JP3830119B2

JP3830119B2 - ブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショット

Info

Publication number: JP3830119B2
Application number: JP34581498A
Authority: JP
Inventors: 隆徳渡辺; 茂村井; 紀之村井; 吉弘渡邊; 兼久服部
Original assignee: Toyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Toyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000167772A; US6394881B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鋳造品等の鉄系被処理物に付着している砂、バリ、スケールなどを除去するため、ショットを鉄系被処理物に高速で衝突させるブラスト処理が行われている。
従来より使用されているショットは、アトマイズ方法で製造した粒子を焼入れ焼戻し処理した鉄系の焼入れ焼戻し品（硬度がＨｖ４００〜５００程度）が使用されている。
【０００３】
しかしながら、アトマイズ方法で製造した従来の鉄系のショットは、デンドライト組織及びこれによる欠陥が避けられず、割れやすい性質をもっている。このようにアトマイズ方法で製造した従来のショットは割れやすいため、使用時における粒径にバラツキを生じやすいものであった。
そこで、硬鋼線材を所定の長さに直列的に切断することにより、鉄系のショット（Ｈｖ４００〜５００）を製造する技術が開発されている。即ち、カットワイヤ式の鉄系ショットが近年開発されている。カットワイヤ式で製造したショットは、アトマイズ方法で製造した従来のショットに比較して、割れにくいという性質をもつ。伸線加工における鍛流効果によるものと推察される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した鉄系のショットは、研掃力があるものの、ショット投射回数が増加するにつれて加工硬化し易い性質をもっていた。そのため使用に伴いショットの硬度が上昇する。故に、ブラスト装置の内部の部品の摩耗が激しく、定期的に部品を交換する必要があった。更には、ショットの硬度が高いため、投射に伴いショットが割れる問題も必ずしも充分には解決できず、割れのためショットの廃棄量が多く、ショットの消費量も増加しがちであった。
【０００５】
更に、ショットによってブラスト処理を行った鉄系被処理物の表面層を加工硬化させ易かった。そのためブラスト処理後の鉄系被処理物を機械加工するとき、工具の寿命の向上に限界があった。
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その課題は、ブラスト装置における部品の交換頻度の低減、ショットの消費量の低減、工具の長寿命化に有利なブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鉄系ショットについて鋭意開発をすすめた。そして、アトマイズ式よりも割れにくいという特性をもつカットワイヤ式の鉄系ショットを採用しつつ、投射の相手材である鋳造品等の鉄系被処理物の硬度と同程度かそれよりも僅かに硬いショットとすれば、即ち、硬度Ｈｖ２００〜３００のカットワイヤ式のショットとすれば、投射の相手材である鋳造品等の鉄系被処理物に付着している砂、バリ、スケールなどの異物を取り除くことができる機能を維持しつつ、ブラスト装置における内部部品の摩耗を抑制でき、更に、ブラスト時において鉄系ショットが割れにくくなり、加えて、ブラスト処理後における鋳造品等の鉄系被処理物を機械加工するとき、機械加工を行う工具の損傷の抑制を図り得、上記した課題を達成するのに有利であることを知見し、試験で確認し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、様相１の本発明に係るブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットは、線材を切断することにより形成され、硬度がＨｖ２００〜３００であり、ショット投射回数（投射スピード：７０ｍ／ｓｅｃ、相手材：鉄系被処理物）が２５００サイクルを経たとき、硬度上昇率は０〜１５％の範囲内である低加工硬化性をもち、Ｆｅ−Ｃ系であり、重量比で、Ｃが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．０１〜０．０４％、Ｍｎが０．１０〜０．４０％含有されていることを特徴とするものである。
様相２の本発明に係るブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットは、線材を切断することにより形成され、硬度がＨｖ２００〜３００であり、Ｆｅ−Ｃ系であり、重量比で、Ｃが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．０１〜０．０４％、Ｍｎが０．１０〜０．４０％、Ａｌが０．１０〜０．４０％含有されていることを特徴とするものである。
様相３の本発明に係るショットブラスト方法は、スケールをもつ鉄系被処理物と、線材を切断することにより形成され硬度がＨｖ２００〜３００である前記した各様相のいずれかに係るカットワイヤ式の鉄系ショットとを用意する工程と、ショットを鉄系被処理物に投射してブラスト処理を行い、鉄系被処理物からスケールを取り除くブラスト工程とを実施することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットは、硬度がＨｖ２００〜３００であり、低硬度である。硬度は、通常のマイクロビッカース硬度計での平均硬度を意味する。硬度の上限値はＨｖ２９０，Ｈｖ２８０，Ｈｖ２７０にでき、硬度の下限値はＨｖ２１０，Ｈｖ２２０，Ｈｖ２３０にできる。
【０００９】
一般的に、１粒のショットにおいて、平均硬度は、ショットの表面層からショットの中心までほぼ同等の硬度であり、上記した範囲に納まる。
ショットの金属組織は一般的にはフェライトである。フェライトの面積率は適宜選択できるものの、通常、９０％以上、９５％以上、９８％以上にできるが、これに限定されるものではない。
本発明のショットのサイズは特に限定されないが、０．５〜３ｍｍ程度にできる。
【００１０】
カットワイヤ式は、所定の直径をもつ長くのびる鋼線材を所定の長さで直列的に切断してショットとする方式である。カットワイヤ式のショットは、本来の使用の前に、空打ちするため、ショットの縁は丸みを帯びる。殊に、本発明のショットは高硬度ではないため、縁に丸みが形成され易い。
本発明に係るショットはＦｅ−Ｃ系であり、好ましくはＣを０．０３〜０．１５％、０．０３〜０．１％、特に０．０４〜０．０８％含むことができ、従って原料素材として軟鋼線材を用いることができる。その理由は、鉄系ショットにおける加工硬化性を低減することを考慮したからである。％は重量比を意味する。また好ましくはＡｌを０．１０〜０．４０％、殊に０．２０〜０．３２％含むことができる。その理由は、製造後における時効硬化を抑制するためである。
【００１１】
更に本発明に係る鉄系ショットは、Ｓｉを０．０１〜０．０４％含むことができる。また、Ｍｎを０．１０〜０．４０％含むことができる。本発明に係る鉄系ショットにおいては、Ｐを０．００５〜０．０３０％にでき、Ｓを０．０１０〜０．０３０％にすることができる。
なお、カットワイヤ式鉄系ショットは、一般的には、アトマイズ方法で生成したショットに比較して表面酸化膜が少ない。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
ブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショットは、硬度がＨｖ２００〜３００であり、低硬度である。平均硬度はショットの表面層から内部までほぼ同等の硬度であり、上記範囲に納まる。
【００１３】
本実施例においては、硬度はマイクロビッカース硬度計（荷重：５００ｇ）での平均硬度を意味する。このショットは平均粒径が１．７〜２．３ｍｍである。このショットの金属組織の顕微鏡写真（倍率１００倍,２％硝酸液６０秒浸漬）を図５に示す。図５から理解できるように、フェライト組織が主体であり、パーライトが少し生成している。
【００１４】
この鉄系ショットは次のように製造される。所定の組成をもつ鋼線素材（直径：５．５ｍｍ）を酸に接触させて酸洗処理する。これにより鋼線素材の表面酸化膜は除去される。その後に、複数個（７〜８個）のダイスにより鋼線素材を連続的に引き抜き加工して伸線処理を行うことにより、均一径（直径：２．０ｍｍ）をもつ伸線とする。この伸線を所定のカット長さ（１．７〜２．３ｍｍ）に直列的に切断する。その後、壁等へ投射を行なうことによりショットの縁に丸みを付与する。
【００１５】
本実施例においては、被処理物としての鉄系の鋳造品にショットを高速で投射し、鋳造品に付着している砂、バリ、酸化膜等の異物を除去する。鋳造品の表面硬度は、ショットと同程度、あるいは、ショットよりもやや低い程度である。
表１は実施例１〜実施例３に係る鉄系ショットの硬度、基本組成を示す。
【００１６】
【表１】

図１〜図４はショットを投射したときにおける試験例を示す。図１は実施例１に係る鉄系ショットの加工硬化の程度を示す。図１は横軸がショットの投射回数を示し、縦軸がショットの硬度を示す。■印は実施例１のショット（Ｈｖ２４０〜２６０）を示し、◆印はアトマイズ式で製造した従来品１のショット（Ｈｖ３００）を示す。ショット投射条件は、投射スピード約７０ｍ／ｓとした。図１に示すように、ショット投射回数が５００サイクル（Cycle）までで、従来品１のショットは急激に加工硬化する。その後においても、従来品１のショットは次第に加工硬化する。その結果、投射回数が１０００サイクル（Cycle）を超えたときに、初期硬度よりもＨｖ１００程度加工硬化し、Ｈｖ４００程度に近づいた。これに対して実施例１のショットは投射回数が２５００サイクル（Cycle）を経ても硬度があまり変化しておらず、つまりショットの初期硬度がほぼ維持されており、Ｈｖ２４０〜２６０の範囲であった。
【００１７】
図１に基づけば、実施例１のショットは、投射回数が２０００〜２５００サイクル（Cycle）を経たとき、硬度が上昇したとしても、硬度上昇率は０〜１５％程度、０〜１０％程度、０〜５％程度である。
このように実施例１に係るショットは、自分自身の加工硬化性が低い。換言すれば、実施例１に係るショットは、投射回数が増加しても加工硬化しにくい、あるいは、加工硬化しないといえる。
【００１８】
図２はショットを投射した相手材である鉄板材の累積摩耗量の程度を示す。図２は横軸がショット投射回数を示し、縦軸が相手材の累積摩耗量を示す。累積摩耗量は、電子天秤で鉄板材の重量減少量により求めた。図２において■印は実施例１のショットを示し、◆印はアトマイズ式で製造した従来品２のショット（Ｈｖ４００）を示す。図２に示すように、ショット投射回数が増加すると、従来品２のショットでは相手材の累積摩耗量が次第に増加する。即ち、相手材の摩耗が激しい。これに対して実施例１のショットでは投射回数が６０００サイクル（Cycle）,７０００サイクル（Cycle）を経ても、累積摩耗量はあまり変化しなかった。即ち、摩耗量としては、実施例１のショットは、従来品２のショットに比較して、相手材の摩耗量が（１／６）〜（１／８）程度であった。このことは、ブラスト装置における部品の摩耗を抑制でき、その部品の寿命を延長させることを意味する。
【００１９】
図３はショット（重量１００ｇ）を用いて投射したときにおけるショットのライフサイクルつまり残存重量の程度を示す。図３は横軸がショット投射回数を示し、縦軸がショットの残存重量を示す。ショットは、破壊され粒径が小さくなると廃棄される。本試験例においては、残存重量は、それぞれのサイクル毎に粒度分布を測定することにより求めた。図３において▲印は実施例１のショットを示し、◆印は従来品１のショット（Ｈｖ３００）を示し、■印は従来品２のショット（Ｈｖ４００）を示す。図３に示すように、ショット投射回数が増加すると、従来品１，従来品２のショットは次第にショットの残存重量が大きく低下する。ショットが割れる影響である。これに対して実施例１のショットは、ショット投射回数が増加しても、ショットの残存重量の低下が少ない。具体的には、１００ｇのショットが５０ｇになるには、従来品１，従来品２のショットでは８００〜１６００サイクル程度であったが、実施例１のショットでは３２００サイクル程度であり、ショット寿命が約２〜４倍であった。
【００２０】
図４は鋳造品（ＦＣＤ４５０相当品）に対して所定時間ブラスト処理を行った後における鋳造品の加工硬化の度合を示す。図４は横軸が鋳造品の表面からの深さを示し、縦軸がブラスト処理後の鋳造品の硬度から、ブラスト処理前の鋳造品の硬度を引いた硬度の差を示す。図４において◆印は実施例１のショットを示し、■印は従来品２のショット（Ｈｖ４００）を示す。図４に示すように、ブラスト処理の前後の硬度の差は、従来品２のショットでは大きいが、実施例１のショットでは少なかった。具体的には従来品２のショットに比較して実施例１のショットの場合には、従来品２のショットに比べて、鋳造品の硬度の上昇はＨｖ４０〜６０程度低くて済む。すなわち、実施例１のショットは、自分自身も加工硬化しにくいが、相手材である鋳造品に対しても加工硬化させにくい特性をもつといえる。
【００２１】
以上説明したように本実施例によれば、ショットの硬度が低いため、ブラスト装置における内部の部品の摩耗を抑制できる。
更に本実施例によれば、ブラスト処理時においてショットが割れにくくなり、ショット寿命が長くなり、ショットの消費量の低減に有利となる。
加えて本実施例ではショットが割れにくくなるため、産業廃棄物の低減、作業環境の向上に寄与できる。さらにまた、ブラスト処理後において鋳造品における加工硬化も軽減できるため、ブラスト処理に起因する鋳造品の過剰硬化を抑制できる。故に、ブラスト処理後の鋳造品を機械加工するとき、機械加工を行う切削工具などの工具の損傷の抑制を図り得、工具の長寿命化に有利となる。
【００２２】
なお、鋼線素材の径、カット長さは、上記したものに限定されるものでないことは言うまでもない。
（付記）
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・ショット投射回数が２５００サイクル（Cycle）を経たとき、硬度上昇率は０〜１５％程度、０〜１０％程度、または０〜５％程度であることを特徴とする請求項に係るカットワイヤ式鉄系ショット。
・砂、バリ、スケールなどの異物をもつ鋳造品等の鉄系被処理物（表面硬度：一般的にＨｖ２００以下、例えば、表面硬度：Ｈｖ１５０〜１６０）と、線材を切断することにより形成された硬度がＨｖ２００〜３００（鉄系の被処理物の硬度と同程度またはそれ以上の硬度）であるカットワイヤ式の鉄系ショットとを用意する工程と、
ショットを鉄系の被処理物に投射してブラスト処理を行い、鉄系の被処理物から異物を取り除くブラスト工程とを実施することを特徴とするショットブラスト方法。
【００２３】
このショットブラスト方法によれば、ショットの硬度が低いため、ブラスト装置における内部の部品の摩耗を抑制できる。更にブラスト時においてショットが割れにくくなり、ショットの消費量の低減に有利となる。加えてショットが割れにくくなるため、産業廃棄物の低減、作業環境の向上に寄与できる。さらにまた、ブラスト処理後において鋳造品等の鉄系被処理物における加工硬化も軽減できるため、ブラスト処理後の鋳造品等の鉄系被処理物を機械加工するとき、機械加工を行う工具の損傷の抑制を図り得、工具の長寿命化に有利となる。
・所定の組成をもつ鋼線素材を酸に接触させて酸洗処理し、その後に、ダイスにより鋼線素材を連続的に引き抜き加工して伸線処理を行うことにより、均一径をもつ伸線とし、その後に、伸線を所定のカット長さに直列的に切断して請求項１に係るショットを得ることを特徴とする鉄系ショットの製造方法。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る鉄系ショットによれば、硬度Ｈｖ２００〜３００であるため、ブラスト装置の内部の部品の摩耗を抑制できる。更に、ブラスト時において鉄系ショットが割れにくくなり、ショットの消費量の低減に有利となり、更に産業廃棄物の低減、作業環境の向上に寄与できる。さらにまた、ブラスト処理後において鋳造品などの鉄系被処理物を機械加工するとき、機械加工を行う工具の損傷の抑制を図り得、工具の長寿命化に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ショットを投射したときにおけるショットの加工硬化の度合を示すグラフである。
【図２】ショットを投射したときにおける相手材の累積摩耗量を示すグラフである。
【図３】ショットを投射したときにおけるショットの残存重量を示すグラフである。
【図４】ショットを投射したときにおけるブラスト前後の鋳造品の硬度の上昇を示すグラフである。
【図５】ショットの組織を示す顕微鏡写真を示す。

Claims

線材を切断することにより形成され、硬度がＨｖ２００〜３００であり、ショット投射回数（投射スピード：７０ｍ／ｓｅｃ、相手材：鉄系被処理物）が２５００サイクルを経たとき、硬度上昇率は０〜１５％の範囲内である低加工硬化性をもち、Ｆｅ−Ｃ系であり、重量比で、Ｃが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．０１〜０．０４％、Ｍｎが０．１０〜０．４０％含有されていることを特徴とするカットワイヤ式鉄系ショット。
線材を切断することにより形成され、硬度がＨｖ２００〜３００であり、ショット投射回数（投射スピード：７０ｍ／ｓｅｃ、相手材：鉄系被処理物）が２５００サイクルを経たとき、硬度上昇率は０〜１５％の範囲内である低加工硬化性をもち、Ｆｅ−Ｃ系であり、重量比で、Ｃが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．０１〜０．０４％、Ｍｎが０．１０〜０．４０％、Ｐが０．００５〜０．０３０％、Ｓが０．０１０〜０．０３０％含有されていることを特徴とするカットワイヤ式鉄系ショット。
線材を切断することにより形成され、硬度がＨｖ２００〜３００であり、Ｆｅ−Ｃ系であり、重量比で、Ｃが０．０３〜０．１５％、Ｓｉが０．０１〜０．０４％、Ｍｎが０．１０〜０．４０％、Ａｌが０．１０〜０．４０％含有されていることを特徴とするカットワイヤ式鉄系ショット。
スケールをもつ鉄系被処理物と、線材を切断することにより形成され硬度がＨｖ２００〜３００である請求項１〜３のいずれかに係るカットワイヤ式の鉄系ショットとを用意する工程と、
前記ショットを鉄系の被処理物に投射してブラスト処理を行い、前記鉄系被処理物からスケールを取り除くブラスト工程とを実施することを特徴とするショットブラスト方法。