RU2424875C2

RU2424875C2 - Hard-alloy tip and method of its production

Info

Publication number: RU2424875C2
Application number: RU2009123503/02A
Authority: RU
Inventors: Масааки МИЯНАГА (JP); Масааки МИЯНАГА
Original assignee: Кабусики Кайся Миянага
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2009123503A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to production of hard-alloy tip made from sintered tungsten carbide-based hard alloy. It may be used to produce cutting tools and work edges of machining tools. Tip is made from sintered tungsten carbide-based hard alloy containing cobalt and nickel. Note here that said tip has apex zone and jointing zone. Tungsten-to-cobalt ratio is equal in section from apex to jointing zones while nickel varies alloy chemical composition. Note here that nickel content increases in direction from apex to jointing zone. Eutecticum temperature of nickel with tungsten increases that of allow while fusion temperature exceeds sintering temperature to form alloy liquid phase. Proposed tip is produced in layer-by-layer powdering of mix layers containing varying amount of nickel, compaction and sintering.

EFFECT: higher wear resistance of cutting edge and ductile joint zone.

3 cl, 23 dwg, 1 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к твердосплавному наконечнику, который подходит для использования в качестве наконечника с режущими кромками, представляющего собой спеченный твердый сплав и прикрепленного к концу основной части сверла при помощи пайки твердым припоем, сварки или тому подобного, а также к материалу рабочей части различных инструментов для механической обработки резанием и режущих инструментов, таких как пила с режущими элементами в виде наконечников, косилка, пила без специальных наконечников или тому подобное.The present invention relates to a carbide tip, which is suitable for use as a tip with cutting edges, which is a sintered hard alloy and attached to the end of the main part of the drill by brazing, welding or the like, as well as to the material of the working part of various tools for machining and cutting tools, such as a saw with cutting elements in the form of tips, a mower, a saw without special tips or the like.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Для примера, сверление отверстия в бетоне, камне или тому подобном обычно выполняют, устанавливая особое сверло в перфоратор, создающий вращение с ударом, и прикладывая к сверлу импульсное ударное воздействие в осевом направлении при одновременном крутящем моменте. Чтобы обеспечить высокую производительность, которая требуется при сверлении, в качестве сверла используют выполненный из стали стержень, к концу которого при помощи пайки твердым припоем, сварки и т.п. прикреплен наконечник с режущими кромками, обладающий хорошей износостойкостью, который выполнен из спеченного твердого сплава. Например, в выложенной заявке на патент Японии № Hei 7-180463 описано следующее сверло. Наконечник с режущими кромками в сечении имеет прямоугольную форму. Основные режущие элементы, расположенные на конце, выполнены проходящими вдоль одной из диагоналей. Дополнительные режущие элементы, расположенные на конце, выполнены проходящими вдоль другой диагонали. Два основных режущих элемента, которые расположены друг напротив друга, образуют на вершине перемычку.For example, drilling a hole in concrete, stone, or the like is usually accomplished by installing a special drill in a perforator that creates rotation with impact, and applying a pulsed impact in the axial direction to the drill with simultaneous torque. To ensure the high productivity that is required during drilling, a rod made of steel is used as a drill, to the end of which by brazing, welding, etc. attached tip with cutting edges, which has good wear resistance, which is made of sintered hard alloy. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-180463 describes the following drill. The tip with cutting edges in cross section has a rectangular shape. The main cutting elements located at the end are made passing along one of the diagonals. Additional cutting elements located at the end are made extending along another diagonal. Two main cutting elements, which are located opposite each other, form a jumper on top.

Итак, для выполнения функции механической обработки резанием в сверле используется наконечник с режущими кромками, имеющий следующую конструкцию. В качестве материала вершинной области используют, главным образом, твердый металлический материал, состоящий из карбида металла, который имеет относительно более высокие твердость и прочность, а также износостойкость. В качестве материала соединительной области, которая соединяет наконечник с режущими кромками и основную часть сверла, используют, главным образом, такой связующий металл, как кобальт, имеющий относительно более низкую твердость, а также вязкость. То есть необходимо, чтобы материал в области вершины наконечника с режущими кромками обладал износостойкостью, а материал в соединительной области наконечника с режущими кромками содержал большое количество материала, который легко образует связь с другим материалом и имеет коэффициент термического расширения, близкий к коэффициенту термического расширения этого другого материала. Таким образом, для области вершины и соединительной области наконечника с режущими кромками, который прикрепляют к концу сверла, необходимы разные свойства.So, to perform the function of machining by cutting in the drill, a tip with cutting edges is used, which has the following design. As the material of the vertex region, mainly a solid metal material is used consisting of metal carbide, which has relatively higher hardness and strength, as well as wear resistance. As the material of the connecting region that connects the tip with the cutting edges and the main part of the drill, mainly a binder metal such as cobalt having a relatively lower hardness and viscosity is used. That is, it is necessary that the material in the region of the tip tip with cutting edges has wear resistance, and the material in the connecting region of the tip with cutting edges contains a large amount of material that easily forms a bond with another material and has a thermal expansion coefficient close to the thermal expansion coefficient of this other material. Thus, different properties are required for the tip region and the connecting region of the tip with cutting edges that are attached to the end of the drill.

В качестве одного из аналогов в патентном документе 1 описано следующее сверло. Сверло состоит из головки, обеспечивающей контакт с поверхностью или толщей горной породы, и стержневой части, которая обеспечивает установку в устройство. Головка сверла состоит из концевой части и переходной части, которая соединена за одно целое с основанием концевой части при помощи сварки плавлением и образует переход к стержневой части. Концевая часть имеет более высокую твердость по сравнению с переходной частью, и твердость концевой части, выполненной из спеченного твердого сплава, изменяется таким образом, что она снижается в направлении от вершины к основанию.As one of the analogues in patent document 1, the following drill is described. The drill consists of a head that provides contact with the surface or thickness of the rock, and the core part, which provides installation in the device. The drill head consists of an end part and a transition part, which is connected in one piece with the base of the end part by fusion welding and forms a transition to the core part. The end part has a higher hardness than the transition part, and the hardness of the end part made of sintered hard alloy is changed so that it decreases in the direction from the top to the base.

В патентном документе 2 описано следующее сверло. Сверло состоит из концевой части, играющей ведущую роль при сверлении поверхности или толщи горной породы, и хвостовика, который обеспечивает установку в устройство. Концевая часть соединена за одно целое с хвостовиком при помощи сварки плавлением. Твердость концевой части, выполненной из спеченного твердого сплава, изменяется таким образом, что она снижается в направлении от вершины к основанию, расположенному рядом с хвостовиком.Patent Document 2 describes the following drill. The drill consists of the end part, which plays a leading role in drilling the surface or thickness of the rock, and the shank, which provides installation in the device. The end part is connected in one piece with the shank by fusion welding. The hardness of the end part made of sintered hard alloy is changed so that it decreases in the direction from the top to the base located next to the shank.

В патентном документе 3 описан способ производства спеченного тела с изменяющимся химическим составом путем спекания с использованием импульсного разряда.Patent Document 3 describes a method for producing a sintered body with a varying chemical composition by sintering using a pulsed discharge.

В патентных документах 4 и 5 описано следующее металлическое изделие. Металлическое изделие состоит из первой части и второй части. Первая часть содержит крупные металлические частицы, обладающие износостойкостью, а вторая часть содержит мелкие металлические частицы, обладающие износостойкостью. Содержание связующего металла в первой части является небольшим, а содержание связующего металла во второй части является значительным.Patent Documents 4 and 5 describe the following metal product. The metal product consists of a first part and a second part. The first part contains large metal particles with wear resistance, and the second part contains small metal particles with wear resistance. The binder metal content in the first part is small, and the binder metal content in the second part is significant.

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № Hei 8-100589.Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-100589.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии № Hei 8-170482.Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-170482.

Патентный документ 3: Выложенная заявка на патент Японии № 2006-118033.Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-118033.

Патентный документ 4: Патент Японии № Hei 10-511740 на основе международной заявки.Patent Document 4: Japanese Patent No. Hei 10-511740 based on an international application.

Патентный документ 5: Выложенная заявка на патент Японии № Sho 61-231104.Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-231104.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемы, решаемые изобретениемProblems Solved by the Invention

Но изобретения, изложенные в патентных документах 1-5, имеют следующие недостатки.But the inventions set forth in patent documents 1-5 have the following disadvantages.

В патентном документе 1 описан способ производства сверла посредством спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом. Как показано на фиг.23(а), порошок 22 из WC-Co, содержание в котором кобальта составляет десять весовых процентов, размещают в необходимом количестве в форме 21 для спекания, находящейся в установке для спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом, и имеющей формовочную поверхность, соответствующую геометрии концевой части. Затем, как показано на фиг.23(b), на порошок 22 в необходимом количестве насыпают порошок 23 из WC-Co, содержание в котором кобальта составляет двадцать пять весовых процентов. Далее, как показано на фиг.23(с), в контакт с верхней поверхностью порошка 23 приводят фланец 25 из переходного материала 24, отрезанного от прутка из углеродистой стали, к переходному материалу 24 сверху прикладывают давление и форму 21 для спекания размещают между электродами установки для спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом. В ходе этого процесса спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом, в точках взаимного контакта частиц порошка при приложении импульсного напряжения возникает плазма с чрезвычайно высокой температурой, создаваемая электрическим разрядом, порошок мгновенно нагревается электрическим разрядом, и частицы порошка спекаются друг с другом за счет сварки плавлением. В абзацах 0012 и 0013 патентного документа 2 также указано, что сверло изготавливают посредством процесса спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом. Процесс спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом, рассмотренный в патентных документах 1 и 2, характеризуется небольшим временем спекания, но конструкция установки для спекания с использованием плазмы, создаваемой электрическим разрядом, является сложной, и данный процесс чрезвычайно увеличивает стоимость производства. Кроме того, необходимое обслуживание машины вызывает определенные трудности, и процесс не подходит для массового производства.Patent Document 1 describes a method for producing a drill by sintering using plasma generated by electric discharge. As shown in FIG. 23 (a), WC-Co powder 22, in which the cobalt content is ten weight percent, is placed in the required amount in the sintering mold 21 located in the sintering apparatus using plasma generated by electric discharge, and having a molding surface corresponding to the geometry of the end part. Then, as shown in FIG. 23 (b), powder 23 from WC-Co, in which cobalt content is twenty-five weight percent, is poured onto the powder 22 in the required amount. Further, as shown in Fig. 23 (c), a flange 25 of a transition material 24 cut off from a carbon steel rod is brought into contact with the upper surface of the powder 23, pressure is applied to the transition material 24 from the top and a sintering mold 21 is placed between the electrodes of the apparatus for sintering using plasma generated by electric discharge. During this sintering process using plasma generated by an electric discharge, at the points of contact of the powder particles when an impulse voltage is applied, an extremely high temperature plasma arises created by an electric discharge, the powder is instantly heated by an electric discharge, and the powder particles are sintered to each other by welding melting. Paragraphs 0012 and 0013 of Patent Document 2 also indicate that the drill is made by a sintering process using plasma generated by an electric discharge. The sintering process using plasma created by electric discharge, described in patent documents 1 and 2, is characterized by a short sintering time, but the design of the sintering apparatus using plasma created by electric discharge is complicated, and this process extremely increases the cost of production. In addition, the necessary maintenance of the machine causes certain difficulties, and the process is not suitable for mass production.

В ходе спекания с использованием импульсного разряда, описанного в патентном документе 3, проводят кратковременный нагрев (быстрый рост температуры). В этом случае в плоскости, перпендикулярной направлению импульсного разряда, не может быть получена одинаковая температура спекания, и температура на периферии ниже, чем в центре. В результате на периферии не происходит достаточного спекания либо в центре происходит чрезмерное спекание и составляющие расплавляются.During sintering using the pulsed discharge described in Patent Document 3, short-term heating (rapid temperature increase) is carried out. In this case, in the plane perpendicular to the direction of the pulsed discharge, the same sintering temperature cannot be obtained, and the temperature at the periphery is lower than at the center. As a result, sufficient sintering does not occur on the periphery, or excessive sintering occurs in the center and the components melt.

Кроме того, при уменьшении диаметра металлических частиц проявляется тенденция к повышению твердости. С другой стороны, при увеличении диаметра металлических частиц проявляется тенденция к снижению твердости. При увеличении содержания связующего металла проявляется тенденция к снижению твердости. С другой стороны, при уменьшении содержания связующего металла проявляется тенденция к повышению твердости. С учетом сказанного, в металлическом изделии, соответствующем патентным документам 4 и 5, так как металлические частицы упомянутой первой части имеют большой диаметр, то твердость должна снижаться, а так как металлические частицы упомянутой второй части имеют маленький диаметр, то твердость должна повышаться. Но, так как вторая часть содержит большое количество связующего металла, который приводит к снижению твердости, то твердость второй части не становится слишком высокой. Соответственно, отсутствует возможность использования первой части, так же как и второй части, в качестве материала вершинной области наконечника с режущими кромками для сверла.In addition, with a decrease in the diameter of the metal particles, there is a tendency to increase hardness. On the other hand, with an increase in the diameter of metal particles, a tendency is shown to decrease in hardness. With an increase in the content of the binder metal, a tendency is shown to decrease in hardness. On the other hand, with a decrease in the content of the binder metal, there is a tendency to increase hardness. In view of the foregoing, in a metal product corresponding to Patent Documents 4 and 5, since the metal particles of the first part have a large diameter, the hardness must decrease, and since the metal particles of the second part have a small diameter, the hardness must be increased. But, since the second part contains a large amount of a binder metal, which leads to a decrease in hardness, the hardness of the second part does not become too high. Accordingly, it is not possible to use the first part, as well as the second part, as the material of the vertex region of the tip with cutting edges for the drill.

Если наконечник с режущими кромками, выполненный из спеченного твердого сплава, прикрепляют к сверлу, выполненному из специальной стали, при помощи пайки твердым припоем или сварки, в месте соединения наконечника с режущими кромками и основной части сверла возникают сложные остаточные напряжения, обусловленные различием в коэффициентах термического расширения между упомянутыми наконечником с режущими кромками и основной частью сверла, химический состав которых различается. По этой причине, если соединительная область наконечника с режущими кромками не обладает вязкостью, в наконечнике с режущими кромками могут возникнуть повреждения. Даже если повреждений не возникает во время соединения, существует вероятность отрыва наконечника с режущими кромками от сверла при выполнении сверления, если соединительная область наконечника с режущими кромками не обладает вязкостью. Это объясняется тем, что в месте соединения наконечника с режущими кромками и основной части сверла возникают сложные остаточные напряжения, обусловленные различием в коэффициентах термического расширения между упомянутыми наконечником с режущими кромками и основной частью сверла, химический состав которых различается.If a tip with cutting edges made of sintered hard alloy is attached to a drill made of special steel by brazing or welding, complex residual stresses occur at the junction of the tip with the cutting edges and the main part of the drill, due to differences in thermal coefficients extensions between the mentioned tip with cutting edges and the main part of the drill, the chemical composition of which varies. For this reason, if the connecting region of the tip with cutting edges does not have viscosity, damage to the tip with cutting edges can occur. Even if damage does not occur during the connection, there is a possibility of the tip with cutting edges tearing away from the drill during drilling if the connecting region of the tip with cutting edges does not have viscosity. This is because at the junction of the tip with the cutting edges and the main part of the drill, complex residual stresses arise due to the difference in the thermal expansion coefficients between the mentioned tip with cutting edges and the main part of the drill, the chemical composition of which differs.

Приведенное выше справедливо и для случая, когда твердосплавный наконечник, соответствующий настоящему изобретению, установлен как наконечник с режущими кромками на конце сверла. Существует общее требование, предъявляемое к материалу рабочей части различных инструментов для механической обработки резанием и режущих инструментов, таких как пила с режущими элементами в виде наконечников, косилка, пила без специальных наконечников или тому подобное, а также сверло. А именно, требуется, чтобы кромки материала в области вершины имели износостойкость, а соединительная область, предназначенная для соединения области вершины с основной частью, содержала значительное количество материала, который легко связывается с упомянутой основной частью, и имела коэффициент термического расширения, близкий к коэффициенту термического расширения основной части. Таким образом, с точки зрения массового производства в промышленном масштабе требуется твердосплавный наконечник, в котором область вершины и соединительная область имели, соответственно, разные свойства.The above is also true for the case where the carbide tip of the present invention is mounted as a tip with cutting edges at the end of the drill. There is a general requirement for the material of the working part of various cutting tools and cutting tools, such as a saw with cutting elements in the form of tips, a mower, a saw without special tips or the like, as well as a drill. Namely, it is required that the edges of the material in the region of the apex have wear resistance, and the connecting region, designed to connect the region of the apex to the main part, contains a significant amount of material that easily binds to the main part, and has a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal extensions of the main part. Thus, from the point of view of mass production on an industrial scale, a carbide tip is required in which the region of the apex and the connecting region have different properties, respectively.

С учетом сказанного выше, задачей настоящего изобретения является создание твердосплавного наконечника, у которого область вершины обладает износостойкостью, а соединительная область обладает вязкостью, а также создание простого и дешевого способа производства твердосплавного наконечника, у которого область вершины не повреждается или не отрывается, когда твердосплавный наконечник прикрепляют к основной части инструментов для механической обработки резанием или режущих инструментов, а также во время эксплуатации этих инструментов.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a carbide tip in which the tip region has abrasion resistance and a joint region is viscous, and also to provide a simple and cheap method for manufacturing a carbide tip in which the tip region does not become damaged or does not come off when the carbide tip attached to the main part of tools for machining or cutting tools, as well as during the operation of these tools .

Средства решения проблемProblem Solving Tools

Автор настоящего изобретения провел серьезные исследования с целью выполнения указанной выше задачи. В результате автор настоящего изобретения довел это изобретение до совершенства, когда может быть предложен простой способ производства твердосплавного наконечника с изменяющимся химическим составом, в котором область вершины обладает износостойкостью, а соединительная область обладает вязкостью, что описано ниже.The author of the present invention has conducted serious research in order to accomplish the above tasks. As a result, the author of the present invention perfected this invention when a simple method of manufacturing a carbide tip with a varying chemical composition can be proposed, in which the region of the apex has wear resistance and the joint region has a viscosity, as described below.

А именно, для массового производства подходит вакуумное спекание (спекание при давлении ниже атмосферного (1013 гектопаскалей)), которое является относительно недорогим. Но при этом в течение от 30 до 60 минут требуется поддерживать температуру спекания (приблизительно от 1350 до 1450°С). Соответственно, для завершения процесса вакуумного спекания необходимо длительное время. Поэтому если при помощи вакуумного спекания изготавливают твердосплавный наконечник с изменяющимся химическим составом, в котором область вершины обладает хорошей износостойкостью, а соединительная область обладает хорошей вязкостью, химические элементы, обеспечивающие изменяющийся химический состав, диффундируют один в другой во время длительного процесса спекания, и химический состав выравнивается. Как следствие, невозможно сохранить изменяющийся химический состав.Namely, vacuum sintering (sintering at a pressure below atmospheric (1013 hectopascals)) is suitable for mass production, which is relatively inexpensive. But at the same time, it is necessary to maintain the sintering temperature (from about 1350 to 1450 ° C) for 30 to 60 minutes. Accordingly, it takes a long time to complete the vacuum sintering process. Therefore, if by means of vacuum sintering a carbide tip with a varying chemical composition is made in which the region of the apex has good wear resistance and the connecting region has good viscosity, the chemical elements providing the changing chemical composition diffuse one into another during a long sintering process, and the chemical composition aligns. As a result, it is not possible to maintain a changing chemical composition.

Итак, как показано на фиг.22, спеченный твердый сплав WC (карбид вольфрама) - Co образует эвтектическую структуру, и может выполняться спекание твердого сплава WC-Co с образованием жидкой фазы при температуре плавления кобальта (1490°С) или ниже. Поэтому если применяются первый металл или второй металл, обладающие приведенными далее отличительными особенностями, то можно достичь желаемых эффектов. Первый металл характеризуется тем, что он не образует эвтектическую структуру с WC. Второй металл характеризуется тем, что температура его эвтектики с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, а его температура плавления превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co. Соответственно, если к спеченному твердому сплаву WC-Co добавляют упомянутые первый металл или второй металл, в случае этих металлов можно сохранить тот же химический состав, что и при добавлении в твердом или полурасплавленном состоянии.So, as shown in FIG. 22, the sintered WC (Tungsten carbide) - Co hard alloy forms a eutectic structure, and the WC-Co hard alloy is sintered to form a liquid phase at a melting point of cobalt (1490 ° C.) or lower. Therefore, if a first metal or a second metal is used having the following distinguishing features, then the desired effects can be achieved. The first metal is characterized in that it does not form a eutectic structure with WC. The second metal is characterized by the fact that its eutectic temperature with WC exceeds the eutectic temperature of the sintered WC-Co alloy, and its melting temperature exceeds the sintering temperature with the formation of a liquid phase for the sintered WC-Co alloy. Accordingly, if the aforementioned first metal or second metal is added to the sintered WC-Co hard alloy, in the case of these metals the same chemical composition can be maintained as when added in the solid or semi-molten state.

Настоящим изобретением предлагается твердосплавный наконечник, выполненный в виде тела из спеченного твердого сплава WC-Co, причем химический состав спеченного твердого сплава, образующего твердосплавный наконечник, отличается тем, что соотношение WC и Co в их смеси, по существу, одинаково от области вершины до соединительной области, при этом первый связующий металл или второй связующий металл обеспечивают изменяющийся химический состав, причем содержание первого связующего металла или второго связующего металла увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области, при этом первый связующий металл не образует эвтектическую структуру с WC, и температура эвтектики второго связующего металла с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, а температура плавления второго связующего металла превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co.The present invention provides a carbide tip made in the form of a body of sintered WC-Co hard alloy, the chemical composition of the sintered hard alloy forming a carbide tip, characterized in that the ratio of WC and Co in their mixture is essentially the same from the region of the apex to the joint regions, wherein the first binder metal or the second binder metal provides a varying chemical composition, wherein the content of the first binder metal or the second binder metal increases in the direction from the apex region to the connecting region, while the first binder metal does not form a eutectic structure with WC, and the eutectic temperature of the second binder metal with WC exceeds the eutectic temperature of the sintered WC-Co alloy, and the melting temperature of the second binder metal exceeds the sintering temperature to form liquid phases for sintered hard alloy WC-Co.

Как описано выше, твердосплавный наконечник, соответствующий настоящему изобретению, обладает важной отличительной особенностью, заключающейся в том, что соотношение WC и Со в их смеси, по существу, одинаково от области вершины до соединительной области, при этом первый связующий металл или второй связующий металл обеспечивают изменяющийся химический состав, причем содержание первого связующего металла или второго связующего металла увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области, при этом первый связующий металл не образует эвтектическую структуру с WC, и температура эвтектики второго связующего металла с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, а температура плавления второго связующего металла превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co. В результате, по сравнению с WC (карбид вольфрама), который придает износостойкость, содержание Со (кобальт) и связующего металла, выполняющего функцию связки, является небольшим в области вершины и значительным в соединительной области. Поэтому можно предложить твердосплавный наконечник с идеальными свойствами, у которого область вершины обладает высокой твердостью, а также износостойкостью, и соединительная область обладает низкой твердостью, а также вязкостью.As described above, the carbide tip of the present invention has an important distinguishing feature in that the ratio of WC to Co in their mixture is substantially the same from the apex to the joint region, with the first binder metal or the second binder metal providing changing chemical composition, the content of the first binder metal or the second binder metal increasing in the direction from the region of the apex to the connecting region, while the first binder pp does not form a eutectic structure with WC, and the second eutectic temperature with WC binder metal than the eutectic temperature of WC-Co sintered hard alloy and the second bonding metal melting point above the sintering temperature to form a liquid phase for the cemented carbide WC-Co. As a result, in comparison with WC (tungsten carbide), which imparts wear resistance, the content of Co (cobalt) and a binder metal acting as a binder is small in the apex region and significant in the connecting region. Therefore, it is possible to offer a carbide tip with ideal properties, in which the region of the apex has high hardness as well as wear resistance, and the connecting region has low hardness and viscosity.

Предполагается, что содержание WC находится в диапазоне от 75 частей по весу до 95 частей по весу, включая указанные граничные значения, содержание Со находится в диапазоне от 5 частей по весу до 25 частей по весу, включая указанные граничные значения, и суммарное количество WC и Со составляет 100 весовых частей. Предпочтительно, чтобы при соблюдении указанного выше диапазона соотношение WC и Со в их смеси было, по существу, одинаковым от области вершины до соединительной области. Кроме того, если суммарное количество WC и Со составляет 75 весовых процентов или более, то 25 весовых процентов или менее приходится на связующий металл, температура эвтектики которого с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, и температура плавления которого превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co, причем связующий металл в предпочтительном случае обладает следующими отличительными особенностями. Связующий металл обеспечивает изменяющийся химический состав, причем его содержание увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области. Твердосплавный наконечник, имеющий указанный выше химический состав, в предпочтительном случае можно использовать в качестве наконечника с режущими кромками, прикрепленного к концу сверла, который предназначен, например, для сверления бетона.It is assumed that the WC content is in the range from 75 parts by weight to 95 parts by weight, including the specified boundary values, Co content is in the range from 5 parts by weight to 25 parts by weight, including the specified boundary values, and the total number of WC and Co is 100 parts by weight. Preferably, subject to the above range, the ratio of WC to Co in their mixture is substantially the same from the top region to the connecting region. In addition, if the total amount of WC and Co is 75 weight percent or more, then 25 weight percent or less falls on the binder metal, the eutectic temperature of which with WC exceeds the eutectic temperature of the sintered WC-Co alloy, and the melting temperature of which exceeds the sintering temperature with the formation of a liquid phase for the sintered WC-Co alloy, the binder metal preferably having the following distinctive features. The binder metal provides a changing chemical composition, and its content increases in the direction from the region of the apex to the connecting region. A carbide tip having the above chemical composition, in the preferred case, can be used as a tip with cutting edges attached to the end of the drill, which is intended, for example, for drilling concrete.

Ниже приведены примеры металлов, используемых в качестве связующего металла, температура эвтектики которого с WC превышает эвтектическую температуру (1280°С) спеченного твердого сплава WC-Co, и температура плавления которого превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы (1400°С) для спеченного твердого сплава WC-Co. В предпочтительном случае в качестве связующих металлов можно использовать относительно пластичный Ni (никель), имеющий температуру плавления 1450°С и модуль упругости 207·10⁹Н/м², или относительно пластичный Cr (хром), имеющий температуру плавления 1860°С и модуль упругости 249·10⁹ Н/м².Below are examples of metals used as a binder metal, the eutectic temperature of which with WC exceeds the eutectic temperature (1280 ° C) of the sintered WC-Co alloy, and the melting temperature of which exceeds the sintering temperature to form a liquid phase (1400 ° C) for the sintered solid WC-Co alloy. In the preferred case, relatively metallic Ni (nickel) having a melting point of 1450 ° C and an elastic modulus of 207 · 10 ⁹ N / m ² , or relatively plastic Cr (chromium) having a melting point of 1860 ° C and a modulus can be used as binding metals elasticity 249 · 10 ⁹ N / m ² .

Настоящее изобретение относится к способу производства твердосплавного наконечника, у которого соотношение WC и Со в их смеси, по существу, одинаково в каждом из слоев от вершинного слоя в области вершины до соединительного слоя в соединительной области, включая один или более промежуточных слоев, при этом первый связующий металл или второй связующий металл обеспечивают изменяющийся химический состав, причем содержание первого связующего металла или второго связующего металла увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области, при этом первый связующий металл не образует эвтектическую структуру с WC, и температура эвтектики второго связующего металла с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, а температура плавления второго связующего металла превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co. Способ производства указанного выше твердосплавного наконечника включает следующие процессы, состоящие из первого процесса, второго процесса, третьего процесса и четвертого процесса, при этом:The present invention relates to a method of manufacturing a carbide tip in which the ratio of WC and Co in their mixture is essentially the same in each of the layers from the top layer in the top region to the joint layer in the joint region, including one or more intermediate layers, the first the binder metal or the second binder metal provides a varying chemical composition, wherein the content of the first binder metal or the second binder metal increases in the direction from the apex to the connect region, while the first binder metal does not form a eutectic structure with WC, and the eutectic temperature of the second binder metal with WC exceeds the eutectic temperature of the WC-Co sintered hard alloy, and the melting temperature of the second binder metal exceeds the sintering temperature with the formation of a liquid phase for the sintered hard alloy WC-Co. A method of manufacturing the above carbide tip includes the following processes, consisting of a first process, a second process, a third process and a fourth process, wherein:

первый процесс представляет собой этап, на котором в пресс-форме для изготовления твердосплавного наконечника размещают порошок спеченного твердого сплава для вершинного слоя, содержащий смесь из WC и Со с требуемым их соотношением, и наименьшее количество связующего металла,the first process is a stage in which a sintered hard alloy powder for the top layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio and the smallest amount of binder metal is placed in a mold for the manufacture of a carbide tip;

второй процесс представляет собой этап, на котором в пресс-форме для изготовления твердосплавного наконечника сверху вершинного слоя размещают порошок спеченного твердого сплава для одного или более промежуточных слоев, содержащий смесь из WC и Со с их требуемым соотношением, и связующий металл, содержание которого постепенно увеличивается по сравнению с вершинным слоем,the second process is a stage in which a sintered hard alloy powder for one or more intermediate layers containing a mixture of WC and Co with their desired ratio is placed on top of the top layer in a mold for the manufacture of a carbide tip, and the binder metal, the content of which is gradually increasing compared to the top layer,

третий процесс представляет собой этап, на котором в пресс-форме для изготовления твердосплавного наконечника сверху промежуточного слоя (слоев) размещают порошок спеченного твердого сплава для соединительного слоя, содержащий смесь из WC и Со с их требуемым соотношением, и наибольшее количество связующего металла и прикладывают давление для получения прессовки (изделие, полученное прессованием порошка), аthe third process is a stage in which a sintered carbide powder for the connecting layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio and the largest amount of binder metal is applied and a pressure is applied in the mold for the manufacture of a carbide tip on top of the intermediate layer (s) for pressing (product obtained by pressing powder), and

четвертый процесс представляет собой этап, на котором прессовку помещают в нагревательную печь и спекают при температуре плавления связующего металла или ниже этой температуры и давлении ниже атмосферного для изготовления твердосплавного наконечника.the fourth process is a stage in which the compact is placed in a heating furnace and sintered at a melting temperature of the binder metal or below this temperature and a pressure below atmospheric for the manufacture of a carbide tip.

Таким образом, способ производства твердосплавного наконечника с использованием настоящего изобретения позволяет умело использовать химическое взаимодействие, при котором смесь из WC и Со с требуемым их соотношением образует эвтектическую структуру, но трудно получить эвтектическую структуру для специального связующего металла. Специальный связующий металл имеет температуру эвтектики с WC, которая превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, и температуру плавления, которая превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co. В соответствии с настоящим изобретением можно изготовить твердосплавный наконечник, у которого соотношение WC и Со в их смеси, по существу, одинаково от вершинного слоя в области вершины до соединительного слоя в соединительной области, первый связующий металл или второй связующий металл обеспечивают изменяющийся химический состав, причем содержание первого связующего металла или второго связующего металла увеличивается в направлении от вершинного слоя к соединительному слою, первый связующий металл не образует эвтектическую структуру с WC, и температура эвтектики второго связующего металла с WC превышает эвтектическую температуру спеченного твердого сплава WC-Co, а температура плавления второго связующего металла превышает температуру спекания с образованием жидкой фазы для спеченного твердого сплава WC-Co. Соответственно, можно предложить твердосплавный наконечник, у которого область вершины обладает высокой твердостью, а также износостойкостью, и соединительная область обладает низкой твердостью, а также вязкостью. В результате можно избежать нежелательных ситуаций. А именно, во время прикрепления твердосплавного наконечника к инструменту для механической обработки резанием или режущему инструменту при помощи пайки твердым припоем, сварки или тому подобного и во время эксплуатации данного инструмента, к которому был прикреплен твердосплавный наконечник, могут возникать остаточные напряжения в зоне соединения между твердосплавным наконечником и инструментом для механической обработки резанием или режущим инструментом, обусловленные различием в коэффициентах термического расширения между твердосплавным наконечником и упомянутым выше инструментом, химический состав которых различается. Но, так как остаточные напряжения исчезают в связи с тем, что пластичный соединительный слой, обладающий вязкостью, упруго деформируется в соответствии с остаточными напряжениями, то в твердосплавном наконечнике не возникает повреждений и он не отрывается во время прикрепления или во время эксплуатации в реальных условиях.Thus, the method of manufacturing a carbide tip using the present invention makes it possible to skillfully use chemical interaction in which a mixture of WC and Co with their desired ratio forms a eutectic structure, but it is difficult to obtain a eutectic structure for a special binder metal. The special binder metal has a eutectic temperature with WC that exceeds the eutectic temperature of the sintered WC-Co alloy and a melting temperature that exceeds the sinter temperature to form a liquid phase for the WC-Co sintered alloy. In accordance with the present invention, it is possible to manufacture a carbide tip in which the ratio of WC to Co in their mixture is substantially the same from the top layer in the top region to the joint layer in the joint region, the first binder metal or the second binder metal provides a varying chemical composition, wherein the content of the first binder metal or the second binder metal increases in the direction from the top layer to the connecting layer, the first binder metal does not form a eutectic structure with WC, and the eutectic temperature of the second binder metal with WC exceeds the eutectic temperature of the sintered WC-Co alloy, and the melting temperature of the second binder metal exceeds the sintering temperature with the formation of a liquid phase for the sintered WC-Co alloy. Accordingly, a carbide tip can be provided in which the apex region has high hardness as well as wear resistance, and the joint region has low hardness as well as viscosity. As a result, unwanted situations can be avoided. Namely, when a carbide tip is attached to a machining tool or a cutting tool by brazing, welding or the like, and during operation of the tool to which the carbide tip has been attached, residual stresses may occur in the joint zone between the carbide tip and tool for machining by cutting or cutting tool, due to the difference in the coefficients of thermal expansion between solid the alloy tip and the tool mentioned above, the chemical composition of which varies. But, since the residual stresses disappear due to the fact that the plastic connecting layer having a viscosity elastically deforms in accordance with the residual stresses, no damage occurs in the carbide tip and it does not come off during attachment or during operation under real conditions.

Эффекты от использования изобретенияEffects of Using the Invention

Благодаря описанным выше характеристикам настоящего изобретения можно предложить твердосплавный наконечник, у которого область вершины обладает износостойкостью, а соединительная область обладает вязкостью, а также недорогой и простой способ производства твердосплавного наконечника, являющегося рабочей частью, который не повреждается или не отрывается во время его прикрепления к инструменту для механической обработки резанием или режущему инструменту и во время эксплуатации данного инструмента, к которому был прикреплен твердосплавный наконечник.Due to the above-described characteristics of the present invention, it is possible to provide a carbide tip in which the tip region has abrasion resistance and the connecting region has viscosity, as well as an inexpensive and easy way to produce a carbide tip, which is a working part that does not get damaged or does not come off when it is attached to the tool for machining by cutting or cutting tool and during operation of the tool to which the hard lava tip.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий важную зону сверла, часть которого не показана, где к концу сверла прикреплен наконечник с режущими кромками, являющийся одним из вариантов твердосплавного наконечника, соответствующего настоящему изобретению.Figure 1 is a front view illustrating an important area of the drill, a part of which is not shown, where a tip with cutting edges is attached to the end of the drill, which is one embodiment of the carbide tip of the present invention.

Фиг.2 представляет собой схематично показанное поперечное сечение примерной пресс-формы для изготовления твердосплавного наконечника, на котором изображена многослойная прессовка.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an exemplary mold for manufacturing a carbide tip, which depicts a multilayer compact.

Фиг.3 представляет собой общий вид наконечника с режущими кромками для сверла, который является одним из вариантов твердосплавного наконечника, соответствующего настоящему изобретению.Figure 3 is a General view of the tip with cutting edges for the drill, which is one of the options carbide tip corresponding to the present invention.

Фиг.4 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий толщину каждого слоя в наконечнике с режущими кромками, являющемся одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.4 is a schematic view illustrating the thickness of each layer in a tip with cutting edges, which is one embodiment of the present invention.

Фиг.5 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, являющемся одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, от области вершины до соединительной области.Figure 5 illustrates the distribution of the concentration of components in the tip with cutting edges, which is one of the embodiments of the present invention, from the region of the apex to the connecting region.

Фиг.6(а)-6(f) представляют собой фотографии, сделанные при помощи микроскопа, различных зон на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками, являющегося одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, от основания до вершины.6 (a) -6 (f) are photographs taken with a microscope of various areas on the outer surface of the main cutting edge of the cutting edge tip, which is one embodiment of the present invention, from the base to the top.

На фиг.7 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах), концентрация никеля (в весовых процентах) и твердость по Роквеллу (HRA) в различных зонах на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками, являющегося одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, от основания до вершины.7 shows the concentration of cobalt (in weight percent), the concentration of nickel (in weight percent) and Rockwell hardness (HRA) in various zones on the outer surface of the main cutting edge of the cutting tip, which is one embodiment of the present invention, from base to the top.

Фиг.8 схематично иллюстрирует толщину каждого слоя в наконечнике с режущими кромками, являющемся другим вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 8 schematically illustrates the thickness of each layer in a cutting edge tip, which is another embodiment of the present invention.

Фиг.9 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, являющемся другим вариантом осуществления настоящего изобретения, от области вершины до соединительной области.Figure 9 illustrates the distribution of the concentration of components in the cutting tip, which is another embodiment of the present invention, from the apex to the connecting region.

На фиг.10 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах) в различных зонах на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками, являющегося другим вариантом осуществления настоящего изобретения, от основания до вершины.Figure 10 shows the concentration of cobalt (in weight percent) and the concentration of nickel (in weight percent) in various zones on the outer surface of the main cutting edge of the cutting tip, which is another embodiment of the present invention, from the base to the top.

Фиг.11 схематично иллюстрирует толщину каждого слоя в наконечнике с режущими кромками, являющемся еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.11 schematically illustrates the thickness of each layer in a tip with cutting edges, which is another embodiment of the present invention.

Фиг.12 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, являющемся еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, от области вершины до соединительной области.12 illustrates the distribution of the concentration of components in a cutting tip, which is another embodiment of the present invention, from the apex region to the joint region.

На фиг.13 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах) в различных зонах на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками, являющегося еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, от основания до вершины.13 shows cobalt concentration (in weight percent) and nickel concentration (in weight percent) in various zones on the outer surface of the main cutting edge of the cutting tip, which is another embodiment of the present invention, from the base to the top.

Фиг.14 представляет собой схематично показанное поперечное сечение другого варианта примерной пресс-формы для изготовления твердосплавного наконечника, на котором изображена многослойная прессовка.Fig. 14 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of an exemplary carbide tip manufacturing tool depicting a multilayer compact.

Фиг.15 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий толщину каждого слоя в наконечнике с режущими кромками, являющемся следующим вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig is a schematic view illustrating the thickness of each layer in the tip with cutting edges, which is another embodiment of the present invention.

На фиг.16 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах) в зоне поблизости от основания и другой зоне поблизости от вершины на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками, являющегося следующим вариантом осуществления настоящего изобретения.On Fig shows the concentration of cobalt (in weight percent) and the concentration of nickel (in weight percent) in the area near the base and another area near the top on the outer surface of the main cutting edge of the tip with cutting edges, which is the next embodiment of the present invention.

Фиг.17 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, являющемся следующим вариантом осуществления настоящего изобретения, от области вершины до соединительной области.17 illustrates the distribution of the concentration of components in a cutting edge tip, which is another embodiment of the present invention, from the apex region to the joint region.

Фиг.18 представляет собой фотографию, сделанную при помощи микроскопа, области вершины наконечника с режущими кромками, являющегося следующим вариантом осуществления настоящего изобретения.FIG. 18 is a photograph taken with a microscope of a tip tip region with cutting edges, which is another embodiment of the present invention.

Фиг.19 представляет собой фотографию, сделанную при помощи микроскопа, соединительной области наконечника с режущими кромками, являющегося следующим вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 19 is a photograph taken with a microscope of a connecting region of a tip with cutting edges, which is another embodiment of the present invention.

Фиг.20(а) представляет собой фотографию, иллюстрирующую внешний вид сверла, к концу которого был прикреплен наконечник с режущими кромками, являющийся одним из вариантов твердосплавного наконечника, соответствующего настоящему изобретению, и которое эксплуатировалось в реальных условиях в течение десяти часов, а фиг.20(b) представляет собой фотографию, иллюстрирующую внешний вид сверла, к концу которого был прикреплен наконечник с режущими кромками, отличающийся от упомянутого твердосплавного наконечника, и которое эксплуатировалось в реальных условиях в течение десяти часов.Fig. 20 (a) is a photograph illustrating the appearance of the drill, to the end of which a tip with cutting edges has been attached, which is one embodiment of the carbide tip of the present invention and which has been operated in real conditions for ten hours, and Fig. 20 (b) is a photograph illustrating the appearance of the drill, to the end of which a tip with cutting edges was attached, different from the carbide tip, and which was operated in p ideal conditions for ten hours.

Фиг.21 иллюстрирует средний диаметр частиц, используемых в этом описании.Fig illustrates the average particle diameter used in this description.

На фиг.22 приведена фазовая диаграмма для тройного сплава W-C-Co.22 is a phase diagram for a W-C-Co ternary alloy.

Фиг.23(а)-23(с) иллюстрируют изготовление головки сверла путем спекания согласно известному способу производства сверла.23 (a) to 23 (c) illustrate the manufacture of a drill head by sintering according to a known method of manufacturing a drill.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙLIST OF REFERENCE POSITIONS

1 - Пресс-форма1 - Mold

2 - Верхний пуансон2 - Upper Punch

3 - Нижний пуансон3 - Lower Punch

4 - Матрица4 - Matrix

5 - Слой вершины5 - vertex layer

6 - Первый промежуточный слой6 - The first intermediate layer

7 - Второй промежуточный слой7 - The second intermediate layer

8 - Соединительный слой8 - Connecting layer

9 - Наконечник с режущими кромками9 - Tip with cutting edges

10 - Область вершины10 - Peak area

11 - Соединительная область11 - Connective region

12 - Главная режущая кромка12 - Main cutting edge

13 - Вспомогательная режущая кромка13 - Auxiliary cutting edge

14 - Основная часть сверла14 - The main part of the drill

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREFERRED EMBODIMENTS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Приведенное ниже описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения должно быть рассмотрено совместно с чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями на множестве изображенных видов. Подробное описание и чертежи иллюстрируют различные примерные варианты осуществления заявляемого изобретения и, как предполагается, не являются ограничительными. Можно изменить или дополнить их должным образом, не выходя за пределы объема этого изобретения.The following description of preferred embodiments of the present invention should be considered in conjunction with the drawings, in which like elements are denoted by the same reference numerals in a plurality of views. The detailed description and drawings illustrate various exemplary embodiments of the claimed invention and are not intended to be limiting. You can modify or supplement them properly, without going beyond the scope of this invention.

(1) Первый вариант(1) The first option

Порошок, содержащий 85 весовых процентов порошка из WC (карбид вольфрама) со средним диаметром частиц 0,2 мкм и 15 весовых процентов порошка из Со (кобальт) со средним диаметром частиц 1,25 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить первую порошковую смесь для слоя вершины. Как показано на фиг.2, первая порошковая смесь была размещена в пресс-форме 1, состоящей из верхнего пуансона 2, нижнего пуансона 3 и матрицы 4, чтобы получить слой 5 вершины. Затем порошок, содержащий 98 весовых процентов порошка из WC-Co, состоящего на 85 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 15 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 2 весовых процента порошка из Ni (никель) со средним диаметром частиц 5,0 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить вторую порошковую смесь для первого промежуточного слоя. Вторая порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху слоя 5 вершины, чтобы получить первый промежуточный слой 6. И порошок, содержащий 95 весовых процентов порошка из WC-Со, состоящего на 85 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 15 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 5 весовых процентов указанного выше порошка из Ni, был равномерно перемешан, чтобы получить третью порошковую смесь для второго промежуточного слоя. Третья порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху первого промежуточного слоя 6, чтобы получить второй промежуточный слой 7. Далее, порошок, содержащий 92 весовых процента порошка из WC-Co, состоящего на 85 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 15 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 8 весовых процентов указанного выше порошка из Ni, был равномерно перемешан, чтобы получить четвертую порошковую смесь для соединительного слоя. Четвертая порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху второго промежуточного слоя 7, чтобы получить соединительный слой 8. К многослойной заготовке, содержащей слой 5 вершины, первый промежуточный слой 6, второй промежуточный слой 7 и соединительный слой 8, сверху было приложено давление при помощи верхнего пуансона 2, чтобы изготовить многослойную прессовку, химический состав которой изменяется в направлении по высоте. Описанным выше образом была изготовлена многослойная прессовка (прессовка, состоящая из двух или более слоев, химический состав которых различается). В первом варианте осуществления настоящего изобретения и других вариантах, которые описаны ниже, термин «средний диаметр частиц» означает следующее. Как показано на фиг.21, если по оси абсцисс отложен максимальный диаметр частиц порошка, а по оси ординат отложено количество порошка, то средний диаметр частиц порошка указывает диаметр тех частиц порошка, количество которых является наибольшим. В первом варианте осуществления настоящего изобретения многослойная прессовка, химический состав которой изменяется в направлении по высоте, была изготовлена путем послойного размещения на слое вершины по порядку первого промежуточного слоя, второго промежуточного слоя и соединительного слоя. Но возможен и обратный порядок, то есть изготовление многослойной прессовки, химический состав которой изменяется в направлении по высоте, путем послойного размещения на соединительном слое по порядку второго промежуточного слоя, первого промежуточного слоя и слоя вершины.A powder containing 85 weight percent of WC (tungsten carbide) powder with an average particle diameter of 0.2 μm and 15 weight percent of Co (cobalt) powder with an average particle diameter of 1.25 μm was uniformly mixed to obtain a first powder mixture for top layer. As shown in FIG. 2, the first powder mixture was placed in a mold 1 consisting of an upper punch 2, a lower punch 3, and a die 4 to form a top layer 5. Then a powder containing 98 weight percent of WC-Co powder consisting of 85 weight percent of the above WC powder and 15 weight percent of the above Co powder, and also containing 2 weight percent of Ni (nickel) powder with an average particle diameter 5.0 μm was uniformly mixed to obtain a second powder mixture for the first intermediate layer. A second powder mixture in the form of a layer was placed on top of the top layer 5 to obtain the first intermediate layer 6. And a powder containing 95 weight percent of WC-Co powder, consisting of 85 weight percent of the above WC powder and 15 weight percent of the specified above Co powder, and also containing 5 weight percent of the above Ni powder, was uniformly mixed to obtain a third powder mixture for the second intermediate layer. A third powder mixture in the form of a layer was placed on top of the first intermediate layer 6 to obtain a second intermediate layer 7. Next, a powder containing 92 weight percent of WC-Co powder, consisting of 85 weight percent of the above WC powder and 15 weight percent of the above Co powder, as well as containing 8 weight percent of the above Ni powder, was uniformly mixed to obtain a fourth powder mixture for the bonding layer. The fourth powder mixture in the form of a layer was placed on top of the second intermediate layer 7 to obtain a connecting layer 8. To the multilayer workpiece containing the top layer 5, the first intermediate layer 6, the second intermediate layer 7 and the connecting layer 8, pressure was applied from above using the upper punch 2 to produce a multilayer compact, the chemical composition of which varies in height direction. In the manner described above, a multilayer compact was manufactured (a compact consisting of two or more layers whose chemical composition is different). In a first embodiment of the present invention and other embodiments that are described below, the term "average particle diameter" means the following. As shown in FIG. 21, if the maximum particle diameter of the powder is plotted on the abscissa, and the amount of powder is plotted on the ordinate, then the average particle diameter of the powder indicates the diameter of those powder particles that are the largest. In the first embodiment of the present invention, a multilayer compact, the chemical composition of which varies in the direction of height, was made by layer-by-layer placement on the top layer in order of the first intermediate layer, the second intermediate layer and the connecting layer. But the reverse order is also possible, that is, the manufacture of a multilayer compact, the chemical composition of which changes in the direction of height, by layer-by-layer placement on the connecting layer in order of the second intermediate layer, the first intermediate layer and the vertex layer.

Описанная выше многослойная прессовка была помещена в вакуумную нагревательную печь (не показана). Давление в вакуумной нагревательной печи было снижено до 200 Па, а температура поднята до 1400°С. Спекание многослойной прессовки проводилось при температуре 1400°С и давлении 200 Па в течение 40 минут. Спекание, которое выполняется при давлении ниже атмосферного (1013 гектопаскалей), в общем называют вакуумным спеканием. Нагрев проводился в атмосфере азота, чтобы предотвратить окисление материала.The multilayer compact described above was placed in a vacuum heating furnace (not shown). The pressure in the vacuum heating furnace was reduced to 200 Pa, and the temperature was raised to 1400 ° C. The multilayer pressing was sintered at a temperature of 1400 ° C and a pressure of 200 Pa for 40 minutes. Sintering, which is performed at a pressure below atmospheric (1013 hectopascals), is generally called vacuum sintering. Heating was carried out in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the material.

При помощи описанного выше вакуумного спекания был получен наконечник 9 с режущими кромками, показанный на фиг.3. Фиг.4 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий толщину каждого слоя в наконечнике 9 с режущими кромками, который получен описанным выше образом.Using the above-described vacuum sintering, a tip 9 with cutting edges, shown in FIG. 3, was obtained. Figure 4 is a schematic view illustrating the thickness of each layer in the tip 9 with cutting edges, which is obtained as described above.

Фиг.5 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике 9 с режущими кромками, показанном на фиг.3, от острого кончика (области вершины) 10 до основания (соединительной области) 11, которое было измерено при помощи растрового электронного микроскопа. Содержание WC (карбид вольфрама) немного увеличивается в направлении от соединительной области к области вершины. Но соотношение WC и Со в их смеси остается почти одинаковым от области вершины до соединительной области. Изменение химического состава обеспечивает никель, содержание которого увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области.Figure 5 illustrates the distribution of the concentration of components in the tip 9 with cutting edges, shown in figure 3, from the sharp tip (top) 10 to the base (connecting region) 11, which was measured using a scanning electron microscope. The content of WC (tungsten carbide) increases slightly in the direction from the connecting region to the apex region. But the ratio of WC and Co in their mixture remains almost the same from the top region to the connecting region. The change in chemical composition provides nickel, the content of which increases in the direction from the region of the apex to the connecting region.

Фиг.6(а) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением вершины (см. фиг.7, «f») главной режущей кромки 12 наконечника 9 с режущими кромками, показанного на фиг.3. Фиг.6(b) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением зоны на 8 мм выше основания (см. фиг.7, «е») главной режущей кромки 12. Фиг.6(с) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением зоны на 6 мм выше основания (см. фиг.7, «d») главной режущей кромки 12. Фиг.6(d) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением зоны на 4 мм выше основания (см. фиг.7, «с») главной режущей кромки 12. Фиг.6(е) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением зоны на 2 мм выше основания (см. фиг.7, «b») главной режущей кромки 12. Фиг.6(f) представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением основания (см. фиг.7, «а») главной режущей кромки 12. Как показано на сделанных при помощи микроскопа фотографиях фиг.6(а)-6(f), спеченная структура удовлетворительно мелкая, без крупных включений.FIG. 6 (a) is a microscope photograph with a 4000-fold enlargement of the apex (see FIG. 7, “f”) of the main cutting edge 12 of the cutting tip 9 shown in FIG. 3. FIG. 6 (b) is a microscope photograph with a 4000-fold enlargement of the zone 8 mm above the base (see FIG. 7, “e”) of the main cutting edge 12. FIG. 6 (c) is taken with using a microscope, a photograph with a 4000-fold increase in the zone 6 mm above the base (see Fig. 7, “d”) of the main cutting edge 12. FIG. 6 (d) is a photograph taken with a microscope with a 4000-fold increase in the zone by 4 mm above the base (see Fig. 7, "c") of the main cutting edge 12. Fig. 6 (e) is a microscope made using a photograph with a 4000-fold enlargement of the zone 2 mm above the base (see FIG. 7, “b”) of the main cutting edge 12. FIG. 6 (f) is a microscopic photograph with a 4000-fold increase in the base (see Fig.7, "a") of the main cutting edge 12. As shown in the photographs taken with a microscope of Fig.6 (a) -6 (f), the sintered structure is satisfactorily small, without large inclusions.

На фиг.7 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах), концентрация никеля (в весовых процентах) и твердость по Роквеллу (HRA) в различных зонах с «а» по «f» на внешней поверхности главной режущей кромки 12 наконечника 9 с режущими кромками, показанного на фиг.3, от основания до вершины. Как показано на фиг.7, область вершины, где содержание связующего металла (Со и Ni) невелико, является твердой, в то же время основание (соединительная область), где содержание связующего металла (Со и Ni) значительно, является мягким. Таким образом, фиг.7 демонстрирует распределение твердости, подходящее для функции механической обработки резанием, выполнение которой требуется от наконечника с режущими кромками.7 shows the cobalt concentration (in weight percent), nickel concentration (in weight percent) and Rockwell hardness (HRA) in various zones "a" to "f" on the outer surface of the main cutting edge 12 of the tip 9 with cutting edges shown in figure 3, from the base to the top. As shown in FIG. 7, the region of the apex, where the content of the binder metal (Co and Ni) is small, is solid, while the base (joint region), where the content of the binder metal (Co and Ni) is significant, is soft. Thus, FIG. 7 shows a hardness distribution suitable for the machining function that is required from a cutting tip.

(2) Второй вариант(2) The second option

В качестве второго варианта осуществления настоящего изобретения в тех же условиях, что и в упомянутом первом варианте, была изготовлена многослойная прессовка, состоящая из четырех слоев, включающих слой вершины, первый промежуточный слой, второй промежуточный слой и соединительный слой с тем же соотношением смешивания, что и в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Указанная многослойная прессовка была помещена в вакуумную нагревательную печь (не показана). Давление в вакуумной нагревательной печи было снижено до 200 Па, а температура увеличена до 1470°С. Спекание многослойной прессовки проводилось при температуре 1470°С и давлении 200 Па в течение 40 минут. То есть подобным образом проводилось вакуумное спекание. Нагрев проводился в атмосфере азота, чтобы предотвратить окисление материала.As a second embodiment of the present invention, under the same conditions as in the aforementioned first embodiment, a multilayer compact was made up of four layers comprising a top layer, a first intermediate layer, a second intermediate layer and a connecting layer with the same mixing ratio as and in a first embodiment of the present invention. Specified multilayer pressing was placed in a vacuum heating furnace (not shown). The pressure in the vacuum heating furnace was reduced to 200 Pa, and the temperature was increased to 1470 ° C. The multilayer pressing was sintered at a temperature of 1470 ° C and a pressure of 200 Pa for 40 minutes. That is, vacuum sintering was carried out in a similar manner. Heating was carried out in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the material.

При помощи описанного выше вакуумного спекания был получен наконечник 9 с режущими кромками, показанный на фиг.3. Фиг.8 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий толщину каждого слоя в наконечнике 9 с режущими кромками, который получен описанным выше образом.Using the above-described vacuum sintering, a tip 9 with cutting edges, shown in FIG. 3, was obtained. Fig is a schematic view illustrating the thickness of each layer in the tip 9 with cutting edges, which is obtained as described above.

Фиг.9 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, который получен описанным выше образом, от острого кончика (области вершины) до основания (соединительной области), которое было измерено при помощи растрового электронного микроскопа. Изменение химического состава обеспечивает никель, содержание которого увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области. На фиг.10 показана концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах) в различных зонах с «n» по «r» на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника с режущими кромками от основания до вершины. Как показано на фиг.10, концентрация никеля (в весовых процентах) у вершины составляет более 0,5 весового процента.Fig.9 illustrates the distribution of the concentration of components in the tip with cutting edges, which is obtained in the manner described above, from a sharp tip (top region) to the base (connecting region), which was measured using a scanning electron microscope. The change in chemical composition provides nickel, the content of which increases in the direction from the region of the apex to the connecting region. Figure 10 shows the concentration of cobalt (in weight percent) and the concentration of nickel (in weight percent) in various zones "n" to "r" on the outer surface of the main cutting edge of the tip with cutting edges from the base to the top. As shown in figure 10, the concentration of Nickel (in weight percent) at the top is more than 0.5 weight percent.

Таким образом, в связи с тем, что никель диффундирует в направлении вершины в результате спекания при температуре выше температуры плавления никеля, проявляется тенденция к снижению твердости в области вершины.Thus, due to the fact that nickel diffuses in the direction of the apex as a result of sintering at a temperature above the melting point of nickel, there is a tendency to decrease hardness in the region of the apex.

(3) Третий вариант(3) The third option

Порошок, содержащий 90 весовых процентов порошка из WC (карбид вольфрама) со средним диаметром частиц 0,9 мкм и 10 весовых процентов порошка из Со (кобальт) со средним диаметром частиц 1,25 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить первую порошковую смесь для слоя вершины. Как показано на фиг.2, первая порошковая смесь была размещена в пресс-форме 1, состоящей из верхнего пуансона 2, нижнего пуансона 3 и матрицы 4, чтобы получить слой 5 вершины. Затем порошок, содержащий 95 весовых процентов порошка из WC-Co, состоящего на 90 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 10 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 5 весовых процентов порошка из Ni (никель) со средним диаметром частиц 5,0 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить вторую порошковую смесь для первого промежуточного слоя. Вторая порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху слоя 5 вершины, чтобы получить первый промежуточный слой 6. И порошок, содержащий 90 весовых процентов порошка из WC-Co, состоящего на 90 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 10 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 10 весовых процентов указанного выше порошка из Ni, был равномерно перемешан, чтобы получить третью порошковую смесь для второго промежуточного слоя. Третья порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху первого промежуточного слоя 6, чтобы получить второй промежуточный слой 7. Далее, порошок, содержащий 85 весовых процентов порошка из WC-Co, состоящего на 90 весовых процентов из указанного выше порошка WC и на 10 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 15 весовых процентов указанного выше порошка из Ni, был равномерно перемешан, чтобы получить четвертую порошковую смесь для соединительного слоя. Четвертая порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху второго промежуточного слоя 7, чтобы получить соединительный слой 8. К многослойной заготовке, содержащей слой 5 вершины, первый промежуточный слой 6, второй промежуточный слой 7 и соединительный слой 8, сверху было приложено давление при помощи верхнего пуансона 2, чтобы изготовить многослойную прессовку, химический состав которой изменяется в направлении по высоте. Описанным выше образом была изготовлена многослойная прессовка.A powder containing 90 weight percent of powder from WC (tungsten carbide) with an average particle diameter of 0.9 μm and 10 weight percent of powder from Co (cobalt) with an average particle diameter of 1.25 μm was uniformly mixed to obtain a first powder mixture for top layer. As shown in FIG. 2, the first powder mixture was placed in a mold 1 consisting of an upper punch 2, a lower punch 3, and a die 4 to form a top layer 5. Then a powder containing 95 weight percent of WC-Co powder consisting of 90 weight percent of the above WC powder and 10 weight percent of the above Co powder, and also containing 5 weight percent of Ni (nickel) powder with an average particle diameter 5.0 μm was uniformly mixed to obtain a second powder mixture for the first intermediate layer. A second powder mixture in the form of a layer was placed on top of the top layer 5 to obtain the first intermediate layer 6. And a powder containing 90 weight percent of WC-Co powder, consisting of 90 weight percent of the above WC powder and 10 weight percent of the specified above Co powder, and also containing 10 weight percent of the above Ni powder, was uniformly mixed to obtain a third powder mixture for the second intermediate layer. A third powder mixture in the form of a layer was placed on top of the first intermediate layer 6 to obtain a second intermediate layer 7. Next, a powder containing 85 weight percent of WC-Co powder, consisting of 90 weight percent of the above WC powder and 10 weight percent of the above Co powder, as well as containing 15 weight percent of the above Ni powder, was uniformly mixed to obtain a fourth powder mixture for the bonding layer. The fourth powder mixture in the form of a layer was placed on top of the second intermediate layer 7 to obtain a connecting layer 8. To the multilayer workpiece containing the top layer 5, the first intermediate layer 6, the second intermediate layer 7 and the connecting layer 8, pressure was applied from above using the upper punch 2 to produce a multilayer compact, the chemical composition of which varies in height direction. In the manner described above, a multilayer pressing was made.

Затем описанная выше многослойная прессовка была помещена в вакуумную нагревательную печь (не показана). Давление в вакуумной нагревательной печи было снижено до 200 Па, а температура поднята до 1550°С. Спекание многослойной прессовки проводилось при температуре 1550°С и давлении 200 Па в течение 40 минут. То есть подобным образом проводилось вакуумное спекание. Нагрев проводился в атмосфере азота, чтобы предотвратить окисление материала.Then, the multilayer compact described above was placed in a vacuum heating furnace (not shown). The pressure in the vacuum heating furnace was reduced to 200 Pa, and the temperature was raised to 1550 ° C. The multilayer pressing was sintered at a temperature of 1550 ° C and a pressure of 200 Pa for 40 minutes. That is, vacuum sintering was carried out in a similar manner. Heating was carried out in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the material.

При помощи описанного выше вакуумного спекания был получен наконечник 9 с режущими кромками, показанный на фиг.3. Фиг.11 схематично иллюстрирует толщину каждого слоя в наконечнике 9 с режущими кромками, который получен описанным выше образом.Using the above-described vacuum sintering, a tip 9 with cutting edges, shown in FIG. 3, was obtained. 11 schematically illustrates the thickness of each layer in the tip 9 with cutting edges, which is obtained as described above.

Фиг.12 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, который получен описанным выше образом, от острого кончика (области вершины) до основания (соединительной области), которое было измерено при помощи растрового электронного микроскопа. В приведенной ниже Таблице 1 указано расстояние от основания для различных зон на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника 9 с режущими кромками, а также концентрация кобальта (весовые проценты), концентрация никеля (весовые проценты) и твердость по Роквеллу (HRA) в этих зонах. На фиг.13 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах), взятые из Таблицы 1.12 illustrates the distribution of the concentration of components in a tip with cutting edges, which is obtained in the manner described above, from a sharp tip (top region) to the base (connecting region), which was measured using a scanning electron microscope. Table 1 below shows the distance from the base for different areas on the outer surface of the main cutting edge of tip 9 with cutting edges, as well as cobalt concentration (weight percent), nickel concentration (weight percent) and Rockwell hardness (HRA) in these zones. In Fig.13 shows the concentration of cobalt (in weight percent) and the concentration of Nickel (in weight percent), taken from Table 1.

Как показано на фиг.12, изменение химического состава обеспечивает никель, содержание которого увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области. Но, как видно из Таблицы 1, на расстоянии 11 мм от основания (место в непосредственной близости от вершины, см. фиг.13) содержание никеля превышает 1,5 весовых процента, что можно расценивать как диффузию никеля в направлении вершины.As shown in FIG. 12, a change in the chemical composition provides nickel, the content of which increases in the direction from the apex region to the connecting region. But, as can be seen from Table 1, at a distance of 11 mm from the base (a place in the immediate vicinity of the apex, see Fig. 13), the nickel content exceeds 1.5 weight percent, which can be regarded as the diffusion of nickel in the direction of the apex.

Таблица 1Table 1 Расстояние от основания, ммDistance from the base, mm Содержание, весовые процентыContent, weight percent СоWith NiNi Суммарное содержание Со и NiThe total content of Co and Ni Твердость,
HRAHardness,
Hra 0,10.1 6,0286.028 8,4248,424 14,45214,452 86,386.3 1one 6,3766,376 8,4168,416 14,79214,792 85,985.9 22 6,9066,906 7,9137,913 14,81914,819 85,785.7 33 8,0858,085 7,8377,837 15,59215,592 85,885.8 4four 8,5658.565 6,3626,362 14,92714,927 86,186.1 55 8,3388,338 4,7604,760 13,09813,098 86,886.8 66 9,9459,945 4,2044,204 14,14914,149 86,786.7 77 9,7469,746 3,1553,155 12,90112,901 87,087.0 88 9,5179,517 2,3832,383 11,90011,900 87,887.8 99 9,9559,955 1,9691,969 11,92411,924 87,887.8 1010 9,7999,799 1,7571,757 11,56611,566 87,587.5 11eleven 9,1849,184 1,5581,558 10,74210,742 87,987.9

(4) Четвертый вариант(4) Fourth Option

Порошок, содержащий 92 весовых процента порошка из WC (карбид вольфрама) со средним диаметром частиц 0,9 мкм и 8 весовых процентов порошка из Со (кобальт) со средним диаметром частиц 1,25 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить первую порошковую смесь для слоя вершины. Как показано на фиг.14, первая порошковая смесь была размещена в пресс-форме 1, состоящей из верхнего пуансона 2, нижнего пуансона 3 и матрицы 4, чтобы получить слой 5 вершины. Затем порошок, содержащий 95 весовых процентов порошка из WC-Co, состоящего на 92 весовых процента из указанного выше порошка WC и на 8 весовых процентов из указанного выше порошка Со, а также содержащий 5 весовых процентов порошка из Cr (хром) со средним диаметром частиц 10,0 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить вторую порошковую смесь для соединительного слоя. Вторая порошковая смесь в виде слоя была размещена сверху слоя 5 вершины, чтобы получить соединительный слой 8. К многослойной заготовке, содержащей слой 5 вершины и соединительный слой 8, сверху было приложено давление при помощи верхнего пуансона 2, чтобы изготовить многослойную прессовку, химический состав которой изменяется в направлении по высоте. Описанным выше образом была изготовлена многослойная прессовка.A powder containing 92 weight percent of WC (tungsten carbide) powder with an average particle diameter of 0.9 μm and 8 weight percent of Co (cobalt) powder with an average particle diameter of 1.25 μm was uniformly mixed to obtain a first powder mixture for top layer. As shown in FIG. 14, the first powder mixture was placed in a mold 1 consisting of an upper punch 2, a lower punch 3, and a die 4 to form a top layer 5. Then a powder containing 95 weight percent of WC-Co powder, comprising 92 weight percent of the above WC powder and 8 weight percent of the above Co powder, and also containing 5 weight percent of Cr (chromium) powder with an average particle diameter 10.0 μm was uniformly mixed to obtain a second powder mixture for the connecting layer. The second powder mixture in the form of a layer was placed on top of the top layer 5 to obtain a connecting layer 8. To a multilayer workpiece containing a top layer 5 and a connecting layer 8, pressure was applied from above using an upper punch 2 to make a multilayer compact, the chemical composition of which changes in height direction. In the manner described above, a multilayer pressing was made.

Затем описанная выше многослойная прессовка была помещена в вакуумную нагревательную печь (не показана). Давление в вакуумной нагревательной печи было снижено до 200 Па, а температура увеличена до 1400°С. Спекание многослойной прессовки проводилось при температуре 1400°С и давлении 200 Па в течение 40 минут. То есть подобным образом проводилось вакуумное спекание. Нагрев проводился в атмосфере азота, чтобы предотвратить окисление материала.Then, the multilayer compact described above was placed in a vacuum heating furnace (not shown). The pressure in the vacuum heating furnace was reduced to 200 Pa, and the temperature was increased to 1400 ° C. The multilayer pressing was sintered at a temperature of 1400 ° C and a pressure of 200 Pa for 40 minutes. That is, vacuum sintering was carried out in a similar manner. Heating was carried out in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the material.

При помощи описанного выше вакуумного спекания был получен наконечник 9 с режущими кромками, показанный на фиг.3. Фиг.15 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий толщину каждого слоя в наконечнике 9 с режущими кромками, который получен описанным выше образом. На фиг.16 приведены концентрация кобальта (в весовых процентах) и концентрация никеля (в весовых процентах) в зоне вблизи основания и другой зоне вблизи вершины на внешней поверхности главной режущей кромки наконечника 9 с режущими кромками, который получен описанным выше образом.Using the above-described vacuum sintering, a tip 9 with cutting edges, shown in FIG. 3, was obtained. Fig is a schematic view illustrating the thickness of each layer in the tip 9 with cutting edges, which is obtained as described above. On Fig shows the concentration of cobalt (in weight percent) and the concentration of nickel (in weight percent) in the area near the base and another area near the top on the outer surface of the main cutting edge of the tip 9 with cutting edges, which is obtained as described above.

Фиг.17 иллюстрирует распределение концентрации компонентов в наконечнике с режущими кромками, полученном описанным выше образом, от острого кончика (области вершины) до основания (соединительной области), которое было измерено при помощи растрового электронного микроскопа. Содержание карбида вольфрама (WC) не слишком сильно изменяется в направлении от соединительной области к области вершины. Изменение химического состава обеспечивает хром (Cr), содержание которого увеличивается в направлении от области вершины к соединительной области. Содержание кобальта (Со) в направлении от области вершины к соединительной области изменяется в широких пределах.Fig.17 illustrates the distribution of the concentration of components in the tip with cutting edges, obtained as described above, from a sharp tip (region of the apex) to the base (connecting region), which was measured using a scanning electron microscope. The tungsten carbide (WC) content does not change too much in the direction from the connecting region to the apex region. Changing the chemical composition provides chromium (Cr), the content of which increases in the direction from the top region to the connecting region. The content of cobalt (Co) in the direction from the region of the apex to the connecting region varies widely.

Фиг.18 представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением области вершины наконечника с режущими кромками, который получен описанным выше образом. Фиг.19 представляет собой сделанную при помощи микроскопа фотографию с 4000-кратным увеличением соединительной области наконечника с режущими кромками, который получен описанным выше образом. Можно видеть, что структура соединительной области, показанной на фиг.19, измельчена (стала мелкой) по сравнению со структурой области вершины, показанной на фиг.18. Суммарное содержание (11,338 весовых процентов, см. фиг.16) кобальта и хрома в соединительной области, соответствующее указанной выше фотографии, которая сделана при помощи микроскопа, превосходит суммарное содержание (8,527 весовых процентов, см. фиг.16) кобальта и хрома в области вершины, соответствующее указанной выше фотографии, которая сделана при помощи микроскопа. Но твердость по Роквеллу (HRA) в области вершины составляла 90,6, а твердость по Роквеллу (HRA) в соединительной области составляла 92,0, что соответствует верхнему пределу, который может показать инструмент для измерения твердости по Роквеллу. Поэтому предполагается, что реальная твердость по Роквеллу (HRA) в соединительной области превышает 92,0. Таким образом, в случае добавления хрома как связующего металла химический состав изменяется, но можно видеть, что при спекании структура измельчается, и проявляется тенденция к увеличению твердости.Fig. 18 is a microscopic photograph with a 4000-fold increase in the tip area of the tip with cutting edges, which was obtained as described above. Fig. 19 is a microscopic photograph with a 4000-fold magnification of the connecting region of the tip with cutting edges, which is obtained as described above. You can see that the structure of the connecting region shown in Fig.19, crushed (became small) compared with the structure of the region of the apex shown in Fig.18. The total content (11.338 weight percent, see FIG. 16) of cobalt and chromium in the connecting region, corresponding to the above photograph taken with a microscope, exceeds the total content (8.527 weight percent, see FIG. 16) of cobalt and chromium in the region vertices corresponding to the above photograph, which was taken using a microscope. But the Rockwell hardness (HRA) in the vertex region was 90.6, and the Rockwell hardness (HRA) in the joint region was 92.0, which corresponds to the upper limit that the Rockwell hardness tool can show. Therefore, it is assumed that the actual Rockwell hardness (HRA) in the joint region is greater than 92.0. Thus, in the case of adding chromium as a binder metal, the chemical composition changes, but it can be seen that during sintering the structure is crushed, and a tendency to increase hardness is manifested.

(5) Пятый вариант(5) Fifth option

Фиг.1 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий важную зону сверла, часть которого не показана, где к основной части 14 сверла при помощи контактной сварки был прикреплен наконечник 9 с режущими кромками, полученный описанным выше образом.Figure 1 is a front view illustrating an important area of the drill, a part of which is not shown, where the tip 9 with cutting edges, obtained in the manner described above, was attached to the main part 14 of the drill by contact welding.

(6) Шестой вариант(6) Sixth option

Фиг.20(а) представляет собой фотографию в увеличенном масштабе, иллюстрирующую внешний вид сверла (включая соединительную область), к основной части 14 которого, выполненной из хромомолибденовой стали, при помощи контактной сварки был прикреплен наконечник 9 с режущими кромками, полученный при использовании первого варианта настоящего изобретения, и которое применялось для сверления бетона в течение десяти часов. Можно видеть, что после реальной эксплуатации в течение десяти часов, без учета времени прикрепления к сверлу, в соединительной части не возникло повреждений.Fig. 20 (a) is an enlarged photograph illustrating the appearance of the drill (including the connecting region), to the main part 14 of which is made of chromium-molybdenum steel, by means of contact welding, a tip 9 with cutting edges attached using the first variant of the present invention, and which was used for drilling concrete for ten hours. You can see that after actual operation for ten hours, without taking into account the time of attachment to the drill, no damage occurred in the connecting part.

Фиг.20(b) представляет собой фотографию в увеличенном масштабе, иллюстрирующую внешний вид сверла, к основной части которого был прикреплен наконечник с режущими кромками, отличающийся от упомянутого твердосплавного наконечника, и которое применялось для сверления бетона. Этот наконечник с режущими кромками, в отличие от описанного выше, был получен следующим образом. Порошок, содержащий 85 весовых процентов порошка из WC (карбид вольфрама) со средним диаметром частиц 0,2 мкм и 15 весовых процентов порошка из Со (кобальт) со средним диаметром частиц 1,25 мкм, был равномерно перемешан, чтобы получить порошковую смесь. Порошковая смесь была размещена в пресс-форме 1, имеющей сечение, показанное на фиг.2. Прессовка была получена при помощи того же процесса, что и описанный выше. Затем прессовка была помещена в вакуумную нагревательную печь (не показана). Давление в вакуумной нагревательной печи (атмосфера азота) было снижено до 200 Па, а температура поднята до 1400°С. Спекание прессовки проводилось при температуре 1400°С и давлении 200 Па в течение 40 минут. То есть подобным образом проводилось вакуумное спекание.Fig. 20 (b) is an enlarged photograph illustrating the appearance of the drill, to the main part of which a tip with cutting edges was attached, which is different from the carbide tip, and which was used for drilling concrete. This tip with cutting edges, in contrast to the one described above, was obtained as follows. A powder containing 85 weight percent powder from WC (tungsten carbide) with an average particle diameter of 0.2 μm and 15 weight percent powder from Co (cobalt) with an average particle diameter of 1.25 μm was uniformly mixed to obtain a powder mixture. The powder mixture was placed in the mold 1 having the cross section shown in figure 2. Pressing was obtained using the same process as described above. Then the compact was placed in a vacuum heating furnace (not shown). The pressure in the vacuum heating furnace (nitrogen atmosphere) was reduced to 200 Pa, and the temperature was raised to 1400 ° C. The pressing sintering was carried out at a temperature of 1400 ° C and a pressure of 200 Pa for 40 minutes. That is, vacuum sintering was carried out in a similar manner.

Упомянутый отличающийся наконечник 9а при помощи контактной сварки был прикреплен к основной части 14а сверла, выполненного из хромомолибденовой стали, и применялся для сверления бетона. Во время прикрепления наконечник 9а с режущими кромками не был поврежден. Но спустя три часа после начала сверления наконечник 9а с режущими кромками оторвался от основной части 14а сверла, как показано на фиг.20(b). Этот наконечник 9а с режущими кромками отличается тем, что имеет неизменный химический состав, и данный наконечник с режущими кромками создан из монослоя с почти одинаковым химическим составом от области вершины до соединительной области, и соединительной области не придана вязкость. С другой стороны, в месте соединения наконечника с режущими кромками и основной части сверла возникают сложные остаточные напряжения, обусловленные различием в коэффициентах термического расширения между упомянутыми наконечником с режущими кромками и основной частью сверла, химический состав которых различается. В результате, из-за сложных остаточных напряжений произошел отрыв наконечника 9а с режущими кромками от основной части 14а сверла.Mentioned different tip 9a by means of contact welding was attached to the main part 14A of the drill made of chromium-molybdenum steel, and was used for drilling concrete. During attachment, the cutting tip 9a was not damaged. But three hours after the start of drilling, the tip 9a with cutting edges came off from the main part 14a of the drill, as shown in Fig. 20 (b). This cutting tip 9a is characterized in that it has a constant chemical composition, and this cutting tip is made of a monolayer with almost the same chemical composition from the tip region to the connecting region, and the connecting region is not viscous. On the other hand, at the junction of the tip with the cutting edges and the main part of the drill, complex residual stresses arise due to the difference in the thermal expansion coefficients between the mentioned tip with cutting edges and the main part of the drill, the chemical composition of which is different. As a result, due to complex residual stresses, the tip 9a with cutting edges detaches from the core portion 14a of the drill.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Твердосплавный наконечник, соответствующий настоящему изобретению, подходит для использования в качестве материала рабочей части различных инструментов для механической обработки резанием и режущих инструментов, таких как сверло, пила с режущими элементами в виде наконечников, косилка, пила без специальных наконечников или тому подобное.The carbide tip of the present invention is suitable for use as a material for the working part of various machining tools and cutting tools, such as a drill, a saw with cutting elements in the form of tips, a mower, a saw without special tips or the like.

Claims

1. A carbide tip made of a sintered WC-based hard alloy containing Co and Ni, the carbide tip having a vertex region and a connecting region, the ratio of WC and Co in the alloy being substantially the same from the vertex region to the connecting region, with this Ni provides a changing chemical composition of the alloy, and the Ni content increases in the direction from the vertex to the connecting region, while Ni has a eutectic temperature with WC exceeding the temperature of the alloy eutectic, and round of fusion greater than the sintering temperature of the alloy to form a liquid phase.

2. A method of manufacturing a carbide tip having an apex region and a connecting region and made of a sintered WC-based hard alloy containing Co and Ni, wherein the ratio of WC and Co in the alloy is substantially the same in each layer from the apex layer in the apex region to the connecting layer in the connecting region, including at least one intermediate layer, wherein Ni provides a varying chemical composition of the alloy, wherein the Ni content increases in the direction from the apex region to the connecting region While Ni has a eutectic temperature with WC, exceeding the eutectic temperature of the alloy and a melting temperature greater than the sintering temperature of the alloy to form a liquid phase, the method comprising:
(a) supplying a powder for an apical layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio and the first amount of Ni to a carbide tip mold,
(b) placing the powder for at least one intermediate layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio of Ni, the content of which is gradually increasing compared to the top layer, on the top layer in the carbide tip mold,
(c) placing the powder for the connecting layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio and a second amount of Ni on an intermediate layer or layers in a carbide tip mold and applying pressure to obtain a compact, the second amount being greater than the first quantity, and
(d) placing the compact in a heating furnace and sintering at a melting point of Ni or below this temperature and a pressure below atmospheric for the manufacture of a carbide tip.

3. A method of manufacturing a carbide tip having an apex region and a connecting region and made of a sintered WC-based hard alloy containing Co and Ni, wherein the ratio of WC and Co in the alloy is substantially the same in each layer from the apex layer in the apex region to the connecting layer in the connecting region, whereby Ni provides a varying chemical composition of the alloy, and the Ni content increases in the direction from the apex region to the connecting region, while Ni has a eutectic temperature with WC of higher temperature of the eutectic of the alloy, and a melting temperature exceeding the sintering temperature with the formation of the liquid phase of the alloy, the method includes:
(a) supplying a powder for an apical layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio to a mold for a carbide tip,
(b) placing the powder for the bonding layer containing a mixture of WC and Co with their desired ratio of Ni on the top layer in the carbide tip mold and applying pressure to obtain a compact, and
(c) placing the compact in a heating furnace and sintering at a melting point of Ni or below this temperature and a pressure below atmospheric for the manufacture of a carbide tip.