JP2008126397A

JP2008126397A - ステンレス鋼製排気系部品の製造方法

Info

Publication number: JP2008126397A
Application number: JP2006317973A
Authority: JP
Inventors: Junji Hayakawa; 淳二早川; Masaaki Tanahashi; 正明棚橋
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】ステンレス鋼製の排気系部品を機械加工した後に生じるバリを除去することができるとともに、バリが除去された後の排気系部品の加工面の面粗度が十分に確保することができるステンレス鋼製排気系部品の製造方法を提供する。
【解決手段】ステンレス鋼製排気系部品の加工後に生じるバリを除去する製造方法であって、平均粒径が０．０５〜１．５ｍｍの微細衝撃体を投射して前記バリを除去するステンレス鋼製排気系部品の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は加工後に生じるバリの除去、詳しくはステンレス鋼製排気系部品を加工した後に生じるバリを除去する製造方法に関する。

自動車等のエンジンから排出される排気ガスを流通させる排気マニホールドやタービンハウジングのような排気系部品は、例えば鋳造で製造後、エンジン等との締結部位は、機械加工が施されて組み付けられる。機械加工が施された場合、加工後の周縁部にはバリが生じている。バリが残ったまま、排気系部品として使用すると、使用中に外れたバリが、タービンハウジング中のタービンブレードに付着したり、排気マニホールドとの組み付け面の間にかみ込み、組み付け精度が悪化し、使用中に排気ガスが洩れる不具合が生じる恐れがあるため、加工後に生じたバリは除去する必要がある。図２に排気系部品のタービンハウジング３の概略図を示す。機械加工が施された部位3a、3b、3c、3dの周縁部にバリ４が発生するが、このバリが残っていた場合、使用中に、タービンハウジング内にあるタービンブレード（図示せず）にバリが付着したり、排気マニホールドとの組付け面の間にかみ込んで組み付け精度が悪化してタービンハウジングとしての性能が低下する場合がある。
このようなバリを除去する場合、回転砥石やグラインダー等を用いて、バリが生じている面に沿って回転砥石等を動かしながら除去することが行われている。
また、特許文献１には、上記回転砥石やグラインダー等を用いると作業に時間がかかり、作業性が悪いとして、ワークと同一形状のマスキング部材を重合し、重合した側からワークに対してサンドブラスト等の微細衝撃体を当てることでバリ等を除去することが開示されている。

特開平５−３２９８２５号公報

近年、地球環境改善の観点から自動車の排ガス浄化、燃費の向上が求められ、法的にも規制され、その内容は年々厳しくなっている。そして、燃費向上のためには、エンジンの燃焼効率を高める必要があるが、その場合、排ガス温度が上昇し950℃を超えるようになる。そのため、このような温度に耐えるために、排気系部品は、高Ｃｒ、高Ｎｉを含有するステンレス鋼や耐熱鋼のような、いわゆるステンレス鋼を使用する必要がある。
しかしながら、このようなステンレス鋼は粘りがあるため、バリが剥れにくく除去に手間が掛かかっていた。さらに、図４（ａ）に示すように、機械駆動の回転砥石や超鋼の回転工具１１によって、加工後に発生するバリを除去する場合、図４（ｂ）に示すように、回転工具１１によって回転力による推力が発生するため、回転工具１１の進行方向１１ａとは異なる外力１１ｆが発生する。その際、外力１１ｆにより工具が逸れると、加工面１２に回転工具の傷が生じ、バリ残りとともに加工後の面粗度劣化の問題を生じていた。排気マニホールドやタービンハウジングの加工面が傷付くと、シール性が悪化して性能低下につながる。また、図３に示すように、タービンハウジングには、吸気側の加給圧を一定値以上に上げないようにするための可変のバルブ５が組み付く場合があり、このバルブの精度がターボの性能を決める項目の１つであるため、このバルブ５が組み付く部位３ｅの加工精度は高精度が要求されている。そのため、バリを除去する際に、この面を傷つけてしまうとシール性が低下し、また、バリが残っていると組み付け精度の低下につながる問題を生じていた。
一方、特許文献１に記載されるようにサンドブラスト等の微細衝撃体を単に当てただけでは、ステンレス鋼は粘りがあるため、バリを十分に除去することができなかった。また、複雑なマスキング部材を作製する必要があり、工数を要していた。
したがって、本発明の目的は、ステンレス鋼製の排気系部品の加工後に生じるバリを除去できるとともに、バリが除去された後の排気系部品の面粗度が十分に確保できる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法は、ステンレス鋼製排気系部品の加工後に生じるバリを除去する製造方法であって、平均粒径が０．０５〜１．５ｍｍの微細衝撃体を投射して前記バリを除去することを特徴とする。
本発明において、前記微細衝撃体が投射された部位の表面粗さが最大高さ(Ｒｙ)で１〜１０μｍであることが好ましい。
本発明において、前記微細衝撃体がセラミック質または金属質であることが好ましい。
本発明において、前記排気系部品が排気マニホールド、タービンハウジング、排気マニホールド一体型タービンハウジングであることが好ましい。

次に、本発明の作用効果について説明する。
本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法において、ステンレス鋼製排気系部品の加工後に生じるバリを除去する製造方法で、平均粒径が０．０５〜１．５ｍｍの微細衝撃体を投射して前記バリを除去するのは次の理由による。
ステンレス鋼製排気系部品の加工後に生じるバリに、平均粒径が０．０５〜１．５ｍｍの微細衝撃体を投射することで、粘りがあって除去に手間がかかるステンレス鋼製の排気系部品の生じたバリであっても、容易に除去することができるのである。ここで、微細衝撃体の平均粒径が０．０５ｍｍ未満である場合、微細衝撃体の衝撃力が弱いためにバリを十分に除去する効果が得られない場合がある。一方、微細衝撃体の平均粒径が１．５ｍｍを超えると、微細衝撃体の衝撃力が大きくなりすぎ、投射された微細衝撃体により加工面の面粗さが悪くなり、組み付け後のシール性が悪化して性能低下につながる場合があるので好ましくない。好ましくは、平均粒径が０．２〜０．８ｍｍである。

また、本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法において、微細衝撃体が投射された部位の表面粗さが最大高さ(Ｒｙ)で１〜１０μｍであることが好ましいのは次の理由による。ステンレス鋼製排気系部品に微細衝撃体が投射されると、投射された部位の面粗さは変化する。特に、加工面に微細衝撃体が投射されると面粗さが変化し、組み付け後のシール性が低下することがあるが、微細衝撃体が投射された部位の表面粗さが最大高さ(Ｒｙ)で１〜１０μｍであることで、加工面の面粗さを維持することができ、組み付け後のシール性を維持することができる。好ましくは３〜８μｍである。

また、本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法において、微細衝撃体の材質がセラミックス質または金属質であることが好ましいのは次の理由による。微細衝撃体の材質がセラミックス質または金属質であることで、粘りがあって除去に手間がかかるステンレス鋼製の排気系部品に生じたバリに投射した際、バリが容易に除去されるとともに、微細衝撃体が投射された部位の面粗さが良好に維持されるからである。微細衝撃体の材質は、セラミックス質の場合は、ジルコン、ムライト、アルミナ、ガラス等、金属質の場合は、スチール、ステンレス、排気系部品と同一若しくは類似の材質が好ましい。

また、本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法において、排気系部品は、高温に耐える必要があるため、ステンレス鋼を用いる排気マニホールド、タービンハウジング、排気マニホールド一体型タービンハウジングに適用することが好ましい。

本発明のステンレス鋼製排気系部品の製造方法によれば、ステンレス鋼製の排気系部品の加工後に生じるバリを除去できるとともに、バリが除去された後の排気系部品の面粗度が十分に確保できる製造方法を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について実施例を基に詳細に説明する。
（実施例）
図１、２にステンレス鋼製排気系部品のタービンハウジング３をバリ取りする構成図を示す。図１、２において、架台上（図示せず）にタービンハウジング３を載置する。このタービンハウジング３は、ステンレス鋼の材質を用いて鋳造で製造後、組み付け部位３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及びバルブ組み付け部３ｅを機械加工されている。機械加工後の表面粗さは最大高さ（Ｒｙ）で６．０μｍであった。機械加工後の周縁部にはバリ４が生じている。タービンハウジング３の機械加工後に生じているバリに対して、ノズル１から微細衝撃体２を0.5Mpaの圧力で１０秒間投射してバリの除去を行う。このとき、微細衝撃体の粒径、材質を表１に示すように変更してバリの除去を行った。

次に、バリを除去した後のタービンハウジング３の機械加工された部位３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの表面粗さの測定と、バリの除去状態の評価を行った。表面粗さは、ＪＩＳ
Ｂ０６０１に規定される最大高さ（Ｒｙ）に基き測定を行った。また、バリの除去状態については、バリが除去されたいた場合を○、バリ残りが見られたが使用上問題のないものを△、バリが残り使用できないものを×で評価して表１に示した。

表１に示すように、平均粒径が０．０５〜１．５ｍμｍの微細衝撃体を用いてバリを除去した実施例１〜８は、バリが除去されると共に、バリが除去された後の表面粗さが除去前と同等であり、面粗度を十分に確保できていることがわかる。なかでも、平均粒径が０．２〜０．８ｍμｍの微細衝撃体を用いた実施例３〜５はバリが確実に除去できることがわかる。一方、平均粒径が０．０５ｍｍ未満の微細衝撃体を用いた比較例１は、バリ残りが多くタービンハウジングとして使用することができたかった、また、平均粒径が１．５ｍμｍを超えた微細衝撃体を用いた比較例２は、バリは除去されたが、表面粗さが除去前よりも悪化したため、タービンハウジングとして使用した場合、性能が低下することが有るので使用することができなかった。

本発明の実施の形態を示した図である。本発明に関する排気系部品を示した図である。本発明に関する排気系部品を示した図である。従来技術を示した図である。

符号の説明

１：ノズル
２：微細衝撃体
３：排気系部品
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：加工部位
４：バリ
５：バルブ
１１：回転工具
１１ａ：回転工具の進行方向
１１ｆ：外力
１２：加工面

Claims

ステンレス鋼製排気系部品の加工後に生じるバリを除去する製造方法であって、平均粒径が０．０５〜１．５ｍｍの衝撃体を投射して前記バリを除去するステンレス鋼製排気系部品の製造方法。
前記微細衝撃体が投射された部位の表面粗さが最大高さ(Ｒｙ)で１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼製排気系部品の製造方法。
前記微細衝撃体がセラミック質または金属質であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステンレス鋼製排気系部品の製造方法。
前記排気系部品が排気マニホールド、タービンハウジング、排気マニホールド一体型タービンハウジングであることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のステンレス鋼製排気系部品の製造方法。