CN111615439A - 投射材料以及喷砂处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投射材料。形成操作混合状态前的投射材料的粒径分布具有双峰性并且实质上连续，与第一峰对应的第一粒子组以及与第二峰对应的第二粒子组均是具有角部的形状的粒子的集合。

Description

投射材料以及喷砂处理方法

技术领域

本公开涉及用于喷砂处理的投射材料。

背景技术

在铸造后的铸造物的落砂、金属产品的去毛刺、铁锈等污垢的除去、涂装前的基底处理、涂装剥离、地面、壁面(例如混凝土道路面、轨道导轨用混凝土路地面、工厂混凝土地面、构造物混凝土壁面等)的表面薄层的除去等中使用喷砂处理。

根据被处理物的材质、喷砂处理的目的，选择投射材料(喷砂处理中的朝向被处理区域投射的硬质粒子)的粒径。该粒径由JIS(Japanese Industrial Standards：日本工业标准)等决定，但提出有根据喷砂处理能力提高的要求而调整了粒度分布的投射材料。(专利文献1)

专利文献1公开了一种投射材料，该投射材料是将与喷砂处理的目的对应的主粒体、和直径比主粒体小且起到表面清洁作用的极限直径以上的副粒体混合而成的。该投射材料的粒度分布构成为，至少具有基于主粒体的第一山(波峰)和基于上述副粒体的第二山(波峰)，且第一山与第二山实质不重叠。对于该投射材料而言，与仅通过主粒体进行喷砂处理的情况相比，喷砂处理能力高，且消耗力少。

近年，对喷砂处理后的被处理物的品质的要求变严。因此，需要对喷砂装置内的操作混合状态形成后的投射材料的粒度分布进行适当管理，期望管理更加容易的投射材料。

此外，操作混合状态是指在喷砂装置的操作中与初始的粒度分布不同的稳定的粒度分布。在喷砂装置的操作中，在将规定量的投射材料投入喷砂装置而进行喷砂处理时，投射材料反复进行投射、回收、细粉的除去、以及投射的循环。在反复投射的情况下，投射材料被粉碎而成为细粉。这样的细粉由分离器分选、除去。喷砂装置内的投射材料量减少被除去的量，因此补给与减少量对应的投射材料。若反复进行投射材料的供给、粉碎、朝向装置外的排出，则装置内的投射材料的粒径分布以与初始的粒径分布不同的恒定的粒径分布而稳定。操作混合状态是指该稳定了的粒径分布的状态。

专利文献1：日本特开2001-353661号公报。

发明内容

鉴于以上情况，本公开提供一种能够高效稳定地进行喷砂处理的投射材料以及喷砂处理方法。

本公开的一个侧面是进行喷砂处理的铁系的投射材料。形成操作混合状态前的投射材料的粒径分布具有双峰性并且实质上连续，与第一峰对应的第一粒子组以及与第二峰对应的第二粒子组均是具有角部的形状的粒子的集合。

在本公开的一实施方式中，也可以构成为，第一粒子组所包含的粒子是具有锐角的角部的粒子，使维氏硬度为HV390～900。

在本公开的一实施方式中，也可以构成为，第二粒子组所包含的粒子是具有角部的圆柱形状的粒子，使维氏硬度为HV400～760。

在本公开的一实施方式中，也可以构成为，使第一粒子组的粒径区间为0.710mm～1.180mm，使第二粒子组的粒径区间为0.355mm～0.600mm。

本公开的另一侧面是喷砂处理方法。该喷砂处理方法包括以下的(A)～(C)的工序。

(A)将未使用的投射材料装填于喷砂装置的工序。

(B)使喷砂装置工作，形成使上述投射材料的粒径分布稳定为恒定的粒径分布的操作混合状态的工序。

(C)将形成了操作混合状态的投射材料朝向被处理物投射的工序。

而且，形成操作混合状态后的粒径分布具有单峰性，与频度的最大值对应的粒径区间和第二粒子组的粒径区间实质相同。

根据本公开的一个侧面以及一实施方式，可提供能够高效稳定地进行喷砂处理的投射材料以及喷砂处理方法。并且，根据本公开的一个侧面以及一实施方式，能够提供寿命比现有的投射材料长的投射材料。

附图说明

图1是表示本公开的一实施方式的投射材料的粒径分布的示意图。

图2是表示在本公开的一实施方式中使用的喷砂装置的示意图。

图3是表示本公开的一实施方式中的喷砂处理的流程图。

图4是表示本公开的操作混合状态的形成工序的流程图。

图5是表示本公开的一实施方式的操作混合状态形成后的投射材料的粒径分布的示意图。

具体实施方式

使用附图对本公开的一实施方式的投射材料进行说明。在以下的说明中，只要未特别是说明，则上下左右方向就是指图中的方向。

另外，以下的说明中的粒径是指粒径区间的下限值。粒径区间以JISZ8801-1：2006所规定的试验用筛(金属制网筛)为基准。在表1中示出代表值。

表1

本公开的一实施方式的投射材料由铁系材料构成。例如，作为添加元素，也可以包含C、Mn、Si等。

图1是一实施方式的投射材料的粒径分布的示意图。粒径分布是针对每个粒子的大小(粒径)的存在比率的分布。纵轴是表示频度的重量分率(质量％)，横轴表示粒径(mm)。粒径分布例如也可以通过用直线将频度连结来表现。如图1所示，在一实施方式中，形成操作混合状态前的投射材料的粒径分布具有双峰性并且实质上连续，具有与第一峰对应的第一峰值P1以及与第二峰对应的第二峰值P2。即，一实施方式的投射材料构成为包括与第一峰值P1对应的第一粒子组A、和与第二峰值P2对应的第二粒子组B。粒子组是粒子的集合。双峰性是指如下特征：在以频度最值为顶点的山的棱线，存在两个向山的外侧突出的部位(峰)。峰无需是极大值，只要是向外侧突出的角部即可。成为频度最值的顶点构成两个峰中的一个峰。即，可以说存在成为频度最值的顶点和另一个峰的两个角部的分布具有双峰性。此外，可以说存在两个成为频度最值的顶点的分布也具有双峰性。

与第一峰值P1对应的粒径D1以及与第二峰值P2对应的粒径D2满足D1＞D2的关系。由粒径大的粒子构成的第一粒子组A有助于对被处理区域整体进行喷砂处理。但是，第一粒子组A的覆盖率(每单位面积的投射材料的实际打痕面积)低。对于由比第一粒子组A所包含的粒子小的粒径的粒子构成的第二粒子组B而言，覆盖率比第一粒子组A高。但是，第二粒子组B相对于第一粒子组A，对被处理区域整体的喷砂处理的能力变差。对于构成为具备第一粒子组A以及第二粒子组B的双方且具有第一峰值P1以及第二峰值P2的粒径分布的一实施方式的投射材料而言，通过各自的叠加效果而能够实现喷砂处理能力的提高和处理时间的缩短。

在一实施方式中，也可以将第一粒子组A以及第二粒子组B的至少一方设为具有角部的粒子的集合。或者，在一实施方式中，也可以将第一粒子组A以及第二粒子组B均设为具有角部的粒子的集合。作为具有角部的粒子，能够举出锐角形状的粒子、圆柱形状的粒子。能够通过角部进一步提高喷砂处理能力。

在一实施方式中，也可以将第一粒子组A设为锐角形状的粒子。具有锐角的角部的粒子碰撞至被处理面时的切削力较高，因此能够进行高效的喷砂处理。

锐角形状的粒子的一个例子是砂粒。对砂粒的制造方法的一个例子进行说明。对在现有的制造投射材料的过程中产生的不合格品、边角料等进行热处理而赋予脆性后，利用粉碎机进行粉碎。由于在被赋予了脆性的状态下进行粉碎，因而成为具有锐角的角部的各向异性的形状。

若第一粒子组A的硬度过硬，则被处理面会超出所需地粗面化、或粒子本身的寿命会降低。与此相对地，若第一粒子组A的硬度过软，则无法充分地进行喷砂处理。也可以考虑喷砂处理的效率和寿命，将第一粒子组A的维氏硬度调整为HV390～900。

利用铸钢对第一粒子组A进行制造，从而能够通过热处理对上述的维氏硬度进行调整。

这里，若第一粒子组A的粒径过大，则被处理面会超出所需地粗面化、或超出所需地被切削。另外，若第一粒子组A的粒径过小，则对被处理面整体的处理效率会降低。进一步地，也考虑后述的操作混合状态的形成，在一实施方式中，也可以将与第一峰值P1对应的粒径D1设为0.710mm～1.000mm(即，以实际的粒径来考虑为0.710mm～1.180mm)。

在一实施方式中，也可以将第二粒子组B设为圆柱形状的粒子。在该情况下，针对未利用第一粒子组A形成打痕的区域，能够均衡地形成打痕。另外，粒子的侧面为曲面，从而能够不使被处理面超出所需地粗面化地进行喷砂处理。

圆柱形状的粒子的一个例子是钢线粒。对钢线粒的制造方法的一个例子进行说明。通过轧制，使被称为钢坯的圆柱状的块状物形成为希望的直径的线材。对于轧制而言，若以穿过多个拉模的方式拉拔钢坯，则能够赋予应力，因此能够提高机械性质(例如韧性)。之后，通过串联地切断成希望的长度，由此得到由圆柱形状的粒子构成的投射材料。

若第二粒子组B的硬度过硬，则被处理面会超出所需地粗面化、或粒子本身的寿命会降低。并且，在从钢坯处理成线材时容易断裂，因此也存在无法调整为希望的粒径的情况。若第二粒子组B的硬度过软，则无法充分地进行喷砂处理。也可以考虑喷砂处理的效率和寿命，将第二粒子组B的维氏硬度调整为HV400～760。

利用铁系材料来制造第二粒子组B，从而能够通过热处理来调整上述的维氏硬度。

这里，若第二粒子组B的粒径过大，则被处理面超出所需地粗面化、或超出所需地被切削。另外，若第二粒子组B的粒径过小，则对被处理面整体的处理效率降低。进一步地，也考虑后述的操作混合状态的形成，在一实施方式中，也可以将与第二峰值P2对应的粒径D2设为0.355mm～0.500mm(即，以实际的粒径来考虑为0.355mm～0.600mm)。

接下来，使用一实施方式的投射材料来说明进行喷砂处理的方法。

首先，参照图2对用于一实施方式的喷砂处理的喷砂装置进行说明。喷砂装置01包括：进行投射材料的存积以及定量供给的料斗10；对投射材料进行投射的叶轮单元20；使投射材料循环的循环装置30；从包含投射材料在内的粒子组分离为能够再使用的投射材料和除此以外的粒子(以下，将它们总体上记为“投射材料等”)的分离器40；集尘装置50；对集尘装置50的吸引力进行调整的风门60；投射室70；以及对喷砂装置的工作进行控制的控制装置(未图示)。

料斗10具备：存积投射材料的存积部11；和设置于存积部11的下部的截断闸门12。截断闸门12是用于改变位于从存积部11朝向叶轮的路径的开口部的面积的部件，能够将恒定量的投射材料供给至叶轮单元20。

叶轮单元20通过旋转的叶片使从料斗10供给的投射材料加速，而将其向载置于在投射室70内设置的载置台71的被处理物W投射。由此，进行喷砂处理。

循环装置30具备螺旋输送机31和斗式升降机32。通过螺旋输送机31将喷砂处理后的投射材料等引导至斗式升降机32。然后，投射材料等借助斗式升降机被输送至喷砂装置01的上方，进而被供给至分离器40。另外，在斗式升降机32设置有投射材料补给口33，能够向喷砂装置01补给投射材料。

在斗式升降机32与分离器40之间配置有冲孔金属41，能够从投射材料等预先除去粗大的粒子(例如毛刺)。针对通过了冲孔金属41的投射材料等，进行分离为能够再使用的投射材料和除此以外的粒子的处理。在一实施方式中，以风力式进行。投射材料等以围裙状落下。分离器40与集尘装置50连接，使通过集尘装置50的工作产生的气流迎着落下方向和水力方向，由此分选为能够再使用的投射材料和除此以外的粒子。作为较重粒子的能够再使用的投射材料进一步继续落下，而被供给至料斗10。另一方面，作为较轻粒子的其他粒子被集尘装置50吸引、回收。

风门60设置于从分离器40朝向集尘装置50的路径，控制与投射材料等相碰的气流的风量、风速。利用风门60，能够调整分级精度，因此能够形成、维持后述的操作混合状态。

未图示的控制装置对构成上述的喷砂装置01的各要素进行控制。控制装置例如能够使用个人计算机等各种运算装置、可编辑逻辑控制器(PLC)以及数字信号处理器(DSP)等运动控制器、高功能移动终端、以及高功能移动电话等。

接着，进一步参照图3对使用该喷砂装置01的喷砂处理方法的工序进行说明。

＜S1：投射材料的装填＞

在使喷砂装置01启动后，将未使用的投射材料从投射材料补给口33装填于喷砂装置01。

＜S2：操作混合状态的形成＞

通过喷砂装置01的工作，进行反复执行投射材料的投射、细粉的向装置外排出、以及补给的一系列的操作。其结果是，喷砂装置01内的投射材料的粒径分布以与未使用的投射材料的粒径分布不同的恒定的粒径分布而稳定。即，成为形成了操作混合状态的状态。对于投射材料而言，重要之处在于以能够进行高效的喷砂处理的方式管理操作混合状态形成后的装置内投射材料的粒径分布。

图4是表示操作混合状态形成工序(步骤S2)的说明图。为了形成操作混合状态，首先在步骤S21中，准备例如由与被处理物W相同的材质构成的虚设工件，在步骤S22中使喷砂装置01启动，通过与铸物的研磨清理时相同的条件，对虚设工件进行反复执行投射材料的投射、细粉的向装置外排出、补给的一系列的操作。其结果是，喷砂装置01内的投射材料的粒径分布成为与未使用的投射材料的粒径分布不同的粒径分布。此外，也可以不使用虚设工件而使投射材料进行空击。

在步骤S23中，进行与后述的步骤S5相同的判断，在补给投射材料的情况下进入步骤S25，之后返回至步骤S23。在未补给投射材料的情况下进入步骤S24。

在接下来的步骤S24中，判断投射时间是否达到为了形成操作混合状态而预先设定的相当时间。在投射时间达到了相当时间的情况下，进入步骤S26，在未达到的情况下返回至步骤S23。

在接下来的步骤S26中，对投射材料进行取样来测定粒径分布，进行是否形成了希望的操作混合状态的评价。投射材料的取样能够从截断闸门12、斗式升降机32、分离器40进行。在判断为形成了希望的操作混合状态的情况下(步骤S27：良好)，进入步骤S28，结束投射。接下来，在步骤S29中将虚设工件回收，完成操作混合状态形成工序。

在判断为未形成希望的操作混合状态的情况下(步骤S26：不良)，进入步骤S27，在调整了风门60的开度后，返回至步骤S22。在步骤S27中，例如在小径的粒子较多的情况下，提高风门60的开度，增大风量，由此能够进行除去等。

此外，在操作混合状态形成工序完成后，也可以设置如下工序：对试件进行喷砂处理，确认是否成为了具有希望的喷砂处理能力的粒径分布。

在一实施方式中，如图5所示，将操作混合状态形成后的喷砂装置01内的粒径分布控制成为如下分布：具有频度的最大值P3，与频度的最大值P3对应的粒径D3和与第二峰值P2对应的粒径D2实质相同，且满足P3＞P2。另外，对于比粒径D3小且和粒径D3邻接的粒径D4的频度而言，比现有的投射材料的操作混合状态形成后的喷砂装置内的粒径分布(图中的点划线)大，成为非常尖锐的分布(单峰性)。通过使粒径D2的频度上升，从而提高被处理区域整体的喷砂处理的效率。另外，与现有的投射材料相比，粒径D3的频度上升，因此有助于覆盖率的提高。而且，通过以成为尖锐的粒径分布的方式进行调整，从而喷砂处理效率低的小径粒子变少，能够更高效地进行喷砂处理。

在未使用的投射材料中，若将与第一峰值P1对应的粒径D1设为0.710mm～1.000mm(即，以实际的粒径来考虑为0.710mm～1.180mm)，将与第二峰值P2对应的粒径D2设为0.355mm～0.500mm(即，以实际的粒径来考虑为0.355mm～0.600mm)，则容易进行上述的操作混合状态形成后的粒度分布的调整。

＜S3：被处理物的安置＞

将研磨清理对象的被处理物W载置于投射室70内的载置台71。

＜S4：投射投射材料＞

在形成了操作混合状态的状态下，朝向被处理物W投射投射材料，从而进行被处理物W表面的喷砂处理。

＜S5：过负载的判定＞

根据对投射材料进行投射过程中的叶轮单元20的电流计的负载电流值来判断是否补给投射材料。在负载电流值比预先设定的电流值大且为规定的变动值以下的情况下，判断为不补给投射材料而进入步骤S6。在负载电流值为预先设定的电流值以下或者超过规定的变动值的情况下，判断为补给投射材料而进入步骤S7。

＜S6：投射材料的补给＞

从丸粒补给口13a补给规定量的新的投射材料，而返回至步骤S5。补给考虑斗式升降机的负载等而设定的规定量的投射材料。由此，能够维持希望的操作混合状态。

＜S7：处理时间的判定＞

判断投射时间是否达到为了进行被处理物W的研磨清理而预先设定的设定时间。在投射时间达到设定时间的情况下进入步骤S8，在未达到的情况下返回至步骤S5。

＜S8：投射的结束＞

停止循环装置30的工作，结束投射。

＜S9：被处理物的回收＞

将投射室70的门打开，将被处理物W取出。

＜S10：处理状态的确认＞

通过目视观察等来评价被处理物W的处理状态，判断喷砂处理是否已完成。当判断为喷砂处理已完成的情况下(步骤S10：良好)，结束一系列的操作。在判断为喷砂处理未完成的情况下(步骤S10：处理不足)，返回至步骤S3。

根据上述的喷砂处理方法，能够使操作混合状态形成后的投射材料的粒径分布成为适于喷砂处理的分布，因此该喷砂处理方法能够共同提高针对处理区域整体的喷砂处理能力和覆盖率。

接下来，对进行用于确认一实施方式的喷射的效果的试验的结果进行说明。

作为一实施方式的投射材料(实施例)，准备了D1＝0.710mm、D2＝0.600mm的投射材料。另外，为了进行比较，准备了在粒径0.425mm具有极值的锐角形状的投射材料(比较例)。

对上述投射材料的寿命进行评价。将投射材料100g投入寿命试验装置(Ervin社制的“The Test Ervin Machine”)，使其以投射速度60m/s朝向钢材(HRC65)投射后，利用筛对投射材料进行分级而除去小径粒子。然后，以使总量成为100g的方式追加未使用的投射材料，同样地使寿命试验装置工作。反复进行该操作，将初始投入的投射材料全部被更换时的投射次数(循环)作为寿命值。

比较例为1194次循环。与此相对地，一实施方式的投射材料亦即实施例为4583次循环。这表示一实施方式的投射材料与现有的投射材料相比具有约380％的寿命。

接下来，对使用这些投射材料进行喷砂处理的结果进行说明。针对进行了涂装的一般构造用轧钢(JIS G3010：2004所规定的SS400)，以50kg/m²的投射密度进行喷砂处理。

在喷砂处理后，进行涂装的剥离程度的评价。对于评价而言，使用了对铬钢材进行喷砂处理后的物件。通过显微镜观察并计算针对指定区域的打痕所占的面积。比较例的剥离程度为60％，与此相对地实施例的剥离程度为75％，这示出一实施方式的投射材料能够对被处理物整体进行高效的喷砂处理。

本公开的一实施方式的投射材料能够适用于铸造后的铸造物的落砂、金属产品的去毛刺、铁锈等污垢的除去、涂装前的基底处理、涂装剥离、地面、壁面(例如混凝土道路面、轨道导轨用混凝土路地面、工厂混凝土地面、构造物混凝土壁面等)的表面母层的除去等所有的喷砂处理。

附图标记的说明

01...喷砂装置；10...料斗；20...叶轮单元；30...循环装置；40...分离器；50...集尘装置；60...风门；70...投射室；W...被处理物。

Claims (5)

1.一种投射材料，是进行喷砂处理的铁系的投射材料，其中，

形成操作混合状态前的所述投射材料的粒径分布具有双峰性并且实质上连续，

与第一峰对应的第一粒子组以及与第二峰对应的第二粒子组均是具有角部的形状的粒子的集合。

2.根据权利要求1所述的投射材料，其中，

所述第一粒子组所包含的粒子是具有锐角的所述角部的粒子，维氏硬度为HV390～900。

3.根据权利要求1或2所述的投射材料，其中，

所述第二粒子组所包含的粒子是具有所述角部的圆柱形状的粒子，维氏硬度为HV400～760。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的投射材料，其中，

所述第一粒子组的粒径区间为0.710mm～1.180mm，所述第二粒子组的粒径区间为0.355mm～0.600mm。

5.一种喷砂处理方法，是使用权利要求1～4中任一项所述的所述投射材料进行的喷砂处理方法，其中，包括：

将未使用的所述投射材料装填于喷砂装置的工序；

使所述喷砂装置工作，形成使所述投射材料的粒径分布稳定为恒定的粒径分布的操作混合状态的工序；以及

将形成了所述操作混合状态的所述投射材料朝向被处理物投射的工序，

形成所述操作混合状态后的粒径分布具有单峰性，与频度的最大值对应的粒径区间和所述第二粒子组的粒径区间实质相同。

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