JP6091013B2 - Casting and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、鋳物およびその製造方法に関し、特に、金属溶湯との接触面が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a casting and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a casting having an ink marking on a casting surface cast using a mold whose contact surface with a molten metal is made of a refractory powder and a manufacturing method thereof.
鋳物に対し、製造日や製造番号などを表す文字、数字、および図形などからなる個別の識別マークを付ける(以下、「マーキング」という。)ことがある。鋳物へのマーキングは、例えば、鋳型肌(鋳型の表面)に識別マークの鏡像を彫り込むことによって鋳肌(鋳物の表面)に凸の識別マークを鋳出す方法(特許文献1)や、レーザマーキング装置や彫刻機によって鋳肌に対し、あるいは鋳肌を機械加工した後の平滑な表面に対し、凹の識別マークを彫り込む方法(特許文献2)などがある。また、特許文献2には、金型を用いて鋳造された鋳物(Mg鋳造製品)の機械加工後の加工面に対し、インクを用いてマーキングを行う記載がある。
An individual identification mark made up of letters, numbers, figures and the like representing the date of manufacture and serial number may be attached to the casting (hereinafter referred to as “marking”). The marking on the casting is, for example, a method of casting a convex identification mark on the casting surface (casting surface) by engraving a mirror image of the identification mark on the casting skin (molding surface), or laser marking. There is a method of engraving a concave identification mark on a cast surface by an apparatus or an engraving machine or a smooth surface after machining the cast surface (Patent Document 2). Further,
特許文献1、2に記載された凸または凹のマーキング方法では、鋳物が、本来の機能を奏するために必要のない凸部または凹部を、その表面に有することになる。例えば、過給機用羽根車など、特に高速回転させて使用する鋳物の場合、回転中の振れ回りを抑制するためのバランスを考慮した設計が容易でないことや、実物のバランスの調整作業が難しいといった不都合があった。また、特許文献2に記載されたレーザ照射や彫刻によるマーキング方法では、鋳物の表面性状および鋳造組織が変化して機械的性質が変化しやすいため、鋳物の品質に影響を与えることがあった。
In the convex or concave marking methods described in
特許文献2に記載されたインクを用いたマーキング方法では、鋳物が、本来は必要のない凸部または凹部を、その表面に有することはない。しかし、このインクを用いたマーキング方法は、金型の平滑な表面の転写によって形成された比較的平滑な鋳肌や機械加工後の平滑な加工面を対象とし、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌を対象とする技術ではなかった。
In the marking method using the ink described in
本発明の目的は、金属溶湯と接触する鋳型肌が耐火物粉末からなる鋳型を用いて鋳造された鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌を対象とするインクを用いたマーキング技術に係る課題を解決し、そのような鋳肌にインクによるマーキングを有する鋳物およびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention relates to a marking technique using an ink for an as-cast or blasted cast skin in which a mold skin in contact with a molten metal is cast using a mold made of a refractory powder. It is an object of the present invention to provide a casting having an ink marking on such a casting surface and a method for producing the casting.
本発明者は、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌に対してインクを用いたマーキングを行う技術を開発する過程において、マーキングにおけるインクの滲みが鋳物の温度、特に鋳肌の温度の影響を強く受けることを見出し、本発明に到達した。 In the process of developing a technique for performing marking using ink on a cast surface having a rough surface or a blasted cast surface, the present inventor has found that the ink bleeding in the marking is a temperature of the casting, particularly the casting surface. The present invention has been found to be strongly influenced by the temperature of
すなわち本発明の鋳物は、表面粗さ(Rz)が5μm以上20μm以下である鋳肌に、インクによるバーコードまたは二次元コードのマーキングを有する。
前記鋳肌はブラスト処理されていてもよい。
That is, the casting of the present invention has a barcode or two-dimensional code marking with ink on the casting surface having a surface roughness (Rz) of 5 μm or more and 20 μm or less .
The casting surface may be blasted.
上述した本発明の鋳物は、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上70℃以下に昇温した後に、インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行う製造方法によって作製することができる。
前記昇温前に前記鋳肌のブラスト処理を行うことが好ましい。
前記マーキングはインクジェット式の印刷装置によって行うことができる。
In the casting of the present invention described above, the surface temperature of the casting skin formed by transferring the mold skin made of refractory powder is raised to 40 ° C. or more and 70 ° C. or less , and then the surface of the casting skin is marked with ink. It can produce by the manufacturing method which performs .
It is preferable to perform blasting of the casting surface before the temperature rise.
The marking can be performed by an ink jet printing apparatus.
本発明の鋳物の製造方法によれば、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に対してインクによるマーキングを行うことができる。従って、鋳物の表面(鋳肌)にマーキングによる凸部またはマーキングを行うための凹部を形成する必要がなく、鋳物の表面性状および鋳造組織の変化を引き起こすことがない。よって、例えば、過給機用羽根車など、特に高速回転させて使用する鋳物の場合、本発明の作用効果を奏し、バランス設計や実物のバランス調整の効率向上に寄与することができる。 According to the casting manufacturing method of the present invention, ink marking can be performed on a casting skin formed by transferring a casting skin made of refractory powder. Therefore, it is not necessary to form a convex portion by marking or a concave portion for performing marking on the surface (casting surface) of the casting, and the surface properties and casting structure of the casting are not changed. Therefore, for example, in the case of a casting that is used by rotating at a high speed, such as an impeller for a supercharger, the effects of the present invention can be achieved, which can contribute to improving the efficiency of balance design and real balance adjustment.
以下、本発明に係る鋳物の実施形態およびその製造方法について、適宜図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)は、例えば、図1に示す精密鋳造プロセスによって作製することができる。具体的には、まず、消失性材料を用いて鋳物の外形に対応する外形を有する消失性模型を作製する(模型作製工程)。続いて、消失性模型の表面を耐火物粉末を含む鋳型材を用いて多層に被覆して外殻を形成し、外殻内から消失性模型を除去し、外殻を構成する耐火物粉末を焼結して鋳型を作製する(鋳型作製工程)。その後、鋳型内に金属溶湯を注入して鋳物を鋳造する(鋳造工程)。冷却後、鋳型を除去して鋳物を取り出し、鋳物の表面を清浄化する(鋳型ばらし工程)。鋳型ばらし工程後、さらに、砂などを吹き付けることによって鋳物の表面に残存する鋳型材などを除去するブラスト処理を行ってもよい。こうした製造プロセスの場合、鋳物の形状は、消失性模型によって鋳型の内部に形成されたキャビティの形状と実質的に同等である。
Hereinafter, embodiments of a casting according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The casting according to the present invention (casting before marking with ink) can be produced, for example, by a precision casting process shown in FIG. Specifically, first, a vanishable model having an outer shape corresponding to the outer shape of a casting is produced using the extinguishing material (model production step). Subsequently, the surface of the extinguishing model is coated in multiple layers using a mold material containing refractory powder to form an outer shell, the extinguishing model is removed from within the outer shell, and the refractory powder constituting the outer shell is removed. A mold is produced by sintering (mold production process). Thereafter, a molten metal is poured into the mold to cast a casting (casting process). After cooling, the casting mold is removed, the casting is taken out, and the casting surface is cleaned (molding step). After the mold separation step, blasting may be performed to remove mold material remaining on the surface of the casting by blowing sand or the like. In such a manufacturing process, the shape of the casting is substantially equivalent to the shape of the cavity formed inside the mold by the vanishing model.
上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製された鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)は、耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)の転写によって形成された鋳肌を有する。耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)は、耐火物粉末に含まれる大きな粒子(粗粒)や焼結組織に存在する空隙による無数の凹凸を有するため、上述した機械加工による金型の平滑な肌に比べ、特段に粗い。そのため、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成される鋳造直後の鋳肌(鋳放ちの鋳肌)もまた、鋳型肌と同等程度に粗い。また、鋳放ちの鋳肌に対し、さらに一般的なブラスト処理を行った場合でも、表面組織の除去を伴う研磨加工および研削加工、あるいは表面溶出を伴う化成処理によるような表面平滑性が得られないため、その表面粗さを特段に小さくすることはできない。従って、特許文献2に記載されたマーキング方法では、表面が粗い鋳放ちの鋳肌やブラスト処理された鋳肌に対し、インクによるマーキングを行うことができない。なお、本発明の「耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌」には、上記のブラスト処理を施されたものも含むものとする。
A casting (cast before marking with ink) manufactured by a manufacturing method including the manufacturing process described above has a casting surface formed by transferring a mold skin (inner surface of an outer shell) made of refractory powder. Mold skin made of refractory powder because the mold skin (inner surface of the outer shell) has numerous irregularities due to large particles (coarse particles) contained in the refractory powder and voids present in the sintered structure. Compared to smooth skin, it is particularly rough. For this reason, the casting surface immediately after casting formed by transfer of the mold skin made of refractory powder (as-cast skin) is also roughly as rough as the mold skin. In addition, even when a more general blasting process is performed on an as-cast surface, surface smoothness such as polishing and grinding with removal of the surface structure or chemical conversion with surface elution is obtained. Therefore, the surface roughness cannot be particularly reduced. Therefore, in the marking method described in
本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを有する鋳物)は、例えば上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製された鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)の鋳肌、すなわち、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌に対し、インクによるマーキングを行うことによって作製される。本発明に係る鋳物の材質は、一般的なロストワックス精密鋳造法の適用が可能な、Fe系合金、Ni系合金、Co系合金、Ti系合金、および、これらの耐熱性が強化された耐熱合金や超耐熱合金であってよい。本発明に係る鋳物の概念図を図2に示す。図2に示す鋳物1は、外形が円錐台で、2つの平面と1つの斜面11からなる。この鋳物1を上述した製造プロセスを含む製造方法によって作製し、その一方の平面(マーキング面10)に対し、インクによるマーキングを行う場合を挙げて説明する。マーキング面10および斜面11は、耐火物粉末からなる鋳型肌(外殻の内面)の転写によって形成された鋳肌であり、サンドブラストなどのブラスト処理が行われていてもよい。なお、本発明はその主旨を越えない限り、図2に示す鋳物1に限定されない。
A casting according to the present invention (a casting having an ink marking) is made of, for example, a casting surface of a casting (a casting before marking with an ink) manufactured by a manufacturing method including the manufacturing process described above, that is, a refractory powder. It is produced by marking with ink on the cast skin formed by the transfer of the mold skin. The casting material according to the present invention can be applied to a general lost wax precision casting method, Fe-based alloy, Ni-based alloy, Co-based alloy, Ti-based alloy, and heat resistance with enhanced heat resistance. It may be an alloy or a super heat resistant alloy. A conceptual diagram of a casting according to the present invention is shown in FIG. The
(鋳肌の表面粗さ)
本発明においては、後述する理由により、鋳肌のように無数の凹凸を有するとともに非定常な凹凸を有する可能性がある表面性状を最も的確に表すことができる粗さパラメータとして最大高さ粗さ(Rz)を選定した。また、鋳肌の全体的な凹凸を有する表面性状の水準を最も的確に表すことができる粗さパラメータとして算術的平均粗さ(Ra)を選定した。なお、表面性状を表す粗さパラメータは、JIS−B0601:2013に規定される。
(Surface roughness of casting surface)
In the present invention, for the reasons described later, the maximum height roughness as a roughness parameter that can most accurately represent a surface texture that has infinite irregularities as in a cast surface and may have unsteady irregularities. (Rz) was selected. In addition, an arithmetic average roughness (Ra) was selected as a roughness parameter that can most accurately represent the level of surface texture having overall irregularities of the casting surface. In addition, the roughness parameter showing surface properties is prescribed | regulated to JIS-B0601: 2013.
Rz値は、粗さ曲線の基準長さにおける最も高い山頂と最も低い谷底との縦倍率の方向の距離、すなわち測定表面に存在するキズおよび凹凸の山頂と谷底との標高差の最大値である。そのため、Rz値は、山高さおよび谷深さの影響を強く受け、粗さ曲線すなわち測定表面に一つの異常なキズまたは凹凸が存在していた場合、その一つの異常なキズまたは凹凸が被測定面の表面性状を代表することになる。例えば、鋳肌上に異常なキズまたは凹凸を有する鋳物がマーキング工程に供給され、その異常なキズまたは凹凸に対してインクが付着してマーキングの一部を構成した場合、その異常なキズまたは凹凸に対応するマーキングの輪郭は大きく歪んでしまう可能性が大きい。こうした非定常で発生する異常なキズまたは凹凸を含む鋳肌の表面性状は、最大高さ粗さ(Rz値)によれば適切に表すことができる。 The Rz value is the distance in the direction of the vertical magnification between the highest peak and the lowest valley bottom in the reference length of the roughness curve, that is, the maximum value of the elevation difference between the scratches and irregularities on the measurement surface and the peaks and valleys . Therefore, the Rz value is strongly affected by the height of the peak and the depth of the valley, and if there is one abnormal scratch or unevenness on the roughness curve, that is, the measurement surface, that one abnormal scratch or unevenness is measured. It represents the surface texture of the surface. For example, if a casting having abnormal scratches or irregularities on the casting surface is supplied to the marking process, and ink is attached to the abnormal scratches or irregularities to form a part of the marking, the abnormal scratches or irregularities There is a high possibility that the outline of the marking corresponding to is greatly distorted. The surface texture of the casting surface including such abnormal scratches or irregularities that occur in an unsteady state can be appropriately expressed according to the maximum height roughness (Rz value).
Ra値は、粗さ曲線の基準長さにおける山高さおよび谷深さが一様に平均化された値であるため、測定表面の凹凸の大きさを一様に平均化した値といえる。従って、Ra値は、鋳肌の全体的な表面粗さ(表面性状)の水準を的確に表したい場合は好適である。しかし、鋳肌のように無数の凹凸を有するとともに非定常な凹凸を有する可能性がある表面性状を的確に表したい場合、一つひとつの凹凸の山高さおよび谷深さの影響が緩和されてしまうため、本発明ではRa値よりもRz値の方が適当である。 The Ra value is a value obtained by uniformly averaging the peak height and the valley depth in the reference length of the roughness curve, and thus can be said to be a value obtained by uniformly averaging the size of the unevenness on the measurement surface. Therefore, the Ra value is suitable when it is desired to accurately represent the level of the overall surface roughness (surface properties) of the casting surface. However, if you want to accurately represent the surface properties that have infinite irregularities like cast skin and may have irregular irregularities, the influence of the height and valley depth of each irregularity will be mitigated. In the present invention, the Rz value is more appropriate than the Ra value.
鋳物1の鋳肌の表面粗さ(Rz値およびRa値)を確認するために、インクによるマーキングを行う前に、成分組成が同じ30個の鋳物1を任意に選び、そのマーキング面10および斜面11の表面粗さ(RzおよびRa)を測定した。測定においては、サンドブラスト後、マーキング面10および斜面11それぞれの表面上のほぼ同一領域を測定した。
In order to confirm the surface roughness (Rz value and Ra value) of the casting surface of the
表1は、30個分の鋳物1のマーキング面10における粗さ測定値の平均値、最大値、および最小値である。本発明が対象とする鋳物は、例えばロストワックス法などの精密鋳造法で一般的に使用されている耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌を有すると考えてよく、特段に粗い表面性状が求められる鋳物の場合を除き、本発明における鋳物は、表1に示すマーキング面10の表面粗さと同等程度、つまり、やや大きいか、やや小さいか、程度の表面粗さの鋳肌を有すると考えてよい。従って、本発明における鋳物のインクによるマーキングを有する鋳肌は、Rz値が20μm以下、Ra値が3μm以下であってよい。また、少なくとも上述した研磨加工、研削加工、および化成処理によるような平滑性を有していない表面をもつ鋳物、すなわち、Rz値が5μm以上、Ra値が1μm以上の表面粗さをもつ鋳物であると、特に本発明の作用効果を奏し、有用である。
Table 1 shows an average value, a maximum value, and a minimum value of roughness measurement values on the marking
なお、鋳肌のRz値が20μmを超える場合、鋳肌の表面の凸部の山頂から凹部の谷底までの距離(鋳肌の表面上からの谷深さ)が大きくなるため、マーキングを読み取るときに焦点が合う範囲(被写界深度)が広がる。そのため、インクによるマーキングを読み取る際に、そのマーキングの広い被写界深度に起因して焦点が合い難くなるため、マーキングの読み取り精度が低下することがある。従って、鋳肌のRz値は好ましくは15μm以下である。また、鋳肌のRz値およびRa値がより小さくなって鋳肌の表面がより平滑になることは好ましく、鋳肌にインクによるマーキングを有することも、鋳肌のマーキングを読み取ることも、より容易になる。 When the Rz value of the casting surface exceeds 20 μm, the distance from the top of the convex portion of the casting surface to the bottom of the concave portion (the depth of the valley from the surface of the casting surface) increases, so when reading the marking The range of focus (depth of field) is increased. Therefore, when reading the marking with ink, it becomes difficult to focus due to the wide depth of field of the marking, and the reading accuracy of the marking may decrease. Therefore, the Rz value of the casting surface is preferably 15 μm or less. Further, it is preferable that the Rz value and Ra value of the casting surface become smaller and the surface of the casting surface becomes smoother. It is easier to have markings with ink on the casting surface and to read the markings on the casting surface. become.
本発明が対象とするインクによるマーキングは、バーコードまたは二次元コードであってよい。バーコードおよび二次元コードは、製造日や製造番号などの各種の情報が所定のルールに基づいてコード化された図形(グラフィックシンボル)であり、これを読み取って解析することによって有意な識別情報として利用できる。バーコードは、1つの方向に情報を持つ一次元コードであり、製造日や製造番号などの所定の情報を文字や数字で1文字ずつ印字する方式に比べ、識別に必要な印字面積を小さくできる。二次元コードは、水平および垂直の2つの方向に情報を持つため好ましく、一次元コードであるバーコードに比べ、より多くの情報を持たせ、かつ、印字面積をより小さくできる。なお、二次元コードは、小さな正方形を上下左右に配列させるマトリックス式(マトリックスコード)でも、複数のバーコードを上下に重ねるスタック式(スタックコード)でもよい。 The marking with ink targeted by the present invention may be a barcode or a two-dimensional code. Bar codes and two-dimensional codes are figures (graphic symbols) in which various types of information such as the date of manufacture and serial number are coded based on a predetermined rule. Available. A bar code is a one-dimensional code having information in one direction, and the printing area required for identification can be reduced as compared with a method in which predetermined information such as a manufacturing date and a manufacturing number is printed one character at a time. . The two-dimensional code is preferable because it has information in two directions, horizontal and vertical, and can have more information and can have a smaller printing area than a bar code that is a one-dimensional code. The two-dimensional code may be a matrix type (matrix code) in which small squares are arranged vertically and horizontally, or a stack type (stack code) in which a plurality of bar codes are stacked vertically.
本発明に係る鋳物(インクによるマーキングを有する鋳物)は、鋳物の表面形状や鋳造組織を実質的に変化させることがない例えばインクジェット式やスタンプ式の印刷装置を使用し、マーキングを行う前の鋳物の鋳肌の表面上にインクを噴射もしくは転写して付着させることによって作製することができる。好ましくはインクジェット式の印刷装置であり、鋳肌に対して非接触で印字できるため表面形状の影響を受け難い。また、鋳肌へのマーキングに使用するインクは、例えば、工業用の切削油および炭化水素系洗浄液に対して優れた耐性を有し、乾燥が早く、汎用性が高い、産業用インクジェットプリンターに適するインクを使用することが好ましい。例えば、沸点が約80℃のメチルエチルケトン(MEK)を主溶剤とする耐アルコール性インクを用いることができる。 The casting according to the present invention (casting with ink marking) does not substantially change the surface shape or casting structure of the casting, for example, using an ink jet type or stamp type printing device and before casting. It can be produced by spraying or transferring ink onto the surface of the casting surface. Preferably, it is an ink jet type printing apparatus, and can be printed in a non-contact manner on the casting surface, so that it is hardly affected by the surface shape. Moreover, the ink used for marking on the casting surface has, for example, excellent resistance to industrial cutting oils and hydrocarbon-based cleaning liquids, and is suitable for industrial inkjet printers that dry quickly and have high versatility. It is preferable to use ink. For example, an alcohol-resistant ink having a boiling point of about 80 ° C. and methyl ethyl ketone (MEK) as a main solvent can be used.
本発明に係る製造方法における重要な特徴は、リーダーによる読み取りを可能にするインクによるマーキングを行うに当たり、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温した後に、インクを用いて前記鋳肌の表面にマーキングを行うことである。この場合、前記昇温前に、鋳肌のブラスト処理を行うことが好ましい。ブラスト処理は、鋳物に付着しやすく、インクの鋳肌上での濡れ拡がりを阻害する鋳型片、鋳物バリ片、砂などの塵埃、および水分や油分などを除去することができる。これにより、鋳物の鋳肌は、ブラスト処理を行わない鋳肌に比べ、インクによるマーキングを行いやすい表面性状を有することができる。 An important feature of the manufacturing method according to the present invention is that the surface temperature of the casting skin formed by the transfer of the mold skin made of refractory powder is raised to 40 ° C. or higher when marking with ink that enables reading by a reader. After the heating, marking is performed on the surface of the casting surface using ink. In this case, it is preferable to perform blasting of the casting surface before the temperature rise. The blast treatment can remove mold pieces, casting burr pieces, dust such as sand, moisture, oil, and the like that easily adhere to the casting and inhibit the wetting and spreading of ink on the casting surface. Thereby, compared with the casting surface which does not perform a blast process, the casting surface of a casting can have the surface property which is easy to perform marking by an ink.
インクによるマーキングを行うときに、鋳肌の表面が室温(25℃程度)である場合、鋳肌に付着した液体のインクが鋳肌上で過剰に濡れ拡がって滲むことがある。インクの過剰な濡れ拡がりによる滲みを伴うマーキングは、鋳肌上でインクが乾燥した後に読み取り装置(リーダー)で読み取ることができたとしても、所定の情報として正確な識別を行うことができないことがある。鋳肌の表面温度が本発明において定める40℃以上である場合、鋳肌上に付着したインクの乾燥を早めることができるため、インクが鋳肌上で過剰に濡れ拡がって滲むことを抑制することができる。これにより、輪郭がはっきりしたマーキングを鋳肌上に定着することができる。従って、このマーキングをリーダーで読み取って解析することにより、マーキングの持つ識別情報を正確に得ることができる。 When marking with ink, if the surface of the casting surface is at room temperature (about 25 ° C.), the liquid ink adhering to the casting surface may spread and spread excessively on the casting surface. Marking with bleeding due to excessive wetting and spreading of ink cannot be accurately identified as predetermined information even if it can be read by a reader (reader) after the ink has dried on the casting surface. is there. When the surface temperature of the casting surface is 40 ° C. or higher as defined in the present invention, it is possible to accelerate the drying of the ink adhering to the casting surface, thereby suppressing the ink from excessively spreading and spreading on the casting surface. Can do. Thereby, the marking with a clear outline can be fixed on the casting surface. Therefore, the identification information possessed by the marking can be obtained accurately by reading and analyzing the marking with a reader.
また、上述した沸点が約80℃のメチルエチルケトン(MEK)を主溶剤とする耐アルコール性インクを使用する場合、鋳肌の表面温度が60℃を超えるようになると、鋳肌上に付着したインクの乾燥が特段に早まることがある。さらに70℃を超えると、インクの乾燥があまりにも早過ぎるため、鋳肌上に付着したインクの濡れ拡がりがマーキングとしての有意な輪郭を形成する前に止まることがある。このような場合、鋳肌の表面温度の昇温は70℃以下とすることが好ましい。これにより、鋳肌上でのインクの濡れ拡がりをマーキングとしての有意な輪郭を形成する程度まで継続させることができる。なお、前記昇温の上限値(前記70℃)は、本来、インクに含まれる液体成分(特に沸点)および鋳肌の表面性状(特に表面粗さRZ値)などの条件に適するように決定すればよいが、さらに、インクの入手のしやすさ、生産効率、およびマーキング品質の安定性の観点から、好ましくは65℃、より好ましくは60℃である。 In addition, when using the alcohol-resistant ink whose main solvent is methyl ethyl ketone (MEK) having a boiling point of about 80 ° C. as described above, when the surface temperature of the casting surface exceeds 60 ° C., the ink adhering to the casting surface Drying may be particularly quick. Further, if the temperature exceeds 70 ° C., the ink is dried too quickly, so that the ink spreading on the casting surface may stop before forming a significant contour as a marking. In such a case, it is preferable to raise the surface temperature of the casting surface to 70 ° C. or less. Thereby, wetting and spreading of the ink on the casting surface can be continued to such an extent that a significant contour as a marking is formed. Incidentally, the upper limit of the temperature increase (above 70 ° C.) is originally determined to suit the conditions such as the liquid component contained in the ink (in particular, boiling point) and the casting surface of the surface properties (particularly surface roughness R Z value) However, the temperature is preferably 65 ° C., more preferably 60 ° C., from the viewpoint of availability of ink, production efficiency, and stability of marking quality.
また、鋳肌の表面温度を40℃以上に昇温する場合、鋳物を全体加熱してもよいし、マーキングを行う鋳肌を部分加熱してもよい。加熱方法は、直接加熱、伝導加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、高周波加熱、およびマイクロ波加熱などから、適宜選定すればよい。加熱装置は、例えば、バーナー、熱風または温風の吹付装置、電熱器、ホットプレート、オーブン、ハロゲンヒター、カーボンヒーター、セラミックスヒーター、赤外線または遠赤外線のランプ、高周波またはマイクロ波を利用した加熱装置などから、適宜選定すればよい。本発明においては、装置構成が簡易、取り扱いが簡便、連続的に作業しやすいなどの利点から、ホットプレート、ヒーター類、およびランプ類の使用を推奨する。 Moreover, when raising the surface temperature of a casting surface to 40 degreeC or more, the casting may be heated whole and the casting surface which performs marking may be partially heated. The heating method may be appropriately selected from direct heating, conduction heating, infrared heating, far infrared heating, high frequency heating, microwave heating, and the like. The heating device is, for example, a burner, hot air or hot air spraying device, electric heater, hot plate, oven, halogen heater, carbon heater, ceramic heater, infrared or far infrared lamp, heating device using high frequency or microwave, etc. Therefore, it may be selected as appropriate. In the present invention, it is recommended to use hot plates, heaters, and lamps because of the advantages such as simple apparatus configuration, easy handling, and easy continuous operation.
次に、インクを用いて図2に示す鋳物1のマーキング面10にマーキングを行うプロセス(マーキング工程)について、適宜図面を参照しながら説明する。
Next, a process (marking step) for marking the marking
図3に示すマーキング工程は、ホットプレート20を用いて鋳物1を部分加熱し、マーキングを行う領域を含む鋳肌の表面を昇温する工程を含む。
図3(a)に示す加熱工程では、マーキング面10がホットプレート20の加熱面21に向かうように、鋳物1をホットプレート20上に載置する。ホットプレート20が始動すると、加熱面21が発熱し、その熱が加熱面21から伝導あるいは輻射して鋳物1に達し、マーキング面10を含む領域の温度が上昇する。やがて、マーキング面10の表面温度が所定の温度(以下、「温度T1」という。)に達する。
The marking step shown in FIG. 3 includes a step of partially heating the
In the heating step shown in FIG. 3A, the
ホットプレート20を用いる加熱工程に続く、図3(b)に示すマーキング工程では、マーキング面10が印刷装置30の印字ヘッド31に向かうように、鋳物1を配置する。この移動の間に、マーキング面10の表面温度は徐々に下降する。接触式測温計や放射温度計などを用いて、マーキング面10の表面温度がマーキングを印刷する所定の温度(以下、「温度T2」という。)に達したことを確認した直後、速やかに印刷装置30を始動し、鋳肌であるマーキング面10に対してインクによるマーキングを行う。マーキング面10に付着したインクは、マーキング面10の表面温度に応じて液体成分の蒸発および色成分の定着が起こり、マーキング面10上にインクの色成分によるマーキングが形成される。このとき、インクの濡れ拡がりによる滲みの程度は、蒸発に要する時間、すなわちマーキング面10の表面の温度T2によって変化する。
In the marking process shown in FIG. 3B following the heating process using the
マーキングを行う領域を含む鋳肌の表面を昇温する工程は、図3(a)に示すホットプレート20を用いる加熱工程に替えて、ハロゲンヒーター25を用いる加熱工程によってもよい。図4は、ハロゲンヒーター25を用いる加熱工程を含むマーキング工程を示す。この工程では、図3(b)に示すマーキング工程と同様に、マーキング面10が印刷装置30の印字ヘッド31に向かうように、鋳物1を配置する。また、鋳物1のマーキング部2の上方からハロゲンヒーター25からの照射が行われるように、ハロゲンヒーター25の照射部26を配置する。このとき、鋳物1のマーキング部2に対し、可能な限り垂直に熱照射が行われると熱効率がよい。
The step of raising the temperature of the surface of the casting surface including the region to be marked may be a heating step using the halogen heater 25 instead of the heating step using the
ハロゲンヒーター25を始動すると、照射部26から赤外域の光を熱源とする熱が鋳物1のマーキング部2を含む領域に照射され、鋳肌であるマーキング面10上のマーキング部2を含む領域の温度が上昇する。やがて、マーキング部2を含む領域の表面温度が所定の温度T2に達する。温度T2に達したことを確認した直後、上述したマーキング工程と同様に速やかに印刷装置30を始動し、鋳肌であるマーキング面10に対してインクによるマーキングを行う。なお、ハロゲンヒーターなどの赤外域の光を熱源とする加熱装置は、熱効率が良いため比較的短時間での昇温が可能であり、かつ、装置が小型で取扱いが簡便であるため、鋳肌の表面の昇温に好適である。
When the halogen heater 25 is started, heat using infrared light as a heat source is irradiated from the irradiation unit 26 to the region including the marking
その後の図3(c)に示す検査工程では、マーキングの目視検査に加え、リーダー(読み取り装置)40によるマーキングの読み取り検査を行う。マーキング面10上のマーキング部2がリーダー40の撮像レンズ41に向かうように鋳物1を配置し、リーダー40を始動してマーキング部2に印刷されているマーキングの読み取りを行う。目視検査では、マーキングの鮮明さを判定するために、インクの滲みの程度(滲みレベル)を確認する。読み取り検査では、マーキングのリーダーによる読み取りの可否、読み取り感度レベル、およびマーキングのもつ有意な識別情報の再現性を確認する。なお、読み取り感度レベルにより、リーダーがマーキングを読み取って解析し、マーキングのもつ有意な識別情報を認識し、その認識情報を出力または表示する動作に要した処理時間、および読み取りの正確さなどを総合的に判定する。また、マーキングの設計上の情報と、リーダーによって読み取り表示された情報とを比較し、両者が一致している場合に識別情報の再現性ありと判定する。
In the subsequent inspection process shown in FIG. 3C, in addition to the visual inspection of the marking, a reading inspection of the marking by the reader (reading device) 40 is performed. The
以上述べたように、図1に示す鋳物(インクによるマーキングを行う前の鋳物)の製造プロセスに次いで、図3(a)または図4に示す加熱工程、図3(b)に示すマーキング工程、および図3(c)に示す検査工程を含む製造プロセスにより、耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌であるマーキング面10に対し、マーキング面10の表面温度を40℃以上に昇温した後にインクを用いてマーキングを行う製造方法により、インクによるマーキングを鋳肌であるマーキング面10に有する鋳物1を作製することができる。
As described above, following the manufacturing process of the casting shown in FIG. 1 (casting before marking with ink), the heating step shown in FIG. 3A or 4, the marking step shown in FIG. 3B, The surface temperature of the marking
次に、実際にインクを用いて鋳肌にマーキングを印刷するマーキングテストを行った。マーキングは、縦が6mmで横が6mmのマトリックス式の二次元コード(マトリックスコード)とした。マーキングテストでは、鋳肌へのマーキングができるか否か、マーキングの輪郭がはっきりしているか否か、リーダー(読み取り装置)を用いたマーキングの読み取りができるか否か、読み取り情報の信頼性(読み取り精度)について調べた。具体的には、表1に示す鋳肌の表面粗さ(Rz値およびRa値)を確認したときの鋳物1を使用し、上述したハロゲンヒーター25を用いた加熱工程およびマーキング工程と同様な方法により、鋳物1の鋳肌であるマーキング面10に対し、インクを用いてマーキングを行った。鋳物1のマーキング面10と印刷装置30の印字ヘッド31の間の距離は約30mmである。次いで、上述した検査工程と同様な方法により、鋳物1のマーキング面10上のインクによるマーキングを調べた。
Next, a marking test was performed in which marking was actually printed on the casting surface using ink. The marking was a matrix type two-dimensional code (matrix code) having a length of 6 mm and a width of 6 mm. In the marking test, whether or not the marking surface can be marked, whether or not the marking outline is clear, whether or not the marking can be read using a reader (reading device), and the reliability of the reading information (reading) (Accuracy) was investigated. Specifically, using the
マーキングテストでは、加熱装置は75Wのハロゲンヒーターを使用した。印刷装置は、リンクス(Linx Printing Technologies plc)製の産業用インクジェットプリンター(型式7900、耐アルコール黒インク1075を耐アルコールソルベント1575で希釈)を使用した。なお、前記黒インクは、沸点が約80℃のメチルエチルケトンを含む液体成分と、黒色のクロム錯体染料とを少なくとも含む。リーダーは、COGNEX製バーコードリーダー(DataMan100Q−ECC200、1/3−inch CMOS w/Global shutter(752×480 resolution、3 position adjustable lens(6.2mm、F:5 aperture) with 40mm、 65mm and 105mm working distances)を使用した。
In the marking test, a 75 W halogen heater was used as the heating device. The printing apparatus used was an industrial inkjet printer (model 7900, alcohol-resistant black ink 1075 diluted with alcohol-resistant solvent 1575) manufactured by Linx Printing Technologies plc. The black ink contains at least a liquid component containing methyl ethyl ketone having a boiling point of about 80 ° C. and a black chromium complex dye. The reader is a COGNEX barcode reader (DataMan100Q-ECC200, 1 / 3-inch CMOS w / Global shutter (752 × 480 resolution, 3 position adjustable lens (6.2 mm, F: 5 aperture) with
マーキングテストにおいて、マーキングを印刷する鋳肌の表面温度の狙い値(温度T2)は、室温(25℃)、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃の6条件とした。また、加熱装置にハロゲンヒーター25を用いた場合の照射時間は、マーキング部2を含む領域の表面温度(温度T2)が約50℃に達する約3秒の条件に加え、5秒および10秒の条件も確認した。なお、照射なし(照射時間0秒)では温度T2が約25℃であった。
マーキングテストの結果を表2に示す。
In the marking test, the target value (temperature T2) of the surface temperature of the casting surface on which the marking is printed was set to six conditions of room temperature (25 ° C.), 35 ° C., 40 ° C., 50 ° C., 60 ° C., and 70 ° C. The irradiation time when the halogen heater 25 is used for the heating device is 5 seconds and 10 seconds in addition to the condition of about 3 seconds for the surface temperature (temperature T2) of the region including the marking
The results of the marking test are shown in Table 2.
表1に示すように、鋳物1のマーキング面10の表面の温度T2が35℃以下のテスト番号1、2、7では、マーキングのインクの滲みが大きく輪郭が鮮明でなかったため、リーダ−によるマーキングの読み取りができなかった。また、温度T2が75℃のテスト番号10では、マーキングのインクの滲みが小さかった(ほとんどなかった)が、インクが濡れ拡がってマーキングを形成する前にインクの液体成分が蒸発してしまうことがあった。この場合、リーダーによる読み取り感度が小さく、マーキングの一部の読み取りができないこともあった。また、テスト番号3〜6、8、9では、マーキングのインクの滲みが小さく輪郭が鮮明であり、リーダ−によるマーキングの読み取りができ、識別情報の再現性にも特に問題がなかった。
As shown in Table 1, in
以上より、インクを用いて耐火物粉末からなる鋳型肌の転写によって形成された鋳肌の表面にマーキングを行う場合、マーキングを行う鋳肌の表面を、少なくとも温度T2が35℃を超え、40℃以上に昇温するとよいことが確認できた。また、この場合であっても、リーダ−によるマーキングの読み取り感度レベルに違いが認められた。読み取り感度レベルは、温度T2が50℃(テスト番号4、8)および60℃(テスト番号5、9)の場合が最も良好であった。次いで読み取り感度レベルが良好であったのは、表2中に「中〜大」で示す温度T2が40℃(テスト番号3)の場合であった。表2中に「小〜中」で示す温度T2が70℃(テスト番号6)の場合の読み取り感度レベルは比較的小さかった。従って、マーキングの読み取り効率を重視する場合は、温度T2を70℃未満に設定することが好ましいことが分った。
From the above, when marking is performed on the surface of the cast skin formed by transferring the mold skin made of refractory powder using ink, at least the temperature T2 of the cast skin surface to be marked exceeds 35 ° C. and 40 ° C. It was confirmed that the temperature should be increased to the above. Even in this case, a difference was recognized in the reading sensitivity level of the marking by the reader. The reading sensitivity level was the best when the temperature T2 was 50 ° C. (test numbers 4 and 8) and 60 ° C. (
1.鋳物、2.マーキング部、10.マーキング面、11.斜面、20.ホットプレート、21.加熱面、25.ハロゲンヒーター、26.照射部、30.印刷装置、31.印字ヘッド、40.リーダー、41.撮像レンズ 1. Casting, 2. Marking part, 10. 10. marking surface Slope, 20. Hot plate, 21. Heating surface, 25. Halogen heater, 26. Irradiation unit, 30. Printing apparatus, 31. Print head, 40. Leader, 41. Imaging lens
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