(57)【要約】  超音波チューニングされたブレードは、少なくとも約８パーセントのバナジウム含有量を有する工具鋼で作られる、基部およびタイヤ切刃を含む。たとえば、工具鋼は、少なくとも約１５パーセントの組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有することができる。工具鋼は、粉末冶金法を介して簡単なブロックに形成され得る。簡単なブロックは、基部およびタイヤ切刃を含むチューニングされたブレードを備えるタイヤ切断超音波ホーンの形状にフライス加工され得る。タイヤ切断超音波鋼ホーンは、たとえば、少なくとも約５０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する工具鋼を提供するように熱処理され得る。タイヤ切断超音波鋼ホーンは、低摩擦または耐摩耗性コーティングを含むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部およびタイヤ切刃を含む、チューニングされたブレードを備えるタイヤ切断超音波ホーンであって、チューニングされたブレードが、少なくとも約８パーセントのバナジウム含有量を有する工具鋼を含む、タイヤ切断超音波ホーン。
【請求項２】
工具鋼が、少なくとも約９パーセントであり、約１５パーセントよりも小さいバナジウム含有量を有する、請求項１に記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項３】
工具鋼が、少なくとも約１５パーセントの組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有する、請求項１または２のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項４】
工具鋼が、少なくとも約１７パーセントであり、約２２パーセントよりも小さい組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有する、請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項５】
工具鋼が、伝統的な鋳鋼法の微細構造よりもより細粒の微細構造を有するように粉末冶金法によって形成される、請求項１から４のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項６】
工具鋼が、少なくとも約５０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する、請求項１から５のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項７】
工具鋼が、少なくとも約６０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する、請求項１から６のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項８】
チューニングされたブレードが、工具鋼の上に低摩擦コーティングをさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項９】
チューニングされたブレードが、工具鋼の上に耐摩耗性コーティングをさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項１０】
チューニングされたブレードが、工具鋼の上に窒化チタンコーティングをさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項１１】
少なくとも約８パーセントのバナジウム含有量を有する工具鋼用の粉末成分を混合するステップと、
粉末冶金法を介して粉末成分を工具鋼の簡単なブロックに形成するステップと、
工具鋼の簡単なブロックを、基部およびタイヤ切刃を含むチューニングされたブレードを備えるタイヤ切断超音波ホーンの形状にフライス加工するステップと、
少なくとも約５０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する工具鋼を提供するようにタイヤ切断超音波ホーンを熱処理するステップと、
タイヤ切刃を鋭利にするステップと、
を含む、タイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１２】
混合するステップが、少なくとも約９パーセントであり、約１５パーセントよりも小さいバナジウム含有量を有する工具鋼用の粉末成分を混合するステップを含む、請求項１１に記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１３】
混合するステップが、少なくとも約１５パーセントであり、約２５パーセントよりも小さい組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有する工具鋼用の粉末成分を混合するステップを含む、請求項１１または１２に記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１４】
混合するステップが、少なくとも約１７パーセントであり、約２２パーセントよりも小さい組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有する工具鋼用の粉末成分を混合するステップを含む、請求項１１から１３のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１５】
フライス加工するステップが、放電加工法を含む、請求項１１から１４のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１６】
熱処理するステップが、少なくとも約６０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する工具鋼を提供する、請求項１１から１５のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１７】
熱処理するステップが、少なくとも約６２ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有する工具鋼を提供する、請求項１から１７のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーン。
【請求項１８】
低摩擦コーティングで、熱処理されたタイヤ切断超音波ホーンをコーティングするステップをさらに含む、請求項１１から１７のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項１９】
耐摩耗性コーティングで、熱処理されたタイヤ切断超音波ホーンをコーティングするステップをさらに含む、請求項１１から１８のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【請求項２０】
窒化チタンコーティングで、熱処理されたタイヤ切断超音波ホーンをコーティングするステップをさらに含む、請求項１１から１９のいずれかに記載のタイヤ切断超音波ホーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本出願は、２０１４年６月２日に出願された米国実用新案出願第１４／２９３５３２号の優先権を主張し、また、２０１３年７月８日に出願された米国仮特許出願第６１／８４３５２９号の利益を主張するものである。上記の出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、タイヤ切断用の超音波ホーンに関する。
【背景技術】
【０００３】
本項では、必ずしも先行技術ではない本開示に関連している背景情報を提供する。
【０００４】
タイヤ切断用の超音波ホーンは、ほぼ常に、チタン、一般的には７−４チタンまたは６−４チタンで作られる。しかし、超音波ホーンでタイヤ用のゴムを切断すると、超音波ホーンは極度の摩耗状態にさらされる。それらの急速な摩耗を改善するために、タイヤ切断超音波チタンホーンが、窒化チタンなどの低摩擦コーティングで被覆される場合がある。
【０００５】
焼入鋼は、通常、タイヤ切断超音波ホーンに適すると考えられていない。焼入鋼は、機械加工するのがはるかに困難であり、熱処理などの付加的な処理ステップを必要とする。結果として、タイヤ切断超音波鋼ホーンは、製造するのがはるかに困難であり、費用がかかる。タイヤ切断超音波鋼ホーンについてのもう１つの問題は、それらがそのより大きな熱伝導率のために有意により高い電力を引き出す傾向があることである。したがって、上で述べたように、タイヤ切断超音波ホーンは、一般にチタンから作られる。
【発明の概要】
【０００６】
本項は、本開示の全体的な要約を提供しており、その全範囲の包括的な開示、またはその特徴のすべてではなく、本明細書において説明されるあらゆる特徴は、本開示の本質的な特徴であると考えられるべきではない。
【０００７】
本開示の１つの態様においては、タイヤ切断超音波鋼ホーンは、少なくとも約８パーセントのバナジウム含有量を有する工具鋼を含む。
【０００８】
本開示のもう１つの態様においては、タイヤ切断超音波鋼ホーンは、少なくとも約１５パーセントの組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有する工具鋼を含む。
【０００９】
本開示のもう１つの態様においては、タイヤ切断超音波鋼ホーンは、少なくとも約５０ＨＲＣであり、約６４ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さに熱処理されている工具鋼を含む。
【００１０】
本開示の付加的な態様においては、タイヤ切断超音波鋼ホーンを製造する方法は、粉末冶金法を含む。
【００１１】
適用可能性のさらなる範囲は、本明細書において提供される説明から明らかになるであろう。この要約の説明および特定の実施例は、説明のみを目的として意図され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１２】
本明細書において説明される図面は、選択された実施形態の例示のみを目的としたものであり、必ずしも可能な実施すべてではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示による例示的なタイヤ切断超音波鋼ホーンの斜視図である。
【図２】図１のタイヤ切断超音波鋼ホーンの正面図である。
【図３】図１のタイヤ切断超音波鋼ホーンの側面図である。
【図４】図１のタイヤ切断超音波鋼ホーンの切刃を見下ろした平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、例示的な実施形態が、添付の図面を参照してより完全に説明される。対応する参照数字は、図面のいくつかの図を通して対応する部分を示している。
【００１５】
図１〜図４を参照して、例示的なタイヤ切断超音波鋼ホーン２０が示されている。タイヤ切断超音波鋼ホーン２０は、通常、基部２２を含むチューニングされたブレード形状と、タイヤ切刃２４と、切断ホーン２０を通して延在する１つまたは複数の溝状開口２６とを有する。
【００１６】
タイヤ切断超音波鋼ホーン２０は、粉末冶金法を用いて工具鋼から製造され得る。この種のプロセスは、通常、適切な組成を得るように金属粉末を製造するステップを含み、これは、さまざまな粉末状金属を一緒に混ぜ合わせるステップを含むことができる。所望の組成を有する金属粉末は、所望の形状に圧縮され、焼結され、または溶融され得る。例示的なプロセスは、３Ｄプリントおよび熱間等方加圧法を含むことができる。粉末冶金製造プロセスは、伝統的な鋼鋳造法よりもはるかに高密度の均一かつ細粒の微細構造を提供することができる。
【００１７】
ある場合には、最初の所望形状は、タイヤ切断超音波鋼ホーンの全体寸法に密接に近づけるようにフライス加工され得る簡単なブロックであってもよい。放電加工法が、図面に示されるようにタイヤ切断超音波鋼ホーン２０の本質的に最終のブレード形状を得るのに使用され得る。次いで、その本質的に最終のブレード形状のタイヤ切断超音波鋼ホーン２０は、下で議論されるように所望の硬度と脆性とのバランスを達成するように熱処理され得る。次いで、切刃２４は、使用の前に切刃２４を改良しまたは鋭利にするために研削され得る。
【００１８】
ある場合には、また、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０に低摩擦コーティングを行うことが望ましい場合がる。したがって、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０はまた、たとえば、窒化チタンまたは他の低摩擦または耐摩耗性コーティングで被覆され得る。
【００１９】
バナジウム含有量が高い工具鋼は、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０用に使用され得る。たとえば、少なくとも約８パーセント、または少なくとも約９パーセントのバナジウム含有量を有する工具鋼が、使用され得る。この種の高いバナジウム含有量の鋼は、追加的または代替的に、約１５パーセントよりも小さい、または約１０パーセントよりも小さいバナジウム含有量を有することができる。例示的な高いバナジウム含有量の鋼は、たとえば、ＣＰＭ  ９Ｖ、ＣＰＭ  １０Ｖ、およびＣＰＭ  １５ＶなどのそれらのＶシリーズラベルの下にＣｒｕｃｉｂｌｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｏｌｖａｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから市販されている。
【００２０】
また、バナジウム、コバルト、およびタングステン含有量が高い工具鋼は、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０用に使用され得る。たとえば、工具鋼は、少なくとも約１５パーセント、または少なくとも約１７パーセントの組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量を有することができる。この種の組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量の鋼は、追加的または代替的に、約２５パーセントよりも小さい、または約２２パーセントよりも小さくてもよい。例示的な高い、組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量の鋼は、たとえば、ＣＰＭ  Ｒｅｘ  ４５、ＣＰＭ  Ｒｅｘ  ７６、およびＣＰＭ  Ｒｅｘ  ８６などのそれらのＲｅｘシリーズラベルの下にＣｒｕｃｉｂｌｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されている。また、この種の高い組み合わされたバナジウム、コバルト、およびタングステン含有量の工具鋼は、それらのＨａｐシリーズラベルの下にＨｉｔａｃｈｉ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｌｔｄ．  ｏｆ  Ｊａｐａｎ（またはＨｉｔａｃｈｉ  Ｍｅｔａｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｌｔｄ．  ｏｆ  Ｐｕｒｃｈａｓｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）から市販されている。
【００２１】
タイヤ切断超音波鋼ホーン２０の工具鋼は、それらの強度および耐摩耗性を増加させるように熱処理され得る。たとえば、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０の工具鋼は、少なくとも約５０ＨＲＣ、または少なくとも約５５ＨＲＣ、または少なくとも約６０ＨＲＣ、または少なくとも約６１ＨＲＣ、または少なくとも約６２ＨＲＣのロックウェル硬さを有するように熱処理され得る。ロックウェル硬さが低下すると、耐摩耗性、およびしたがってタイヤ切断超音波鋼ホーン２０の寿命が低下する。
【００２２】
タイヤ切断超音波鋼ホーン２０の工具鋼は、追加的または代替的に、約６４ＨＲＣよりも小さいかまたは約６３ＨＲＣよりも小さいロックウェル硬さを有するように熱処理され得る。このような硬度レベルを超えて、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０の耐脆性また耐衝撃性は、許容できないレベルまで増加する場合があり、それにより、自然に切刃２４が欠けるか、さもなければ損傷されることになる。したがって、タイヤ切断超音波鋼ホーン２０の硬度と脆性は、バランスされるべきである。このように、ある場合には、鋼は、約５０ＨＲＣと約６４ＨＲＣとの間の、または約６０ＨＲＣと約６４ＨＲＣとの間の、または約６２ＨＲＣと約６４ＨＲＣとの間の、または上記に特定されたＨＲＣ値の組み合わせによって定義されるもう１つの範囲の、ロックウェル硬さを有することができる。
【００２３】
最初の指摘は、Ｃｒｕｃｉｂｌｅ  ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓからのＣＰＭ  １０Ｖ（９．７５パーセントＶａｎａｄｉｕｍ（バナジウム））を用いる、上に記述したプロセスを用いて製造された４０Ｋｈｚタイヤ切断ホーン２０は、伝統的に製造された超音波チタンタイヤ切断ホーンよりも、およそ３倍高い熱伝導率を有し、少なくとも３倍長持ちするタイヤ切断超音波鋼ホーン２０を提供するということである。したがって、本開示のタイヤ切断超音波鋼ホーン２０によって提供されるより高い熱伝導率およびより高い耐摩耗性の組み合わせは、伝統的に製造された超音波チタンタイヤ切断ホーンに対して、有意により長い寿命を提供し、またはデューティサイクル（毎分切断数）の増加を可能にすることができ、またはその両方であるかもしれない。
【００２４】
実施形態の前述の説明は、例示および説明を目的として行われている。これは、網羅的であること、または本開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の態様および特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではないが、適用可能な場合には交換でき、たとえ具体的に示されまたは説明されていなくても、選択された実施形態に使用され得る。本開示のいかなる態様または特徴も、本明細書において開示された任意の他の態様または態様の組み合わせで結合され得ることが明白に考えられる。本明細書において説明された方法のステップ、プロセス、および実施は、実行の順序として明確に識別されない限り、議論された特定の順序によるそれらの実行を必然的に要求していると受け取られるべきではない。また、追加的または代替的なステップが使用され得ると理解されるべきである。この種の変形、組み合わせ、および変更はすべて、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、この種の変形、組み合わせ、および変更はすべて、本開示の範囲の範囲内に含まれるよう意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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