JP4370693B2

JP4370693B2 - Blasting projection material

Info

Publication number: JP4370693B2
Application number: JP2000179439A
Authority: JP
Inventors: 正三落合; 義明岡田; 潔瀬戸川
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: KR100420127B1; KR20010112847A; JP2001353661A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳肌の清掃（砂落し等）や鋼材表面の清浄化・粗面化等をブラスト処理により行なうに際して使用する金属系の投射材（研削材）に関する。
【０００２】
本明細書で投射材（粒体）の粒径は、特に断らない限り、JIS Z 0311におけるショット又はグリットの粒度区分記号に従う。なお、カットワイヤの粒径はJIS には規定されていないが、JIS Z 0311に準ずる。
【０００３】
【背景技術】
表面処理分野におけるブラスト加工は、近年、急速に普及し、発展しつつある。鋳物製品の清掃作業、鋼材のスケール（錆等）落し作業、ばねや歯車のピーニング作業は、ほとんど大部分がショットブラスト処理により行なわれている。その他、ロールのエッチング、各種部品のばり取り（ディフラッシング）など、非常に広範に表面処理分野でブラスト処理が利用されている。
【０００４】
ブラスト処理の目的は、上記の如く各種ワーク（被加工品）表面の付着物除去及び／又は望みの表面粗度を有する各種ワーク（表面加工製品）を得ることにある。
【０００５】
そして、ブラスト処理に際して、生産性の見地から、効率良く付着物除去又は表面加工ができることが要求され、且つ、投射材の消耗率が少ないことが要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
効率良く付着物を除去するためには、一般的に投射材の硬さが高いほうが望ましい。投射材自身変形し難く、運動エネルギーを付着物に与え易くて（運動量保存則は完全剛体を前提としている。）、清掃効率が高いためである。しかし、投射材は硬さが増大すると、破砕（割れ）が発生し易い。そして、破砕が発生すると、投射材の微細化が進行して、清掃効果のない微細投射材が含まれるようになるため、投射材の循環系の外へ除く必要がある。微細投射材が所定量以上除かれて、循環量が少なくなったとき、定期的に新投射材の補充を行なう。このため、投射材の消耗率が増大する。
【０００７】
本発明は、上記にかんがみて、ブラスト処理に際して、投射材の消耗率をほとんど増大させずに表面清掃効率等を増大させることができるブラスト処理用投射材及びブラスト処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成のブラスト処理用投射材に想到した。
【０００９】
鋳肌の清掃や鋼材表面の清浄化・粗面化等をブラスト処理により行なうに際して使用する金属系の投射材であって、
前記投射材が、ブラスト処理（ピーニング加工を除く。）の目的に対応する推奨粒径の標準粒体（主粒体）と、１種又は複数種の分級された前記推奨粒体より小さな径で、且つ表面清掃作用を奏する限界径以上の粒体（副粒体）とを混合したものであることを特徴とする。
【００１０】
当該構成により、ブラスト処理に際して、投射材の消耗率をほとんど増大させずに清掃効率を増大させることができる。断定できないが下記の如くであると推定される。
【００１１】
上記主粒体に小径の副粒体を添加することにより、主粒体のみの場合に比して投射有効面積率（打痕面積率：一定面積当たりにおける投射材の実打痕面積）が増大する。このため、相対的に清掃効率が増大する。そして、副粒体は主粒体よりも径が小さいため、摩耗したり破損した場合に投射材循環系の外へ排出される量は多い。しかし、副粒体は、同じ硬さの場合、径が小さいことにより主粒体に比して破損・微細化が促進され難い。すなわち、大きな径の投射材がオペレーティング時（ブラスト処理時）に破砕された（割れた）場合、その破断面は凹凸で且つ鋭い表面欠陥（クラック等）を有するため、さらに、同径の未破砕投射材より、更なる破砕・微細化が格段に促進され易い。
【００１２】
したがって、小径の副粒体が含まれていても、本発明の混合投射材の消耗率の増大はほとんどない。このことは、本発明者らが確認している（表３・４参照）。
【００１３】
なお、従来より、投射材の初期投射当時より所定期間ブラスト処理を行なった後の安定期の方が、表面清掃効率が高いことが経験的に知られている。すなわち、未破砕投射材とともに破砕投射材が含まれているいわゆるオペレーティングミックス状態の投射材のほうが表面清掃効率が高いことが知られている。
【００１４】
しかし、主粒体に本発明の如く、積極的に小径の副粒体を混合したブラスト処理用投射材は、本発明者らが知る限りにおいては存在しない。すなわち、本発明は、主粒体に小径の副粒体を混合した混合投射材は、主粒体のみからなる投射材より表面清掃効率が高く、さらには、混合投射材の消耗率の増大もほとんどないとの新たな知見に基づいたものであり、顕著な効果を奏するものである。
【００１５】
上記構成において、投射材の形態は、特に限定されず、ショット、グリット及びカットワイヤのいずれか、又は、それら複数種からなるもの等任意である。
【００１６】
これらの内で、主粒体を破砕がされ易いグリットとして副粒体を破砕がグリットに比してされ難いショットとした場合、破砕が促進され難くて、投射材の消耗率の増大を抑制できることが期待できる。
【００１７】
破砕され難く、オペレーティングミックス状態になり難い形態の投射材（特にカットワイヤ）を、本発明の混合投射材とした場合、主粒体のみの場合に比してより表面清掃効果の増大が期待できる。
【００１８】
また、主粒体の粒径が粒度番号１２０（JIS Z 0311) 以上であり、かつ、副粒体の粒径が粒度番号６０（JIS Z 0311) 以上であることが、本発明の効果がより顕著となる。主粒体の粒径が小さ過ぎる場合は、小径の粒体を添加しても、清掃効率等の増大が余り期待できないためである。
【００１９】
そして、投射材の分布は、主粒体に基づく第一山（高山）と、小径粒体に基づく第二山（低山）とを少なくとも有し、これらの重なりを実質的に有しないものであることが望ましい。第一山と第二山との大きな重なりを有すると、投射有効面積率の増大が小さくて、表面清掃作用等の増大が余り期待できない。
【００２０】
上記第一山に対する第二山の高さの比率は、６／４〜８／２とする。第一山の比率が小さ過ぎる場合は、主たる付着物の除去効率が低下して、逆に、大き過ぎる場合は、投射有効面積率の増大が余り期待できず、それぞれ表面清掃効率等の増大が余り期待できない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本実施形態の投射材は、鋳肌の清掃や鋼材表面の清浄化・粗面化（以下「表面清掃等」という。）をブラスト処理により行なうに際して使用する金属系の投射材である。
【００２２】
ここで金属材料としては、鋳鉄、鋳鋼（スチール）、ステンレス、アルミニウム、亜鉛等を挙げることができる。
【００２３】
そして、本発明を適用する投射材の形態は、ショット、グリット及びカットワイヤのいずれかから１種又は複数種を選択する。
【００２４】
ここで「ショット」及び「グリット」とはJIS Z 0311で定義されている下記のものをいう。
【００２５】
ショット：使用前の状態で、りょう（稜）角、破砕面又は他の鋭い表面欠陥がなく、長径が短径の２倍以内の、球形状の粒子（形状の略号「Ｓ」）。
【００２６】
グリット：使用前の状態で、りょう（稜）角をもった角張った形状の粒子（形状の略号「Ｇ」）。
【００２７】
また、「カットワイヤ」は、JIS に規定されていないが、上記のような金属材料の線状体を線状体の径と略同一に切断して形成した粒子をいう。
【００２８】
上記構成において、本実施形態では、投射材（ブラスト材）が、ブラスト処理（ピーニング加工を除く。）の目的に対応する推奨粒径の標準粒体（主粒体）と、１種又は複数種の分級された推奨粒体より小さな径で、且つ表面清掃作用を奏する限界径以上の粒体（副粒体）とを混合したものである。
【００２９】
ここで、「ブラスト処理」とは、前記JIS Z 0311では、「処理される鋼材表面に大きな運動エネルギーをもつ研削材を衝突させ、鋼材表面を細かく切削及び打撃することによって、鋼材表面の酸化物又は付着物を除去して清浄化し、また、粗面化させる方法。」と定義されているが、本明細書では、これより、対象物も作用も若干広い概念とする。すなわち、鋳物製品の清掃作業、鋼材のスケール落し（除錆を含む。）ばかりでなく、各種部品のばり取り（ディフラッシング）・ディスケーリング・エッチング等も含む概念である。
【００３０】
また、種々のブラスト処理（表面仕上げ加工）の内から、ピーニング加工を排除するのは、ピーニング加工は、疲労強度の向上を目的として被加工品（ワーク）の表面層に残留圧縮応力を与える加工方法であり、主粒体は分布幅が狭い方が望ましいためである。すなわち、副粒体（小径粒体）では投射に際して、運動エネルギー量が小さく、ワーク表面層に所望の残留圧縮応力分布を与えることが困難なためである。
【００３１】
ここで、主粒体を形成する推奨粒径の標準粒体の「粒度番号」とは、「JISZ8801金属製網ふるい基準」に定められた目開きの標準ふるいを用いて測定した「JIS Z 0311ブラスト処理用金属系研削材」の表４・５に記載されているものを意味する。
【００３２】
ここで主粒体として、上記JIS に規定する粒度番号１２０（約０．７mm）以上、望ましくは粒度番号１７０（約１．２mm）以上とする。主粒体の粒径が小さ過ぎる場合は、副粒体（小径粒体）を添加しても、清掃効率等の増大が余り期待できないためである。
【００３３】
また、副粒体の粒径は、表面清掃作用を奏する限界径以上であれば特に限定されない。例えば、各種粒径の主粒体に対して、表１・２の如く、各種径の副粒体を適宜各質量％の範囲内で組み合わせることが考えられる。即ち、主粒体の粒径が粒度番号１２０（JIS Z 0311)以上である場合、副粒体の粒径を限界径である粒度番号（JIS Z 0311) ６０以上とすれば、表面清掃作用を奏することができる。ここで、本発明の表１は、主粒体と副粒体が共にショットである組合わせの例示であり、例１〜例５は主粒体として粒度番号１２０以上のものを50質量％以上含む本発明例を示し、例６〜１２は、主粒体として粒度番号１２０以上のものを50質量％以上含まない本発明例でないものを示す。また、表２は、主粒体がグリットで副粒体がショットである組合わせの例示であり、例１３〜例１７は主粒体として粒度番号１２０以上のものを50質量％以上含む本発明例を示し、例１８〜２１は、主粒体として粒度番号１２０以上のものを50質量％以上含まない本発明例でないものを示す。そして、それぞれ本発明例を示す表１の例１〜例５および表２の例１３〜例１７から、ショット同士の組合わせであっても、グリットとショットの組み合わせであっても、「粒度番号６０」の行に限界径のラインを引くことができ、「限界径が粒度番号６０」であることを読み取ることができる。
【００３４】
また、表２に示す如く、主粒体を主粒体の形態がグリットとした場合、副粒体の形態はショット（又はカットワイヤ）とすることが望ましい。副粒体を破砕がグリットに比してされ難いショットとした場合、破砕が促進され難くて、投射材の消耗率の増大を抑制できることが期待できるためである。
【００３５】
同様に、主粒体を比較的破砕され難いカットワイヤとした場合も、副粒体を混合した場合、主粒体のみの場合に比してより表面清掃効果の増大が期待できる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態では、主粒体に小径の副粒体を混合したものばかりでなく、必要により主粒体の粒度番号に隣接する大径側の標準粒体を混合したものも含まれる（例２〜例１２及び例２０・２１参照）。
【００３７】
大径側の粒径を少量（３０％以下の比率で）入れたものも、表面加工の種類によっては、清掃効率等が増大することを本発明者らは確認している。
【００３８】
投射材の分布は、主粒体に基づく第一山（高山）と、小径粒体に基づく第二山（低山）とを少なくとも有し、これらの重なりを実質的に有しないものであることが望ましい（図５(A) ・６(A) 参照）。第一山と第二山との大きな重なりを有すると、投射有効面積率の増大作用が小さくて、表面清掃作用の増大が余り期待できない。
【００３９】
上記第一山に対する第二山の高さの比率は、６／４〜８／２（望ましくは６．５／３．５〜７．５／２．５）とする。第一山の比率が小さ過ぎる場合は、主たる付着物の除去効率が低下して、逆に、大き過ぎる場合は、投射有効面積率の増大が余り期待できず、それぞれ表面清掃効率等の増大が余り期待できない。
【００４０】
ここで主粒体と小径粒体との混合比（質量比）は、通常、主粒体を５０％以上とし、他の小径又は大径の粒体を５０％未満とする（表１・２参照）。
【００４１】
通常、主粒体／他の粒体（小径粒体）＝８５／１５〜５５／４５、望ましくは７５／２５〜６５／３５とする。
【００４２】
なお、主粒体及び副粒体の硬さ（hardness）は、通常同じとするが、適宜、変えたものを使用することも可能である。そして、硬さの範囲は、スチールショットの場合、ビッカース硬さ（JIS B 7725）でＨＶ３００〜８００のもの（ロックウェルＣでＨ_RC約３０〜６４）、を使用する。
【００４３】
次に上記投射材（ショット）を使用して、表面加工を行う方法について説明する。なお、本発明のブラスト加工方法は当該方法に限定されるものではない。
【００４４】
図１にショットブラスト装置の一例を示す。該ショットブラスト装置は、基本的に、投射材を投射するインペラーユニット１２、投射材を循環させる循環装置１４、投射材と砂やスケールとを分離するセパレーター１６、及び図示しないが集塵装置を、基本的構成部分とする。
【００４５】
インペラユニツト１２には、ホッパ（シュート）１８を介して投射材が投入（充填）されるようになっている。また、循環装置１４は、チャンバ（投射室）２０とセパレータ１６との間に配され、チャンバ２０の底部下方及びセパレータ１６の上方にそれぞれ配される第一・第二スクリューコンベア２２、２４と、両スクリューコンベア２２、２４の搬出口及び搬入口の間に立設して配されるバケットエレベータ２６からなる構成である。なお、図例中２８はスクリーンである。
【００４６】
投射材は、ホッパ１８からインペラーユニット１２に投入される。そして、インペラーユニット１２に投入された投射材は、インペラーユニット１２内で加速されてチャンバ（投射室）２０内のワーク（被加工物）Ｗへと投射される。こうして、ワークに対してディスケーリング等の表面加工を行なう。
【００４７】
投射された投射材は、再度投射に利用するために、前記循環装置１４により回収される。
【００４８】
セパレーター１６は、ブラスト処理（表面清掃）に有効な投射材と、砂、スケール、消耗した微粉状投射材等とを分離する装置である。砂、スケール等が残存した状態では、ブラスト処理の効率を低下させるばかりではなく、インペラーユニット（ブラスト装置）１２の消耗を速め、結果的にランニングコストの増大につながる。
【００４９】
そして、セパレーター１６は、オペレーティングミックスを維持する役割を担う。表面清掃作用を有する粒径の投射材をダストとともに廃却することなく循環投射材の中に含有させるためには、セパレーター１６の調整を行い、有効なオペレーティングミックス状態を維持する必要がある。
【００５０】
なお、セパレーター１６は、通常空気等の気流を利用して投射材とその他の不要物の分離を行なう。分離された使用可能な投射材は、再びホッパ１８の中に戻され、使用不可能な、砂、スケール、消耗投射材等は装置外へと排出される。
【００５１】
なお、投射材（ショット等）の消耗量が増大し、使用可能なショット量が減少してきたら、インペラーユニット１２の駆動モータの負荷電流値により相対判定して、新混合投射材がホッパ１８へ自動補充される。
【００５２】
【試験例】
以下、本発明の効果を確認するために、下記実施例及び比較例について行なった各試験例について説明する。
【００５３】
(1) 各試験例に使用した実施例・比較例のスチールショット仕様は下記の如くである。なお、いずれのスチールショットも硬さＨ_RC４５（ＨＶ４４６）のものである。
【００５４】
実施例１：「Ｓ２４０」と「Ｓ１２０」との前者／後者（重量比）＝７／３の混合スチールショット
比較例１：「Ｓ２４０」のスチールショット
実施例２：「Ｓ１７０」と「Ｓ８０」との前者／後者（重量比）＝７／３の混合スチールショット
比較例２：「Ｓ１７０」のスチールショット
実施例３：「Ｓ１２０」と「Ｓ６０」との前者／後者（重量比）＝７／３の混合スチールショット
比較例３：「Ｓ１２０」のスチールショット
(2) 上記各ショット（投射材）を使用して、鋼板（ＳＳ４００（従来のＳＳ４１））のスケール落し（除錆）を行った。ショットの投射速度は７３ｍ／ｓ、投射量は３８kg／min とした。なお、ショットブラスト装置は、新東工業株式会社製「ショットタンブラストＳＴＢ−１ＲＣ」を使用した。
【００５５】
まず準備として、実施例及び比較例共に消耗量分のショットを補給しながら１週間の連続空投射を行なうことにより定常状態のオペレーティングミックスを生じさせた。その後、安定状態のオペレーティングミックスの下で鋼板に投射を開始し、投射開始から３分毎に鋼板の除錆度、表面粗さの測定を行なった。なお、除錆度及び粒度分布は下記方法にしたがって測定を行なった。
【００５６】
除錆度：下記順序にしたがって行なった。
【００５７】
▲１▼試験片のブラスト面に５〜１０％塩酸を塗布する。
【００５８】
▲２▼塩酸塗布面を拡大鏡に乗せ１０倍の倍率で観察する。
【００５９】
▲３▼スケール（錆）のとれた部分は白色となり、錆の残っている部分、黒く浮き出る。
【００６０】
▲４▼標準写真（錆の除去割合を図積分して測定した見本）を対比して、除錆度を求める。
【００６１】
・粒度分布：JIS Z 8801に規定する網ふるいを用い、JIS Z 8815によって測定した。
【００６２】
(3) 測定結果：
投射時間の除錆度の関係を示す図２・３・４から下記のことが分かる。
【００６３】
いずれも混合ショットである実施例の方が、除錆の立ち上がりが良好であることが分かる。特に、粒径の大きな実施例１の方が、実施例２・３に比して、除錆度の差が大きいことが分かる。なお、図例では投射後半では、各実施例と比較例は重なっているが、これは除錆度の測定精度が５％刻みであること及び除錆速度が放物線則に従うことから生ずる見掛上の現象であり、実質的には、各実施例の方が比較例に比してより高い除錆度に到達するまでの時間（又は投射量）が少ないことは容易に推察される。
【００６４】
また、粒度分布を示す図５・６から下記のことが分かる。
【００６５】
オペレーティングミックスは、添加ショットの部位で若干の粒度増大は見られるものの、略同様の粒度分布を示すことが分かる。
【００６６】
さらに、各実施例・比較例について、経済的評価を試算したところ、表３・４に示す如くになった。
【００６７】
表３・４から経済的効果も大きいことが分かる。特に、主粒体の径が大きいものに本発明を適用したときは、効果が顕著であることが分かる。
【００６８】
なお、データとして提出はしないが、主粒体の単独使用の各比較例に比べ、副粒体３０質量％混合品を使用した各実施例は、いずれも表面粗度はやや細かめに仕上がった。
【００６９】
(3) 実施例１・２及び比較例１・２で使用した各スチールショットを使用し、耐摩耗鋳鉄の砂落しをそれぞれ行った。ブラスト加工条件は、ワークを変えた以外は実施例１と同一とした。
【００７０】
その結果、実施例１・２はそれぞれ比較例１・２を使用した場合よりも砂落ちが速く、良好な仕上がり面を得ることができたことを確認できた。
【００７１】
【表１】

【００７２】
【表２】

【００７３】
【表３】

【００７４】
【表４】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を投射材によるブラスト加工に使用するショットブラスト装置の一例を示す概略モデル図
【図２】実施例１・比較例１の各投射材を使用しての投射時間と除錆度との関係を示すグラフ図
【図３】同じく実施例２・比較例２における投射時間と除錆度との関係を示すグラフ図
【図４】同じく実施例３・比較例３における投射時間と除錆度との関係を示すグラフ図
【図５】実施例１・比較例１の各投射材を使用して除錆加工を行なった時のイニシャル粒度分布とオペレーティングミックス粒度分布を示すグラフ図
【図６】同じく実施例２・比較例２におけるイニシャル粒度分布とオペレーティングミックス粒度分布を示すグラフ図
【符号の説明】
１２インペラーユニット
１４循環装置
１６セパレータ
１８ホッパ
２０チャンバ（投射室）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal-based projection material (grinding material) used for cleaning a casting surface (sand removal, etc.) and cleaning / roughening a steel surface by blasting.
[0002]
In this specification, the particle size of the projection material (particles) follows the particle size classification symbol of shot or grit in JIS Z 0311 unless otherwise specified. The particle diameter of the cut wire is not stipulated by JIS, but conforms to JIS Z 0311.
[0003]
[Background]
Blasting in the surface treatment field has been rapidly spreading and developing in recent years. Most of the work of cleaning cast products, removing steel scales (such as rust), and peening work of springs and gears are performed by shot blasting. In addition, blasting is widely used in the surface treatment field such as roll etching and deflashing of various parts.
[0004]
The purpose of the blast treatment is to obtain various workpieces (surface processed products) having the desired surface roughness and / or removal of deposits on the surfaces of the various workpieces (workpieces) as described above.
[0005]
In the blasting process, from the viewpoint of productivity, it is required that deposits can be efficiently removed or surface processing can be performed, and that the consumption rate of the projection material is low.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to remove the deposits efficiently, it is generally desirable that the projection material has a high hardness. This is because the projection material itself is not easily deformed, and it is easy to give kinetic energy to the deposit (the law of conservation of momentum assumes a perfect rigid body) and the cleaning efficiency is high. However, if the hardness of the projection material increases, crushing (breaking) is likely to occur. And when crushing generate | occur | produces, since refinement | miniaturization of a projection material will advance and a fine projection material without a cleaning effect will be included, it is necessary to remove out of the circulation system of a projection material. When the fine projection material is removed by a predetermined amount or more and the circulation amount decreases, the new projection material is periodically replenished. For this reason, the consumption rate of a projection material increases.
[0007]
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a blasting projection material and a blasting method capable of increasing surface cleaning efficiency and the like without substantially increasing the consumption rate of the blasting material during blasting. To do.
[0008]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive efforts to develop the blast treatment projection material having the following configuration.
[0009]
It is a metal-based projection material used when cleaning the casting surface and cleaning / roughening the surface of the steel material by blasting,
The projection material has a standard particle (main particle) having a recommended particle size corresponding to the purpose of blasting (excluding peening) and a diameter smaller than one or more types of the recommended particles classified. And it is what mixed the particle | grains (subparticle) more than the limit diameter which show | plays a surface cleaning effect | action, It is characterized by the above-mentioned.
[0010]
With this configuration, the cleaning efficiency can be increased during the blasting process with almost no increase in the consumption rate of the projection material. Although it cannot be determined, it is estimated as follows.
[0011]
By adding small-diameter sub-grains to the above main grains, the projected effective area ratio (indentation area ratio: actual indentation area of the projection material per fixed area) is increased compared to the case of only the main grains. To do. For this reason, cleaning efficiency increases relatively. And since a subgrain has a smaller diameter than a main grain, when it wears out or breaks, the quantity discharged | emitted out of a projection material circulation system is large. However, in the case of the same hardness, the sub-grains are less prone to breakage / miniaturization than the main grains due to the small diameter. That is, when a large-diameter blasting material is crushed (broken) during operating (blasting), the fracture surface is uneven and has sharp surface defects (cracks, etc.). Further pulverization and refinement are much easier to promote than the projectile.
[0012]
Therefore, even if small-diameter sub-grains are included, the consumption rate of the mixed projection material of the present invention hardly increases. This has been confirmed by the present inventors (see Tables 3 and 4).
[0013]
Conventionally, it has been empirically known that the surface cleaning efficiency is higher in the stable period after blasting for a predetermined period than at the time of initial projection of the projection material. That is, it is known that a so-called operating mix state projection material containing a crushed projection material together with an unbroken blast material has higher surface cleaning efficiency.
[0014]
However, as far as the present inventors know, there is no blasting projection material in which small-sized sub-grains are actively mixed in the main grains as in the present invention. That is, according to the present invention, the mixed projection material in which the small-sized sub-particles are mixed with the main particles has a higher surface cleaning efficiency than the projection material composed only of the main particles, and further, the consumption rate of the mixed projection material is increased. It is based on new knowledge that there is almost no, and has a remarkable effect.
[0015]
In the above configuration, the form of the projection material is not particularly limited, and any one of a shot, a grit, a cut wire, or a plurality of them can be used.
[0016]
Among these, when the main particles are grit that is easily crushed and the sub-grains are shot that is less likely to be crushed than grit, crushing is difficult to promote and increase in the consumption rate of the projection material can be suppressed. Can be expected.
[0017]
When a projection material (particularly a cut wire) in a form that is not easily crushed and is not in an operating mix state is used as the mixed projection material of the present invention, an increase in surface cleaning effect can be expected as compared with the case of only the main particles. .
[0018]
The effect of the present invention is further improved when the particle size of the main particles is a particle size number 120 (JIS Z 0311) or more and the particle size of the sub-particles is a particle size number 60 (JIS Z 0311) or more. Become prominent. This is because when the particle size of the main particles is too small, an increase in cleaning efficiency or the like cannot be expected even if small particles are added.
[0019]
And the distribution of the projection material has at least a first mountain (alpine) based on the main particles and a second mountain (low mountain) based on the small-diameter particles, and does not substantially overlap these. It is desirable to be. If there is a large overlap between the first mountain and the second mountain, the increase in the projected effective area ratio is small, and an increase in the surface cleaning action or the like cannot be expected so much.
[0020]
The ratio of the height of the second mountain to the first mountain is 6/4 to 8/2. If the ratio of the first mountain is too small, the removal efficiency of the main deposits is reduced, and conversely, if it is too large, an increase in the projected effective area ratio cannot be expected so much, and the surface cleaning efficiency and the like are increased. I can't expect much.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The projection material of the present embodiment is a metal-based projection material used when cleaning the casting surface and cleaning / roughening the steel surface (hereinafter referred to as “surface cleaning”) by blasting.
[0022]
Here, examples of the metal material include cast iron, cast steel (steel), stainless steel, aluminum, and zinc.
[0023]
And the form of the projection material to which this invention is applied selects 1 type or multiple types from either a shot, a grit, and a cut wire.
[0024]
Here, “shot” and “grit” mean the following as defined in JIS Z 0311.
[0025]
Shot: Spherical particles (shape abbreviation “S”) in the state prior to use, having no ridge angle, crushing surface, or other sharp surface defects, and having a major axis within twice the minor axis.
[0026]
Grit: An angled particle having a ridge angle (shape abbreviation “G”) before use.
[0027]
“Cut wire” refers to particles that are not defined by JIS, but are formed by cutting a linear body of a metal material as described above approximately the same as the diameter of the linear body.
[0028]
In the above configuration, in the present embodiment, the projection material (blast material) is a standard particle (main particle) having a recommended particle size corresponding to the purpose of blasting (excluding peening), and one or a plurality of types. A particle (sub-particle) having a diameter smaller than that of the classified recommended particles and having a diameter larger than the limit diameter that exhibits the surface cleaning action is mixed.
[0029]
Here, “blast treatment” means that, according to JIS Z 0311, “the surface of the steel material is oxidized by causing the abrasive material having a large kinetic energy to collide with the surface of the steel material to be treated, and finely cutting and striking the steel surface. Or, a method of removing the deposits for cleaning and roughening. ”In this specification, the concept of the object and the action is slightly wider than this. That is, it is a concept that includes not only the cleaning work of cast products and scale reduction (including rust removal) of steel materials, but also the deflashing, descaling, etching, etc. of various parts.
[0030]
Also, peening is excluded from various blast treatments (surface finishing). Peening is a process that applies residual compressive stress to the surface layer of the workpiece (workpiece) for the purpose of improving fatigue strength. This is because it is desirable that the main particles have a narrow distribution width. That is, when the sub-grains (small-diameter grains) are projected, the amount of kinetic energy is small and it is difficult to give a desired residual compressive stress distribution to the work surface layer.
[0031]
Here, the “particle size number” of the standard particle of the recommended particle size forming the main particle is “JIS Z 0311” measured using a standard sieve with openings defined in “JIS Z8801 Metal Mesh Sieve Standard”. It means what is described in Tables 4 and 5 of “Metal-based abrasive for blast treatment”.
[0032]
In this case, the main particles are set to have a particle size number of 120 (about 0.7 mm) or more, preferably 170 or more (about 1.2 mm) or more as defined in the above JIS. This is because when the particle size of the main particles is too small, an increase in cleaning efficiency or the like cannot be expected even if sub-particles (small-diameter particles) are added.
[0033]
In addition, the particle size of the sub-grains is not particularly limited as long as it is equal to or larger than the limit diameter that exhibits the surface cleaning action. For example, as shown in Tables 1 and 2, sub-grains with various diameters can be appropriately combined within a range of mass% with respect to main grains with various particle sizes. That is, when the particle size of the main particles is 120 or more (JIS Z 0311), the surface cleaning action can be achieved if the particle size of the sub-particles is 60 or more, the limit particle size (JIS Z 0311). Can play. Here, Table 1 of the present invention is an example of a combination in which both the main grains and the sub-grains are shots, and Examples 1 to 5 are 50% by mass or more of the main grains having a particle size number of 120 or more. Examples 6 to 12 of the present invention are included, and Examples 6 to 12 are not main examples of the present invention that do not include 50% by mass or more of particles having a particle size number of 120 or more. Table 2 is an example of a combination in which the main particles are grit and the sub-particles are shots. Examples 13 to 17 include the present invention containing 50% by mass or more of particles having a particle size number of 120 or more as main particles. An example is shown and Examples 18-21 show what is not the example of this invention which does not contain 50 mass% or more of the thing of the particle size number 120 or more as a main grain. And from Example 1 to Example 5 in Table 1 and Example 13 to Example 17 in Table 2, which show examples of the present invention, either a combination of shots or a combination of grit and shot, A limit diameter line can be drawn on the line “60”, and it can be read that “limit diameter is grain size number 60”.
[0034]
In addition, as shown in Table 2, when the main particles are grit in the main particles, the sub-particles are desirably shot (or cut wire). This is because, when the sub-particles are shots that are less likely to be crushed than grit, crushing is less likely to be promoted, and an increase in the consumption rate of the projection material can be expected.
[0035]
Similarly, when the main particles are cut wires that are relatively difficult to be crushed, when the sub-particles are mixed, an increase in the surface cleaning effect can be expected as compared with the case of only the main particles.
[0036]
In addition, the embodiment of the present invention includes not only a mixture of small-diameter sub-grains in the main grains, but also a mixture of large-diameter standard grains adjacent to the main grain size number if necessary. (See Examples 2 to 12 and Examples 20 and 21).
[0037]
The inventors of the present invention have confirmed that the cleaning efficiency and the like increase depending on the type of surface processing even when a small amount (with a ratio of 30% or less) of the large-diameter side is added.
[0038]
The distribution of the projection material has at least a first mountain (alpine) based on the main particles and a second mountain (low mountain) based on the small-diameter particles, and has substantially no overlap therebetween. Is desirable (see Figure 5 (A) and 6 (A)). When there is a large overlap between the first mountain and the second mountain, the effect of increasing the effective projection area ratio is small, and the increase in the surface cleaning effect cannot be expected much.
[0039]
The ratio of the height of the second mountain to the first mountain is 6/4 to 8/2 (preferably 6.5 / 3.5 to 7.5 / 2.5). If the ratio of the first mountain is too small, the removal efficiency of the main deposits is reduced, and conversely, if it is too large, an increase in the projected effective area ratio cannot be expected so much, and the surface cleaning efficiency and the like are increased. I can't expect much.
[0040]
Here, the mixing ratio (mass ratio) of the main particles and the small particles is usually 50% or more for the main particles and less than 50% for the other small or large particles (Tables 1 and 2). reference).
[0041]
Usually, main grains / other grains (small-diameter grains) = 85/15 to 55/45, preferably 75/25 to 65/35.
[0042]
In addition, although the hardness (hardness) of a main grain and a subgrain is normally the same, what was changed suitably can also be used. The hardness in the range in the case of steel shot, Vickers hardness (JIS B 7725) those HV300~800 in (Rockwell C in H _RC of about 30 to 64), using the.
[0043]
Next, a method for performing surface processing using the above-mentioned projection material (shot) will be described. The blasting method of the present invention is not limited to this method.
[0044]
FIG. 1 shows an example of a shot blasting apparatus. The shot blasting device basically includes an impeller unit 12 that projects a projection material, a circulation device 14 that circulates the projection material, a separator 16 that separates the projection material from sand and scale, and a dust collector (not shown), It is a basic component.
[0045]
The impeller unit 12 is charged (filled) with a projection material via a hopper (chute) 18. The circulation device 14 is disposed between the chamber (projection chamber) 20 and the separator 16, and the first and

second screw conveyors

22 and 24 disposed below the bottom of the chamber 20 and above the separator 16, respectively. It is the structure which consists of the bucket elevator 26 standingly arranged between the carrying-out port of both the

screw conveyors

22 and 24, and a carrying-in port. In the figure, 28 is a screen.
[0046]
The projection material is put into the impeller unit 12 from the hopper 18. Then, the projection material introduced into the impeller unit 12 is accelerated in the impeller unit 12 and projected onto the workpiece (workpiece) W in the chamber (projection chamber) 20. Thus, surface processing such as descaling is performed on the workpiece.
[0047]
The projected projection material is collected by the circulation device 14 to be used for projection again.
[0048]
The separator 16 is an apparatus that separates a projection material effective for blasting (surface cleaning) from sand, scale, consumed fine powdery projection material, and the like. In the state where sand, scales and the like remain, not only the efficiency of the blasting process is lowered, but also the impeller unit (blasting device) 12 is expended, resulting in an increase in running cost.
[0049]
The separator 16 plays a role of maintaining an operating mix. In order to contain the projection material having a particle size having a surface cleaning action in the circulating projection material without being discarded together with dust, it is necessary to adjust the separator 16 and maintain an effective operating mix state.
[0050]
The separator 16 separates the projection material and other unnecessary materials by using an air flow such as normal air. The separated usable projection material is returned to the hopper 18 again, and unusable sand, scale, consumable projection material, etc. are discharged out of the apparatus.
[0051]
When the amount of shot material (shots, etc.) consumed increases and the amount of shots that can be used decreases, a relative determination is made based on the load current value of the drive motor of the impeller unit 12, and the new mixed projection material is automatically transferred to the hopper 18. To be replenished.
[0052]
[Test example]
Hereinafter, in order to confirm the effect of the present invention, each test example performed on the following examples and comparative examples will be described.
[0053]
(1) The steel shot specifications of the examples and comparative examples used in each test example are as follows. All steel shots have a hardness of H _RC 45 (HV446).
[0054]
Example 1: Mixed steel shot of “S 240 ” and “S 120 ” of former / latter (weight ratio) = 7/3 Comparative Example 1: Steel shot of “S 240 ” Example 2: “S 170 ” Mixed steel shot of “S80” / Latter (weight ratio) = 7/3 Comparative example 2: Steel shot of “S 170 ” Example 3: former / latter (weight ratio) of “S120” and “S60” ) = 7/3 mixed steel shot Comparative Example 3: Steel shot of “S120”
(2) Using each of the above shots (projection material), the steel plate (SS400 (conventional SS41)) was scaled down (derusted). The shot projection speed was 73 m / s, and the projection amount was 38 kg / min. The shot blasting apparatus used was “Shot Tan Blasting STB-1RC” manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.
[0055]
First, as a preparation, a steady-state operating mix was generated by performing continuous empty projection for one week while supplying shots for the consumption amount in both the example and the comparative example. Thereafter, projection was started on the steel sheet under a stable operating mix, and the degree of rust removal and surface roughness of the steel sheet were measured every 3 minutes from the start of projection. The degree of rust removal and the particle size distribution were measured according to the following methods.
[0056]
Derusting degree: It was carried out according to the following order.
[0057]
(1) Apply 5 to 10% hydrochloric acid on the blast surface of the test piece.
[0058]
(2) Place the hydrochloric acid coated surface on a magnifying glass and observe at a magnification of 10 times.
[0059]
(3) The portion where the scale (rust) is removed becomes white, and the portion where the rust remains is blackened.
[0060]
(4) The degree of rust removal is determined by comparing standard photographs (samples measured by integrating the removal ratio of rust).
[0061]
Particle size distribution: Measured according to JIS Z 8815 using a screen sieve specified in JIS Z 8801.
[0062]
(3) Measurement results:
The following can be understood from FIGS. 2, 3, and 4 showing the relationship between the rust removal degree of the projection time.
[0063]
It can be seen that the examples in which both are mixed shots have a better start of rust removal. In particular, it can be seen that Example 1 having a larger particle size has a greater difference in the degree of rust removal than Examples 2 and 3. In the example shown in the figure, each example and comparative example overlap in the latter half of the projection, but this is due to the fact that the measurement accuracy of the degree of rust removal is in increments of 5% and that the rust removal rate follows the parabolic law. It is easily assumed that the time (or projection amount) until each example reaches a higher degree of rust removal is smaller than that of the comparative example.
[0064]
Moreover, the following can be understood from FIGS.
[0065]
It can be seen that the operating mix shows substantially the same particle size distribution, although a slight increase in particle size is seen at the site of the added shot.
[0066]
Furthermore, when the economic evaluation was estimated for each of the examples and comparative examples, the results were as shown in Tables 3 and 4.
[0067]
It can be seen from Tables 3 and 4 that the economic effect is also great. In particular, it can be seen that the effect is remarkable when the present invention is applied to a main particle having a large diameter.
[0068]
In addition, although not submitted as data, each of the Examples using the 30% by mass of the sub-grains compared to each of the comparative examples using the main grains alone, each finished with a slightly finer surface roughness. .
[0069]
(3) The steel shots used in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were used to remove sand from wear-resistant cast iron. The blasting conditions were the same as in Example 1 except that the workpiece was changed.
[0070]
As a result, it was confirmed that Examples 1 and 2 were faster in sand removal than when Comparative Examples 1 and 2 were used, respectively, and a good finished surface could be obtained.
[0071]
[Table 1]

[0072]
[Table 2]

[0073]
[Table 3]

[0074]
[Table 4]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic model diagram showing an example of a shot blasting apparatus that uses the present invention for blasting with a projection material. FIG. 2 shows a projection time and rust removal using each of the projection materials of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the projection time in Example 2 and Comparative Example 2 and the degree of rust removal. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the projection time in Example 3 and Comparative Example 3. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the initial particle size distribution and the operating mix particle size distribution when the rust removal processing is performed using the projection materials of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 6 is a graph showing the initial particle size distribution and the operating mix particle size distribution in Example 2 and Comparative Example 2;
12 Impeller unit 14 Circulator 16 Separator 18 Hopper 20 Chamber (projection chamber)

Claims

Any of shot, grit and cut wire used for cleaning the casting surface and cleaning / roughening the surface of the steel material (hereinafter referred to as “surface cleaning”) , or a form comprising a plurality of them. a shot material of metallic,
The projection material is selected from the range of Vickers hardness: 300 to 800 HV, and a standard particle (hereinafter referred to as “main particle”) having a recommended particle size corresponding to the purpose of blasting (excluding peening). One or a plurality of classified particles having a diameter smaller than the recommended particle size and a particle size (hereinafter referred to as “sub-particle”) that is not less than a limit particle size that exhibits a surface cleaning action , and ,
The main particles have a particle size number of 120 (JIS Z 0311) or more, the sub-particles have a particle size number of 60 (JIS Z 0311) or more, and
The particle size distribution of the projection material has a first mountain (alpine) based on the main particles and a second mountain (low mountain) based on the sub-particles, and the first mountain and the second mountain are substantially A blasting projection material characterized in that the ratio of the height of the second mountain to the first mountain is 6/4 to 8/2 .

The blasting projection material according to claim 1, wherein the main particles have a particle size number of 170 (JIS Z 0311) or more.

The ratio of the height of the 2nd peak with respect to the said 1st peak is 6.5 / 3.5-7.5 / 2.5, The blasting projection material of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.

The blasting treatment according to claim 1, 2 or 3, wherein a mixture of standard particles having a particle size number on the large diameter side adjacent to the particle size number of the main particles is mixed at a ratio of 30% or less. Projection material.

The blasting treatment projection material according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the main particles are grit and the sub-particles are shot or cut wire.

The blast treatment projection material according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the shape of the main grains is a cut wire.

A blasting method comprising: cleaning and / or surface-treating a metal substrate using the blasting projection material according to any one of claims 1 to 6 .