(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.
C22C 29/02 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2006년12월05일
10-0654524
2006년11월29일
(21) 출원번호 10-2000-0009058 (65) 공개번호 10-2000-0058179
(22) 출원일자 2000년02월24일 (43) 공개일자 2000년09월25일
심사청구일자 2005년01월21일
(30) 우선권주장 51516
28245
1999년02월26일
2000년02월04일
일본(JP)
일본(JP)
(73) 특허권자 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
일본국 아이치켄 나고야시 미주호쿠 다카츠지-초14-18
(72) 발명자 아부가와고헤이
일본국아이치켄나고야시미주호쿠다카츠지-초14-18니혼도꾸슈도교가
부시키가이샤내
(74) 대리인 김병진
노태정
백명자
심사관 : 김수성
전체 청구항 수 : 총 8 항
(54) 서멧공구
(57) 요약
(과제) 내결손성 및 내마모성이 우수한 서멧공구를 제공한다.
(해결수단) 서멧공구(1)는 공구의 표면을 덮는 매우 경질인 경질층(11)과, 이 경질층(11)에 의해서 덮여지며 경질층(11)보
다 무른 내부(13)로 구성되어 있다. 상기 서멧공구(1)의 모서리부분에는 절삭가공시에 피삭재와 맞닿는 절삭날 선단부 (7)
가 형성되어 있다. 이 절삭날 선단부(7)의 선단에는 호닝가공에 의해서 R반경이 0.04∼0.16㎜ 범위의 R가공이 실시되어
있다. 즉, 절삭날 선단부(7)에는 소위 R모따기에 의한 모따기 가공이 실시되어 있으며, 이것에 의해서 서멧공구(1)의 내부
(13)가 노출된 R가공부(노출부)(15)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 R가공부(15)의 주위에 경질층(11)이 배치되는 구성으
로 되어 있다.
대표도
도 4
특허청구의 범위
등록특허 10-0654524
- 1 -
청구항 1.
서멧공구의 모서리의 절삭날 선단부에 서멧공구의 내부가 노출되는 노출부를 가짐과 아울러, 상기 노출부의 주위에 상기
경질층을 가지는 서멧공구에 있어서,
상기 노출부는 상기 서멧공구의 내부가 노출되도록 R모따기 가공된 R가공부 또는 C모따기 가공된 C가공부이고,
상기 서멧공구의 내부의 중앙에 있어서의 결합상 금속량을 100중량%로 한 경우, 상기 경질층에 있어서의 상기 결합상 금
속량이 11중량% 이하인 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 2.
삭제
청구항 3.
청구항 2에 있어서,
상기 R가공부의 R반경이 0.04∼0.16㎜의 범위인 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 4.
청구항 1 항에 있어서,
상기 경질층의 두께가 2∼20㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 5.
청구항 1 항에 있어서,
상기 서멧공구는 결합상으로서 철족 금속중 적어도 2종 이상, 경질상으로서 주기율표 4A, 5A, 6A족의 탄화물, 질화물, 탄
질화물중 적어도 2종 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 6.
청구항 5 에 있어서,
상기 서멧공구의 소결표면층으로의 상기 결합상 금속의 삼출이 관찰되지 않는 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 7.
삭제
청구항 8.
청구항 1 에 있어서,
등록특허 10-0654524
- 2 -
상기 서멧공구의 플랭크 및 경사면에 소결표면층이 존재하는 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 9.
삭제
청구항 10.
삭제
청구항 11.
청구항 1 에 있어서,
상기 서멧공구의 플랭크 또는 경사면에 소결표면층이 존재하는 것을 특징으로 하는 서멧공구.
청구항 12.
청구항 5 에 있어서,
상기 주기율표상 철족 금속은 Ni, Co, Fe를 포함하는 것을 특징으로 하는 서멧공구.
명세서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은, 예를 들면 강철을 고속가공할 수 있는 서멧공구에 관한 것이다.
종래에는, 예를 들면 일본국 공개특허 평9-104943호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 강철의 절삭가공에서는 서멧공구
가 사용된다. 이 서멧이란, Ni등의 철족 금속인 결합상(結合相) 금속과 TiCN등의 경질상(硬質相) 재료 등으로 이루어지는
소결경질합금(燒結硬質合金)이다.
이러한 종류의 서멧공구의 표면에는 소결시에 형성된 소결표면층(sintered skin)이 그대로 남아 있는 것이 있는데, 이 소
결표면층으로는 통상 Ni등의 결합상 금속이 삼출(渗出:exudation)되는 것이 관찰된다. 그런데, 결합상 금속이 소결표면층
으로 삼출된 경우에는, 이 삼출된 결합상 금속과 피삭재가 용착(溶着)됨으로써 서멧공구의 절삭날에 과도한 절삭저항이 걸
리게 되어 절삭날이 결손되는, 즉 치핑되는 경우를 많이 볼 수 있다.
그 대책으로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 서멧공구의 표면에 서멧공구의 내부(P1)와는 상이한 조성으로 하여 서멧공구의
내부(P1)보다 경질인 경질층(P2)을 형성하는 기술이 있다.
이 기술은, 서멧공구의 내부(P1)에 비해 결합상 금속량을 감소시킨, 즉 경질상 재료의 비율을 증가시킨 경질층(P2)을 서멧
공구의 표면에 존재케 함으로써 서멧공구의 내마모성 및 내결손성을 개선하는 것이다.
즉, 경질층(P2)의 존재에 의해서 내마모성을 향상시킴과 아울러, 경질층(P2)내에 있어서의 용착의 원인이 되는 결합상 금
속량을 저감시킴으로써 용착을 방지하여 내결손성을 향상시키는 것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
등록특허 10-0654524
- 3 -
그러나, 상술한 종래기술에서는 내마모성 및 내결손성의 개선에 있어서 어느 정도 효과가 있는 것이지만 반드시 충분한 것
은 아니다.
즉, 결합상 금속인 Ni등의 열팽창 계수와 경질층(P2)에 많이 포함되는 TiCN등의 경질상 재료의 열팽창 계수가 크게 상이
하기 때문에, 온도변화가 커서 열적인 부하가 큰 가공조건에서는 서멧공구의 절삭날에 결손이 생길 수 있다는 문제점이 있
었다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 내결손성 및 내마모성이 우수한 서멧공구를 제공하는 것을 목적
으로 한다.
발명의 구성
(1) 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상기 서멧공구의 모서리의 절삭날 선단부에 서멧공구의 내부가 노출되는 노출부를 가짐과 아울러, 상기 노출부의 주위에
상기 경질층을 가지는 서멧공구에 있어서,
상기 노출부는 상기 서멧공구의 내부가 노출되도록 R모따기 가공된 R가공부 또는 C모따기 가공된 C가공부이고,
상기 서멧공구의 내부의 중앙에 있어서의 결합상 금속량을 100중량%로 한 경우, 상기 경질층에 있어서의 상기 결합상 금
속량이 11중량% 이하인 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
본 발명에서는, 도 1에 예시한 바와 같이, 서멧공구의 절삭날 선단부에는 서멧공구의 내부가, 예를 들면 R모따기(radius)
에 의해서 노출된 노출부가 형성되어 있으며, 그 주위에는 경질층이 형성되어 있다. 또한, 도 1은 대략 직방체의 서멧공구
(네거티브 팁)를 경사면측에서 본 것으로서, 경사면측의 경질층을 제거한 상태로 나타낸 것이다.
따라서, 서멧공구의 절삭날 선단부에 의해서 피삭재를 가공할 경우에는, 경질층보다 무르고 또한 인성(靭性)이 있는 노출
부를 피삭재에 대고서 절삭가공을 하기 때문에, 절삭날 선단부에 큰 힘이 가해지더라도 결손이 생기기 어렵다. 또, 노출부
의 주위에는 서멧공구의 내부보다 경질인 경질층으로 덮여져 있기 때문에, 절삭시에 절삭분이 경질층에 맞닿더라도 경질
층에 마모가 생기기 어렵다.
즉, 본 발명의 서멧공구는 서멧공구의 내부가 노출된 노출부와 그 주위에 극히 경질인 경질층을 구비하고 있기 때문에, 우
수한 내결손성 및 내마모성을 모두 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 서멧이란 Ni등의 철족 금속인 결합상 금속과 TiCN등의 경질상 재료 등으로 이루어지는 소결경질
합금이고, 서멧공구란 이와 같은 합금으로 된 공구이다.
또, 상기한 본 발명에서 서멧공구의 내부가 노출되도록 R모따기 가공된 R가공부 또는 C모따기(chamfering) 가공된 C가
공부인 노출부를 특징으로 하고 있다.
상기 노출부로서는 서멧공구의 모서리의 절삭날 선단부에 서멧공구의 내부가 노출되도록 R모따기 가공에 의해서 형성된
R가공부나 C모따기 가공에 의해서 형성된 C가공부를 채용할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 서멧공구의 내부의 중앙에 있어서의 상기 결합상 금속량을 100중량%로 한 경우, 상기 경질층에
있어서의 상기 결합상 금속량이 11중량% 이하인 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
본 발명은 경질층내의 결합상 금속량을 규정한 것이다. 따라서, 본 발명에 있어서의 경질층은 이 경질층내의 결합상 금속
량에 의해서 정의할 수 있다.
경질층에 있어서의 결합상 금속량이 11중량% 이하의 범위이면, 소결표면층으로 삼출되는 표면 근방의 결합상 금속량 자
체가 적기 때문에, 용착이 발생하기 어렵게 됨으로써 내결손성이 우수해 진다.
또한, 결합상 금속량이 11중량%를 상회하면, 절삭가공시에 용착에 의해서 절삭날에 결손이 생기는 것이 후술하는 실험결
과에 의해서 확인되었다. 또, 상기 조성의 경질층의 두께가 2∼20㎛이라면, 내마모성이 우수해 진다.
또한, 서멧공구의 내부의 중앙이란, 조성 비교의 기준이 되는 결합상 금속량의 측정위치를 나타낸 것이고, 서멧공구의 내
부의 대략 중앙이라면 조성의 편차가 적기 때문에 매우 적절하다.
그리고, 본 발명은, 상기 R가공부의 R반경이 0.04∼0.16㎜의 범위인 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
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본 발명은 R가공부의 R반경을 예시한 것이다. 상기한 범위의 R반경이라면, 절삭날 선단부를 연마하여 R가공부를 적당한
정도로 노출시킬 수 있다. 따라서, 절삭시에는 절삭날 선단부에 결손이 생기기 어렵기 때문에 적절한 절삭이 가능하다.
한편, 본 발명은, 상기 경질층의 두께가 2∼20㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
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본 발명은 경질층의 두께를 예시한 것이다. 상기한 범위의 두께라면, 절삭날 선단부를 연마하여 R가공부를 노출시킬 때에,
R가공부의 주위에 적당한 정도로 경질층이 배치된 구성으로 할 수 있다. 따라서, 절삭시에는 절삭날 선단부에 마모가 생기
기 어렵기 때문에 적절한 절삭이 가능하다.
또, 경질층의 두께가 2㎛ 이상이면, 경질층이 존재함에 의한 내마모성의 효과가 충분히 얻어진다. 한편, 경질층의 두께가
20㎛ 이하이면, 상술한 R모따기 가공을 통상의 범위에서 한 경우에 R가공부를 용이하게 노출시킬 수 있다.
또, 특히 R가공부의 R반경이 0.04∼0.16㎜의 범위이고 또한 경질층의 두께가 2∼20㎛의 범위인 경우에는 절삭날 선단부
에 R모따기 가공을 실시함으로써 그 선단에 적당한 정도의 크기로 서멧공구의 내부가 노출되는 R가공부를 용이하게 형성
할 수 있기 때문에 매우 적절하다.
그리고 본 발명의 서멧공구는 결합상으로서 철족 금속중 적어도 2종 이상, 경질상으로서 주기율표 4A, 5A, 6A족의 탄화
물, 질화물, 탄질화물중 적어도 2종 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
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서멧공구는, 예를 들면 도 2에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 통상 TiCN등의 경질입자를 포함하는 경질상, 결합상 금속이
나 바인더로 이루어지는 결합상, 결합상 및 경질상의 성분으로 이루어지는 고용체 등으로 구성되어 있는데, 본 발명은 그
조성을 예시한 것이다.
여기서, 상기 철족 금속으로서는 Ni, Co, Fe을 들 수 있다.
또, 상기 4A, 5A, 6A족의 탄화물, 질화물, 탄질화물로서는, 예를 들면 4A족의 탄화물인 TiC, 4A족의 질화물인 TiN, 4A
족의 탄질화물인 TiCN이나, 5A족의 탄화물인 VC, NbC, TaC, 6A족의 탄화물인 Mo2C, WC 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 서멧공구의 소결표면층으로의 상기 결합상 금속의 삼출이 실질상 관찰되지 않는 것을 특징으로 하는
서멧공구를 요지로 한다.
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서멧공구의 소결표면층으로의 결합상 금속의 삼출이 관찰되지 않는 경우에는, 서멧공구의 절삭날과 피삭재간에 용착이 생
기기 어렵기 때문에, 용착에 기인하는 절삭날의 결손을 방지할 수 있다.
또한, 결합상 금속의 삼출이 실질상 관찰되지 않는 정도란, 예를 들면 SEM(주사형 전자현미경에 부속된 에너지 분산 X선
분석장치)에 의한 측정에서는 1.9중량% 이하를 나타낸다. 이것은, SEM에 의한 측정에서는 단지 소결표면층의 표면뿐만
이 아니라 상기 소결표면층의 약간의 내부까지의 양도 측정하기 때문이고, 이 범위내라면 삼출이 실질적으로 일어나지 않
는 것으로 간주할 수 있다.
그리고, 상기 서멧공구의 플랭크 및/또는 경사면에 소결표면층이 존재하는 것을 특징으로 하는 서멧공구를 요지로 한다.
등록특허 10-0654524
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서멧공구의 표면에 소결표면층이 남아 있는 경우, 예를 들면 경질층의 표면이 소결시에 형성된 소결표면층을 가지는 경우
에는 코팅등과 같은 서멧공구의 표면처리를 생략할 수 있어 비용상의 면에서 유익하다.
또, 상기한 서멧공구의 제조방법으로서, 서멧 재료의 성형체를 소결한 후에, 5∼50Torr의 감압 질소분위기하에서 15∼25
분간 온도를 저감시키는 조건에서 서멧공구를 제조하게 된다.
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이러한 제조 방법에 의하면, 서멧공구의 표면에 경질층을 형성할 때에 이 경질층에 포함되는 결합상 금속량을 예를 들면
11중량% 이하로 저감시킴으로써, 결합상 금속의 소결표면층으로의 삼출을 억제할 수 있다,
본 발명에 있어서, 냉각시의 분위기 가스를 질소로 한정한 것은, 질소가스의 도입에 의해서 서멧공구의 표면에 있어서의
예를 들면 4A, 5A, 6A족 성분이 질화되어 그 표면에 결합상 금속성분과 낮은 습윤성(wettability)을 나타내는 4A, 5A,
6A족 성분의 질화물로 이루어진 질화상(窒化相)이 형성되며, 이 질화상에 의해서 결합상 금속의 소결체 표면으로의 삼출
이 억제되기 때문이다.
또, 온도를 저감시키는 시간에 대하여 15∼25분으로 한 것은, 15분 미만이면 결합상 금속의 삼출억제효과가 불충분하고,
25분을 상회하면 흑연상(graphite phase)이 형성되기 때문이다.
또한, 상기 성형체를 소결할 때에는, 예를 들면 질소 이외의 불활성 가스의 감압 분위기하에서 1400∼1600℃의 온도까지
소결하면, 충분한 소결을 할 수 있기 때문에 매우 적절하다.
그리고, 감압 질소분위기의 질소분압을 5∼50Torr로 한정한 것은, 5Torr 이하에서는 결합상 금속의 삼출억제효과가 불
충분하기 때문이다. 한편, 50Torr 이상이면, 예를 들면 4A, 5A, 6A족 성분의 질화에 의해서 잉여의 탄소가 흑연상을 형성
하여 물리특성(강도 등)의 저하를 초래하기 때문이다.
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(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 서멧공구 및 그 제조방법에 관한 실시형태의 예(실시예)를 설명한다.
(실시예 1)
(a) 우선, 본 실시예의 서멧공구의 구조에 대하여 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 서멧공구(1)는 ISO규격 ; DCMT070204 형상의 서멧 팁이다.
등록특허 10-0654524
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즉, 상기 서멧공구(1)는 도 3에 있어서의 상면측인 경사면(3)측의 각 변(절삭날)(5)의 길이가 6.88㎜, 두께가 2.38㎜이고,
게다가 하면측에서 상면측으로 갈수록 마름모의 크기가 점차 커지는 대략 마름모꼴이고, 모서리부분의 절삭날 선단부(7)
의 플랭크측에서 본 각도가 예각(예, 83°)인 소위 포지티브 타입의 서멧 팁이다. 또한, 서멧공구(1)의 상면(경사면)(3) 및
모든 측면(플랭크)(9)은 소결 표면층이다.
상기 서멧공구(1)는, 도 4에 확대하여 나타낸 바와 같이, 공구의 표면을 덮는 매우 경질인 경질층(11)과, 이 경질층(11)에
의해서 덮여지며 경질층(11)보다 무른 내부(13)로 구성되어 있다. 또한, 도 4는 서멧공구(1)를 경사면(3)측에서 본 것으로
서, 경사면(3)측의 경질층(11)을 제거한 상태로 나타낸 것이다.
상기 공구의 표면을 덮는 경질층(11)은 그 두께가 2∼20㎛이고, TiCN등의 경질상 성분과 Fe, Ni 등의 결합상 금속 등을
포함하고 있다.
특히, 경질층(11)에 포함되는 결합상 금속은, 서멧공구(1)의 내부(13)의 대략 중앙에 있어서의 결합상 금속량을 100중
량%로 한 경우, 11중량% 이하의 적은 양이다. 또, 경질층(11) 표면의 소결표면층으로는 실질적으로 결합상 금속의 삼출은
없다.
한편, 서멧공구(1)의 내부(13)는 TiCN등의 경질상 성분과 Fe등의 결합상 금속 등을 포함하고 있으나, 경질상 성분이 경질
층(11)보다 적고 또한 결합상 금속이 경질층(11)보다 많기 때문에, 경질층(11)보다 무르게 되어 있다.
또, 서멧공구(1)의 모서리부분에는 절삭가공시에 피삭재(도시생략)와 맞닿는 절삭날 선단부(7)가 형성되어 있다.
상기 절삭날 선단부(7)의 선단에는 호닝가공에 의해서 R반경이 0.04∼0.16㎜ 범위의 R가공이 실시되어 있다. 즉, 절삭날
선단부(7)에는 소위 R모따기(radius)에 의한 모따기 가공이 실시되어 있으며, 이것에 의해서 서멧공구(1)의 내부(13)가 노
출된 R가공부(노출부)(15)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 R가공부(15)의 주위에 경질층(11)이 배치되는 구성으로 되어
있다.
또한, R모따기의 경우에는 통상 노출부 이외의 경질층(11)도 R모따기되나, 여기서는 R모따기에 의해서 서멧공구(1)의 내
부(13)가 노출된 부분을 R가공부라 한다.
(b) 계속해서 상술한 구성의 서멧공구의 제조방법에 대하여 설명한다.
① 우선 원료분말로서 평균입경 1.5㎛의 TiCN분말(TiC/TiN＝50/50), 평균입경 1.0㎛의 TiC분말, 평균입경 1.4㎛의
TiN분말, 평균입경 1.7㎛의 VC분말, 평균입경 1.4㎛의 NbCN분말, 평균입경 1.6㎛의 TaC분말, 평균입경 3.3㎛의 Mo2C
분말, 평균입경 1.6㎛의 WC분말, 평균입경 3.0㎛의 Ni분말, 평균입경 1.5㎛의 Co분말을 준비하였다.
이것들을, 예를 들면 하기한 표 1의 배합비율로 아세톤 존재하에 볼 밀(ball mill)로 습식 혼합한 후, 1.5ton/㎠의 압력으로
프레스 성형함에 의해서 압분체(壓粉體)(성형체) A∼E를 작성하고, 탈왁스(dewaxing)를 하였다.
② 이어서, 이들 압분체 A∼E를 소성로내에 넣고, 감압하의 질소가스 이외의 불활성가스 분위기하에서 1400∼1600℃까
지 5∼15℃/min의 속도로 온도를 상승시킨 후, 1시간동안 유지하였다.
그 후, 5∼50Torr의 감압 질소분위기하에서 5℃/min의 속도로 15∼25분에 걸쳐서 온도를 저감시킨 후, 650Torr의 아르
곤가스 분위기하에서 노내 냉각(furnace cooling)을 하여 본 실시예의 서멧공구가 되는 서멧 소결체(시료 No.1∼5)를 작
성하였다.
또한, 상기한 바와 마찬가지로 하기한 표 1의 압분체 A∼E를 소성로에 넣고, 상술한 제조조건과 같은 조건으로
1400∼1600℃까지 온도를 상승시킨 후 1시간동안 유지하였다. 그 후, 상기 15∼25분에 걸친 온도 저감을 실시하지 않고,
650Torr의 아르곤가스 분위기하에서 노내 냉각을 하여 비교예의 서멧 소결체(시료 No.6∼10)를 작성하였다.
이들의 소성조건 및 냉각조건을 하기한 표 2에 나타낸다.
등록특허 10-0654524
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[표 1]
원료의 배합조성[중량%]
TiC TiN TiCN VC NbC TaC Mo2C WC Ni Co
압
분
체
A - - 57 0.5 7.5 - 9 11 5 10
B 35 22 0 0 0 4 9 18 4 8
C 35 22 0 0 4 0 9 18 4 8
D 36 24 - - 5 - 9 18 2.5 5.5
E 31 20 - - - 8 6 18 6 11
[표 2]
소성온도[℃] 냉각조건질소분압[Torr] 시간[min]
본
발
명
예
1 1500 30 20
2 1550 20 15
3 1600 10 15
4 1400 50 20
5 1450 5 25
비
교
예
6 1500 Ar 노내 냉각
7 1550 Ar 노내 냉각
8 1600 Ar 노내 냉각
9 1400 Ar 노내 냉각
10 1450 Ar 노내 냉각
③ 이어서, 상기한 바와 같이 하여 제조된 서멧 소결체에 대하여, 그 소결표면층에 있어서의 결합상 금속의 정량(定量)을
SEM(주사형 전자현미경에 부속된 에너지 분산 X선 분석장치)에 의해서 측정하였다.
또, 서멧 소결체를 중앙부에서 절단하고, 경면연마를 한 후, 소결체 중앙부의 결합상 금속량과 소결표면층 근방에 형성된
경질층내의 결합상 금속량의 정량을 상기 SEM에 의해서 측정하였다.
또한, 경질층의 두께를 주사형 전자현미경에 의한 관찰에 의해서 조사하였다.
이것들의 결과를 하기한 표 3에 나타낸다.
또한, 도 5 및 도 6에 서멧 소결체의 단면의 SEM사진 및 소결체 표면의 SEM사진을 나타낸다. 여기서, 본 발명예로서 도 5
의 (a)는 시료 No.1의 소결체 중앙의 단면의 SEM사진(배율 5000배), 도 5의 (b)는 상기 시료의 경질층을 포함하는 단면
의 SEM사진(배율 2000배), 도 6의 (a)는 상기 시료의 소결체의 소결표면층 표면의 SEM사진(배율 2000배)이다. 또, 종래
예로서 도 6의 (b)는 시료 No.6의 소결체의 소결표면층 표면의 SEM사진(배율 2000배)이다.
④ 이어서, 서멧 소결체의 절삭날 선단부를 R＝0.08㎜의 곡률반경이 되도록 호닝가공하여 ISO규격 ; DCMT070204 형상
의 서멧공구를 완성하였다.
또한, 본 실시예의 시료 No.1∼5의 서멧공구는 모두 상기 호닝가공에 의해서 절삭날 선단부의 선단에서 경질층을 제거하
여 서멧공구의 내부가 노출되는 R가공부를 형성하였으나, 비교예의 시료 No.6∼10의 서멧공구에는 서멧공구의 내부가
노출되는 R가공부를 형성하지 않았다.
⑤ 이어서, 상기 서멧공구를 사용하여 하기한 절삭조건으로 건식 고속연속절삭시험을 하고, 서멧공구의 절삭날의 플랭크
마모량(VB)을 조사하였다. 이 결과를 하기한 표 3에 나타낸다.
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＜절삭조건＞
피삭재 ; JIS SNCM439(HB300)의 둥근 봉
절삭속도 ; 250m/min
이송속도 ; 0.1mm/rev
절삭깊이 ; 1.0mm
절삭시간 ; 3min
[표 3]
표면의
결합상
금속량
[중량%]
경질층의
두께
[㎛]
중심부의
결합상
금속량A
[중량%]
경질층의
결합상
금속량B
[중량%]
B/A의
비율
[%]
절삭성능
VB
[mm]
본
발
명
예
1 0.15 15 14.3 1.0 7 0.05
2 1.2 9 11.4 1.0 9 0.05
3 1.2 5 12.1 1.2 10 0.15
4 0.1 20 7.9 0.3 4 0.13
5 1.9 2 16.2 1.3 11 0.15
비
교
예
6 8.2 40 14.3 8.9 62 용착에 의한 결손
7 10.2 42 11.3 8.8 78 용착에 의한 결손
8 19 103 12.3 11.0 90 결손
9 4.6 31 8.0 3.5 44 0.20
10 7.8 38 16.7 8.7 52 0.25
(c) 상기한 표 1∼표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위내에 있는 실시예의 서멧공구(시료 No.1∼5)는 용착에 의
한 결손이 생기는 일이 없어 내결손성이 우수하다. 이와 동시에 플랭크 마모량(VB)이 적어 내마모성도 우수하다.
이것에 대하여, 비교예의 서멧공구(시료 No.6∼10)는 결손이 생기거나 내마모성이 낮아 바람직하지 않다.
또, 도 5 및 도 6의 SEM사진에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명예(시료 No.1∼5)의 것은 결합상 및 경질상으로 이루어지
는 조직을 가지며, 소결체 표면에는 경질입자성분이 많은 치밀한 경질층을 구비하며, 또한 그 소결표면층의 표면에는 결합
상 금속의 삼출이 관찰되지 않기 때문에 매우 적절하다. 한편, 비교예(시료 No.6∼10)의 것은 소결표면층의 표면에서 결
합상 금속의 삼출이 관찰되기 때문에 바람직하지 않다.
(실시예 2)
이어서, 실시예 2에 대하여 설명한다.
본 실시예의 서멧공구(21)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기한 실시예 1과 같이 R모따기 가공에 의해서 R가공부를 형성한
것이 아니라, 절삭날 선단부(23)의 선단에 C모따기(chamfering) 가공에 의해서 C가공부(25)를 형성하고, 이것에 의해서
서멧공구(21)의 내부(26)를 노출시킨 것이다.
상기 C가공부(25)는, 예를 들면 경사각도가 25°, 플랭크(27)측이 0.04㎜, 경사면(29)측이 0.10㎜가 되도록 모서리부분이
평면형상으로 커트되어 있으며, 예를 들면 다이아몬드 지석을 이용한 연삭에 의해서 형성된다.
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상기 C모따기 가공의 경우에는 통상 노출부 이외의 경질층(31)도 C모따기 가공되나, 여기서는 C모따기 가공에 의해서 서
멧공구(21)의 내부(26)가 노출된 부분을 C가공부(25)라 한다.
또, 상기 C가공부(25)의 형상은 통상 TN챔퍼(TN chamfer)라 불리며, 서멧공구에서는 일반적인 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위내에서 여러가지 형태로 실
시할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
예를 들면, 본 발명은 포지티브 타입의 서멧 팁 및 네거티브 타입의 서멧 팁 모두에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
발명의 효과
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 서멧공구에서는 절삭날 선단부에 서멧공구의 내부가 노출된 노출부를 구비함과 아울러,
노출부의 주위에 경질층을 구비하고 있기 때문에, 내마모성 및 내결손성 모두가 우수한 것이다.
또, 소결후에 감압 질소분위기하에서 5∼25분에 걸쳐서 온도를 저감시키기 때문에, 경질층에 포함되는 결합상 금속량을
저감시킴으로써 결합상 금속의 소결표면층으로의 삼출을 억제할 수 있으며, 이것에 의해서 상술한 내마모성 및 내결손성
이 우수한 서멧공구를 제조할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 서멧공구의 절삭날 선단부의 구성을 예시한 설명도
도 2는 서멧공구의 조직을 모식적으로 나타낸 설명도
도 3은 실시예 1의 서멧공구를 나타낸 사시도
도 4는 실시예 1의 서멧공구의 절삭날 선단부 근방을 확대하여 나타낸 단면도
도 5는 서멧 소결체 시료의 단면 조직을 나타낸 사진
도 6은 서멧 소결체 시료의 표면 조직을 나타낸 사진
도 7은 실시예 2의 서멧공구의 절삭날 선단부 근방을 확대하여 나타낸 단면도
도 8은 종래기술을 나타낸 설명도
도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,21 - 서멧공구(서멧 팁) 3,29 - 경사면
5 - 절삭날 7,23 - 절삭날 선단부
9,27 - 플랭크 11,31 - 경질층
13,26 - 내부 15 - R가공부(radiused portion)
25 - C가공부(chamfered portion)
도면
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도면1
도면2
도면3
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도면4
도면5
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도면6
도면7
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도면8
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