鋭利なエッジを持つ超硬ストリップ は、高耐久性の刃や刃先を必要とする切削、機械加工、その他の産業用途に欠かせない材料である。この記事では、超硬ストリップの特性、製造、等級、サイズ、用途、長所/短所、サプライヤーについて包括的に説明します。
超硬ストリップとは？
超硬ストリップは、炭化タングステンを含む非常に硬い金属複合材料の細長い部分を指します。硬度、強度、耐摩耗性に優れ、鋭利な刃物や刃物の用途に最適です。
超硬ストリップ主要特性
| プロパティ | 説明 |
|---|---|
| 硬度 | 非常に高い硬度 80-90 HRA、ダイヤモンドに近い |
| 強さ | 非常に丈夫で硬く、割れや欠けに強い。 |
| タフネス | コバルトバインダーによる耐衝撃性 |
| 耐摩耗性 | 耐摩耗性・耐接着性に優れる |
| 耐食性 | 化学的に不活性、耐腐食性 |
| 熱抵抗 | 高温に耐える |
超硬ストリップの特性に影響を与える主な要因は以下の通りである：
- 粒度 - 超微粒子パウダーが硬度と強度を向上
- バインダー - コバルトバインダーにより成形性が向上し、靭性が向上
- 合金化 - TiやTaのような元素は特定の特性を向上させる
- 製造工程 - 微細構造を制御し、欠陥を最小限に抑える
これらのパラメータを適切に制御することで、特定の切断用途に合わせてストリップを調整することができる。
超硬ストリップ製造
超硬合金ストリップは、粉末冶金プロセスの後に熱処理を経て製造される：
- 超微粒子カーバイドとコバルトバインダーのブレンド
- グリーン・ストリップ・ビレットへの圧縮
- 1400℃でストリップを焼結し、粒子を融合させる
- 最終ストリップサイズへの圧延または絞り
- 矯正、エッジ研磨、熱処理
- 綿密な寸法公差と精密エッジ研削
スプレー乾燥、脱脂、真空焼結、ワイヤーEDM切断などの高度な方法により、強度を高め、特性を最適化している。厳格な工程管理により、ストリップ間のばらつきを最小限に抑えている。
超硬ストリップグレード
超硬ストリップは、特定の用途向けにさまざまな標準化された組成または等級で入手可能です：
超硬ストリップグレード
| グレード | 説明 | 主な用途 |
|---|---|---|
| C1/C2 | 炭化タングステン（WC）ストレート | 汎用切断、成形 |
| C3/C4 | 粒成長抑制剤入りWC | 精密切削工具 |
| C5/C6 | WC-TiC-TaC/NbC合金 | 高速加工アプリケーション |
| C7/C8 | WC-TiC-TaC-Co合金 | 合金、複合材料の難しい加工 |
| C9/C10 | 超微粒子WCグレード | 剃刀、手術器具 |
| C11/C12 | セラミック強化ストリップ | 高温安定性 |
特殊な切断用途向けに、より複雑な材種が続々と登場している。適切な材種を選択する主な基準は、用途要件、被削材の特性、切削速度、コストである。
シャープエッジ付き超硬ストリップ サイズ
超硬ストリップは、ISO/ANSI B74.12の公差に従って、標準化された幅と厚さで製造されます：
超硬ストリップ寸法
| 幅の範囲 | 厚さ範囲 |
|---|---|
| 1/32″ - 1"+ | 0.001" - 0.125"+ |
代表的なサイズは以下の通り：
- 0.008インチ厚 x 1/2″幅ストリップ
- 0.02 "厚 x 1 "幅のストリップ
- 厚さ1mm×幅10mmのストリップ
0.001 "までの薄いストリップや、0.1"×0.1 "のような狭い断面も可能です。標準サイズ以外の特注超硬ストリップも、ご要望に応じて製造可能です。
超硬ストリップの利点
超硬ストリップは、他の切削材料と比較して明確な利点があります：
超硬ストリップの利点
| パラメータ | メリット |
|---|---|
| 硬度 | 工具鋼より最大4倍硬く、よりシャープなエッジを実現。 |
| 耐摩耗性 | 摩耗率を大幅に低減、工具寿命は5～10倍 |
| 化学的不活性 | ハイスやセラミックスと異なり、被削材に反応しない |
| 熱抵抗 | 高温でも硬度を保つ |
| 製造可能性 | より微細な公差と複雑な形状が可能 |
| 一貫性 | 厳格な工程管理による予測可能な特性 |
| 費用対効果 | 価格上昇にもかかわらず、総営業コストは低下 |
極限まで硬度を高めることで、より鋭利で耐久性の高い切れ刃を作り出し、スムーズで精密な切削、工具寿命の延長、工具交換頻度の低減を実現している。
超硬ストリップの限界
超硬ストリップには、ユーザーが知っておくべきいくつかの制限がある：
超硬ストリップの欠点
| 制限 | 説明 |
|---|---|
| 脆さ | 衝撃荷重によるクラックの影響を受けやすい |
| 化学反応性 | 極めて腐食性の高い流体と反応する |
| 高圧 | 超高圧成形装置が必要 |
| 初期費用 | 炭素鋼合金より高価 |
| インベントリー | 幅広いグレードとサイズの在庫 |
| リサイクル性 | 使用済みストリップの再生は難しい |
優れた硬度は切削性能を向上させるが、その反面、急激な衝撃で超硬合金ストリップに亀裂を生じさせる。また、強酸性/強アルカリ溶液との相性も悪い。コバルトに依存しているため、1000℃を超える温度では性能が制限される。
超硬ストリップ仕様
超硬ストリップには、国際標準化団体によって規定された正確な仕様がある：
超硬ストリップ規格
| 組織 | スタンダード |
|---|---|
| 国際標準化機構 | ISO 513:2012 硬質切削材料の分類と用途 |
| べいこくきかくきょうかい | ANSI B74.12-2009 超硬ツール＆ダイブランク |
| ASTM | F2094-18 WC重質粉末標準仕様書 |
| ミル | MIL-T-13326 超硬工具ブランク |
これらは、ストリップを特性、組成、粒度、形状、寸法公差、マーキング、品質チェック、試験手順、包装方法によって分類し、識別とトレーサビリティを容易にします。
ユーザーは、要求される硬度、横方向の破断強度、磁性粒子検査基準、表面粗さのしきい値、コバルト含有率、微細構造、およびこれらの仕様書に記載されているその他のパラメータに従ってストリップを選択する必要があります。
超硬ストリップの比較
超硬ストリップのグレードは、コスト、性能、用途で大きく異なります。
グレード比較
| パラメータ | C2 ストレート・グレード | C6 10% TiC合金 | C8 25% TiC/TaC/WC |
|---|---|---|---|
| 硬度 | 86 HRA | 88 HRA | 89 HRA |
| 横方向の破断強度 | 350 ksi | 450キロ・シー | 600キロ・シー |
| 最高温度 | 1000°C | 1100°C | 1150°C |
| 主な用途 | 汎用 | 高速度鋼、合金 | ニッケル合金、複合材料 |
| 相対価格 | 1X | 1.4X | 1.8X |
組成が複雑なほどコストは高くなるが、より高い速度と温度でより強靭な材料の切断が可能になる。そのため、要件を満たす最も単純なグレードを選ぶことで、性能とコストのバランスをとることができる。
超硬ストリップサプライヤー
世界中の専門メーカーが、超硬ストリップブランクと完成品の切削工具を製造しています：
主な超硬ストリップ企業
| 会社概要 | 所在地 | グレード |
|---|---|---|
| ケナメタル | アメリカ | C1～C12、カスタム |
| 三菱マテリアル | 日本 | C2 - C8 |
| セラチジット | ルクセンブルク | C1～C12、ナノグラス |
| サンドビック | スウェーデン | C2 - C6 Ti合金 |
| 中国タングステン | 中国 | C2 - C4 エコノミーグレード |
その他の供給元には、京セラ、ZZMカーバイド、Zhuzhou Jinggong、TaeguTecなどがある。ほとんどのメーカーは、自社製の超硬ストリップ基板を使用して、用途に特化した超硬切削工具を設計・製造するOEMサービスを提供している。
超硬ストリップの平均価格
| グレード | 0.020 "厚 x 0.5 "幅ストリップ |
|---|---|
| 汎用C2 | $8-12/個 |
| C4カットの仕上げ | $15-20/個 |
| 高速度鋼C6 | $25-35/個 |
価格は体積、寸法、加工、経済的要因によって異なる。TiCまたはセラミック強化材を追加したグレードは、50%以上の価格となります。
よくあるご質問
Q: 超硬ストリップはどのくらいの頻度で交換が必要ですか？
A: 超硬ストリップは耐摩耗性に優れているため、工具鋼の刃先よりも交換までの寿命が5～10倍長くなっています。高速度鋼の刃は1～2時間で交換が必要ですが、超硬は15～20時間使用できます。
Q: 使用済みの超硬ストリップはリサイクルできますか？
A: コバルト・バインダーが高温処理を制限しているため、使用済み超硬ストリップの再生は困難です。タングステンを抽出するために、専門企業は化学プロセスを使用しますが、回収率が低く、廃棄物処理の要件が複雑なため、高価になります。
Q: 超硬ストリップの厚さはどのくらいですか？
A: 厚さ2インチまでの超硬ストリップブランクは、粉末冶金法の後、圧延/絞り加工で厚さを減らして製造されます。最大厚さの限界は、粉末前駆体を圧縮するためのプレス能力に関連しています。ストリップを薄くすることで、複雑なチップやエッジを作ることができます。
Q: 超硬ストリップ切削工具はどのような産業で使用されていますか？
A: 超硬工具は、金属加工に加えて、ガラス、セラミック、木材、複合材料、シリコン、布地、プラスチック、さらには食品も切削します。このような工具を使用する主な産業には、自動車、航空宇宙、金型、消費者製品、電子機器、建設、製紙、医療機器、繊維、食品加工などがあります。
Q: なぜ高速度鋼ではなく超硬合金を選ぶのですか？
A:超硬ストリップは非常に硬いため、切れ味が鋭く滑らかで、再研磨や交換が必要になるまでの寿命が高速度鋼の4～5倍長くなります。初期費用は高くなりますが、超硬ストリップは全体的な運用コストが最も低く、製造生産性も向上します。
結論
卓越した硬度と耐摩耗性を持つ超硬ストリップは、機械加工、スリット、トリミング、スライス、その他の過酷な用途に理想的な、シャープで耐久性のある刃先を生み出します。鋼製刃物に比べ、寿命と性能が大幅に向上します。世界の主要メーカーは、標準化された等級とサイズの超硬ストリップを提供しています。被削材の特性と生産要件に基づいて最適な組成、寸法、公差を選択することで、ユーザーは堅牢で費用対効果の高い切断ソリューションを実現できます。
