(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルを形成する被加工材の接合面が、噴射のため流通する高圧・高速流体の力によって剥離される方向の力を受けることがない高圧流体用の超硬合金製噴射ノズルを提供する。【解決手段】超硬合金を被加工材として製造される高圧流体用の噴射ノズルにおいて、半焼結温度で焼結した被加工材を、形成したいノズル流路に沿った向きの分割面で分割して分割ピースＤｐ１，Ｄｐ２を形成し、分割面にノズル流路を対称に切削形成して本焼結温度で焼結し、その分割面を合着した状態でさらに加熱し分割面を溶融して接合一体化した。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金を被加工材として製造される高圧流体用の噴射ノズルにおいて、半焼結温度で焼結した被加工材を、形成したいノズル流路に沿った向きの分割面で分割して分割ピースを形成し、前記分割面にノズル流路を対称に切削形成して本焼結温度で焼結した前記分割ピースを、その分割面同士を合わせた状態でさらに加熱し前記分割面同士を溶融して接合一体化したことを特徴とする高圧流体用の超硬合金製ノズル。
【請求項２】
ノズル流路は、曲り部を含み断面内径を連続的に変化させた請求項1に記載のノズル。
【請求項３】
分割面にノズル流路を切削加工する分割ピースは、６００~７００℃の半焼結温度で焼結した超鋼合金材料の被加工材を分割して形成した請求項1又は２に記載のノズル。
【請求項４】
ノズル流路を対称に切削形成した分割ピースは、１３００〜１５００℃の本焼結温度で焼結した分割ピースである請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
本焼結温度で焼結した分割ピースは、ノズル流路が形成された分割面同士を合わせた状態にして真空中または加圧ガス中でさらに加熱し前記分割面を溶融接合した請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
分割面は、フラット面か段付き面か波形面のいずれかに形成した請求項１〜５のいずれかに記載のノズル
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、高圧液体（以下、本明細書では高圧流体ともいう）を噴射させるときに用いて有用な超硬合金製のノズルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な超硬合金として従来から広く知られている炭化タングステンとコバルトを混合して焼結した合金は、耐摩耗性が大きい点に鑑み、切削工具や金型などに使用されている。また、耐摩耗性がきわめて大きい点に着目して高圧液体用の噴射ノズルにも用いられることもある。前記合金には炭化チタンや炭化タンタル等を添加したものを含む。
【０００３】
超硬合金を使用した高圧流体用の噴射ノズルにおいては、図３、図４に例示するように、当該ノズルＣＮ１の流路が、例えば略Ｌ状や略Ｊ状等に曲がっている場合、その流路を通し穴（貫通穴）として切削加工することは極めて困難である。このため被加工材のノズルＣＮ１における流路の曲がり角になる部位を流路の横断方向に沿って切断し、切断した被加工材に流路となる穴加工を施し、前記切断による切断面Ｆｃをろう付けで接合することが検討されている。
【０００４】
しかし、上記のろう付け接合面は、ノズルＣＮ１の流路（流体の流れる方向）に対して横断方向であるから、その流路を高速・高圧で通過する流体により接合面が剥離される向きの力を受ける（接合面が剥離方向に引っ張られる）結果、ノズルがその接合面から分離してしまうようなトラブルが生じるおそれがある。
【０００５】
上記のような高圧流体の流れに対して横断する方向で超硬合金によるノズル構成部材を切断分割して流路の穴加工を施し、前記分割面を接合した構造の超硬合金製の噴射ノズルに関する先行技術文献を検索したが、特許文献において適切な先行技術を見出すことはできなかった。なお、例えば水道程度の水圧が掛かる噴射ノズルを流体の流れに対し横断方向において接合形態としたノズルは特許文献１や２により公知であり、また、水道程度の高くない水圧の流体吐出口（ノズル）を流体の流れ方向に沿って分割し接合した形態の吐出口も特許文献３により公知ではあるが、高圧流体用の噴射ノズルを、被加工材を分割して加工したあと接合一体化したものは見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４９３１５号公報
【特許文献２】特開平６−２８５６２０号公報
【特許文献３】特開平１１-３１４０５１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本考案では、超硬合金により製造される高圧液体用の噴射ノズルにおいて、ノズル流路を形成した被加工材の分割面にノズル流路を切削形成すると共に、その分割面が、噴射のため流通する高圧・高速流体の力を受けても剥離しない接合部に形成された高圧流体用の超硬合金製噴射ノズルを提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することを目的としてなされた本考案ノズルの構成は、超硬合金を被加工材として製造する高圧流体用の噴射ノズルにおいて、半焼結温度で焼結した被加工材を、形成したいノズル流路に沿った向きの分割面で分割して分割ピースを形成し、前記分割面にノズル流路を対称に切削形成して本焼結温度で焼結した前記分割ピースを、その分割面同士を合わせた状態でさらに加熱して前記分割面同士を溶融接合して一体化したことを特徴とするものである。本考案において半焼結温度は約６００〜７００℃、本焼結温度は約１３００〜１５００℃である。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の超硬合金製噴射ノズルは、略半焼結状態に焼結された被加工材を、形成したいノズル流路に沿った向きで分割して分割ピースに形成し、該分割ピースの対向する分割面に、略Ｌ状等の曲がり部を含み流路の断面内径を連続的に変化させたノズル流路を対称に切削形成して本焼結した当該分割ピースを、その分割面同士を合わせた状態でさらに加熱し前記分割面同士を溶融して接合一体化したものであるから、半焼結状態の被加工材によって流路に沿った分割面で分割ピースを形成しやすく、しかも分割面への流路の切削加工も容易に行うことができる。また、流路を切削加工した分割ピースは本焼結温度で焼結してその分割面同士を合わせた状態で再加熱して溶融接着したから、ろう付け等の別段の接合手段が不要であり、さらに、分割して接合した面が流路に沿っているから従来の超硬合金製ノズルのように、噴射する高圧流体により接合面が剥離される方向の力を受けて分離してしまうといった事態も生じない。
【００１０】
また、本考案では、分割面に形成する平面パターンが略Ｌ状や略Ｊ状等を呈する異形の溝によるノズル流路であっても、分割ピースは半焼結状態の超鋼合金であるから前記溝の全体を容易に切削加工することができ、さらに流路断面の内径が変化する溝であっても切削加工により形成できるから、曲り部があって途中で口径が変化する複雑形態の流路であっても切削加工で容易に形成できる。
この結果、従来技術では、加工が困難な穴切削でノズル流路を形成していたいため、加工コストがすこぶる高いものに付いていたが、本考案は半焼結段階の被加工材を分割ピースに形成しその分割ピースに加工が容易な溝切削によりノズル流路を形成するから、従来の穴切削のノズル流路のように高い加工コストになることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案ノズルの一例の平面図。
【図２】図１のノズルを接合面で展開した平面図。
【図３】従来ノズルの一例の平面図。
【図４】図３のノズルのＡ−Ａ線矢視断面図。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
次に、本考案ノズルの実施の形態例について図を参照して説明する。
まず、図３、図４は公知例の一つである従来の超硬合金ノズルＣＮ１の平面図と正断面図である。図3、図4のノズルＣＮ1は、ノズル全体が側面から見て大略Ｌ字状をなしているので、図4における垂直向きの流体入口Ｉｎと水平向きの流体噴出口Ｏが、中間部に略４５度の曲がり部Ｃｕを介して形成されている。
【００１３】
一般に超硬合金による一つの被加工材ブロックＢＬに、向き（角度）が異なる穴を一つの工具で加工することはできない。このため、従来技術では、前記ブロックＢＬを、一例として曲がり部Ｃｕと噴射口Ｏｔの境界Ｂоでカット（切断面Ｆｃ）し、カットして生じた２つのブロックＢＬ１とＢＬ２に、ブロックＢＬ１には流体入口Ｉｎと曲がり部Ｃｕの穴加工と、ブロックＢＬ２には噴射口Ｏｔの穴加工を施し、この加工後に前記境界Ｂｏの切断面Ｆｃをろう付けにより接合して、超硬合金ノズルＣＮ１を形成していた。
【００１４】
しかし、一本の流路Ｉｎ−Ｃｕ―Ｏｔに対し直交する向きでろう付け面（切断面Ｆｃ）が存在すると、超高圧高速で流れる流体による力が前記切断面Ｆｃに引張り力が作用するため、使用時に前記ろう付けが剥がれてしまうおそれがあることは、先にも述べた通りである。また、超硬合金への穴あけ加工は極めて高い加工コストになることが知られている。
【００１５】
超高圧高速の流体が噴射されているノズルが、図３、図４の従来ノズルＣＮ１のように、接合部（切断面Ｆｃ）が流体の圧力により剥離して前後方向で分断されてしまうことがあると、このノズルＣＮ１を使用した工事がストップするのみならず、安全性の面からも至って好ましくないことは一目瞭然である。また、加工コストが嵩む穴あけ加工を必須とすることも不利な点である。
【００１６】
そこで本考案では、図３、図４に例示した従来ノズルＣＮ１とほぼ同じ形状のノズルＣＮ２を、図１、図２に例示した形態の半焼結状態の被加工材に切削加工による溝状流路を形成して本焼結した分割ピースを、その分割面を合わせた姿で、さらに焼結炉やＨＩＰ炉等で再加熱して分割面同士を溶融接合した構造としたことにより、従来ノズルＣＮ１の問題点を回避できた。以下、この点について説明する。
【００１７】
本記考案では、超硬合金によるノズルＣＮ２に加工すべき被加工材ブロックＢＬを用意する。被加工材ブロックＢＬは、超硬合金材料を約６００~７００℃の温度で焼結した半焼結状態の超硬合金材料である。この被加工材ブロックＢＬを、垂直向きの入口Ｉｎと中間の曲がり部Ｃｕと水平向きの噴出口Ｏｔを有する平面視略Ｌ状のノズル流路に沿った方向（平行な方向）であって当該ブロックＢＬを厚さ方向で２分する形態に分割する。この分割で図２に示す２つの分割ピースＤｐ１とＤｐ２が形成される。
【００１８】
図２の分割ピースＤｐ１とＤｐ２において、符号Ｉｎ１、Ｃｕ１、Ｏｔ１は、分割ピースＤｐ１に溝の切削加工により形成されたノズル流路における流体入口、曲がり部、噴出口の分割部位であり、また、符号Ｉｎ２、Ｃｕ２、Ｏｔ２は、分割ピースＤｐ２に溝の切削加工で形成された前記分割ピースＤｐ１に形成された溝（ノズル流路）と対称なノズル流路における流体入口、曲がり部、噴出口の分割部位である。前記分割ピースＤｐ１とＤｐ２に形成したノズル流路（溝）は、途中に流路口径を連続的に変化させた部位を備えている。本考案では、ノズルの異形流路を、半焼結状態の被加工材ブロックＢＬをノズル流路に沿った方向で分割しその分割面に溝の切削加工を施すことにより分割ピースＤｐ１，Ｄｐ２とし、切削加工が済んだ該分割ピースＤｐ１とＤｐ２を約１３００〜１５００℃の温度で本焼結している。
【００１９】
本考案では、本焼結した分割ピースＤｐ１とＤｐ２を、その分割面Ｄｆ１とＤｆ２を清浄にして両分割面Ｄｆ１とＤｆ２を対面させて合わせた状態で真空炉やＨＩＰ炉等で再び加熱し、前記分割面Ｄｆ１とＤｆ２を溶融させて接合すると、ノズルＣＮ２が図１（ノズルＣＮ２の平面図）に例示する形態に形成される。なお、前記分割面Ｄｆ１，Ｄｆ２はフラット面であったが、本考案では、分割面をフラットにせず段付き面や波型面に形成して、当該分割面を溶融接合等によって接合一体化することができる。本考案における異形流路のパターン例としては上記の略Ｌ状、略Ｊ状のほか略∫状や略Ｓ状等がある。また接合面はフラット以外の波型や段付き等の面に形成すると接合強度を高めることができる。分割ピースの接合手段は加熱炉やＨＩＰ炉での分割面の溶融接合が最も好ましい。本考案では分割面の接合にろう付けやＴＩＧ溶接など適宜溶接法や摩擦圧接、拡散接合等の接合手段を適用することもできる。
【００２０】
上述のように本考案は、超硬合金製の高圧流体用の噴射ノズルＣＮの形成において、約６００~７００℃の温度で半焼結状態にした超硬合金の被加工材ブロックＢＬを、そのブロックＢＬによるノズルＣＮ２に形成される異形流路（入口Ｉｎ、曲がり部Ｃｕ、噴出口Ｏｔ）に沿った方向で分割して２つの分割ピースＤｐ１とＤｐ２を形成し、この２ピースの分割面Ｄｆ１とＤｆ２に対称形態で前記流路パターンの溝加工をフライス盤等の切削機械で施し、溝加工を施した分割ピースを約１５００℃の温度で本焼結し、本焼結した分割面同士を合着した状態で一例として真空加熱炉内で再加熱することにより前記分割面同士を溶着して超硬合金製の噴射ノズルに形成したから次の効果が得られる。
即ち、本考案超硬合金製の噴射ノズルは、従来の超硬合金製ノズルのように、ノズル流路を流れる高圧、高速流体の力が接合面に剥離方向で作用する接合面が存在しない。また、分割ピースの接合も、加熱炉で再加熱して分割面を溶融一体化させる接合であるから、ろう付けや溶接のような溶接手段やその段取りもなくなり作業の合理化を図ることができる。さらに、本考案ノズルでは、接合面が流体の流れ方向に沿っているから従来の超硬合金ノズルにおける流れを横断する方向での接合に比べ接合部の長さと面積もかなり大きくなり、従って、接合タイプのノズルであっても強固な接合強度を持った高圧流体用の噴射ノズルを実現できる。
【００２１】
以上に述べたように、本考案の高圧流体用の超硬合金製噴射ノズルは、従来考えられている高圧流体用の超硬合金製噴射ノズルでは達成できない効果が得られるものであるから高圧流体用の噴射ノズルとして極めて好適であり、しかも容易に加工できるから低コストで提供することができる。
【符号の説明】
【００２２】
ＢＬ  ノズル被加工材ブロック（超硬合金）
Ｉｎ  ノズル流路の入口
Ｃｕ  ノズル流路の曲がり部
Ｏｔ  ノズル流路の噴出口
Ｄｐ１、Ｄｐ２  被加工材ＢＬの分割ピース
Ｄｆ１，Ｄｆ２  分割ピースＤｐ１，Ｄｐ２の接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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