(57)【要約】【課題】刃材２と、刃材に比べて線膨張率が大きい台金３とをろう付けする刃材をろう付けした長尺刃物１において、切断あるいは切削を繰り返し行っても、ろう付け層に、長手方向に沿った部分的な剥離或いはひび割れが発生するのを抑えることができて、刃物の寿命が得られ、切断された被切断部材の品質も維持される刃材をろう付けした長尺刃物を提供する。【解決手段】台金３に形成した切り欠き溝部４の刃材接合面４ａ，４ｂに、ろう付けの時のろう材溶融温度で、台金３の長手方向に縮小して刃材２と台金３との長手方向の熱膨張差を吸収可能な幅を有するスリット９を少なくとも１箇所以上形成する。スリット９は、台金３の長手方向に垂直な面にほぼ平行に、台金３と刃材２との刃材接合面４ａ、４ｂを跨いで形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃材と、該刃材に比べて線膨張率が大きい台金とを備え、該台金には長手方向に刃材を接合するための刃材接合面が形成され、前記刃材と前記台金をろう付けするろう付け長尺刃物において、
前記刃材接合面には、ろう付けの時のろう材溶融温度で、前記台金の長手方向に縮小して前記刃材と前記台金との長手方向の熱膨張差を吸収可能な幅を有するスリットを少なくとも１箇所以上形成したことを特徴とする刃材をろう付けした長尺刃物。
【請求項２】
前記スリットは、前記台金の長手方向に垂直な面にほぼ平行に、前記台金と前記刃材との刃材接合面を跨いで形成されている請求項１乃に記載の刃材をろう付けした長尺刃物。
【請求項３】
前記スリットには、ろう付け後に樹脂を埋め込んだ請求項１乃至請求項２に記載の刃材をろう付けした長尺刃物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃材をろう付けした長尺刃物に関する。
【背景技術】
【０００２】
刃材をろう付けした長尺刃物の概略を図７及至図１２を用いて説明する。
【０００３】
例えば刃材をろう付けした長尺刃物を使用した装置としては、図７に示すように刃先を対向させた2枚の長尺刃物１、１´を備えた鋼板剪断装置があり、長尺刃物のいずれか一方を上下方向に移動させて、対向する刃先をオーバーラップさせることによって鋼板２１を剪断するものが一般的に用いられている。  
また、特許文献１には、刃材をろう付けした長尺刃物を複数枚取り付けた木工用の回転切削工具が開示されている。
【０００４】
これらの刃物には、刃先部分は圧縮強度、耐摩耗性や、刃物の加工性を考慮して超硬合金を用いた刃材２とし、その他の部分は、超硬合金に比べて安価な炭素鋼等の鋼材を用いた台金３として、これらをろう付けしたものがある。ろう付けした刃物の構造としては、図８（図７のＡ−Ａ断面図）に示すように、台金３に、刃材接合面４a、４ｂを有する切り欠き溝部４を形成し、L字型に形成したろう材５を挟んで刃材２をろう付けした構造のものが一般的に用いられている。
【０００５】
この場合において、超硬合金を用いた刃材２よりも鋼材を用いた台金３のほうが線膨張率が大きく、また、線膨張率の差も大きい。このため、これらをろう付け温度に加熱すると熱膨張差が大きくなるので、この熱膨張差を吸収できるように、サンドイッチ構造のろう材５が一般的に用いられている。
【０００６】
このサンドイッチ構造のろう材５は、銀合金材６と銀合金材６の間に銅合金材７を挟んだ構造で、推奨されるろう付け温度範囲で銀合金材６を溶融して台金３と超硬刃材２をろう付けする。ここで、銀合金材を用いたろう材の一般的な溶融温度は銀合金に含まれる化学成分によって異なるが６２０℃〜９００℃で固相線、液相線もそれぞれ異なっている。また、（ＪＩＳ  Ｚ３２６１：１９８５  参照）。銅合金材７の溶融温度は約１０８０℃と銀合金材の溶融温度より高い。この銀合金材の溶融温度範囲をろう付け温度範囲とすることで銅合金材７は溶融しないので、溶融する銀合金材６の間にあって、銅合金材７によってろう層を厚くするように形成することができる。この銅合金材７は延性があるので、それを利用して、線膨張率の大きい台金３と線膨張率の小さい超硬刃材２との温度変化によって生じる、図１０に示すように刃物１を正面図で見て刃材２側に円弧状に膨らんで歪むコバ(小刃)歪や、図１１に示すように刃物１を平面図で見て刃材２側に円弧状に膨らんで歪む平歪と、それら歪によって生じる残留応力を吸収すると同時に、使用時に刃材２に加えられた衝撃に対する緩衝材としての効果を得ることができるようにしている。
【０００７】
しかし、刃物の長さが長くなると、歪及び残留応力を吸収できなくなる場合がある。
これを、図９に示した形状及び寸法の刃物の場合におけるコバ歪を例にとって説明する。台金３はＳ５０Ｃ炭素鋼を用い、刃材２は超硬合金を用いている。この場合、鋼材の一般的な線膨張率は約１２×１０−６／℃であり、超硬の一般的な線膨張率は約６×１０−６／℃である。また、サンドイッチ構造のろう材５は、固相線が６７０℃、液相線が６９０℃、ろう付け推奨温度範囲が６９０℃〜７９０℃、ろう層の厚みは約０．５ｍｍ、ろう層の厚みのうち銅合金材が約０．３ｍｍで銀合金材が残りを２等分しているものを用いている。また室温を２０℃とする。
まず、図９ａに示すように室温では刃材２および台金３共に長手方向寸法は５５０ｍｍである。次にろう材の推奨温度範囲まで上昇させた時、ろう材の銀合金材が溶融し、ろう材の銅合金材、台金３及び刃材２は固有の線膨張率に応じて熱膨張する。その後、温度を下げていって、図９ｂに示すようにろう材が固体化する温度（固相線：６７０℃）になった時、長手方向の長さは、台金が５５４．２９ｍｍ、超硬が５５２．１５ｍｍとなり、長手方向の両端に約１ｍｍずつ台金がはみ出す状態になる。次に、ろう材が固体化する温度で銀合金材が完全に固体化した場合を仮定して、図９ｃに示した室温２０℃まで戻した時、台金の峰側はほぼ５５０ｍｍに戻るが、台金３と刃材２のろう付け部側は、台金３が長手方向の両端に約１ｍｍずつはみ出した状態のままで、刃材がほぼ５５０ｍｍに戻るので、台金の刃先側は約５５２ｍｍとなる。
【０００８】
この場合、ろう材のクリープや台金の弾性変形及び塑性変形による応力緩和があったとしても、この熱膨張差によって、図１０に示すように刃材２側に円弧状に膨らんで歪むコバ歪が生じる。
また、厚さ方向にも同様に図１１に示すように刃材２側に円弧状に膨らんで歪む平歪が生じる。
これらの歪量を測定した結果を表１に示す。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
【特許文献１】特開２００３―２５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これらの歪量は、その後歪取り作業によって０．１ｍｍ以下になるようしているが、歪量が大きく、作業がやっかいである。また、コバ歪、平歪が生じることによって刃材と台金には残留応力が発生しており歪量の大きさによっては歪取り作業を行うことによってさらに残留応力を増大させ、かつ、ろう材の接合力(せん断強さ：約２２０Mpa)を弱めてしまうことになる。
【００１２】
このように、刃物の長さが長くなると、歪の量が大きくなり残留応力を吸収できなくなる場合が多くなってくるため、この状態で鋼板の剪断や木工の切削を繰り返し行っているうちに、剪断の負荷によって残留応力を抑えることができなくなり、図１２に示すように、ろう付け層の長手方向に沿って部分的に剥離或いはひび割れ(以下クラック１０と記載)が発生する場合があった。
【００１３】
この場合、クラック１０が発生した個所では抑えられていた残留応力が開放された状態になるため、刃材の刃先線が歪んだ状態に変形してしまうことになり、歪んだ刃先が対向する刃先と衝突して欠けが生じて使用できなくなってしまうことになる。特に、刃材に超硬を用いた場合は、高価であるにもかかわらず欠けが生じてしまうのでは、メリットが無いことになる。
【００１４】
本発明は、上述したような従来の刃材をろう付けした長尺刃物の欠点に鑑みてなされたものであり、刃物の長さが長くなってもクラックの発生を抑えて品質の安定化、長寿命化を図った刃材をろう付けした長尺刃物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前述の課題を解決するため、まず、刃材と、刃材に比べて線膨張率が大きい台金とを備え、台金の長手方向に刃材を接合するための刃材接合面を形成して台金に刃材をろう付けした長尺刃物において、刃材接合面には、ろう付けの時のろう材溶融温度で、台金の長手方向に縮小して刃材と台金との長手方向の熱膨張差を吸収可能な幅を有するスリットを少なくとも１箇所以上形成したことを特徴とする刃材をろう付けした長尺刃物とする。
【００１６】
これにより、ろう材溶融温度における台金の各スリット間毎の熱膨張は小さくなり、また、スリット幅を縮める方向に膨張するので、刃物の長さが長くなっても台金の長さ方向の全体の伸びを小さく抑えることができるようになる。
【００１７】
また、スリットを、台金の長手方向に垂直な面にほぼ平行に、刃材接合面を跨いで形成することで、刃材と台金との長手方向の熱膨張差をより効果的に小さくすることができる。
【００１８】
更に、スリットには切断粉等が入り込まないように、ろう付け後に樹脂を埋め込んでおく。                                  
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、刃物の長さが長くなってもクラックの発生を抑えることができるので、刃物の寿命が得られ、切断された被切断部材の品質も維持されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の斜視図。
【図２】本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の正面図。
【図３】本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ部分断面図。
【図５】本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の寸法を説明するための正面図。
【図６】本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の別な実施例を説明するための斜視図。
【図７】刃材をろう付けした長尺刃物の使用方法を説明するための斜視図。
【図８】ろう付けの構造を説明するための図３及び図７のＡ−Ａ部分断面図。
【図９】従来技術の刃材をろう付けした刃物のろう付け過程を説明するための図。
【図１０】刃材をろう付けした長尺刃物の歪の状態を説明するための正面図。
【図１１】刃材をろう付けした長尺刃物の歪の状態を説明するための平面図。
【図１２】ろう層に発生した剥離或いはひび割れ(クラック)を説明するための図に代わる写真。
【図１３】スリットの形状を説明するための図３のＡ−Ａ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図1乃至図５を用いて説明してゆく。
図1は本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の斜視図を示しており、図２は本発明に係る刃付けをろう付けした長尺刃物の正面図、図３は本発明に係る刃付けろう付けした長尺刃物の平面図、図４は図３のＡ−Ａ部分断面図、図５は本発明に係る刃材をろう付けした長尺刃物の寸法を説明するための図である。
【００２２】
まず、台金３に鋼材を用い、刃材２に超硬合金を用いて、台金３と刃材２とを接合する接合材としてサンドイッチ構造のろう材を用いていることは、前述の従来技術と同じである。
次に、台金３には図１乃至図３に示したように長手方向に垂直な面にほぼ平行に、複数のスリット９が等間隔に形成され、その断面形状は図４に示すように刃材接合面４ａ、４ｂを跨いで加工されている。
【００２３】
次に、本発明の実施形態の長尺刃物でコバ歪及び平歪が低減されることを示す実験結果について説明する。
図４および図５に示した刃物の寸法は以下の様にした。
台金３の寸法は、長さＬ１＝５５０ｍｍ、高さＨ１＝６０ｍｍ、厚さＴ１＝３０ｍｍとし、寸法Ｅ＝１７ｍｍの刃材接合面４ａと，寸法Ｆ＝５．５ｍｍの刃材接合面４ｂを有する切り欠き溝部４を長手方向に延在して形成し、Ｎ＝５５ｍｍの間隔でスリット９を刃材接合面４ａ，４ｂを跨いで１０個形成し、スリット９の寸法は、高さ方向の寸法を変えた以下の条件１、条件２に示した２通りの寸法で製作した。
条件１：幅Ｓ＝４ｍｍとし、台金の厚さ方向にＡ＝２４ｍｍ、高さ方向にＢ＝３０ｍｍの深さとした。
条件２：幅Ｓ＝４ｍｍとし、台金の厚さ方向にＡ＝２４ｍｍ、高さ方向にＢ＝２０ｍｍの深さとした。
刃材２の寸法は、長さＬ２＝５５０ｍｍ、高さＣ＝１６．５ｍｍ、厚さD＝５ｍｍとした。
ろう材５の寸法は、長さＬ３＝５５０ｍｍ、厚さＷ＝０．５ｍｍとし、長手方向に直角な断面をL字型に形成して、刃材接合面４ａと接するL字型の一方の寸法をＥ＝１７ｍｍ、刃材接合面４ｂと接する他方の寸法をＦ＝５．５ｍｍとした。ろう材は、前述の従来技術の項で説明したものを用いている。条件１、条件２の寸法で製作した刃物を、推奨されるろう付け温度範囲でろう付けして、刃材２と台金３を接合し、その後室温（２０℃）に戻して測定したコバ歪、平歪の結果を、スリットが無い場合の条件３と比較して表２に記載する。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表２の結果から、コバ歪、平歪共に１ｍｍ以下に抑えることができた。このことによって、残留応力が抑えられ、刃物の寿命が得られ、切断された被切断部材の品質も維持されるようになる。また、歪取りも容易になり、歪取りに要する時間を短縮することができるようになった。
【００２６】
尚、本発明の実施形態ではスリットの寸法を、前述の条件１及び条件２とし、スリット数を１０個所としたが、これに限るものでなく、刃物寸法の違いやろう材溶融温度の違いによって、台金の長手方向に縮小して刃材２と台金３との長手方向の熱膨張差を吸収可能な寸法、及びスリット数であればよい。
また、スリット９は、図４に示すようにメタルソー等により円弧状に加工を施したが、これに限ったものでなく、図１３に示したようにエンドミル等により断面が矩形状の加工であってもよく、刃材接合面を跨いでスリットが形成されていればよい。
【００２７】
また、本発明の実施形態では刃物の長手方向に直角な断面を長方形としたが、これに限るものではなく、例えば図６に示したように、刃先が鋭角な刃物であってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  ろう付け刃物（ろう付け長尺刃物）
２  刃材
３  台金
４  切り欠き溝部
４ａ、４ｂ  刃材接合面
５  ろう材（サンドウィッチ銀ろう）
６  銀合金材
７  銅合金材
８  刃先
９  スリット
１０  クラック
２０  樹脂  
２１  板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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