JP6581992B2 - 加工工具の予備材料の製造方法、および対応する予備材料 - Google Patents

Description

本発明は、加工工具の予備材料の製造方法に関する。当該予備材料は、鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、ストリッピングブレードなどを製造するための初期要素としてのものである。本発明は、対応する予備材料にも関する。

金属加工用の帯鋸のような工具は、経済的に使用可能であるために多くの要求を満足する必要がある。帯状材料は、柔軟かつ弾性を有することを要する。帯状部材は、嵌合前に曝される張力を吸収してこれに耐えられることを要するだけでなく、切断処理中に曝される曲げ力および対応する捩りモーメントや、切断テーブルの上下に延びる縦軸を中心とする回転中あるいは切断位置の前後において曝される応力に耐えられることも要する。加えて、加工される材料に係合する個々の歯によって生じる動的負荷だけでなく、歯領域（特に歯先）において６００℃以上に達する温度による熱的負荷も存在する。帯状部材の冷却によりこの熱が除去されると、熱負荷のみならず、温度勾配とこれに対応する熱応力が生じ、機械的応力（特に動的応力）に加わる。

帯鋸の靱性および曲げ強度と、鋸刃の高温硬さおよび耐摩耗性に関する要求は、単一の材料（金属や合金など）では十分に満足されない。高性能加工工具の初期要素あるいは予備材料として、いわゆるバイメタルの帯状部材やシート状部材が好適に使用される。当該バイメタルの帯状部材やシート状部材は、ベース材料のシート状ベースからなる。当該基材は、後に加工工具となったときに必要な靱性と曲げ強度を有しており、例えば低合金鋼あるいは炭素鋼である。一般に、より高い耐摩耗性と高温硬さを有する刃先材料のワイヤが、当該シート状ベースの縁際領域に溶接される。高速度鋼（ＨＳＳ）のワイヤが、当該刃先材料として一般的に使用される。

鋸の製造者は、続いてこの予備材料から鋸刃や帯鋸を製造する。そのため、圧延や研磨などによって、後の鋸刃や帯鋸の歯型が、溶接された高速度鋼ワイヤが位置するシート状ベースの端に形成される。高速度鋼の尖った領域に歯が形成されるため、鋸刃や帯鋸の残りの部分は、強靭かつ柔軟な鋼のシート状ベースからなる。鋸に対する要求によっては、歯は刃先材料のみから形成されてもよいし、歯の先端のみが刃先材料から形成されてもよい。後者の場合、シート状ベースに至る歯の基端は、強靭で柔軟なベース材料からなる。

しかしながら、上記のような従来製法によるバイメタルの帯状部材やシート状部材は、歯型の形成時にかなりの量の刃先材料の損失を伴うという短所がある。歯間に形成される空間より生じた材料は他に使い道がないからである。この問題を解決するために、本出願人は、特許文献１において二つのシート状ベースからなる予備材料を使用することを提案している。当該二つのシート状ベースは、鋸刃や帯鋸を製造するための高速度鋼からなるエッジワイヤによって互いに接続される。分離線を適切に選ぶことにより、この複合材料は、二つのバイメタル帯状部材を得るように分離されうる。それらの端形状は、後の鋸刃や帯鋸の歯型にほぼ対応したものになっている。分離後、各バイメタル帯状部材は、所望の歯型が得られるまで再加工される。これにより、刃先材料に関しては材料の損失が少なくなる。

しかしながら、上記の方法は、使用される刃先材料がエッジワイヤの形態で製造可能であることを要するだけでなく、シート状ベースに溶着可能であることも要するという短所がある。これらの前提条件は、シート状ベースと刃先材料の双方の材料選択にかなりの制約を課す。

特許文献２においては、複数の金属合金からなるシート状の複合材料が同様に用いられる加工工具の製造方法が記載されている。この場合、シート状ベースに形成された溝に沿って刃先材料のワイヤが配置され、圧力と熱加工により溝内に埋め込まれる。この方法はコスト的な有利性があるものの、上記のエッジワイヤに代えて例えば断面の丸いワイヤが使用されるため、やはり材料選択が制限される。刃先材料はワイヤの形態を呈する必要があるだけでなく、刃先材料とシート状ベースの材料の全ての組合せが十分かつ適当な接続を許容するわけではないからである。同様の方法は、特許文献３にも記載されている。具体的には、後にバイメタル帯状部材の縁部を形成するワイヤがベース帯状部材の凹部に埋め込まれる。当該ワイヤは、高速度鋼から粉末冶金により形成されることが記載されている。

特許文献４においては、粉末切断材料（硬金属）がベース材料の凹部に導入される切断工具の製造方法が記載されている。全体が別の金属で被覆され、続いて所望の形状とされる。その後、硬金属の焼結温度を上回る温度で加熱がなされ、保護金属ケースが除去される。

特許文献５においては、予め圧縮成形された粉末工具鋼が低合金鋼からなる容器に挿入され、熱間等静圧プレス成型と続く熱間圧延または熱間被覆によりバイメタル部材とされる方法が記載されている。機械加工によって、工具鋼の刃先を有する帯状の部材が形成される。

しかしながら、特許文献２から５のいずれも、粉末刃先材料をベース材料に溶接することについては述べていない。

特許文献６は、帯状またはシート状ベース材料からなる加工工具の製造方法を開示している。当該ベース材料を直立させ、その刃先領域に粉末状にした合金が添加される。添加中にレーザビームによって粉末状の合金が溶融され、ベース材料の縁において固化する。この方法により、より多くの種類の刃先材料が利用可能になる。刃先材料をエッジワイヤや丸ワイヤの形態で製造しなければならないという前提条件が、もはや適用されないからである。しかしながら、粉末冶金によって刃先領域を製造する場合、エッジワイヤを溶接する場合と比較して処理速度が低下するという短所がある。

国際出願公開第２００６／０００２５６号明細書 米国特許第７３７３８５７号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１６１３２号明細書 米国特許第２６８６４３９号明細書 米国特許第３８３５７３４号明細書 欧州登録特許第１４０４４８４号明細書

よって、本発明は、上記の技術的問題に基づき、加工工具の予備材料を製造するために行なわれる方法であって、安価かつ容易に実現可能であり、シート状ベースと刃先材料について多様な材料の使用が可能であるものを提供する。また、加工工具を製造するための予備材料が対応して提供される。

上記の技術的問題は、請求項１に記載された加工工具の予備材料を製造する方法によって解決される。当該方法の有利な詳細事項は、従属請求項に記載されている。

よって、本発明は、加工工具用の予備材料、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、あるいはブレード用の予備材料を製造する方法に関する。当該方法においては、少なくとも第一粒子状刃先材料がシート状ベースに添加され、前記第一粒子状刃先材料が前記シート状ベースに溶接され、前記シート状ベースが、形成された溶接部にほぼ沿って分離される。よって、粒子状刃先材料がシート状ベースの上側と下側の少なくとも一方の表面に添加される。溶接により、シート状ベースと粒子状刃先材料を含む合金化領域が、シート状ベースと粒子状刃先材料の接触領域に形成される。最も単純な場合において、二枚のシート状ベースの分離は、形成された溶接部の中央を通る直線に沿って行なわれうる。しかしながら、分離線は、溶接部のみを通る必要はなく、より複雑な形態（部分的にシート状ベースに達するなど）をとってもよい。この場合、所望の歯形状に近い縁形状が分離によって形成される。本発明に係る方法は、連続的に実行されうる。

本発明に係る方法は、多くの利点を有している。刃先材料は粒子の形態で添加されるため、刃先材料の選択肢がワイヤとして形成されうる材料に制約されることがない。原理的にワイヤとして取得可能でもある材料を用いる場合においても、粒子状の材料を用いることには大きなコスト上の利点がある。ワイヤの形成に伴うコストを考慮する必要がないからである。さらに、粒子冶金により刃先領域を形成するのに必要なプロセスの速度に係る制約が低下する。本発明の方法によれば、溶接部の分離後、一度の溶接作業によって形成された二枚のバイメタル帯状あるいはシート状部材が製造されるからである。したがって、特許文献６に記載された方法と比較すると、プロセスの速度が二倍になるという効果がある。より幅広のシート状ベースを使用し、少なくとも一本の溶接線を追加的に形成し、次いで当該シート状ベースを複数のバイメタル帯状部材に分離することによって、プロセスの実効速度がさらに上昇する。

粒子状のベース材料がほぼ平坦なシート状ベースの表面に直接添加され、ベース材料と溶接されうる。しかしながら、これによって非常に高い溶接稜部が形成され、再加工が必要となる。他方、使用されるベース材料によっては溶接部におけるベース材料の比率が非常に高くなるため、シート状ベースの分離後に形成される刃先領域に不要なベース材料が残りうる。よって、好ましくは、少なくとも一つの前記第一粒子状刃先材料が、前記シート状ベースの上側と下側の少なくとも一方に切り欠かれた凹部に導入される。よって、二枚のベースが溶接部に沿って分離された後、ほぼ刃先材料のみからなる縁領域が形成されるため、後続の別プロセスにおいて、同様に刃先材料のみからなる歯の先端が形成されうる。また、溶接部の高さが低減されるため、追加の加工がより容易になる。凹部は、任意の断面形状（湾曲形状、楕円形状、角付き形状など）を有しうる。

シート状のベースは、後続の別プロセスにおいて加工工具（鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、ブレードなど）を形成するのに適した所望の形態をとりうる。しかしながら、本発明に係る方法によれば、シート状ベースは金属あるいは金属合金からなる連続的な帯状部材の形態で提供されることが特に好ましい。例えば、当該帯状部材は、スプールから解かれて溶接装置に提供される。

シート状ベースと粒子状刃先材料は、様々な手法で互いに溶接されうる。例えば、シート状ベースと第一粒子状刃先材料の少なくとも一方が少なくとも部分的に溶融し、少なくとも部分的に固化した溶融複合材料が残るようにされる。一般的に、使用される材料の少なくとも一つ（ベース材料など）は、粒子状刃先材料が供給される領域において溶融する。これにより、固化の過程で、当該ベース材料と当該供給された粒子状刃先材料からなる複合材料が形成される。刃先材料自体も同様に溶融するが、溶接領域における粒子状刃先物質内に組み込まれうる。粒子状刃先材料が組み込まれたマトリクスは、粒子状刃先材料とともに供給される材料であり、エネルギーの印加に伴って自身も溶融する。あるいは、シート状ベースの材料が、非溶融粒子状刃先材料のマトリクスとして振る舞いうる。しかしながら、シート状ベースへの溶接中に自身が溶融する粒子状刃先材料を使用することが好ましい。

本発明に係る方法の最終工程として、多くの分離法が従来から知られている。例えば、切断、ギャップ切断、パンチング、レーザ切断、ジェット水流切断などが、形成された溶接部を分離するために使用されうる。

シート状ベースは、ベース材料からなる本体を備えていることが好ましい。ベース材料の例としては、金属や金属合金（低合金ツール鋼）が挙げられる。本発明に係る方法によれば、粒子状刃先材料を供給することにより、分離後のシート状ベースに形成された縁に高強度の刃先領域が形成される。

しかしながら、本発明に係る方法に使用されるシート状ベースは、通常のベース材料からなる本体に加えて、別の刃先材料からなる縁領域を有していてもよい。そのようなシート状ベースの例としては、特許文献１に記載されている高速度鋼からなる中央帯を備えたベースが挙げられる。続いて、本発明に係る方法によって、第一粒子状刃先材料からなる追加領域が上記別の刃先材料からなる領域に加えられ、複層の帯状部材が形成される。第一刃先材料と第二刃先材料は、異なる材料であることが好ましい。

これに加えてあるいは代えて、シート状ベースと第一刃先材料を含む複合材料を分離する前に、少なくとも第二粒子状刃先材料が供給され、溶融されうる。これにより、二層あるいは三層の複合材料が形成される。このプロセスは、さらに別の粒子状刃先材料を供給することにより、複数段階にわたって連続的に行なわれうる。これにより、複層の複合材料が形成される。

第一粒子状刃先材料と、場合によっては第二粒子状刃先材料あるいは別の粒子状刃先材料は、粉末、粒、ペースト、あるいはフィリングワイヤの形態で供給されることが好ましい。フィリングワイヤの場合、粉末、粒、あるいはペーストの形態で供給される粒子状刃先材料は、筒状ワイヤ内に配置される。ワイヤ自体は、例えばベース材料からなりうる。しかしながら、刃先材料は、粉末の形態で供給されることが特に好ましい。

粒子状刃先材料は、様々な手法で供給されうる。粒子状刃先材料が粒子やペーストの形態である場合、ノズル（環状ノズルやスリットノズルなど）により供給されうる。粒子状刃先材料がフィリングワイヤの形態である場合、ストレージスプールなどから供給されうる。

刃先材料は、金属と金属合金の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。金属と金属合金の少なくとも一方は、例えば、溶接プロセス中にそれ自体が溶融するものであり、例えば高速度鋼（ＨＳＳ）である。

例えば、鋸刃や帯鋸用のバイメタルワイヤに用いられている全ての汎用ＨＳＳが粒子状刃先材料として使用されうる。例えば、Ｓ２−１０−１−８（Ｍ４２，１．３２４７）やＳ６−５−２（Ｍ２，１．３３４３）が挙げられる。加えて、本発明に係る方法においては、ワイヤとしては入手できない他のＨＳＳ材料も使用されうる。合金組成は、以下の値をとりうる。Ｃ：０．５〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｃｒ：３．０〜６．０％、Ｍｏ：２．０〜１１％、Ｖ：６．５％以下、Ｗ：１５％以下、Ｃｏ：１５％以下。さらに、炭化物を形成する元素（ＮｂやＴｉなど）が含有率５％で添加されうる。

これに加えてあるいは代えて、刃先材料は、金属硬質材料を含みうる。金属硬質材料は、高融点遷移金属のホウ化物、炭化物、ケイ化物、および窒化物、あるいは加工可能な微細構造物と組み合わせられた酸化物（すなわち、金属材料が組み込まれたマトリクス）である。金属硬質材料の例としては、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＴｉＢ_２、ＭｏＳｉ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２が挙げられる。これらからは固溶体（ＴｉＣ−ＷＣ、Ｍｏ_２Ｃ−ＴｉＣなど）、複炭化物あるいは複合炭化物（Ｃｏ_３Ｗ_３Ｃ、Ｎｉ_３Ｗ_３Ｃなど）、および金属間化合物が得られうる。さらに、ＨＳＳ材料と金属硬質材料の混合物も考慮されうる。機械的合金化により得られる新たな刃先物質も勿論考慮されうる。Ｆｅ−Ｃｏ−ＭｏおよびＦｅ−Ｃｏ−Ｗといった三成分系や、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｏ−Ｗといった四成分系も、刃先材料として考慮されうる。これらの系は、沈着硬化の過程で非常に細かい沈着物を形成しうることにより、硬度が大幅に増す。溶液アニール状態においては、このような合金は柔軟になり、低温加工されうる。このような沈着硬化性合金における通常の合金成分は、Ｃｏが２３〜２５％の範囲であり、ＷとＭｏ／２の組合せが１０〜３１％の範囲であり、鉄および精錬により誘導された不純物が残りを占める。

本発明に係る方法においては、全ての汎用基材がベース材料として考慮されうる。例えば、強い靭性と疲労強度を有する一般的な低合金鋼が使用されうる。適当なシート状ベースは、例えば次のような化学組成を有している。Ｃ：０．２〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｃｒ：０．５〜７．０％、Ｍｏ：０．１〜２．６％、Ｖ：０．６％以下、Ｗ：５．０％以下。微量のＮｂおよびＴｉ添加物（合計で０．５％以下の範囲）が微粒化のために混合されうる。鉄および精錬により誘導された不純物が残りを占める。炭素鋼（Ｃ：０．５〜１．５％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下）が、ベース材料として使用されうる。

シート状ベースと粒子状刃先材料は、接続領域を加熱し、適度にエネルギーを供給することにより（必要に応じて加圧しながら）互いに溶接される。当該エネルギーは、例えば溶接装置により供給される。当該エネルギーの供給は、使用されている少なくとも一つの材料を溶かすのに充分であることを要する。好ましくは、シート状ベースと粒子状刃先材料は、少なくとも一つのレーザでエネルギーを供給することにより、互いに溶接される。しかしながら、当該エネルギーは別の手法によっても供給されうる。そのような手法の例としては、電子ビームが挙げられる。特に粒子状刃先材料がペーストまたはフィリングワイヤの形態で供給される場合、他の一般的な溶接装置（アーク溶接装置や不活性ガス溶接装置など）や、抵抗溶接装置も使用されうる。

後の使用目的に応じて、粒子状の刃先材料は、シート状ベースの一方の側のみに供給されうる。しかしながら、シート状の刃先材料は、シート状ベースの両方の側（すなわち上側と下側）に供給されることが好ましい。両側への供給は、同時に行なわれてもよいし、順次に行なわれてもよい。例えば、シート状ベースは溶接装置の領域に縦置きされ、粒子状刃先材料が両側から同時に供給されうる。シート状ベースが溶接装置の領域に横置きされる場合、シート状ベースは、粒子状刃先材料が上側に印加された後、偏向ローラにより下側が上を向き、刃先材料の印加を待つように案内されうる。これにより、プロセスラインをコンパクトにできる。特にシート状ベースが帯形状を呈する場合、ある程度の長さだけ上側に粒子状刃先材料を印加した後、二枚の帯状部材を１８０°回転させてもよい。これにより、やや下流側において当初は下側だった面が上側を向く。

本発明は、上記の方法によって取得可能な、加工工具、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、あるいはパンチングナイフを製造するためのシート状予備材料にも関連する。

第一の変形例においては、本発明に係るシート状予備材料は、ベース材料からなる本体を有するシート状ベースと、少なくとも第一刃先材料からなる刃先領域と、を備えている。シート状ベースと刃先領域は、第一合金化領域を介して接続されている。本発明に係る方法によれば、第一刃先材料は、粒子の形態でシート状ベースに対して印加される。これにより、形成された刃先領域とシート状ベースは、シート状ベースの断面幅の０．２倍〜３倍の範囲である断面長にわたって重なる。形成された刃先領域とシート状ベースは、シート状ベースの断面幅の０．２倍〜３倍の範囲である断面長にわたって重なることが好ましく、より好ましくは、０．５〜１．５倍の範囲である。エッジワイヤから形成される従来のバイメタル帯状部材とは対照的に、本発明に係る予備材料の断面においては一定の高さ寸法が存在せず、初めは粒子の形態で供給される刃先材料から形成された刃先領域に元からのベース材料が食い込んでいる。例えば、シート状の予備材料内において、シート状ベースは、上側と下側の少なくとも一方の外側領域よりも縁領域にまで到達してもよい。

シート状ベースは、ベース材料からなる本体のみから構成されうる。あるいは、シート状ベースは、ベース材料からなる本体と少なくとも一つの別の刃先材料からなる縁領域を備えうる。この場合、本発明に係る方法により複層の予備材料が形成される。よって、特許文献１に記載された高速度鋼からなる中央帯を有するベースが、上記のシート状ベースとして使用されうる。

複層予備材料の変形例として、本発明に係るシート状予備材料は、ベース材料からなる本体と、少なくとも一つの刃先材料からなる刃先領域を有するシート状ベースと、を備える。当該刃先領域は、少なくとも一つの別の刃先材料からなる少なくとも一つの角領域を有する。この変形例に係る予備材料は、角領域と刃先領域が合金化領域を介して接続されていることを特徴とする。これにより、歯がさらに最適化される。例えば、非常に強い耐摩耗性と切断力を有する角部が形成されうる。歯の中間領域は、角部よりも強い靱性と曲げ強度を有するだけでなく、本体の材料よりも高い耐磨耗性を有している。この場合、角部用の他の刃先材料は、本発明に係る方法によって供給される。少なくとも一つの刃先材料を含む刃先領域は、本発明に係る方法によって第一粒子状刃先材料から形成されてもよいし、別の刃先材料（特許文献１に記載された高速度鋼からなる中央帯を有するベースなど）から構成されてもよい。したがって、この場合においても、シート状ベースは、ベース材料からなる本体のみから構成されてもよいし、少なくとも一つの別の刃先材料からなる縁領域を別に備えてもよい。

この変形例に係る複層予備材料は、以下の方法によっても形成されうる。
ベース材料からなる本体と、少なくとも一つの刃先材料からなる刃先領域を有するシート状ベースが提供され、
前記シート状ベースの前記刃先領域における少なくとも一つの縁に少なくとも一つの粒子状刃先材料が添加され、
前記粒子状刃先材料が前記シート状ベースに溶接される。
刃先材料からなるシート状ベースの刃先領域は、本発明に係る方法によって第一粒子状刃先材料から形成されたものでもよいし、別の刃先材料（エッジワイヤとして本体に溶接されているものなど）から構成されてもよい。従来の粉末冶金による刃先の形成とは異なり、本発明に係る方法の場合、粒子状（特に粉末状の）刃先材料はベース材料に添加されるのではなく、既にシート状ベースの縁に存在している刃先領域に添加される。当該粒子状刃先材料は、シート状ベースの刃先領域における角部に添加されることが特に好ましい。これにより、非常に強い耐磨耗性と切断強度を有する角部を形成できる。

本発明に係るシート状予備材料は、帯状部材であることが特に好ましい。本発明に係る方法によって、そのような帯状部材は、以降のプロセスのためにコイル状に巻き取られ、例えば鋸の製造業者へ提供されうる。

本発明に係る方法における、シート状ベースと供給された粒子状刃先材料の間の溶接部の形成を模式的に示している。 シート状ベースが粒子状刃先材料を受容する凹部を有する、図１の変形例を示している。 中央に別材料の帯部を有するバイメタルベースとしてシート状ベースが形成される、図１の変形例を示している。 二つの粒子状刃先材料が供給される、図１あるいは図２の変形例を示している。 図１あるいは図２の発明により溶接部が形成された後の、本発明に係る予備材料を示している。 図５から溶接部を平滑化した後の本発明に係る予備材料を示している。 図３から溶接部を形成した後の本発明に係る予備材料を示している。 図７から溶接部を平滑化した後の本発明に係る予備材料を示している。 図４から溶接部を形成した後の本発明に係る予備材料を示している。 図９から溶接部を平滑化した後の本発明に係る予備材料を示している。 図６から溶接部を分離した後の本発明に係る予備材料を示している。 図８から溶接部を分離した後の本発明に係る予備材料を示している。 図１０から溶接部を分離した後の本発明に係る予備材料を示している。 シート状ベースの刃先への粒子状刃先材料の添加を模式的に示している。 粒子状刃先材料が三方向から添加される図１４の方法の変形例を示している。 図１５から縁領域を加工した後の本発明に係る予備材料を示している。

添付の図面を参照しつつ、本発明について以下詳細に説明する。

図１においては、本発明に係る方法の第一実施形態が模式的に例示されている。当該方法は、鋸刃、帯鋸、カッティングラインなどの加工工具の予備材料を製造するためのものである。図示の例においては、シート状ベース１０は、ベース材料からなる単一の本体１１を備えているに過ぎない。見やすさを優先してシート状ベースは短く図示されているが、これらは好ましくは連続的な帯状部材であり、例えば不図示のスプールから引き出されたものである。図示の例においては、シート状ベース１０は、それぞれ平坦な上側１３と下側１４を有している。溶接装置（不図示）の溶接ヘッド１５によって、第一粒子状刃先材料１６が上側１３に添加され、レーザビーム１７によって溶融される。これにより、シート状ベース１０と刃先材料１６は互いに溶接される。図示の例においては、溶接装置の溶接ヘッド１５は、環状ノズル１８を有している。粒子状刃先材料１６は、ライン１９、２０によって環状ノズル１８に供給される。しかしながら、どのような種別のノズルも用いられうる。図示の環状ノズル１８は、上側１３へ向けて粒子状刃先材料１６を円錐状に噴射する。レーザビーム１７は、溶接ヘッド１５の中央と粒子状刃先材料１６の円錐状噴射の中央を通過し、刃先材料が載置されるシート状ベース１０上の領域２１に向けて集光される。この領域においては、溶接プロセスが行なわれる。使用される材料に応じて、粒子状刃先材料１６、当該刃先材料とともに供給されるマトリクス材料、およびシート上ベース１０の領域２１におけるベース材料の少なくとも一つは、少なくとも部分的に溶融され、溶接部２２が形成される。

シート状ベース、すなわち例示されている連続的な帯状部材は、固定されている溶接ヘッド１５の下方で矢印２３に沿って動かされる。

図２は、図１の実施形態の変形例を示している。本例においては、シート状ベースが粒子状刃先材料を受容するための凹部２４、２５を有している。図１を参照して説明した要素に対応する要素は、同じ参照番号で示されている。本例においては、シート状ベース１０は、上側１３に湾曲した凹部２４を有しており、下側１４に湾曲した凹部２５を有している。凹部２４、２５は、溶接部２２においてシート状ベース１０の表面から隆起する部分を抑制して再加工の労力を低減するだけでなく、当該再加工に伴う刃先材料の損失も低減する。他方、溶接領域２１におけるベース材料１２の厚みが低減されることにより、溶接部の分離後にほぼ刃先材料１６からなる縁領域が形成される（詳しく後述する）。

図３は、図１の実施形態の変形例を示している。本例においては、シート状ベース１０がバイメタルのベースにより形成されている。シート状ベース１０は、ベース材料１２からなる本体１１を有している。本体１１は、二つの側帯１０ａ、１０ｂに分割されている。二つの側帯１０ａ、１０ｂは、より強い材料（高速度鋼２６など）からなる中央帯１０ｃによって連結されている。本例に係るベース１０は、例えば特許文献１に記載された方法によって製造されうる。図１の実施形態と同様に、図示されたベース１０は平坦である。図２を参照して説明したように、中央帯１０ｃの領域の上側と下側の少なくとも一方に凹部が設けられてもよいことは勿論である。

図４に示される変形例おいては、図１または図２の実施形態に対する様々な変更が示されている。しかしながら、本発明は、これらの変更の組合せに限定されるものではなく、以下に説明される変更のそれぞれが独立して、あるいは図３に記載された変形例との組合せにより実現されうる。よって図４の変形例においては、図２の変形例と同様に、シート状ベース１０には二つの凹部２４、２５が設けられている。しかしながら、本例においては、当該凹部は、角のある断面形状を有している。また、図４の変形例においては、単一の溶接ヘッド１５に代えて、並んで配置された二つの溶接ヘッド１５ａ、１５ｂが用いられている。図１における手順と同様に、溶接ヘッド１５ａは、第一刃先材料１６ａを上凹部２４へ導き、レーザ１７ａによって溶接部２２を形成する。溶接ヘッド１５ｂにより、第一刃先材料に対して別の刃先材料１６ｂが添加および溶接されうる。これにより、複層の刃先領域が形成される。別の刃先材料を使用する必要がないのであれば、溶接部におけるストレスを低減する熱処理を行なうために、第二溶接ヘッド１５ｂのレーザ装置１７ｂや同様の熱源を使用してもよい。

図１から図４に示される例においては、粒子状刃先材料は、上側１３からシート状ベース１０へ印加される。しかしながら、通常はシート状ベースの上側１３と下側１４から、同時にあるいは連続して刃先材料の供給がなされることが好ましい。供給が連続してなされる場合、シート状ベース１０は、曲げローラ（不図示）に導かれて反転されうる。これにより、図１から図４に示される下側１４が上側を向き、既に溶接部２２が形成されている上側１３が下側を向く。

図５と図６においては、図１または図２の溶接プロセスの結果が示されている。刃先材料１６は、上凹部２４と下凹部２５の双方に導入済みである。これにより、上溶接部２２と下溶接部２７が形成されている。凹部２４、２５の底領域においては、レーザビーム１７により材料が溶融した結果、上合金化領域２８と下合金化領域２９が、それぞれベース材料と供給された粒子状刃先材料１６の間に形成されている。ほぼ粒子状刃先材料１６からなる溶接部２２、２７は、シート状ベース１０の上側１３または下側１４から膨出して隆起部を形成していることがわかる。このような場合、溶接部が平滑化処理に供されることが好ましい。これにより、図６に示される平坦な複合材料が得られる。平滑化処理に先立ち、あるいは平滑化処理に代えて、隆起部は切削されうる。平滑化処理に加えてあるいは代えて、溶接部２４は平滑加工されうる。これにより、従来の手法よりも少ない労力で予備材料が特別な歯形状（台形など）を得るための処理に供されうる。

続いて、ベース１０がほぼ溶接部２２に沿って（例えば図６に示される分離線３０に沿って）分離される。分離後、必要に応じてさらなる加工が行なわれ、本発明に係る予備材料が、二枚のシート状ベース（好ましくは帯状部材）の形態で得られる。各ベースの縁領域は、ほぼ刃先材料からなる。本発明に係る予備材料は、例えば、二枚のバイメタル帯状部材でありうる。これらは、引き続き縁領域に加工工具を得るための歯を形成する加工に供されうる。図示の例においては、分離線３０は、溶接部２２、２７を直線状に延びる中央線である。しかしながら、当該分離線は、より複雑な形状をとりうる。例えば、後に得られる所望の歯型に近い形状でありうる。二枚のシート状ベースの分離は、本発明に係る予備材料の製造中に完了していることが好ましい。これにより、刃先を有する二枚の帯状部材が製造される。

図７と図８においては、図３の溶接プロセスの結果が、図５および図６と同様に示されている。粒子状刃先材料１６は、好ましくは高速度鋼２６からなるベース１０の中央帯１０ｃに添加および溶接されている。高速度鋼２６の表面は平坦であるが、レーザ溶接により溶接部は僅かに平坦なベース内に食い込む。この場合においても、合金化領域２８、２９を有する上溶接部２２と下溶接部２７が形成されている。図８においては、平滑化がなされた後の溶接部２２、２７を有するシート状ベース１０が示されている。本例においても、ベース１０は溶接部２２にほぼ沿って（例えば図８に示される分離線３０に沿って）分離される。分離された一方のベースが、図１２に示されている。

図９と図１０においては、図４の溶接プロセスの結果が、図５および図６と同様に示されている。本例においては、第一粒子状刃先材料１６ａが、シート状ベース１０のベース材料１２に添加および溶接されている。これにより、第一合金化領域２８ａが、ベース材料１２と第一刃先材料１６ａの間に形成されている。第二粒子状刃先材料１６ｂは、溶接された刃先材料１６ａに対して添加および溶接され、合金化領域２８を形成する。これにより、二層の溶接部２２が形成される。同様に、二層の粒子状刃先材料１６ａ、１６ｂがシート状ベース１０の下側１４に添加されて溶接部２７を形成する。図１０においては、平滑化がなされた後の、溶接部２２、２７を有するシート状ベース１０が示されている。本例においても、ベース１０は溶接部２２にほぼ沿って（例えば図８に示される分離線３０に沿って）分離される。分離された一方のベースが、図１３に示されている。

図１１から図１３においては、本発明に係る予備材料のうち、図６、図８、および図１０に示されるように分離された半分の断面が示されている。

図１１においては、分離線３０に沿って切断がなされることにより、溶接部２２、２７に切断面３１が形成されていることが判る。本変形例においては、ベース材料１２は、当初の刃先材料１６からなる刃先領域３２、３３が存在する側の切断面３１に到達している。必要に応じて、このベース材料は、切断面３１に例えば楔形状の溝を導入することによって圧延されうる。これにより、鋸の製造者による後続のプロセスにおいては、歯の先端領域にもはやベース材料が存在しない。従来のＨＳＳエッジワイヤのバイメタル帯状部材に対して本発明に係る方法の特徴は、刃先材料１６が粉末の形態でベースに添加される点にある。これにより、最終的に得られる帯状部材の断面には、ほぼ平坦な溶接継ぎ目や合金化領域が形成されず、ベース材料１２と刃先材料１６が相互に食い込んだ状態となる。刃先材料１６からなる刃先領域３２、３３は、ベース材料１２からなるコア領域３４の周りに達する。刃先材料１６からなる刃先領域３２、３３のシート状ベース１０のベース材料１２が重なっているため、従来のバイメタル帯状部材とは異なり、合金化領域２８、２９は、最終的なシート状予備材料の高さ方向に沿って水平には延びない。縁領域における刃先材料１６からなる刃先領域３２、３３とベース材料１２からなるシート状ベース１０の断面の高さ方向についての重なり長さｌは、シート状ベース１０の幅ｂの０．２倍から３倍に相当する。これにより、非常に安定した刃先が得られる。

図１２は、図１１に対応する図であり、図７と図８のベース１０を分離線３０に沿って分離した後に得られる本発明に係る予備材料を示している。図１１と比較すると、刃先領域３２、３３の複層構造がはっきりと見てとれる。シート状ベース１０は、当初はベース材料１２からなる帯１０ａ、１０ｂと、別の刃先材料２６からなる中央帯１０ｃを有する本体を有していた。本発明に係る方法によって初めに添加された粒子状刃先材料１６は、当該刃先材料からなる第二の層３５、３６として現れている。したがって、本発明に係る方法により形成された合金化領域２８、２９は、シート状ベース１０の刃先材料２６と初めに溶接された粒子状刃先材料１６の間を延びている。刃先材料１６として刃先材料２６よりも強い材料が使用されると、後に形成される加工工具の歯において、図１２で得られる予備材料の刃先領域３２、３３の第二の層３５、３６は、付加的に強化された角領域を形成する。

図１３は、図１１に対応する図であり、図９と図１０のベース１０を分離線３０に沿って分離した後に得られる本発明に係る予備材料を示している。本例では、刃先領域３２、３３が複層構造を有している。分離面には、ベース材料１２からなる中央帯が確認できる。当該中央帯は、合金化領域２８ａ、２９ａによって第一刃先材料１６ａから分離されており、合金化領域２８ｂ、２９ｂによって第二刃先材料１６ｂから分離されている。図１３の予備材料は、強化された角領域を有する鋸刃を製造する場合に特に適している。

図１４から図１６においては、強化された角部を有するバイメタル帯状部材用の予備材料を製造する別方法が示されている。図１４においては、ベース材料１２からなる本体と刃先材料２６からなる刃先領域３７を備えるシート状ベース１０が提供される。二つの溶接ヘッド１５ａ、１５ｂにより、粒子状刃先材料１６ａ、１６ｂが刃先材料２６からなるシート状ベース１０の刃先領域３７に添加され、レーザビーム１７ａ、１７ｂによって溶接される。図示の例においては、ベース１０は帯状の材料からなり、溶接プロセス中は溶接ヘッドの下方を矢印２３に沿って移動される。シート状ベース１０の刃先領域３７は、本発明に係る方法によって第一粒子状刃先材料から形成されてもよいし、別の刃先材料（本体に溶接済みのエッジワイヤなど）を含んでもよい。図１５の変形例においては、粒子状刃先材料がシート状ベース１０の刃先領域３７だけでなく、第三の溶接ヘッド１５ｃによる粒子ジェット１６ｃとして、ベース１０の刃先領域３６の端面中央にも添加される。本変形例によれば、非常に強い耐摩耗性と切断強度を有する角部の形成が可能になるだけでなく、歯の先端領域全体が、非常に強い耐摩耗性と切断強度を有する強化された先端領域３８を有する。粒子状刃先材料１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、同じでもよいし、相違してもよい。刃先材料１６ａ、１６ｂ、１６ｃが同じ刃先材料１６である場合、図１６に示される予備材料が形成される。当該予備材料のベース１０は、ベース材料１２からなる本体と刃先材料２６からなる刃先領域３７を有している。本発明に係る方法が適用された先端領域３８は、初めは粒子状の刃先材料１６からなる。

Claims (12)

1. 加工工具用の予備材料、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、あるいはブレード用の予備材料を製造する方法であって、
   シート状ベース（１０）の上側（１３）と下側（１４）に凹部（２４、２５）が形成され、
   少なくとも第一粒子状刃先材料（１６）が、粉末または粒の形態で前記シート状ベース（１０）の前記上側（１３）と前記下側（１４）における前記凹部（２４、２５）に導入され、
   前記第一粒子状刃先材料（１６）が前記シート状ベース（１０）に溶接され、
   前記シート状ベース（１０）が、形成された溶接部（２２、２７）にほぼ沿って分離されることにより、各々がその縁に沿って溶接済みの前記第一粒子状刃先材料を備える少なくとも二つのシート状ベース部が形成される、
   方法。
2. 前記シート状ベース（１０）は、金属または金属合金の帯状部材である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記第一粒子状刃先材料（１６、１６ａ）が前記シート状ベース（１０）に溶接されることにより、当該シート状ベース（１０）と当該第一粒子状刃先材料（１６、１６ａ）の少なくとも一方が少なくとも部分的に溶融し、少なくとも部分的に固化した溶融複合材料が残る、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記シート状ベース（１０）は、ベース材料（１２）からなる本体を備えている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記シート状ベース（１０）は、別の刃先材料（２６）からなるマトリクス材料を少なくとも一つの領域に有しており、当該領域に前記第一粒子状刃先材料が添加される、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記シート状ベース（１０）と前記第一粒子状刃先材料（１６、１６ａ）の複合体を分離する前に、少なくとも第二粒子状刃先材料（１６ｂ）が供給および溶融される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第一粒子状刃先材料は、金属と金属合金の少なくとも一方を含んでいる、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第一粒子状刃先材料は、金属硬質材料を含んでいる、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記シート状ベース（１０）と前記第一粒子状刃先材料（１６、１６ａ、１６ｂ）は、少なくとも一つの溶接装置により供給されるエネルギーによって互いに溶接される、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法によって取得可能な、加工工具、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、あるいはブレードを製造するためのシート状予備材料であって、
    ベース材料からなる本体を有するシート状ベース（１０）と、
    少なくとも第一刃先材料（１６）からなる刃先領域と、
    を備えており、
    前記シート状ベース（１０）と前記刃先領域は、第一合金化領域（２８、２９）を介して接続されており、
    前記シート状ベース（１０）と前記刃先領域は、前記シート状ベース（１０）の断面幅（ｂ）の０．２倍から３倍の範囲である断面長（ｌ）にわたって重なっている、
    シート状予備材料。
11. 加工工具用の予備材料、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、あるいはブレード用の予備材料を製造する方法であって、
    ベース材料（１２）からなる本体と刃先材料（２６）からなる刃先領域を有するシート状ベース（１０）が提供され、
    前記シート状ベース（１０）の前記刃先領域における少なくとも一つの縁に粉末または粒の形態で少なくとも一つの粒子状刃先材料（１６）が添加され、
    前記少なくとも一つの粒子状刃先材料（１６）における少なくとも一つの角領域が合金化領域（２８、２９）を介して前記刃先材料（２６）からなる刃先領域と接続されるように、前記粒子状刃先材料（１６）が前記シート状ベース（１０）に溶接される、
    方法。
12. 加工工具、特に鋸刃、帯鋸、カッティングライン、パンチングナイフ、あるいはブレードを製造するためのシート状予備材料であって、
    ベース材料（１２）からなる本体を有するシート状ベース（１０）と、
    刃先材料（２６）からなる刃先領域と、
    を備えており、
    前記刃先領域は、少なくとも一つの角部に少なくとも一つの別の刃先材料（１６、１６ａ、１６ｂ）からなる角領域を有しており、
    前記角領域と前記刃先領域は、合金化領域（２８、２９）を介して接続されている、
    シート状予備材料。

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