KR101860682B1 - 앤빌 롤, 로터리 커터, 및 워크의 절단 방법 - Google Patents

앤빌 롤, 로터리 커터, 및 워크의 절단 방법 Download PDF

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다카히로 요시하라
시게키 모우리
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니혼텅스텐 가부시키가이샤
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Abstract

로터리 커터(100)는, 절단날(26)을 갖는 다이 커트 롤(20)과, 롤 표면(12)이 절단날(26)에 대향하도록 배치되는 앤빌 롤(10)을 구비한다. 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)은 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성된다. 경질재의 영률은 300~400㎬이다. 경질재의 비커스 경도(Hv)는 800 이상이다.

Description

앤빌 롤, 로터리 커터, 및 워크의 절단 방법{ANVIL ROLL, ROTARY CUTTER, AND METHOD FOR CUTTING WORKPIECE}
본 개시는 앤빌 롤, 로터리 커터, 및 워크의 절단 방법에 관한 것이다.
다이 커트 롤의 절단날과 앤빌 롤 사이에 워크를 끼워 넣고, 워크를 소망의 형상으로 절단하는 로터리 커터가 알려져 있다. 로터리 커터의 절단날 및 앤빌 롤에는, 내마모성 향상을 위해 경질 재료가 이용되고 있다.
일본 특허 공개 제 2012-143824 호 공보에서는, 커터의 초기 작동시의 날끝의 치핑(이빠짐)을 억제하기 위해, 내부 모재와 사용 표면층의 2층 이상의 구조를 갖는 앤빌이 제안되어 있다. 그리고, 영률이 낮은 재료를 이용한 내부 모재를, 고 영률의 재료를 이용한 소정의 두께의 사용 표면층으로 피복하여, 초기 작동시의 날끝의 치핑을 방지하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2012-143824 호 공보
워크의 절단에 이용되는 로터리 커터는, 절단날의 날끝의 치핑을 충분히 억제하여 더욱 장기 수명화를 도모하는 것이 요구되고 있다. 여기서, 앤빌 롤의 내마모성 향상의 관점에서는, 높은 경도를 갖는 경질 재료를 이용하는 것이 유효하다. 한편, 앤빌 롤의 경도가 높아지면, 종래 재료에서는 영률이 높아지는 경향이 있기 때문에, 절단날의 날끝의 치핑이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.
그래서, 본 발명은, 하나의 측면에 있어서, 내마모성을 가지면서 날끝의 치핑을 억제하는 것이 가능한 앤빌 롤을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 다른 측면에 있어서, 내마모성을 갖는 앤빌 롤을 구비하면서 날끝의 치핑을 억제할 수 있는 로터리 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 또 다른 측면에 있어서, 앤빌 롤의 마모를 억제하면서 날끝의 치핑을 억제할 수 있는 워크의 절단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 하나의 측면에 있어서, 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성되는 롤 표면을 구비하고, 경질재의 영률이 300~400㎬인 앤빌 롤을 제공한다.
상술의 앤빌 롤은 경질재로 구성되는 롤 표면을 구비하므로, 내마모성이 뛰어나다. 또한, 상기 경질재는 300~400㎬의 영률을 갖는다. 롤 표면이 이러한 경질재로 구성되는 것에 의해, 워크의 절단시에 절단날이 롤 표면 및 워크에 계속적 또는 단속적으로 접촉해도, 절단날의 치핑의 발생을 억제할 수 있다.
상기 경질재의 비커스 경도(Hv)는 800 이상이어도 좋다. 이에 의해, 내마모성을 더욱 높일 수 있다. 상기 경질재의 파괴 인성값은 10㎫·m1/2 이상이어도 좋다. 이에 의해, 앤빌 롤의 내구성을 충분히 높일 수 있다.
본 발명은, 다른 측면에 있어서, 절단날을 갖는 다이 커트 롤과, 롤 표면이 절단날에 대향하도록 배치되는 상기 앤빌 롤을 구비하는, 로터리 커터를 제공한다.
상술의 로터리 커터에 구비되는 앤빌 롤은 경질재로 구성되는 롤 표면을 가지므로 내마모성이 뛰어나다. 또한, 앤빌 롤의 롤 표면을 구성하는 경질재는 300~400㎬의 영률을 갖는다. 롤 표면이 이러한 경질재로 구성되는 것에 의해, 워크의 절단시에 다이 커트 롤의 절단날이 워크, 또는 워크 및 앤빌 롤의 롤 표면에 계속적 또는 단속적으로 접촉해도, 절단날의 치핑의 발생을 억제할 수 있다.
상기 로터리 커터에 있어서, 앤빌 롤의 롤 표면을 구성하는 경질재의 영률에 대한, 절단날을 구성하는 경질재의 영률의 비가, 1.3 이상이어도 좋다.
본 발명은, 또 다른 측면에 있어서, 상술의 앤빌 롤의 롤 표면 상의 워크에, 다이 커트 롤의 절단날을 가압하여 워크를 절단하는 절단 공정을 갖는, 워크의 절단 방법을 제공한다. 이 앤빌 롤은 경질재로 구성되는 롤 표면을 구비하므로, 내마모성이 뛰어나다. 또한, 상기 절단 공정에 있어서 다이 커트 롤의 절단날이 앤빌 롤의 롤 표면에 계속적 또는 단속적으로 접촉해도, 절단날의 날끝의 치핑의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명은, 하나의 측면에 있어서, 내마모성을 가지면서 절단날의 날끝의 치핑을 억제하는 것이 가능한 앤빌 롤을 제공할 수 있다. 본 발명은, 다른 측면에 있어서, 내마모성을 갖는 앤빌 롤을 구비하면서 절단날의 날끝의 치핑을 억제할 수 있는 로터리 커터를 제공할 수 있다. 본 발명은, 또 다른 측면에 있어서, 앤빌 롤의 마모를 억제하면서 절단날의 날끝의 치핑을 억제할 수 있는 워크의 절단 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 로터리 커터의 개략도,
도 2는 WC-Co계 초경합금에 있어서의 금속 성분의 함유량과 영률의 관계를 나타내는 도면,
도 3은 WC-Ni계 초경합금에 있어서의 금속 성분의 함유량과 영률의 관계를 나타내는 도면,
도 4는 로터리 커터의 단면도,
도 5는 다이 커트 롤의 절단날 및 그 근방의 단면을 확대하여 도시하는 단면도,
도 6은 기공률과 영률의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은 시판의 경질재의 비커스 경도와 영률의 관계를 나타내는 도면.
이하, 경우에 따라서 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 이하의 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용으로 한정하는 취지는 아니다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 이용하고, 경우에 따라서 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상하 좌우 등의 위치 관계는 특별히 언급이 없는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 기초해야 한다. 나아가, 각 요소의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 실시형태의 로터리 커터의 개략도이다. 도 1의 로터리 커터(100)는 앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)을 구비한다. 앤빌 롤(10) 및 다이 커트 롤(20)은 각각 축(15) 및 축(25)을 구비한다. 앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)은 축(15)과 축(25)이 서로 평행이 되도록 배치되어 있다.
앤빌 롤(10)은, 대략 원통 형상을 갖는 모재(14)와, 모재(14)의 외주면을 덮는 표면층(13)을 갖는다. 모재(14)와 표면층(13)은 동일한 재질이어도 좋고, 상이한 재질이어도 좋다. 표면층(13)은 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성된다. 즉, 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)(외주면)은 상기 경질재로 구성된다.
표면층(13)에 있어서의 경질재에 포함되는 초경합금으로서는, WC-Co계 합금, WC-TiC-Co계 합금, WC-TaC-Co계 합금, WC-TiC-TaC-Co계 합금, WC-Ni계 합금, WC-Ni-Cr계 합금 등을 예로 들 수 있다. 이들 중 경도 및 강도를 충분히 높이는 관점에서, 경질재는 WC-Co계 합금이어도 좋다. 한편, 치핑을 충분히 억제하는 관점에서, 경질재는 WC-Ni계 합금이어도 좋다.
경질재에 포함되는 서멧으로서는, 금속 성분으로서 Mo, Ni 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하며, 세라믹스 성분으로서 탄화물 및 질화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 예로 들 수 있다. 탄화물로서는, 예컨대 TiC를 예로 들 수 있다. 질화물로서는, 예컨대 TiN을 예로 들 수 있다. 서멧에 포함되는 금속은 Mo, Ni 및 Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 합금이어도 좋다. 서멧에 포함되는 세라믹스는 탄화물 및 질화물 중 적어도 하나를 포함하는 고용체라도 좋다.
앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 영률은 300~400㎬이다. 이러한 영률을 갖는 경질재로 표면층(13)이 구성되는 앤빌 롤(10)은, 내마모성이 뛰어나면서 절단날(26)의 날끝의 치핑을 억제할 수 있다. 따라서, 로터리 커터용의 앤빌 롤로서 바람직하게 이용할 수 있다. 경질재의 영률은, 내마모성을 한층 높이는 관점에서, 310㎬ 이상이어도 좋고, 320㎬ 이상이어도 좋다. 경질재의 영률은, 치핑을 충분히 억제하는 관점에서, 380㎬ 미만이어도 좋고, 350㎬ 미만이어도 좋다.
본 개시에 있어서의 영률은, 세로×가로×길이=3×4×40(㎜)의 사각기둥 형상으로 가공한 측정용 시료를 이용하여, JIS R 1601에 나타내는 3점 굽힘 시험에 의해 측정할 수 있다. 또한, 3점 굽힘 시험에 의한 영률의 측정 정밀도를 확인하기 위해, 나노 인덴테이션법에 따른 영률의 측정을 병용해도 좋다.
앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 비커스 경도(Hv)는, 예컨대 800 이상이어도 좋고, 1000 이상이어도 좋다. 비커스 경도(Hv)를 충분히 높이는 것에 의해 앤빌 롤(10)의 내마모성을 충분히 높일 수 있다. 본 개시에 있어서의 비커스 경도는 비커스 경도 시험기를 이용하여 측정할 수 있다.
앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 록웰 경도(HRA)는 83.4 이상이어도 좋고, 85 이상이어도 좋다. 본 개시에 있어서의 록웰 경도(HRA)는 시판의 록웰 경도 시험기를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 본 개시에 있어서는, 비커스 경도와 록웰 경도를 합쳐서 「경도」라고 한다.
앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 파괴 인성값은 10㎫·m1/2 이상이어도 좋고, 12㎫·m1/2 이상이어도 좋다. 이에 의해, 앤빌 롤(10)의 내구성을 충분히 높일 수 있다. 파괴 인성값은, 시판의 측정 장치를 이용하여, JIS R 1607:2010의 압자압입법(IF법)에 준하여 측정할 수 있다.
롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 영률, 경도 및 파괴 인성값은 표면층(13)의 조성 및 기공률 등에 따라서 조절할 수 있다. 예컨대, 경질재에 있어서 경질 상(예컨대 WC)에 대한 바인더 상(예컨대 Co)의 비율이 커지면, 영률 및 경도가 작아지는 경향, 및 파괴 인성값이 커지는 경향이 있다. 또한, 경질재에 있어서 기공률이 커지면, 영률이 작아지는 경향이 있다.
예컨대, WC-Co계 초경합금인 경우, 기공률은 4~15체적%라도 좋고, 5~10.5체적%라도 좋다. 기공률이 너무 커지면 강도가 낮아지는 경향이 있다. 한편, 기공률이 너무 작아지면, 칼날의 치핑이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 경질재의 기공률은 표면층(13)의 단면을 랩 연마하여 얻어진 연마면을 주사형 전자 현미경(SEM) 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 화상을 화상 해석하여 구할 수 있다.
도 2는 WC-Co계 초경합금에 있어서의 금속 성분(Co)의 함유량과 영률의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3은 WC-Ni계 초경합금에 있어서의 금속 성분(Ni)의 함유량과 영률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 경질재에 있어서의 금속 성분의 함유량을 변경하는 것에 의해, 영률을 조절할 수 있다. 예컨대, 경질재가 초경합금인 경우, 바인더 상의 함유량은 50~73체적% 정도라도 좋다. 이와 같이, 바인더 상의 함유량을 일반적인 조성보다 많게 함으로써, 영률의 조절을 용이하게 할 수 있다. 다만, 경질재의 조성은 상술의 예에 한정되지 않으며, 조성과 함께 경질재 중의 기공률을 조절하여 영률을 소정의 범위로 조절해도 좋다. 경질재가 서멧인 경우도, 영률이 300~400㎬이 되도록 조정된 것을 이용할 수 있다.
도 1로 되돌아와, 표면층(13)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 1~10㎜라도 좋다. 표면층(13)은 막 형상이어도 좋다. 또한, 다른 몇 가지의 실시형태에서는, 앤빌 롤(10)의 모재(14)와 표면층(13)은 하나의 부재로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 모재(14)와 표면층(13)은 경질재로 구성된다.
앤빌 롤(10)의 모재(14) 및 축(15)의 재질은 한정되지 않으며, 예컨대, 합금강(열간 공구강, 냉간 공구강, 내열강, 고장력강, 크롬강, 크롬 몰리브덴강, 니켈 크롬강, 니켈 크롬 몰리브덴강, 또는 망간 몰리브덴강), 혹은 공구강(탄소 공구강, 합금 공구강, 다이스강 또는 하이스강)이어도 좋다.
앤빌 롤(10)의 표면층(13)은 분말야금적인 방법으로 형성할 수 있다. 예컨대, 소정의 조성을 갖는 분말을 가압 성형하고 소결하여 원통형의 표면층(13)을 형성해도 좋다. 그 후, 가열한 표면층(13)에 모재(14)를 삽입하는, 소위 수축 끼워맞춤에 의해 앤빌 롤(10)을 얻을 수 있다. 앤빌 롤(10)의 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 냉각 끼워맞춤 또는 압입 등의 방법이어도 좋고, 용사법 또는 콜드 스프레이법에 의해 모재(14)를 경질 재료로 피복하여 표면층(13)을 형성해도 좋다. 또한, 경질 재료를 가스화하고 모재(14) 상에 증착시켜 표면층(13)을 형성해도 좋고, 액체를 코팅하고 도금과 같이 석출시켜 표면층(13)을 형성해도 좋다.
앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)은 다이 커트 롤(20)의 롤 표면(24)과 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)이 대향하도록 배치된다. 다이 커트 롤(20)의 롤 표면(24)의 중앙부(21)에는 절단날(26)이 마련되어 있다. 절단날(26)은 초경합금 또는 세라믹스 등의 경질재로 구성된다. 절단날(26)의 수명의 관점에서, 절단날(26)을 구성하는 경질재의 경도는 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 경도보다 큰 것이 바람직하다. 절단날(26)의 비커스 경도(Hv)는, 예컨대, 1200 이상이어도 좋고, 1400 이상이어도 좋다.
절단날(26)의 날끝의 치핑을 한층 억제하는 관점에서, 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 영률에 대한, 절단날(26)을 구성하는 경질재의 영률의 비는, 예컨대 1.3 이상이어도 좋고, 1.5 이상이어도 좋다. 앤빌 롤(10) 및 절단날(26)의 내구성 향상의 관점에서, 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)을 구성하는 경질재의 록웰 경도(HRA)에 대한, 절단날(26)을 구성하는 경질재의 록웰 경도(HRA)의 비는, 1.0~1.2라도 좋고, 1.0~1.1이라도 좋다.
다이 커트 롤(20)은 롤 표면(24)(외주면)에 절단날(26)이 마련되어 있다. 다이 커트 롤(20)은 양단부에 중앙부(21)보다 한 단계 더 큰 외경을 갖는 외연부(22)를 갖는다. 다이 커트 롤(20)은, 외연부(22)가 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12)과 접촉하면서 P2의 방향으로 회전한다. 한편, 외연부(22)보다 내측의 중앙부(21)는 외연부(22)보다 작은 외경을 가지므로, 중앙부(21)에 있어서의 롤 표면(24)과 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12) 사이에는 간극이 생긴다.
앤빌 롤(10)이 화살표(P1) 방향으로 회전하는 동시에 다이 커트 롤(20)이 화살표(P2) 방향으로 회전하는 것에 의해, 중앙부(21)의 롤 표면(24)과 롤 표면(12) 사이를 띠 형상의 워크(40)(피절단 부재)가 통과한다. 여기서, 롤 표면(24)에 절단날(26)이 마련되어 있기 때문에, 워크(40)가 롤 표면(24)과 롤 표면(12) 사이를 통과할 때, 워크(40)가 절단날(26)에 의해 절단된다. 절단날(26)에 의해, 띠 형상의 워크(40)는 소정의 형상으로 절제된다. 이러한 절제 가공에 의해, 절단 부재(42)가 제조된다. 절단 부재(42)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 절단날(26)의 형상에 따라서 띠 형상의 워크(40)를 여러 가지의 형상으로 절제할 수 있다. 절단 부재(42)가 절제된 워크(40)에는 절단 부재(42)의 형상에 대응하는 절제부(44)가 형성된다.
로터리 커터(100)에 의한 워크(40)의 절단은 절제 가공에 한정되지 않는다. 다른 몇 가지의 실시형태에서는, 띠 형상의 워크(40)를 스트립 형상으로 절단하는 가공이어도 좋다. 이 경우는, 절단 부재는 스트립 형상의 형상을 갖는다.
앤빌 롤(10)은 축(15)을 회전 중심으로 하여, 예컨대 도시되지 않은 베어링에 회전 가능하게 지지되어 있다. 다이 커트 롤(20)도 축(25)을 회전 중심으로 하여, 예컨대 도시되지 않은 베어링에 회전 가능하게 지지되어 있다. 앤빌 롤(10) 및 다이 커트 롤(20)을 회전 구동하는 기구는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 축(15) 또는 축(25)의 일단은 회전 모터에 연결되어 있어도 좋다. 축(15) 및 축(25)의 타단끼리는, 축(15) 및 축(25)이 서로 역방향으로 회전하도록 기어 연결되어 있어도 좋다. 모터에는, 축(15) 및 축(25)의 회전 속도를 조절하는 제어부가 접속되어 있어도 좋다.
도 4는 앤빌 롤(10) 및 다이 커트 롤(20)을 각각 직경 방향을 따라서 절단했을 때의 단면을 모식적으로 도시하는 로터리 커터(100)의 단면도이다. 워크(40)는 앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)의 사이를 통과하여 화살표(P3)의 방향으로 이동한다. 워크(40)는 앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)의 사이를 통과할 때에, 다이 커트 롤(20)의 롤 표면(24)에 마련된 절단날(26)에 의해 워크(40)에 칼집이 들어간다. 앤빌 롤(10)과 다이 커트 롤(20)의 회전, 및 워크(40)의 이동에 따라서 칼집이 진전되어 워크(40)의 절제 가공(절단 가공)이 이루어진다.
도 5는 절단날(26)을 지나도록 다이 커트 롤(20)을 축 방향을 따라서 절단했을 때의 절단날(26) 및 그 근방을 확대하여 도시하는 확대 단면도이다. 본 실시형태에서는, 절단날(26)의 날끝(26a)에 있어서의 치핑을 억제할 수 있다. 절단날(26)은 다이 커트 롤(20)의 롤 본체(27)와 일체적으로 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 절단날(26)과 롤 본체(27)는 동일한 재질로 형성된다. 이러한 다이 커트 롤(20)은 분말야금적인 방법으로 제조할 수 있다.
절단날(26)은 롤 본체(27)와는 별도의 부재로서 롤 본체(27)에 장착되어도 좋다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 앤빌 롤(10)과 마찬가지로, 모재와 절단날을 갖는 표면층을 별도로 제작하고, 대략 원통 형상의 표면층에 모재를 수축 끼워맞춤, 냉각 끼워맞춤 또는 압입 등의 방법에 의해 롤 본체(27)를 제조해도 좋다. 롤 본체(27)는, 예컨대 공구강 등의 철계 재료로 구성되어 있어도 좋다.
로터리 커터(100)는 내마모성을 갖는 앤빌 롤(10)을 구비하면서, 날끝(26a)의 치핑을 억제할 수 있다. 로터리 커터(100)에 있어서의 앤빌 롤(10)은 내마모성을 가지면서 날끝(26a)의 치핑을 억제할 수 있다.
로터리 커터(100)를 이용하여 띠 형상의 워크(40)를 절단하는 절단 방법은, 앤빌 롤(10)의 롤 표면(12) 상의 워크(40)에, 다이 커트 롤(20)의 절단날(26)을 가압하여 워크(40)를 절단하는 절단 공정을 갖는다. 워크(40)로서는, 부직포, 천, 종이, 플라스틱, 수지, 카본, 및 금속박 등의 박판 형상 또는 박 형상의 것을 예시할 수 있다. 이 절단 방법은 상술의 로터리 커터(100)의 설명 내용에 근거하여 실행할 수 있다.
상술의 절단 방법에 의하면, 앤빌 롤(10)의 내마모성을 유지하면서 날끝(26a)의 치핑을 억제할 수 있다. 따라서, 안정적으로 워크(40)의 절단 가공 및 절단 부재(42)의 제조를 안정적으로 계속하여 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 조금도 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 앤빌 롤은 표면층과 모재 사이에 임의의 중간층을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 다이 커트 롤은 앤빌 롤과 마찬가지로 표면층과 모재를 갖고 있어도 좋고, 중간층을 갖고 있어도 좋다.
[실시예]
실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
WC 분말과 Co 분말을 고속으로 기재에 충돌시키는 용사법에 의해, 기재 상에 WC-20체적%Co계(CIS 019D(초경 공구 협회 규격) 분류에서 VM-50에 상당함)의 초경합금으로 구성되는 표면층(두께: 1.5㎜)를 제작했다.
표면층의 밀도, 기공률(포어량), 영률, 비커스 경도 및 파괴 인성값의 측정을 실행했다. 영률은 시판의 3점 굽힘 시험기(시마즈세이사쿠쇼제, 상품명: 오토그래프 재료 시험기)를 이용하여 측정했다. 비커스 경도는, 시판의 측정 장치(가부시키가이샤 AKASHI제, 상품명: MODEL AVK No. 230959)를 이용하여 측정했다. 파괴 인성값은, 동일한 장치를 이용하여, JIS R 1607:2010의 압자압입법(IF법)에 준하여 측정했다. 기공률은 표면층의 단면을 랩 연마하여 얻어진 연마면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 화상을 화상 해석하여 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1~4)
비교예 1은 초경합금(WC-20체적%Co계 합금)의 소결체이다. 이 초경합금의 영률 및 물성값을 표 1에 나타낸다. 비교예 1의 초경합금은 기공을 거의 포함하고 있지 않았다. 비교예 2~4는 소결법에 의해 제작한 WC-20체적%Co계의 초경합금이다. 비교예 2~4에 대해서는, 초경합금의 제조시에 비산하는 유기물의 재료 중으로의 혼입량을 조절하여, 의도적으로 기공을 포함시켰다. 각 초경합금의 기공률, 영률 및 그 이외의 물성을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.

 밀도 측정값
g/㎤ 		기공률
( 체적% ) 		영률
㎬ 		비커스 경도
Hv 		파괴 인성값
㎫·m 1/2
실시예 1 12.7 9.0 337 1251 13.63
비교예 1 14.3 0.0 550 1260 17.41
비교예 2 14.2 0.6 436 1179 18.64
비교예 3 14.2 1.3 442 1183 18.40
비교예 4 14.2 2.5 439 1186 18.19
표 1에 나타내는 바와 같이, 기공률이 가장 큰 실시예 1의 표면층은, 영률이 가장 낮았지만, 비커스 경도는 비교예 1과 동등했다. 도 6은 기공률과 영률의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타내는 결과로부터, WC-20체적%Co계 초경합금의 경우, 기공률을 5~10.5%의 범위로 하면, 영률이 300~400㎬의 범위 내가 되는 것으로 생각할 수 있다.
(실시예 2)
회전축을 갖는 원기둥 형상의 철계의 모재의 외주면 상에, 실시예 1과 마찬가지의 용사법에 의해 표면층(WC-20체적%Co계의 초경합금)을 형성했다. 표면층의 두께는 약 1㎜, 기공률은 약 9체적%였다.
회전축을 갖는 롤 본체의 중앙부의 표면 상에, 소정의 형상을 갖는 절단날을 구비하는 다이 커트 롤을 제조했다. 절단날은 초경합금재(CIS 019D 분류에서 VF-40종재)를 이용하여 형성했다. 앤빌 롤의 롤 표면 및 절단날을 구성하는 경질재의 물성을 실시예 1과 마찬가지로 하여 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타내는 절단날의 록웰 경도는 비커스 경도(Hv)로 환산하면 약 1450이다.
상술의 앤빌 롤과 다이 커트 롤을 이용하여 도 1에 도시하는 로터리 커터를 제작했다. 이 로터리 커터를 이용하여, 치핑 평가 시험으로서, 부직포제의 워크의 절단 가공을 단속적으로 실행했다. 또한, 단속적인 가동은 초기 치핑을 일으키기 쉬운 사용 조건이다. 또한, 이 평가 시험에서는, 초기부터 고부하 조건으로 하여 로터리 커터를 가동했다. 통상의 절단 가공의 경우, 초기의 하중은 최대라도 100kgf이지만, 본 평가 시험에서는 초기부터 하중을 1500kgf로 했다. 그리고, 절단 가공이 종료된 후의 절단날의 날끝에 있어서의 치핑의 유무를 육안으로 확인했다. 결과는 표 2에 나타내는 바와 같았다.
(실시예 3)
회전축을 갖는 원기둥 형상의 철계의 모재의 외주면 상에, WC-60체적%Co계의 초경합금의 소결체로 구성되는 표면층을 형성하여, 앤빌 롤을 얻었다. 앤빌 롤의 롤 표면의 물성을 실시예 2와 마찬가지로 하여 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 표면층을 이와 같이 하여 형성한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 도 1에 도시하는 로터리 커터를 제작하고, 치핑 평가 시험을 실행했다. 결과는 표 2에 나타내는 바와 같았다.
(비교예 5)
회전축을 갖는 원기둥 형상의 철계의 모재의 외주면 상에, 초경합금재인 WC-30체적%Co(CIS 019D 분류에서 VM-50종에 상당함)의 소결체를 이용하여 원통을 형성하고, 앤빌 롤을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 앤빌 롤의 롤 표면의 물성을 실시예 2와 마찬가지로 하여 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타내는 앤빌 롤의 록웰 경도(HRA)는 비커스 경도(Hv)로 환산하면 약 1200이다. 표면층의 기공률은 거의 0%였다.
회전축을 갖는 롤 본체의 중앙부의 표면 상에, 실시예 2와 동일한 형상을 갖는 절단날을 형성하여 다이 커트 롤을 제조했다. 절단날은 초경합금재(CIS 019D 분류에서 VF-40종에 상당함)를 이용하여 형성했다. 절단날의 물성을 실시예 2와 마찬가지로 하여 측정했다. 표 2에 나타내는 절단날의 록웰 경도(HRA)는 비커스 경도(Hv)로 환산하면 약 1700이다.
이러한 앤빌 롤 및 다이 커트 롤을 이용하여, 실시예 2와 동일한 로터리 커터를 제작하고, 절단 가공 후의 날끝에 있어서의 치핑의 유무를 확인했다. 결과는 표 2에 나타내는 바와 같았다.
(비교예 6)
비교예 5에서 제작한 앤빌 롤과, 실시예 2에서 제작한 다이 커트 롤을 이용하여 실시예 2와 동일한 로터리 커터를 제작하고, 절단 가공 후의 날끝에 있어서의 치핑의 유무를 확인했다. 결과는 표 2에 나타내는 바와 같다.
(비교예 7)
회전축을 갖는 원기둥 형상의 철계의 모재의 외주면 상에, 초경합금재(CIS 019D 분류에서 VM-50종에 상당함)를 이용해서 표면층을 형성하여, 앤빌 롤을 얻었다. 표면층은 WC-30체적%Co계의 초경합금으로 구성되어 있었다. 앤빌 롤의 롤 표면의 물성을 실시예 2와 마찬가지로 하여 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타내는 앤빌 롤의 록웰 경도(HRA)는 비커스 경도(Hv)로 환산하면 약 1050이다. 표면층의 기공률은 거의 0%였다.
이 앤빌 롤과, 실시예 2에서 제작한 다이 커트 롤을 이용하여 실시예 2와 동일한 로터리 커터를 제작하고, 절단 가공 후의 날끝에 있어서의 치핑의 유무를 확인했다.


 앤빌 롤 절단날
영률의 비

경도의 비

치핑의
유무
영률
㎬ 		경도
HRA 		영률
㎬ 		경도
HRA
실시예 2 330 86.2 540 90.0 1.64 1.04 없음
실시예 3 370 - 540 90.0 1.46 - 없음
비교예 5 549 88.0 510 92.0 0.93 1.05 있음
비교예 6 549 88.0 540 90.0 0.98 1.02 있음
비교예 7 510 86.5 540 90.0 1.06 1.04 있음
표 2에는, 앤빌 롤의 롤 표면을 구성하는 경질재의 영률에 대한, 절단날을 구성하는 경질재의 영률의 비를 나타내고 있다. 또한, 표 2에는, 앤빌 롤의 롤 표면을 구성하는 경질재의 록웰 경도에 대한, 절단날을 구성하는 경질재의 록웰 경도의 비도 나타내고 있다. 실시예 2, 3의 로터리 커터는 비교예 5~7보다 치핑의 발생을 충분히 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
(비교예 8)
시판되고 있는 초경합금의 비커스 경도와 영률의 관계를 도 7에 나타낸다. 도 7에는 초경합금에 있어서의 경질 상의 입자의 크기 및 용도마다 플롯의 종류를 변경하여 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 데이터 중에는, 일반 내마모용(CIS 019D 분류에서, 「VF-10」, 「VF-20」, 「VF-30」, 「VF-40」에 상당함)의 초경합금의 데이터도 포함되어 있다(검은색 삼각형의 플롯). 또한, 내마모 및 내충격용(CIS 019D 분류에서 「VC-40」, 「VC-50」, 「VC-60」에 상당함)의 초경합금의 데이터도 포함되어 있다(×표의 플롯). 도 7에 플롯된 데이터의 영률은 모두 400㎬를 초과하고 있었다.

Claims (8)

  1. 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성되는 롤 표면을 구비하고,
    상기 경질재의 영률이 300~400㎬이며,
    상기 경질재의 비커스 경도(Hv)가 800 이상인
    앤빌 롤.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질재의 파괴 인성값이 10㎫·m1/2 이상인
    앤빌 롤.
  3. 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성되는 롤 표면을 구비하고,
    상기 경질재의 영률이 300~400㎬이며,
    상기 경질재의 파괴 인성값이 10㎫·m1/2 이상인
    앤빌 롤.
  4. 절단날을 갖는 다이 커트 롤과,
    상기 롤 표면이 상기 절단날에 대향하도록 배치되는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 앤빌 롤을 구비하는
    로터리 커터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 앤빌 롤의 상기 롤 표면을 구성하는 상기 경질재의 영률에 대한, 상기 절단날을 구성하는 경질재의 영률의 비가, 1.3 이상 1.64 이하인
    로터리 커터.
  6. 절단날을 갖는 다이 커트 롤과,
    롤 표면이 상기 절단날에 대향하도록 배치되는 앤빌 롤을 구비하고,
    상기 롤 표면은 초경합금 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는 경질재로 구성되고,
    상기 경질재의 영률이 300~400㎬이며,
    상기 롤 표면을 구성하는 상기 경질재의 영률에 대한, 상기 절단날을 구성하는 경질재의 영률의 비가, 1.3 이상 1.64 이하인
    로터리 커터.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 앤빌 롤의 상기 롤 표면 상의 워크에, 다이 커트 롤의 절단날을 가압하여 상기 워크를 절단하는 절단 공정을 갖는
    워크의 절단 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경질재의 비커스 경도(Hv)가 2119 이하인
    앤빌 롤.
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