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、かつ、拡散温度以下と
する。即ち７６０〜１２００００となる。競入後は通常
の焼房を行う。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
合用ろう金属を被覆し、７００〜１２００ｑｏ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。
するため７６０〜１２００ｏｏとし、時間は５〜３０分
とする。柄部１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、かつ、拡散温度以下と
する。即ち７６０〜１２００００となる。競入後は通常
の焼房を行う。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
合用ろう金属を被覆し、７００〜１２００ｑｏ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。
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遠過程は拡散であり、
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
「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村とは異なる相（
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２０〃の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、固相線温度以上でもよく、液相の
体積割合が約１０％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、ボィドの抑制、圧力の低減に有効である
が、液相量が多いと流失量の増加、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
体積割合約１０％を越える液相の存在は好ましくない。
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遠過程は拡散であり、
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
「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村とは異なる相（
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２０〃の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、固相線温度以上でもよく、液相の
体積割合が約１０％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、ボィドの抑制、圧力の低減に有効である
が、液相量が多いと流失量の増加、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
体積割合約１０％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
場合には係合前に予めべ−パ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雰囲気中で加
熱、加圧して行なう。加熱温度は鋼製柄部材の焼房温度
以下で、かつ、接合用ろう金属の再結晶温度以上とする
。
場合には係合前に予めべ−パ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雰囲気中で加
熱、加圧して行なう。加熱温度は鋼製柄部材の焼房温度
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２００ｏ０以上で接合可能であ
るが、加圧力、保持時間の関係から４００〜６００ｏｏ
程度が望ましい。接合温度を７００００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ＨＲＣ４０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。
るが、加圧力、保持時間の関係から４００〜６００ｏｏ
程度が望ましい。接合温度を７００００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ＨＲＣ４０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状強度近傍の値
を用いる。
を用いる。
これは圧力により接合表面の凸部に塑性変形を生じご■
せ、拡散が可能な金属的接触面を作り出すためである。
銅の場合、温度によって変るが０．５〜３ｋ９′協で充
分である。保持時間は接合部のボィドの消滅する時間と
し、通常１５〜６０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鏡写真を第２図に示す。
せ、拡散が可能な金属的接触面を作り出すためである。
銅の場合、温度によって変るが０．５〜３ｋ９′協で充
分である。保持時間は接合部のボィドの消滅する時間と
し、通常１５〜６０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鏡写真を第２図に示す。
鋼製柄部は高速度工具鋼ＳＫＨ９を切削成形し、刃部は
切削工具用超硬合金Ｍ３０を研削成形し、両接合面に銅
を約２５〜３０仏のの厚さに電気メッキし、４×１０‐
２Ｔｏｎの真空炉中で１０００００に２び分間加熱後Ｎ
２（窒素）ガス冷却し、高速度工具鋼製柄部のみを５６
０００で６０分２回の暁房を施し、両者を係合させ、重
塁方式により接合面にｌｋ９′微の圧力を加え、４×１
０‐２Ｔｏｍの真空炉中で５００ｑｏで４０分間加熱し
「接合したものである。接合部に割れなどの欠陥がなく
、また両素材とろう金属が充分に拡散接合していること
がわかる。
切削工具用超硬合金Ｍ３０を研削成形し、両接合面に銅
を約２５〜３０仏のの厚さに電気メッキし、４×１０‐
２Ｔｏｎの真空炉中で１０００００に２び分間加熱後Ｎ
２（窒素）ガス冷却し、高速度工具鋼製柄部のみを５６
０００で６０分２回の暁房を施し、両者を係合させ、重
塁方式により接合面にｌｋ９′微の圧力を加え、４×１
０‐２Ｔｏｍの真空炉中で５００ｑｏで４０分間加熱し
「接合したものである。接合部に割れなどの欠陥がなく
、また両素材とろう金属が充分に拡散接合していること
がわかる。
本発明方法によれば、上記鋼製柄部と超硬合金製刃部と
の接合時の熱膨張量の差を１′２〜１／乳崖度に低減し
、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。
の接合時の熱膨張量の差を１′２〜１／乳崖度に低減し
、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工具全般に適用できるもので
ある。
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工具全般に適用できるもので
ある。
第１図は本発明方法の一実施例を示す接合形超硬エンド
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鏡写真で
ある。 １・・・・・・鋼製柄部、２・…・・超硬合金製刃部し
３・・・・・・接合面。 が／麹 ガ２図
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鏡写真で
ある。 １・・・・・・鋼製柄部、２・…・・超硬合金製刃部し
３・・・・・・接合面。 が／麹 ガ２図
Claims (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
の接合部の係合面に銅、ニツケル、または銀を主成分と
する接合用ろう金属の薄膜を形成し、７６０〜１２００
℃の温度に加熱し、ついで両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Ｈ＿ＲＣ４０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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7357182A JPS60157B2 (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 超硬工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7357182A JPS60157B2 (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 超硬工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58188561A JPS58188561A (ja) | 1983-11-04 |
| JPS60157B2 true JPS60157B2 (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=13522093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7357182A Expired JPS60157B2 (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 超硬工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60157B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| 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 |
| JP4754372B2 (ja) * | 2006-03-09 | 2011-08-24 | 日本碍子株式会社 | 異種材料接合体の製造方法 |
| JP5093754B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2012-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 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 |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP7357182A patent/JPS60157B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58188561A (ja) | 1983-11-04 |
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