JP2005059115A - 金属管内周面の研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 径の小さい金属管の内周面を、簡便に研磨する方法を提供すること。
【解決手段】 砥粒を分散媒中に分散した砥粒懸濁液３を、二つのタンク２貯蔵しておき、エアコンプレッサ５と切替バルブ４を走査することにより、タンク２の一方に圧縮空気を圧送し、他方のタンク２内の圧力を解放し、砥粒懸濁液３を、金属管１の内部に流動させる。砥粒懸濁液３が金属管１の内部を流動することにより、金属管１の内壁と砥粒の間に擦過作用を生じさせ、金属管１の内周面を研磨する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内径の小さな金属管の内周面の研磨方法に関わるものである。

医療用機器分野、医薬品の製造のようなファインケミカル分野における粘性流体の輸送、半導体製造におけるクリーンガスの供給配管などには、たとえばステンレス鋼管にように、それぞれの用途に応じた材質のシームレス管が用いられている。

このような金属のシームレス管には、特に、輸送対象物である液体や気体と接する内周面に、鏡面加工、あるいはそれ以上の平滑性が要求される。つまり、たとえば表面粗さの数値として、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で規格化されている、最大高さ（以下、Ｒｍａｘと記す）が、０．５μｍ以下であることが要求される。

一般的に、金属のシームレス管は、加熱したビレットに、穿孔機で孔をあけ、延伸、サイジング、熱処理などを施すことで製作され、径を小さくするには、これらの工程を繰り返す必要がある。そして、これらの工程では、内周面の平滑性を向上することはできないので、所要の平滑度に応じて、別途に研磨を行う必要がある。

しかしながら、内径が数ｍｍ以下の金属管の場合では、機械的な研磨が困難になり、電解研磨のような特殊な方法が必要になる。下記特許文献１、特許文献２、特許文献３には、電解研磨、及び電解研磨と他の方法を組み合わせて、径の小さい金属管の内周面を研磨する技術が開示されている。

特許文献１には、金属管の内壁全体に接触する研磨布と導電性の芯から構成される研磨治具を用い、金属管を回転しながら、研磨治具を往復させ、金属管内に電解液を圧送するとともに芯に通電して、金属管内壁を電解させて研磨する技術が開示されている。

特許文献２には、高純度のステンレス鋼管の内壁面を切削加工して表面粗さを、Ｒｍａｘで２．０μｍ以下とし、次いでホーニング加工により、Ｒｍａｘで０．５μｍ以下とし、さらに電解研磨により、Ｒｍａｘで０．４μｍ以下とする、段階的に研磨を行う技術が開示されている。

特許文献３には、砥粒サイズの異なる研磨布を、軸方向に砥粒サイズの順に配置した工具電極を、金属管内に挿入し、金属管を陽極、工具電極を陰極として通電するとともに、金属管内に電解液を注入し、工具治具を回転させながら移動することで、１パスで、粗研磨から仕上げ研磨までを行う技術が開示されている。

しかしながら、これらの特許文献に開示されている技術は、いずれも特殊な治具を金属管内に挿入したり、有害な電解液を用いたりすることから、設備そのものが高価になる他、作業環境の安全性確保や、廃棄物の環境への負荷についても配慮が必要になる。また、前記のように金属管内に特殊な治具を挿入する方法では、径が小さくなるに従い、治具の製作が困難になり、一定以下の内径になると、適用が不可能になる。

特開平５−３０８６２９号公報 特開平７−１１３７８号公報 特開平１０−２９６５４２号公報

従って、本発明の課題は、簡便な設備と方法で、金属管、特に径の小さいシームレスの金属管内周面の、研磨方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題解決のため、特殊な治具や、取扱に注意を要する電解液を用いることなく、径の小さい金属管内周面の研磨方法を検討した結果、なされたものである。

即ち、本発明は、砥粒を分散した懸濁液を、金属管の内部を流動させることにより、内周面を研磨することを特徴とする、金属管内周面の研磨方法である。

また、本発明は、前記砥粒を分散した懸濁液が貯蔵されたタンクに、圧縮された空気を導入することで、前記砥粒を分散した懸濁液を、金属管の内部に圧送することを特徴とする、前記の金属管内周面の研磨方法である。

本発明によれば、前記のように砥粒を分散させた懸濁液を、金属管の内部を流動させることで、砥粒と金属管内壁との間の擦過作用により、研磨を行うので、基本的に、砥粒を分散させた懸濁液と、高圧での圧送が可能なポンプがあれば加工できる。このため、従来の研磨方法に比較すると、装置が簡便で、径の小さい金属管にも対応できる。

また、砥粒を分散させた懸濁液の金属管の内部への圧送は、前記のように、ポンプで直接行うことも可能であるが、砥粒の研磨作用で、ポンプの内部が摩耗することから、特殊なポンプを使用する必要がある。これには、エアコンプレッサなどを用い、液が貯蔵されているタンクに、圧縮空気を導入して金属管の内部に、液を圧送することで対処可能であり、摩耗によって定期的に交換が必要となる部品の点数を、減少することができる。

また、一般に管内の流体の流動は、管の内径の減少と流体の粘性係数の増加に伴い、困難になるが、懸濁液への砥粒の混合量減少や、圧送の圧力増加で対応できる。さらに、電解研磨においては、金属の材質により電解液の組成などを適宜調整する必要があるが、本発明は、このような調整が不要であることも大きな特長である。

次に、本発明を実施するための、最良の形態について説明する。

本発明では、一般的な砥粒を、特に制限されることなく用いることができる。具体的には、炭化珪素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、酸化セリウム、エメリーなどが用いられ、金属管の材質により、適宜選択する。

砥粒の粒度について言えば、必要な表面粗さに応じて選択し、鏡面仕上げのような平滑度にするためには、たとえば、粒度分布が４０〜９０μｍの＃３２５の砥粒から、粒度分布が５〜１０μｍの＃２０００の砥粒を段階的に使い分けることになる。

また、一般的に、微粒子になると分散媒の中で粒子が凝集し、いわゆる「ダマ」を形成するので、分散剤が凝集防止への対処方法として、効果を奏することがある。これには、砥粒用の分散剤が市販されているので、適宜使用することができる。

次に、具体的な実施例につき、図を参照しながら説明する。

図１は、本発明に実施例に係る、金属管内周面の研磨装置の概略図である。図１において、１は金属管、２はタンク、３は砥粒懸濁液、４は切替バルブ、５はエアコンプレッサである。矢印は、タンク２における懸濁液３の液面、及び金属管１の内部における砥粒懸濁液３の移動方向である。

図１に示した研磨装置は、エアコンプレッサ５と切替バルブ４の操作により、一方のタンク２内に圧縮空気を圧送し、他方のタンク２内の圧力を解放することで、金属管１の内部に砥粒懸濁液３を流動させるものである。図１は、左側のタンク２に圧縮空気を圧送し、右側のタンク２内の圧力を解放して、砥粒懸濁液３を左から右に、金属管１内を流動させている状態を示している。

ここでは、金属管１として、内径が２ｍｍ、長さが２ｍの、シームレスのステンレス鋼管を用いた。また、砥粒懸濁液３として、粒度分布が、４０〜９０μｍ、１０〜２０μｍ、５〜１０μｍ、２〜６μｍの酸化アルミニウムの砥粒を別個に分散した、４種類を調製した。分散媒には水を用い、砥粒と水を重量比で、３０／７０の比率で混合した。また、粒子の凝集防止のため、ポリアクリル酸ナトリウムを含む分散剤を、砥粒と水の合計量に対して、１％添加した。

このようにして調製した砥粒懸濁液３を、分散した砥粒の粗さに順に、金属管１内を往復流動させた。往復回数は、それぞれ１００回とした。研磨加工が終了した後、金属管１を、中心軸を含む平面で分割し、内周面の表面粗さを評価したところ、Ｒｍａｘが０．４μｍであった。また、外観的にも鏡面仕上げとなっていた。

金属管を得るには、前記のシームレス管の製造方法以外に、金属の帯状の板を芯金にヘリカルに巻き付け、継ぎ目を溶接する方法などがある。この場合は、予め内周面になる側の表面を研磨しておくこともできる。しかし、継ぎ目に凹凸が生じることを避けるのは、実質的に不可能なので、内周面に平滑性を付与するには、やはり研磨工程が必要となり、本発明が有用となる。

以上に説明したように、本発明によれば、従来の方法に比較して、簡便な装置と方法で、径の小さい金属管の内周面研磨が可能となり、金属管の用途拡大に寄与するところには、極めて大きいものがある。

本発明に実施例に係る金属管内周面の研磨装置の概略図。

符号の説明

１ 金属管
２ タンク
３ 砥粒懸濁液
４ 切替バルブ
５ エアコンプレッサ

Claims (2)

1. 砥粒を分散した懸濁液を、金属管の内部を流動させることにより、内周面を研磨することを特徴とする、金属管内周面の研磨方法。
2. 前記砥粒を分散した懸濁液が貯蔵されたタンクに、圧縮された空気を導入することで、前記砥粒を分散した懸濁液を、金属管の内部に圧送することを特徴とする、請求項１に記載の金属管内周面の研磨方法。

Images