DE112019000532T5

DE112019000532T5 - Schleudermaterial und Verfahren zur Strahlbearbeitung

Info

Publication number: DE112019000532T5
Application number: DE112019000532.4T
Authority: DE
Inventors: Hayato Taniguchi; Yuto KATO
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-10-08
Also published as: WO2019146529A1; US20200361058A1; CN111615439B; JP7115495B2; TWI795518B; US11478897B2; TW201936328A; JPWO2019146529A1; CN111615439A

Abstract

Die Partikeldurchmesserverteilung eines Strahlmittels vor dem Bilden einer Betriebsmischung ist bimodal und im Wesentlichen kontinuierlich, und sowohl eine erste Partikelgruppe, die einem ersten Peak entspricht, als auch eine zweite Partikelgruppe, die einem zweiten Peak entspricht, sind Aggregate von Partikeln in einer Form, die einen winkelförmigen Teil aufweisen

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Strahlmittel, die für die Strahlbearbeitung verwendet werden.
Stand der Technik
Strahlbearbeitung wird zum Shake Out eines Gussprodukts nach dem Gießen, zum Entgraten eines Metallprodukts, zum Entfernen von Zunder wie Rost, zur Grundierungsbehandlung vor der Beschichtung, zum Ablösen von Beschichtung, zum Entfernen einer dünnen Oberflächenschicht einer Boden- oder Wandfläche (z.B. einer Straßenbetondecke, eines Betonuntergrunds für eine Gleisschiene, einer Betonbodenfläche einer Fabrik oder einer Betonwandfläche einer Struktur) und dergleichen verwendet.
In Übereinstimmung mit den Materialien der Bearbeitungsziele oder den Zwecken der Strahlbearbeitung werden die Partikeldurchmesser des Strahlmittels (harte Partikel, die bei der Strahlbearbeitung auf eine Zielfläche geschleudert werden) ausgewählt. Die Partikeldurchmesser werden in den JIS (Japanese Industrial Standards) oder dergleichen bestimmt, und es werden Strahlmittel mit einer Partikelgrößenverteilung vorgeschlagen, die in Reaktion auf einen Bedarf zur Verbesserung der Strahlbearbeitungsleistung angepasst wird (Patentdokument 1).
Patentdokument 1 offenbart Strahlmittel, die eine Mischung aus Hauptkörnern, die dem Zweck der Strahlbearbeitung entsprechen, und Unterkörnern sind, die einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als der der Hauptkörner und gleich oder größer als ein kritischer Durchmesser ist, der einen Oberflächenreinigungseffekt ergibt. Die Partikelgrößenverteilung des Strahlmittels hat mindestens einen ersten Peak auf der Basis der Hauptkörner und einen zweiten Peak auf der Basis der Unterkörner, und es gibt keine wesentliche Überlappung zwischen dem ersten Peak und dem zweiten Peak. Das Strahlmittel weist eine höhere Strahlbearbeitungsleistung und einen geringeren Abriebverlust auf, verglichen mit einem Fall, bei dem die Strahlbearbeitung nur mit den Hauptkörnern durchgeführt wird.
In letzter Zeit gibt es hohe Anforderungen an die Qualität des Bearbeitungsziels nach der Ausführung der Strahlbearbeitung. Daher ist es notwendig, die Partikelgrößenverteilung des Strahlmittels nach der Bildung einer Betriebsmischung innerhalb einer Strahlvorrichtung angemessen handzuhaben, und es werden leichter handhabbare Strahlmittel gewünscht.
Es ist zu beachten, dass eine Betriebsmischung eine stabile Partikelgrößenverteilung ist, die sich von der anfänglichen Partikelgrößenverteilung beim Betrieb der Strahlvorrichtung unterscheidet. Beim Betrieb der Strahlvorrichtung wird Strahlmittel in einer vorbestimmten Menge in die Strahlvorrichtung gegeben, und das Strahlmittel wiederholt einen Zyklus von Schleudern, Rückgewinnung, Entfernung von feinem Pulver und Schleudern zum Zeitpunkt der Durchführung des Strahlvorgangs. Wenn das Schleudern wiederholt wird, wird das Strahlmittel zu feinem Pulver zerkleinert. Dieses feine Pulver wird aussortiert und durch einen Abscheider entfernt. Da die Menge des Strahlmittels in der Strahlvorrichtung um die entfernte Menge abnimmt, wird Strahlmittel entsprechend der Abnahmemenge zugeführt. Nach wiederholtem Zuführen des Strahlmittels, Zerkleinern und Abführen nach außerhalb der Vorrichtung ist die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels innerhalb der Vorrichtung so stabilisiert, dass sie eine fixe Partikeldurchmesserverteilung ist, die sich von der ursprünglichen Partikeldurchmesserverteilung unterscheidet. Eine Betriebsmischung bezeichnet den Zustand einer solchen stabilisierten Partikeldurchmesserverteilung.
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-353661
Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
In Anbetracht des Obenstehenden sieht die vorliegende Offenbarung ein Strahlmittel und ein Strahlbearbeitungsverfahren vor, die in der Lage sind, die Strahlbearbeitung effizient und stabil durchzuführen.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein auf Eisen basierendes Strahlmittel zum Durchführen von Strahlbearbeitung. Eine Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels vor dem Bilden einer Betriebsmischung ist bimodal und im Wesentlichen kontinuierlich, und sowohl eine erste Partikelgruppe, die einem ersten Peak entspricht, als auch eine zweite Partikelgruppe, die einem zweiten Peak entspricht, sind Aggregate von Partikeln in einer Form, die einen winkelförmigen Teil aufweisen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die in der ersten Partikelgruppe enthaltenen Partikel Partikel sein, die einen spitzwinkelförmigen Teil haben und eine Vickershärte von HV390 bis 900 aufweisen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die in der zweiten Partikelgruppe enthaltenen Partikel säulenförmige Partikel sein, die einen winkelförmigen Teil haben und eine Vickershärte von HV400 bis 760 aufweisen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Partikeldurchmessersegment der ersten Partikelgruppe 0,710 mm bis 1,180 mm sein und ein Partikeldurchmessersegment der zweiten Partikelgruppe 0,355 mm bis 0,600 mm sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Strahlbearbeitungsverfahren. Das Strahlbearbeitungsverfahren umfasst die folgenden Schritte (A) bis (C):

(A) einen Schritt zum Laden des Strahlmittels, das ungebraucht ist, in eine Strahlvorrichtung;
(B) einen Schritt zum Bilden der Betriebsmischung zur Stabilisierung der Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels, so dass sie zu einer fixen Partikeldurchmesserverteilung wird, durch Betreiben der Strahlvorrichtung; und
(C) ein Schritt zum Schleudern des Strahlmittels mit der Betriebsmischung, die gebildet ist, auf ein Bearbeitungsziel.

Ferner ist die Partikeldurchmesserverteilung nach dem Bilden der Betriebsmischung unimodal, und ein Partikeldurchmessersegment entsprechend einem Maximalwert einer Häufigkeit ist im Wesentlichen gleich wie ein Partikeldurchmessersegment der zweiten Partikelgruppe.
Vorteilhafte Effekte der Erfindungen
Gemäß dem Aspekt und der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Strahlmittel und das Strahlbearbeitungsverfahren bereitzustellen, die eine effiziente und stabile Strahlbearbeitung ermöglichen. Ferner ist es gemäß dem Aspekt und der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, das Strahlmittel mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Strahlmitteln längeren Lebensdauer bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Partikeldurchmesserverteilung eines Strahlmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Strahlvorrichtung zeigt, die in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Strahlbearbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Bilden einer Betriebsmischung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels nach dem Bilden einer Betriebsmischung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Strahlmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die Richtungen oben, unten, links und rechts die Richtungen auf den Zeichnungen, sofern nicht anders angegeben.

Ferner geben die Partikeldurchmesser in der folgenden Beschreibung untere Grenzwerte in Partikeldurchmessersegmenten an. Die Partikeldurchmessersegmente entsprechen den in JIS Z8801-1: 2006 definierten Prüfsieben (Metallgewebesiebe). Tabelle 1 zeigt repräsentative Werte. [Tabelle 1]

Partikeldurchmesser (mm)	Pa rtikeldurchmessersegme nt (mm)
3,350	3,350 bis 4,000
2,800	2,800 bis 3,350
2,360	2,360 bis 2,800
2,000	2,000 bis 2,360
1,700	1,700 bis 2,000
1,400	1,400 bis 1,700
1,180	1,180 bis 1,400
1,000	1,000 bis 1,180
0,850	0,850 bis 1,000
0,710	0,710 bis 0,850
0,600	0,600 bis 0,710
0,500	0,500 bis 0,600
0,425	0,425 bis 0,500
0,355	0,355 bis 0,425
0,300	0,300 bis 0,355
0,250	0,250 bis 0,300
0,212	0,212 0,250
0,180	0,180 bis 0,212
0,150	0,150 bis 0,180
0,125	0,125 bis 0,150

Das Strahlmittel gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit einem Material auf Eisenbasis konfiguriert. Zum Beispiel können C, Mn, Si oder dergleichen als zusätzliches Element enthalten sein.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels entsprechend der Ausführungsform zeigt. Die Partikeldurchmesserverteilung ist eine Verteilung der Häufigkeitsverhältnisse jeder Größe (Partikeldurchmesser) der Partikel. Die vertikale Achse stellt Gewichtsanteile (Masse-%) dar, die die Häufigkeit zeigen, und die horizontale Achse stellt Partikeldurchmesser (mm) dar. Die Partikeldurchmesserverteilung kann z.B. durch Verbindung der Häufigkeiten mit einer Geraden ausgedrückt werden. Wie in 1 dargestellt, ist die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels vor dem Bilden der Betriebsmischung gemäß der Ausführungsform bimodal und im Wesentlichen kontinuierlich, mit einem ersten Spitzenwert P1, der einem ersten Peak entspricht, und einem zweiten Spitzenwert P2, der einem zweiten Peak entspricht. Das heißt, das Strahlmittel der Ausführungsform ist so konfiguriert, dass es eine erste Partikelgruppe A, die dem ersten Spitzenwert P1 entspricht, und eine zweite Partikelgruppe B, die dem zweiten Spitzenwert P2 entspricht, aufweist. Die Partikelgruppe ist ein Aggregat von Partikeln. Bimodalität bezeichnet eine Eigenschaft, bei der auf einer Kammlinie eines Berges, wobei der Modus die Spitze ist, zwei Punkte (Peaks) in Richtung der Außenseite des Berges hervorstehen. Der Peak muss nicht unbedingt der Maximalwert sein, sondern kann ein winkelförmiger Teil sein, der zur Außenseite des Berges hin hervorsteht. Der Gipfel als Modus konfiguriert einen der beiden Spitzen. Das heißt, die Verteilung mit zwei winkelförmigen Teilen, die der Gipfel als Modus und einen weiterer Gipfel sind, wird als bimodal betrachtet. Es ist zu beachten, dass eine Verteilung mit zwei Spitzen als Modus auch als bimodal betrachtet wird.
Ein Partikeldurchmesser D1, der dem ersten Spitzenwert P1 entspricht, und ein Partikeldurchmesser D2, der dem zweiten Spitzenwert P2 entspricht, erfüllen eine Beziehung D1>D2. Die erste Partikelgruppe A, die aus Partikeln mit einem großen Partikeldurchmesser besteht, trägt zur Durchführung der Strahlbearbeitung auf der gesamten Zielfläche bei. Die erste Partikelgruppe A hat jedoch eine geringe Bedeckung (tatsächliche Fläche der Dellen des Strahlmittels pro Flächeneinheit). Die zweite Partikelgruppe B, die aus Partikeln mit einem kleineren Partikeldurchmesser als der der Partikel besteht, die in der ersten Partikelgruppe A enthalten sind, hat eine höhere Bedeckung als die erste Partikelgruppe A. Die zweite Partikelgruppe B ist jedoch der ersten Partikelgruppe A in Bezug auf die Fähigkeit, die Strahlbearbeitung auf der gesamten Zielfläche durchzuführen, unterlegen. Das Strahlmittel der Ausführungsform, die sowohl die erste Partikelgruppe A als auch die zweite Partikelgruppe B enthält und eine Partikeldurchmesserverteilung mit dem ersten Spitzenwert P1 und dem zweiten Spitzenwert P2 aufweist, ist in der Lage, die Strahlbearbeitungsleistung zu verbessern und die Bearbeitungszeit aufgrund eines Synergieeffektes von jedem dieser zu verkürzen.
In der Ausführungsform kann die erste Partikelgruppe A und/oder die zweite Partikelgruppe B ein Aggregat von Partikeln mit einem winkelförmigen Teil sein. Alternativ können in der Ausführungsform sowohl die erste Partikelgruppe A als auch die zweite Partikelgruppe B Aggregate der Partikel mit einem winkelförmigen Teil sein. Beispiele für Partikel mit einem winkelförmigen Teil können spitzwinkelförmige Partikel und säulenförmige Partikel sein. Mit den winkelförmigen Teilen kann die Strahlbearbeitungsleistung weiter verbessert werden.
In der Ausführungsform kann die erste Partikelgruppe A spitzwinkelförmige Partikel aufweisen. Die Partikel, die einen spitzwinkelförmigen Teil haben, weisen beim Aufprall auf eine Bearbeitungszieloberfläche eine hohe Zerspanungskraft auf, so dass die Strahlbearbeitung mit hoher Effizienz durchgeführt werden kann.
Ein Beispiel für die spitzwinkelförmige Partikel ist Grit. Es wird ein Beispiel für eine Verfahren zum Herstellen des Grits beschrieben. Nachdem eine Wärmebehandlung auf nicht standardisierte Produkte, Rückstände und dergleichen, die bei der Herstellung herkömmlicher Strahlmittel erzeugt werden, aufgebracht wird, um ihnen Sprödigkeit zu verleihen, wird eine Zerkleinerungsvorrichtung verwendet, um sie zu zerkleinern. Da diejenigen, die sich in einem Zustand der Sprödigkeit befinden, zerkleinert werden, erhält man anisotrope Formen mit spitzwinkelförmigen Teilen.
Wenn die Härte der ersten Partikelgruppe A zu hart ist, kann die Bearbeitungszieloberfläche unnötigerweise zu rau werden oder die Lebensdauer der Partikel selbst kann verkürzt werden. Wenn dagegen die Härte der ersten Partikelgruppe A zu weich ist, kann die Strahlbearbeitung nicht vollständig durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Effizienz der Strahlbearbeitung und der Lebensdauer kann die Vickershärte der ersten Partikelgruppe A so eingestellt werden, dass sie zwischen HV390 und 900 liegt.
Wenn die erste Partikelgruppe A mit Gussstählen hergestellt wird, kann die oben erwähnte Vickershärte durch Wärmebehandlung eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Partikeldurchmesser der ersten Partikelgruppe A zu groß ist, die Bearbeitungszieloberfläche unnötigerweise zu rau werden kann oder mehr als nötig abgetragen werden kann. Wenn hingegen der Partikeldurchmesser der ersten Partikelgruppe A zu klein ist, wird die Bearbeitungseffizienz für die gesamte Bearbeitungszieloberfläche schlecht. Ferner, wenn man auch die Bildung der später beschriebenen Betriebsmischung berücksichtigt, kann der Partikeldurchmesser D1, der dem ersten Spitzenwert P1 in der Ausführungsform entspricht, als 0,710 mm bis 1,000 mm definiert werden (d.h. tatsächlicher Partikeldurchmesser von 0,710 mm bis 1,180 mm).
In der Ausführungsform kann die zweite Partikelgruppe B säulenförmige Partikeln aufweisen. In diesem Fall können Dellen äquivalent auf einem Bereich gebildet werden, in dem keine Dellen mit der ersten Partikelgruppe A gebildet werden. Da die Seitenflächen der Partikel gekrümmte Flächen sind, ist es ferner möglich, die Strahlbearbeitung durchzuführen, ohne die Bearbeitungszieloberfläche unnötigerweise zu rau zu machen.
Ein Beispiel für die säulenförmigen Partikel sind geschnittene Drähte. Es wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen von geschnittenen Drähten beschrieben. Ein säulenförmiger Block, der Knüppel genannt wird, wird zu einem Draht mit einem vorbestimmten Durchmesser gewalzt. Zum Walzen wird der Knüppel durch eine Vielzahl von Matrizen gezogen, um eine Spannung zu erzeugen, so dass eine mechanische Eigenschaft (z.B. Zähigkeit) verbessert werden kann. Danach können durch serielles Schneiden in eine vorbestimmte Länge Strahlmittel, die mit den säulenförmigen Partikeln konfiguriert sind, gewonnen werden.
Wenn die Härte der zweiten Partikelgruppe B zu hart ist, kann die Bearbeitungszieloberfläche unnötigerweise zu rau werden oder die Lebensdauer der Partikel selbst kann verkürzt werden. Ferner kann es bei der Verarbeitung des Knüppels zu dem Draht zu Brüchen kommen, so dass es einen Fall geben kann, bei dem es nicht möglich ist, einen gewünschten Partikeldurchmesser einzustellen. Wenn die Härte der zweiten Partikelgruppe B zu weich ist, kann die Strahlbearbeitung nicht vollständig durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Effizienz der Strahlbearbeitung und der Lebensdauer kann die Vickershärte der zweiten Partikelgruppe B so eingestellt werden, dass sie zwischen HV400 und 760 liegt.
Wenn die zweite Partikelgruppe B mit einem Material auf Eisenbasis hergestellt wird, kann die oben erwähnte Vickershärte durch Wärmebehandlung eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Partikeldurchmesser der zweiten Partikelgruppe B zu groß ist, die Bearbeitungszieloberfläche unnötigerweise zu rau werden kann oder mehr als nötig abgetragen werden kann. Wenn hingegen der Partikeldurchmesser der zweiten Partikelgruppe B zu klein ist, wird die Bearbeitungseffizienz für die gesamte Bearbeitungszieloberfläche schlecht. Ferner, wenn man auch die Bildung der später beschriebenen Betriebsmischung berücksichtigt, kann der Partikeldurchmesser D2, der dem zweiten Spitzenwert P2 in der Ausführungsform entspricht, als 0,355 mm bis 0,500 mm definiert werden (d.h. tatsächlicher Partikeldurchmesser von 0,355 mm bis 0,600 mm).
Als nächstes wird ein Verfahren zum Durchführen der Strahlbearbeitung unter Verwendung des Strahlmittels der Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird eine Strahlvorrichtung, das für die Strahlbearbeitung der Ausführungsform verwendet wird, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Eine Strahlvorrichtung 01 enthält: einen Trichter 10, der das Strahlmittel speichert und eine konstante Menge davon zuführt; eine Schleuderradeinheit 20, die das Strahlmittel schleudert; eine Zirkulationsvorrichtung 30, die das Strahlmittel zirkuliert; einen Abscheider 40, der wiederverwendbares Strahlmittel und andere Partikel (im Folgenden im Ganzen als „Strahlmittel und dergleichen“ bezeichnet) von der Partikelgruppe einschließlich des Strahlmittels trennt; einen Staubabscheider 50; eine Klappe 60, die die Saugkraft des Staubabscheiders 50 einstellt; eine Schleuderkammer 70; und eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt), die den Betrieb der Strahlvorrichtung steuert.
Der Trichter 10 enthält eine Speichereinheit 11, in der die Strahlmittel gespeichert werden, und einen Öffnungsschieber 12, der sich unter der Speichereinheit 11 befindet. Der Öffnungsschieber 12 ist ein Element zum Ändern eines Bereichs eines Öffnungsteils, der an einem Durchgang von der Speichereinheit 11 zum Schleuderrad hin vorgesehen ist und in der Lage ist, der Schleuderradeinheit 20 eine bestimmte Menge des Strahlmittels zuzuführen.
Die Schleuderradeinheit 20 beschleunigt das aus dem Trichter 10 zugeführte Strahlmittel durch eine rotierende Schaufel, um es auf ein Bearbeitungsziel W zu schleudern, das auf einem in der Schleuderkammer 70 vorgesehenen Platziertisch 71 platziert ist. Dadurch wird die Strahlbearbeitung durchgeführt.
Die Zirkulationsvorrichtung 30 umfasst einen Schneckenförderer 31 und einen Becherkettenförderer 32. Das in der Strahlbearbeitung verwendete Strahlmittel und dergleichen werden durch den Schneckenförderer 31 in den Becherkettenförderer 32 geführt. Anschließend werden das Strahlmittel und dergleichen durch den Becherkettenförderer zu einer Oberseite der Strahlvorrichtung 01 gefördert und dem Abscheider 40 zugeführt. Ferner ist der Becherkettenförderer 32 mit einer Strahlmittelzuführöffnung 33 versehen, so dass das Strahlmittel der Strahlvorrichtung 01 zugeführt werden kann.
Zwischen dem Becherkettenförderer 32 und dem Abscheider 40 ist ein Stanzblech 41 angeordnet, so dass grobe Partikel (z.B. Grate) vorab aus dem Strahlmittel und dergleichen entfernt werden können. Die Verarbeitung zur Abtrennung des wiederverwendbaren Strahlmittels und anderer Partikel erfolgt an dem Strahlmittel und dergleichen, die durch das Stanzmetall 41 hindurchgegangen sind. In der Ausführungsform wird ein Windkraft-Typ verwendet. Dem Strahlmittel und dergleichen ist es ermöglicht, in eine rampenartige Form zu fallen. Der Abscheider 40 ist mit dem Staubabscheider 50 verbunden, und ein Luftstrom, der durch den Betrieb des Staubabscheiders 50 erzeugt wird, wird in einer Fallrichtung und einer hydraulischen Richtung geblasen, um das wiederverwendbare Strahlmittel und andere Partikel auszusortieren. Das wiederverwendbare Strahlmittel fällt als schwerere Partikel weiter nach unten und wird dem Trichter 10 zugeführt. In der Zwischenzeit werden die anderen Partikel als leichtere Partikel von dem Staubabscheider 50 abgezogen und zurückgewonnen.
Die Klappe 60 ist an dem Durchgang von dem Abscheider 40 zu dem Staubabscheider 50 vorgesehen und steuert eine Luftmenge und eine Luftgeschwindigkeit des Luftstroms, der auf die Strahlmittel und dergleichen geblasen wird. Da die Klassifizierungsgenauigkeit durch die Klappe 60 eingestellt werden kann, ist es möglich, die später beschriebene Betriebsmischung zu bilden und beizubehalten.
Die Steuervorrichtung, nicht abgebildet, steuert jedes Element, das die oben erwähnte Strahlvorrichtung 01 konfiguriert. Für die Steuervorrichtung können verschiedene Arten von Recheneinheiten verwendet werden, wie z.B. ein Personalcomputer, Bewegungssteuerungen wie ein speicherprogrammierbarer Rechner (SPS) und ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Hochleistungs-Mobilterminal, ein Hochleistungs-Mobiltelefon und dergleichen.
Als nächstes werden die Schritte des Strahlbearbeitungsverfahrens mit der Strahlvorrichtung 01 unter weiterer Bezugnahme auf 3 beschrieben.
<S1: Strahlmittel laden>
Nach dem Starten der Strahlvorrichtung 01 wird ungebrauchtes Strahlmittel von der Strahlmittelzufuhröffnung 33 in die Strahlvorrichtung 01 geladen.
<S2: Betriebsmischung bilden>
Durch den Betrieb der Strahlvorrichtung 01 wird eine Reihe von Vorgängen zum wiederholten Schleudern des Strahlmittels, Abführen von feinem Pulver aus der Vorrichtung und Zuführen durchgeführt. Als Ergebnis wird die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels innerhalb der Strahlvorrichtung 01 so stabilisiert, dass sie eine fixe Partikeldurchmesserverteilung aufweist, die sich von der Partikeldurchmesserverteilung des ungebrauchten Strahlmittels unterscheidet. Das heißt, es wird ein Zustand erreicht, in dem eine Betriebsmischung gebildet ist. Was das Strahlmittel betrifft, so ist es wichtig, die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels in der Vorrichtung nach dem Bilden der Betriebsmischung so zu steuern, dass eine effiziente Strahlbearbeitung durchgeführt werden kann.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Schritte zum Bilden einer Betriebsmischung (Schritt S2) zeigt. Zum Bilden der Betriebsmischung wird zunächst ein Dummy-Werkstück, das beispielsweise aus dem gleichen Material wie das Bearbeitungsziels W ist, in Schritt S21 vorbereitet, in Schritt S22 wird die Strahlvorrichtung 01 gestartet und es wird eine Reihe von Vorgängen zum wiederholten Schleudern des Strahlmittels, Abführen von feinem Pulver aus der Vorrichtung und Zuführen an dem Dummy-Werkstück durchgeführt, mit der gleichen Bedingung wie in dem Fall, wenn ein Gussprodukt strahlgereinigt wird. Demzufolge wird die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels in der Strahlvorrichtung 01 eine Partikeldurchmesserverteilung, die sich von der Partikeldurchmesserverteilung des ungebrauchten Strahlmittels unterscheidet. Es ist zu beachten, dass es auch möglich ist, das Strahlmittel in der Luft abzustrahlen, ohne das Dummy-Werkstück zu verwenden.
Eine Bestimmung, die gleich wie die des später beschriebenen Schritts S5 ist, wird in Schritt S23 vorgenommen, und wenn bestimmt wurde, dass das Strahlmittel zugeführt werden soll, wird die Bearbeitung zu Schritt S25 gewechselt und danach wieder zu Schritt S23 zurückgeführt. Wenn festgestellt wird, dass keine Strahlmittel zugeführt werden sollen, wird die Bearbeitung zu Schritt S24 gewechselt.
Im nachfolgenden Schritt S24 wird bestimmt, ob die Schleuderzeit die entsprechende, im Voraus festgelegte Zeit zum Bilden der Betriebsmischung erreicht hat oder nicht. Die Bearbeitung wird zu Schritt S26 gewechselt, wenn die Schleuderzeit die entsprechende Zeit erreicht hat, und zu Schritt S23 zurückgeführt, wenn sie nicht erreicht wurde.
Im folgenden Schritt S26 wird das Strahlmittel zur Messung der Partikeldurchmesserverteilung bemustert, um zu beurteilen, ob eine gewünschte Betriebsmischung ausgebildet ist oder nicht. Die Probennahme des Strahlmittels kann von dem Öffnungsschieber 12, dem Becherkettenförderer 32 oder dem Abscheider 40 erfolgen. Wenn bestimmt wird, dass die gewünschte Betriebsmischung ausgebildet ist (Schritt S27: gut), wird die Verarbeitung zu Schritt S28 gewechselt, wo das Schleudern beendet wird. Dann wird das Dummy-Werkstück in Schritt S29 rückgewonnen, und die Schritte zum Bilden der Betriebsmischung sind abgeschlossen.
Wenn bestimmt wird, dass die gewünschte Betriebsmischung nicht ausgebildet ist (Schritt S26: schlecht), wird die Bearbeitung zu Schritt S27 gewechselt, wo ein Öffnungsniveau der Klappe 60 eingestellt wird, und dann wieder zu Schritt S22 zurückgeführt. In Schritt S27 ist es, wenn viele Partikel mit kleinem Durchmesser vorhanden sind, möglich, das Öffnungsniveau der Klappe 60 zu erhöhen, um beispielsweise die Luftmenge für deren Entfernung zu erhöhen.
Es ist zu beachten, dass es nach Beendigung der Schritte zum Bilden der Betriebsmischung auch möglich ist, einen Schritt zum Überprüfen, ob die Partikeldurchmesserverteilung eine gewünschte Strahlbearbeitungsleistung aufweist, durch Durchführung der Strahlbearbeitung an einem Teststück vorzusehen.
In der Ausführungsform, wie in 5 dargestellt, wird die Partikeldurchmesserverteilung in der Strahlvorrichtung 01 nach dem Bilden der Betriebsmischung so gesteuert, dass sie einen Maximalwert P3 der Häufigkeit aufweist, und so gesteuert, dass sie eine solche Verteilung ist, dass ein Partikeldurchmesser D3, der dem Maximalwert P3 der Häufigkeit entspricht, im Wesentlichen derselbe ist wie der Partikeldurchmesser D2, der dem zweiten Spitzenwert P2 entspricht, und dass P3>P2 erfüllt ist. Ferner ist die Häufigkeit eines Partikeldurchmessers D4, der kleiner als der Partikeldurchmesser D3 und dem Partikeldurchmesser D3 benachbart ist, größer als die der Partikeldurchmesserverteilung (eine Strichpunktlinie im Diagramm) herkömmlicher Strahlmittel in der Strahlvorrichtung nach Bildung der Betriebsmischung und bildet eine extrem scharfe Verteilung (unimodal). Durch Erhöhung der Häufigkeit des Partikeldurchmessers D2 kann die Effizienz der Strahlbearbeitung auf der gesamten Zielfläche verbessert werden. Da ferner die Häufigkeit des Partikeldurchmessers D3 im Vergleich zu den herkömmlichen Strahlmitteln erhöht ist, kann ein Beitrag zur Verbesserung der Bedeckung geleistet werden. Ferner werden die Partikel mit kleinem Durchmesser, die eine schlechte Strahlbearbeitungseffizienz aufweisen, durch die Einstellung einer scharfen Partikeldurchmesserverteilung verringert, wodurch es möglich wird, die Strahlbearbeitung effizienter durchzuführen.
In ungebrauchten Strahlmitteln ist es einfach, die Partikelgrößenverteilung nach dem Bilden der oben genannten Betriebsmischung anzupassen, indem der Partikeldurchmesser D1 entsprechend dem ersten Spitzenwert P1 auf 0,710 mm bis 1,000 mm (d.h. 0,710 mm bis 1,180 mm im tatsächlichen Partikeldurchmesser) und der Partikeldurchmesser D2 entsprechend dem zweiten Spitzenwert P2 auf 0,355 mm bis 0,500 mm (d.h. 0,355 mm bis 0,600 mm im tatsächlichen Partikeldurchmesser) eingestellt wird.
<S3: Bearbeitungsziel einstellen>
Das Bearbeitungsziel W als Gegenstand der Strahlreinigung wird auf dem Platziertisch 71 innerhalb der Schleuderkammer 70 platziert.
<S4: Strahlmittel schleudern>
In einem Zustand, in dem die Betriebsmischung gebildet ist, wird das Strahlmittel auf das Bearbeitungsziel W geschleudert, zum Durchführen einer Strahlbearbeitung an der Oberfläche des Bearbeitungsziels W.
<S5: Überlast bestimmen>
Es wird bestimmt, ob das Strahlmittel zugeführt werden soll oder nicht, auf der Grundlage eines Laststromwertes eines Strommessers der Schleuderradeinheit 20 während Strahlmittel geschleudert wird. Wenn der Laststromwert größer als ein vorab festgelegter Stromwert und ein vorbestimmter Schwankungswert oder kleiner ist, wird bestimmt, dass das Strahlmittel nicht zugeführt werden soll, und die Bearbeitung wird zu Schritt S6 gewechselt. Wenn der Laststromwert dem vorab festgelegten Stromwert entspricht oder kleiner ist oder den vorbestimmten Schwankungswert überschreitet, wird bestimmt, dass das Strahlmittel zugeführt werden soll, und die Bearbeitung wird zu Schritt S7 gewechselt.
<S6: Strahlmittel zuführen>
Neues Strahlmittel in einer vorgegebenen Menge wird von einem Strahlmittelzufuhröffnung 13a zugeführt, und die Verarbeitung wird zu Schritt S5 zurückgeführt. Das Strahlmittel wird in einer vorbestimmten Menge zugeführt, die unter Berücksichtigung der Last und dergleichen des Becherkettenförderers festgelegt wird. Auf diese Weise kann eine gewünschte Betriebsmischung beibehalten werden.
<S7: Bearbeitungszeit bestimmen>
Es wird festgestellt, ob die Schleuderzeit die festgelegte Zeit erreicht hat oder nicht, die im Voraus für die Durchführung der Strahlreinigung des Bearbeitungsziels W festgelegt wird. Die Bearbeitung wird zu Schritt S8 gewechselt, wenn die Schleuderzeit die festgelegte Zeit erreicht hat, und zu Schritt S5 zurückgeführt, wenn sie nicht erreicht wurde.
<S8: Schleudern beenden>
Der Betrieb der Zirkulationsvorrichtung 30 wird gestoppt, um das Schleudern zu beenden.
<S9: Bearbeitungsziel rückgewinnen>
Die Tür der Schleuderkammer 70 wird geöffnet und das Bearbeitungsziel W wird herausgenommen.
<S10: Bearbeitungszustand prüfen>
Der Bearbeitungszustand des Bearbeitungsziels W wird durch visuelle Inspektionen oder dergleichen bewertet, um zu bestimmen, ob die Strahlbearbeitung abgeschlossen ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Strahlbearbeitung abgeschlossen ist (Schritt S10: gut), ist eine Reihe von Vorgängen beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Strahlbearbeitung nicht abgeschlossen ist (Schritt S10: ungenügende Bearbeitung), wird die Bearbeitung zu Schritt S3 zurückgeführt.
Das vorgenannte Strahlbearbeitungsverfahren ist in der Lage, die Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels nach dem Bilden der Betriebsmischung in eine Verteilung umzuwandeln, die für die Strahlbearbeitung geeignet ist, so dass das Strahlbearbeitungsverfahren sowohl die Strahlbearbeitungsleistung als auch die Bedeckung der gesamten Bearbeitungsfläche verbessern kann.
Als nächstes werden die Ergebnisse eines Tests beschrieben, der zum Überprüfen der Wirkung des Strahlmittels der Ausführungsform durchgeführt wurde.
Als Strahlmittel (Beispiel) der Ausführungsform wurden Strahlmittel mit D1=0,710 mm und D2=0,600 mm vorbereitet. Ferner wurden spitzwinkelförmige Strahlmitel (Vergleichsbeispiel) mit einem Extremwert im Partikeldurchmesser von 0,425 mm zum Vergleich vorbereitet.
Die Lebensdauer dieser Strahlmittel wurde ausgewertet. Nachdem 100 g des Strahlmittels in eine Lebensdauertestvorrichtung („The Test Ervin Machine“, hergestellt von Ervin Industries Inc.) hineingegeben und mit einer Projektionsgeschwindigkeit von 60 m/s auf Stähle (HRC65) geschleudert wurden, wurden die Strahlmittel mit Sieben klassifiziert, um Partikel mit kleinem Durchmesser zu entfernen. Dann wurde ungebrauchtes Strahlmittel hinzugefügt, um die Gesamtmenge auf 100 g zu halten, und die Lebensdauertestvorrichtung wurde auf die gleiche Weise betrieben. Dieser Vorgang wurde wiederholt, und die Anzahl der Schleuderungen (Zyklen) an dem Punkt, an dem das gesamte ursprünglich hineingegebene Strahlmittel ersetzt wurde, wurde als Lebensdauerwert definiert.
Im Vergleichsbeispiel waren es 1194 Zyklen. Währenddessen waren es im Beispiel mit dem Strahlmittel der Ausführungsform 4583 Zyklen. Dies zeigt, dass das Strahlmittel der Ausführungsform im Vergleich zu den herkömmlichen Strahlmittel eine Lebensdauer von etwa 380% aufweisen.
Als nächstes werden die Ergebnisse der Strahlbearbeitung beschrieben, die unter Verwendung dieser Strahlmittel durchgeführt wurde. Die Strahlbearbeitung wurde mit einer Schleuderdichte von 50 kg/m² auf beschichteten Walzstählen für allgemeine Strukturen („coated rolled steels for general structure“) (SS400 definiert in JIS G3010: 2004) durchgeführt.
Nach der Strahlbearbeitung wurden Bewertungen der Abtragungsgrade der Beschichtung durchgeführt. Für die Bewertungen wurden strahlgereinigte Chromstähle verwendet. Der Bereich mit Dellen in Bezug auf einen bestimmten Bereich wurde durch Beobachtung mit einem Mikroskop berechnet. Der Abtragungsgrad des Beispiels betrug 75%, während der Abtragungsgrad des Vergleichsbeispiels bei 60% lag, was zeigt, dass das Strahlmittel der Ausführungsform in der Lage ist, die Strahlbearbeitung auf dem gesamten Bearbeitungsziel effizient durchzuführen.
Das Strahlmittel gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann vorzugsweise für verschiedene Arten der Strahlbearbeitung verwendet werden, wie beispielsweise Shake Out eines Gussprodukts nach dem Gießen, Entgraten eines Metallprodukts, Entfernen von Zunder wie Rost, Grundierungsbehandlung vor der Beschichtung, Ablösen von Beschichtung, Entfernen einer dünnen Oberflächenschicht einer Boden- oder Wandfläche (z.B. einer Straßenbetondecke, eines Betonuntergrunds für eine Gleisschiene, einer Betonbodenfläche einer Fabrik oder einer Betonwandfläche einer Struktur) und dergleichen.
Bezugszeichenliste

01: Strahlvorrichtung,
10: Trichter,
20: Schleuderradeinheit,
30: Zirkulationsvorrichtung,
40: Abscheider,
50: Staubabscheider,
60: Klappe,
70: Schleuderkammer,
W: Bearbeitungsziel

Claims

Eisenbasiertes Strahlmittel zum Durchführen von Strahlbearbeitung, wobei: eine Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels vor dem Bilden einer Betriebsmischung bimodal und im Wesentlichen kontinuierlich ist; und sowohl eine erste Partikelgruppe, die einem ersten Peak entspricht, als auch eine zweite Partikelgruppe, die einem zweiten Peak entspricht, Aggregate von Partikeln in einer Form sind, die einen winkelförmigen Teil aufweisen.
Strahlmittel nach Anspruch 1, wobei die in der ersten Partikelgruppe enthaltenen Partikel Partikel sind, die einen spitzwinkelförmigen Teil aufweisen und eine Vickershärte von HV390 bis 900 aufweisen.
Strahlmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die in der zweiten Partikelgruppe enthaltenen Partikel säulenförmige Partikel sind, die einen winkelförmigen Teil aufweisen und eine Vickershärte von HV400 bis 760 aufweisen.
Strahlmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Partikeldurchmessersegment der ersten Partikelgruppe 0,710 mm bis 1,180 mm ist und ein Partikeldurchmessersegment der zweiten Partikelgruppe 0,355 mm bis 0,600 mm ist.
Strahlbearbeitungsverfahren unter Verwendung des Strahlmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt zum Laden des Strahlmittels, das ungebraucht ist, in eine Strahlvorrichtung; einen Schritt zum Bilden der Betriebsmischung zur Stabilisierung der Partikeldurchmesserverteilung des Strahlmittels, so dass sie zu einer fixen Partikeldurchmesserverteilung wird, durch Betreiben der Strahlvorrichtung; und einen Schritt zum Schleudern des Strahlmittels mit der gebildeten Betriebsmischung auf ein Bearbeitungsziel, wobei die Partikeldurchmesserverteilung nach dem Bilden der Betriebsmischung unimodal ist und ein Partikeldurchmessersegment, das einem Maximalwert einer Häufigkeit entspricht, im Wesentlichen gleich ist wie ein Partikeldurchmessersegment der zweiten Partikelgruppe.