KR102323987B1 - 절삭성능이 향상되는 다이아몬드공구용 세그먼트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭성능이 크게 향상될 수 있도록 구현되는 다이아몬드공구용 세그먼트 및 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 다이아몬드칩(11)과 흑연분말(12)과 금속분말(13)과 니켈계 페이스트(14), 바인더를 혼합하여 혼합원료를 얻도록 하는 믹싱과정(S1)과, 상기 혼합원료를 성형금형을 이용하여 세그먼트성형체(10')가 형성되게 하는 성형과정(S2)과, 상기 세그먼트성형체(10')를 소결로에서 350~450℃에서 25~30분간 가열하여 바인더가 제거되게 한 후 950~1050℃에서 25~30분간 가열하여 소결되도록 하는 소결과정(S3)을 포함하는 제조방법에 의해 세그먼트(10)가 제조되도록 이루어진 것이다.

Description

절삭성능이 향상되는 다이아몬드공구용 세그먼트 및 그 제조방법{Segment for diamond tool and manufacturing method thereof}

본 발명은 다이아몬드공구의 세그먼트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절삭능력이 향상되도록 개선된 다이아몬드공구용 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

다이아몬드공구는 선행기술문헌의 특허문헌으로 제시된 선행기술과 같이 샹크에 피삭재를 절삭하게 되는 세그먼트가 부착되어 있다.

따라서, 세그먼트가 회전하면서 피삭재를 절삭하게 되므로 절삭과정에 마찰열에 의해서 고온상태가 됨에 따라 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 세그먼트에 고갈층이 발생되었고, 도 1의 ( b)와 같이 고온을 상승됨에 따라 고갈층이나 부유층이 발생함으로써 절삭능력이 저하되는 문제점이 있었다.

KR 10-0603977 B1 2006.07.25

본 발명은 절삭성능이 크게 향상될 수 있도록 구현되는 다이아몬드공구용 세그먼트 및 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 다이아몬드칩과 흑연분말과 금속분말과 니켈계 페이스트 및 바인더를 혼합하여 혼합원료를 얻도록 하는 믹싱과정과, 상기 혼합원료를 성형금형을 이용하여 세그먼트성형체가 형성되게 하는 성형과정과, 상기 세그먼트성형체를 소결로에서 350~450℃에서 25~30분간 가열하여 바인더가 제거되게 한 후 950~1050℃에서 25~30분간 가열하여 소결되도록 하는 소결과정을 포함하여 제조되게 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

상기 믹싱과정에 혼합원료는 다이아몬드칩(11) 13~28vol%와 흑연분말(12) 15~19vol%와 금속분말(13) 35~39vol%와 니켈계 페이스트(14) 20~24vol%, 바인더 2~5vol%가 혼합되어 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 상기 금속분말(13)은 Co 75중량부, Fe 12중량부, Cu 9중량부, W 4중량부가 혼합된 것이 첨가되고, 니켈계 페이스트는 니켈 79~88wt%, 크롬 5~8wt%, 철 2~4wt%, 규소 3~5wt%, 붕소 2~4wt%의 합금조성물이고, 바인더는 스테아린산아연 또는 오리콕스인 것을 또 다른 특징으로 한다.

상기 성형과정에 혼합원료가 무가압상태에서 성형되게 하거나, 3~10ton/㎡ 가압력으로 가압되어 성형되도록 하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

상기 제조방법에 의해 세그먼트가 구성되게 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명은 흑연분말과 금속분말 부분이 상대적으로 빨리 마모되고 다이아몬드칩은 강한 결합력에 의해 지지되고 있으므로 다이아몬드칩이 더 노출된 상태가 되므로 노출 극대화로 인해서 절삭성이 증가되는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 가장 마모율이 빠른 흑연분말 부분이 절삭과정에서 세그먼트와 피삭재간의 마찰열을 보유한 상태에서 마모되어 이탈되기 때문에 열배출이 되게 하는 역할을 하게 되고, 그로 인해 다이아몬드공구의 수명이 증대되게 하고 피삭재와 세그먼트간의 윤활작용을 하게 되는 효과가 있다.

또한, 세그먼트 마모과정에 흑연분말이 마모되면서 먼저 떨어져 나가기 때문에 떨어져 나간 부분이 기공이 생겨서 절삭칩 배출공 역할을 하게 됨으로써 피삭재가 절삭된 절삭칩이 세그먼트 외부로 용이하게 빠져 나가게 되는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 혼합원료가 무가압상태에서 소결이 되어 생산되는 것이기 때문에 생산이 효율적이고 대량 생산이 용이하게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 세그먼트의 단점을 나타내는 조직도,
도 2는 본 발명에 따른 세그먼트의 제조과정도,
도 3은 본 발명에 의한 제조과정을 설명하는 세그먼트의 구성도,
도 4의 (a),(b)는 본 발명에 따른 세그먼트의 작용설명도이다.

본 발명을 첨부된 바람직한 실시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 제1과정으로 믹싱과정(S1)이 실시된다.

믹싱과정(S1)은, 다이아몬드칩(11) 13~28vol%와 흑연분말(12) 15~19vol%와 금속분말(13) 35~39vol%와 니켈계 페이스트(14) 20~24vol%, 바인더 2~5vol% 를 혼합하여 혼합원료를 얻도록 하는 과정이다.

상기 금속 분말(13)은 다이아몬드칩(11)을 잡아주는 일종의 본드제이고, 금속분말(13)의 종류는 Co, Fe, Cu, W이 혼합되게 이루어지게 되어서 첨가제로 사용되는 것로서, 분말입도는 5미크론~50미크론 정도가 주로 사용된다. 상기 금속분말(13)은 Co 75중량부, Fe 12중량부, Cu 9중량부, W 4중량부가 혼합되어 첨가되는 것으로서, 금속분말(13) 성분이 본드 역할을 하여서 다이아몬드칩(11)을 잡아주는 역할을 하게 되는 것이다.

상기 니켈계 페이스트(14)는 니켈 79~88wt%, 크롬 5~8wt%, 철 2~4wt%, 규소 3~5wt%, 붕소 2~4wt%의 합금조성물로 이루어지는것이 혼합된다.

바인더는 스테아린산아연 또는 오리콕스가 사용되며, 열을 가하면 350~450℃에서 기화가 되어 날아가게 되어 제거가 되는 성분이기 때문에 도면 도시를 생략하고 설명하는 것으로 한다. 상기 바인더는 경우에 따라서는 두가지 성분이 첨가될 수도 있다.

상기 바인더는 다이아몬드칩(11)과 금속분말(13) 형상이 잘 만들어지게 하는 윤활제 역할을 하게 된다.

다음, 제2과정으로 성형과정(S2)이 실시되는 것으로서, 이 성형과정(S2)은 성형금형(미도시됨)을 이용하여 혼합원료를 무가압상태에서 성형되게 하거나, 또는 프레스에 의해 3~10ton/㎡ 가압력으로 가압시켜서 세그먼트성형체(10')가 형성되도록 성형되게 하는 과정이다.

다음, 제3과정으로 소결과정(S3)이 실시된다. 상기 소결과정(S3)은 세그먼트성형체(10')를 소결로에서 350~450℃에서 25~30분간 가열하여 바인더가 제거되게 한 후 950~1050℃에서 25~30분간 가열하여 소결되도록 하는 것이다.

삭제

이때, 다이아몬드칩(11) 성분은 니켈계 페이스트(14) 성분 중에 활성제로 작용하는 크롬 성분과 결합하여 계면에 강한 화학적결합을 형성하게 되는 상태로 접합되고, 이는 다이아몬드칩(11) 성분과 흑연성분에도 동일하게 적용된다. 상기 성분들이 계면에 강한 화학적결합을 형성하게 되는 것은 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.

따라서, 소결과정(S3)이 완료되면 단단하게 소결된 세그먼트(10)가 제조가 완료되는 것이며, 이러한 세그먼트(10)는 샹크(미도시됨)에 접합되어 다이아몬드공구에 사용되는 것이다.

본 발명의 니켈계 페이스트(14)는 점착성을 갖는 것으로서, 믹싱과정(S1)에서 다이아몬드칩(11)과 흑연분말(12)과 금속분말(13)과 같이 섞여서 소결과정(S3)에 고온에 의해서 계면에 강한 화학적결합을 형성하게 응결되어 단단한 상태가 되는 것으로서, 아래의 [표 1]과 같이 점착성 및 응결성이 실험되었으며, 이때, 니켈계 페이스트(14)를 1000℃에서 25분간 가열하여 실험되었다.

성 분	니켈계 페이스트 성분 (g) (괄호안은 wt%)					점착성	응결성
	Ni	Cr	Fe	Si	B
실험 1	830(83)	50(5)	30(3)	50(5)	30(3)	X	X
실험 2	820(82)	60(6)	30(3)	50(5)	30(3)	△	△
실험 3	810(81)	80(8)	30(3)	50(5)	30(3)	◎	◎
비 고	실험은 관능실험이고, ◎는 양호, X는 비교적 약함, △는 비교적 중간임

따라서, [표 1]과 같이 실험에 의하면 니켈계 페이스트(14)는 실험 3과 같이 니켈 81wt%, 크롬 8wt%, 철 3wt%, 규소 5wt%, 붕소 3wt%의 합금조성물로 이루어지게 하는 것이 가장 점착성 및 응결성이 양호한 것으로 나타났다.

그리고 실험 3과 같이 니켈계 페이스트가 크롬 성분이 많이 함유할수록 계면에 강한 화학적결합을 형성하게 되는 상태로 다이아몬드칩(11)이 접합되는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명에 의해 제조된 세그먼트(10)는 도 4의 (a)와 같은 마모 전 상태에서 피삭재(미도시됨)를 절삭함으로써 마모가 되는 상태가 되면 도 4의 (b)와 같이 흑연분말(12)과 금속분말(13) 부분이 상대적으로 빨리 마모되고 다이아몬드칩(11)은 강한 결합력에 의해 지지되고 있으므로 다이아몬드칩(11)이 노출높이(h) 만큼 더 노출된 상태가 되므로 노출 극대화로 인해서 절삭성이 증가되는 것이다.

그리고 본 발명은 가장 마모율이 빠른 흑연분말(12) 부분이 절삭과정에서 세그먼트와 피삭재간의 마찰열을 보유한 상태에서 마모되어 이탈되기 때문에 열배출이 되게 하는 역할을 하게 되고, 그로 인해 다이아몬드공구의 수명이 증대되게 하는 것은 물론이거니와 윤활작용을 하게 된다.

또한, 세그먼트(10) 마모과정에 흑연분말(12)이 마모되면서 먼저 떨어져 나가기 때문에 떨어져 나간 부분이 기공이 생겨서 통로 역할을 하게 됨으로써 피삭재가 절삭된 절삭칩이 세그먼트(10) 외부로 빠져 나가게 되는 절삭칩 배출공 역할을 하게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 혼합원료가 무가압상태에서 소결이 되어 생산되는 것이기 때문에 생산이 효율적이고 대량 생산이 용이하게 되는 특징이 있다.

본 발명은 도면으로 도시되고 실시예로 예시된 것에 반드시 국한 되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지로 변형실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어나지 않는한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.

10:세그먼트 10':세그먼트성형체
11;다이아몬드칩 12:흑연분말
13:금속분말 14:니켈계 페이스트
S1:믹싱과정 S2:성형과정
S3:소결과정 h:노출높이

Claims (5)

1. 삭제
2. 다이아몬드칩(11) 13~28vol%와 흑연분말(12) 15~19vol%와 금속분말(13) 35~39vol%와 니켈계 페이스트(14) 20~24vol%, 바인더 2~5vol%를 혼합하여 혼합원료를 얻도록 하는 믹싱과정(S1)과;
   상기 혼합원료를 성형금형을 이용하여 세그먼트성형체(10')가 형성되게 하는 성형과정(S2)과;
   상기 세그먼트성형체(10')를 소결로에서 350~450℃에서 25~30분간 가열하여 바인더가 제거되게 한 후 950~1050℃에서 25~30분간 가열하여 소결되도록 하는 소결과정(S3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭성능이 향상되는 다이아몬드공구용 세그먼트 제조방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 금속분말(13)은 Co 75중량부, Fe 12중량부, Cu 9중량부, W 4중량부가 혼합된 것이 첨가되고, 니켈계 페이스트(14)는 니켈 79~88wt%, 크롬 5~8wt%, 철 2~4wt%, 규소 3~5wt%, 붕소 2~4wt%의 합금조성물이고, 바인더는 스테아린산아연 또는 오리콕스인 것을 특징으로 하는 절삭성능이 향상되는 다이아몬드공구용 세그먼트 제조방법.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 성형과정(S2)에 혼합원료가 무가압상태에서 성형되게 하거나, 3~10ton/㎡ 가압력으로 가압되어 성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 절삭성능이 향상되는 다이아몬드공구용 세그먼트 제조방법.
   
   
5. 삭제

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