熱間鍛造によりボタンビット本体の性能が2倍に向上
ボタンビット本体の性能は、ドリルビットの寿命を直接左右する、岩盤掘削における中核部品です。ボタンビット本体の現在の製造工程には、機械加工、冷間押出成形、温間押出成形、熱間鍛造などがあります。これらの工程の中で、熱間鍛造は機械的特性、生産効率、コスト効率のすべてにおいて最良の組み合わせを提供することから、業界の主流となっています。
主流の製造プロセスの比較 各プロセスには、明確な技術的特性、パフォーマンス結果、および適用範囲があります。
機械加工：操作は簡単で、複雑な機器調整は不要ですが、重大な欠点があります。材料利用率が非常に低く、内部の金属構造を最適化できないため、機械性能が低下します。機械加工されたボディは、岩盤掘削時の衝撃荷重で破損しやすいため、用途が制限されます。
冷間押出：金属密度と局所特性は向上しますが、変形抵抗が大きくなります。そのため、高精度で高強度の設備と工具が必要となり、生産コストが上昇します。そのため、冷間押出は小ロット生産や小型ボディにのみ適しています。
温間押出：冷間押出に比べて変形抵抗は低くなりますが、加熱温度を厳密に制御する必要があり、温度変動によって成形品質が劣化しやすくなります。成形能力は単純で軽量なボタンビット本体に限られ、より複雑な用途や高負荷用途の要求には対応できません。
熱間鍛造：金属ブランクを1100～1250℃に加熱し、専用の金型を用いて圧力をかけて成形する工程です。熱間鍛造は機械的性能と生産経済性のバランスが取れており、現在市場の80%以上を占め、主流のプロセスとなっています。
熱間鍛造の核となる技術的利点 熱間鍛造は、高温塑性変形の原理と精密な金型制御を組み合わせることで、主に 2 つの側面で性能と効率を同時に向上させます。
金属微細構造を最適化して機械的特性を強化：
内部欠陥の除去と密度の向上: 高温での鍛造により、金属ブランクの内部の多孔性と介在物が圧縮され、破損リスクが大幅に低減し、構造安定性が向上します。
結晶粒微細化と強度と靭性のバランス：鍛造により粗大結晶粒が微細な等軸組織に分解され、優れた衝撃靭性を維持しながら、ロックウェルC硬度範囲（HRC35～45）で安定した硬度を実現します。これにより、「硬いが脆い」と「靭性があるが柔らかい」という従来のトレードオフが解消されます。
連続した金属フローラインの形成: 金型圧力により、金属は荷重経路に沿って流れ、連続した粒子フロー構造を形成します。これにより、重要な荷重支持領域での疲労寿命が大幅に向上し、ボディは長期間にわたる高頻度の衝撃サービスに適したものになります。
生産コストを抑える精密で効率的な成形：
高精度なワンステップ成形により、後工程の機械加工を削減：金型内で重要な形状を高い寸法精度で成形できるため、ねじなどの仕上げ加工のみで対応可能です。これにより、従来の方法と比較して切削・機械加工の労力を60%以上削減し、スループットを大幅に向上させます。
材料利用率の向上: 高温塑性変形により金属ブランクの使用が最大化され、スクラップが削減され、1 個あたりの材料コストが削減されます。
大規模生産に適しています: 熱間鍛造のプロセス安定性と再現性は、大量生産の業界ニーズに対応する、標準化された大量生産をサポートします。
熱間鍛造の適用上の考慮事項 熱間鍛造の利点を最大限に実現するには、品質とコストの低下を避けるために、次の 2 つの重要な領域を厳密に管理する必要があります。
加熱温度の精密な制御：加熱スケジュールは鋼種に応じて設定する必要があります。温度が高すぎると結晶粒が粗大化し、特性が低下します。一方、温度が低すぎると変形抵抗が増加し、金型の摩耗が促進されます。
金型の動作温度を厳密に制御：循環水冷却システムを採用し、金型温度を200～300℃の範囲で安定させます。これにより、成形精度が維持され、金型寿命が延び、設備の摩耗コストが削減されます。
結論 熱間鍛造は、金属微細組織の最適化、成形精度の向上、そして生産コストの削減により、ボタンビット本体の製造における主要なソリューションとなっています。従来の方法における性能と経済性の矛盾を解消し、ビット品質と掘削効率の向上に不可欠な技術的サポートを提供することで、岩盤掘削装置の製造に不可欠な技術となっています。
