JPH07186051A - 遠心式ブラスト装置用回転羽根 - Google Patents

遠心式ブラスト装置用回転羽根

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JPH07186051A
JPH07186051A JP5335290A JP33529093A JPH07186051A JP H07186051 A JPH07186051 A JP H07186051A JP 5335290 A JP5335290 A JP 5335290A JP 33529093 A JP33529093 A JP 33529093A JP H07186051 A JPH07186051 A JP H07186051A
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JP
Japan
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rotary blade
alumina
stabilized zirconia
projection material
partially stabilized
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Application number
JP5335290A
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English (en)
Inventor
Masamichi Tanaka
正道 田中
Toshiyuki Fukuda
利之 福田
Hiroki Sugiyama
弘記 杉山
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】遠心式ブラスト装置用回転羽根に関し、投射材
を被研掃物に長時間に亘って均一的、集中的に投射する
ことができると共により強く投射でき、回転羽根の投射
材との当り面に割れ、欠けが生じないようにすることを
目的とする。 【構成】投射材2を加速し、投射する遠心式ブラスト装
置用回転羽根において、回転羽根4の少なくとも前記投
射材1との当り面を、焼結後のアルミナ及び部分安定化
ジルコニアの平均粒子径がそれぞれ0.5μm以下であ
り、アルミナを60〜80重量%、部分安定化ジルコニ
アを20〜40重量%含み、且つ気孔率が2%以下アル
ミナ−部分安定化ジルコニア系複合焼結体として構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被研掃物の表面処理、
例えばショットピーニングに用いられる遠心式ブラスト
装置用回転羽根に係り、特に投射材を被研掃物に長時間
に亘って均一的、集中的に投射できる遠心式ブラスト装
置用回転羽根に関する。
【0002】
【従来の技術及び問題点】近年、自動車等で使用されて
いるギヤ等の各種部品の小型化が進められており、この
ような部品においては、強度硬度等の諸物性は従来の大
型部品と同等以上のものが要求されている。
【0003】この要求に応えるために各種部品に、ブラ
スト法の一種であるショットピーニングと称される表面
処理が施される。ここで、ショットピーニングとは、金
属やセラミックス製の投射材を上記部品である被研掃物
の表面に高速度で投射して被研掃物表面の洗浄化や粗面
化を図ると共に、被研掃物の疲労強度や硬度を向上させ
る方法である。そして、このショットピーニングを実施
するに必要な遠心式ブラスト装置にあっては、図1に示
すように高速回転する回転羽根の中心より投射材を供給
し、該投射材が回転羽根の面上を遠心力によって高速度
で滑り移動することにより、投射材に高い運動エネルギ
ーを与えて被研掃物に投射するように構成されており、
また回転羽根の材質としては通常、耐摩耗性、強度を考
慮して高クロム鋳鋼が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この高
クロム鋳鋼製の回転羽根では、高クロム鋳鋼が耐剥離摩
耗性(耐エロージョン アタック性)が良好でないた
め、回転羽根と投射材との当り面に時間経過とともに凹
凸が生じ易く、よって投射材の投射方向が変動し、投射
材を被研掃物に長時間に亘って均一的、集中的に投射す
ることは難しくなる。その結果、被研掃物を効率よく表
面処理することはできなくなり、特に小型化された被研
掃物では、小さい被研掃物に投射材を効率よく投射でき
なくなるという問題が生じる。
【0005】また、上記の回転羽根は鋳物であるため内
部にポア(pore)が多数存在し、該ポアを起点とし
て割れ、欠け、あるいは偏摩耗の進行が生じ易いという
欠点も有していた。一方、回転羽根の耐摩耗性の向上等
を考慮して、回転羽根の投射材との当り面を、ジルコニ
ア、窒化珪素、アルミナ、炭化珪素等で覆いセラミック
ス化することも提案されている。
【0006】しかしながら、ジルコニアや窒化珪素等の
回転羽根も上記高クロム鋳鋼製の回転羽根と同様の理由
により投射材を被研掃物に長時間に亘って均一的、集中
的に投射することはできず、投射材の投射方向が変動し
て小型化された各種部品の表面を効率よく処理すること
ができず、またアルミナや炭化珪素製の回転羽根では、
回転羽根の投射材との当り面に割れ、欠けが発生し易く
耐久性の点で難があるという問題がある。
【0007】そこで、本発明は、投射材を被研掃物に長
時間に亘って均一的、集中的に投射することができると
共により強く投射でき、更に回転羽根の投射材との当り
面に割れ、欠けが生じることがない、遠心式ブラスト装
置用回転羽根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】本発明において、上記課
題を解決するための第1の手段は、投射材を加速し、投
射させるための遠心式ブラスト装置用回転羽根の、少な
くとも前記投射材との当り面を、アルミナ−部分安定化
ジルコニア系複合焼結体で構成したものである。ここ
で、ジルコニアの安定化剤としては、Y2 3 やCaO
等の従来公知の安定化剤が使用可能である。なお、上記
回転羽根の少なくとも前記投射材との当り面をアルミナ
−部分安定化ジルコニア系複合焼結体で一体的に形成し
たものでもよい。
【0009】また、本発明の第2の手段は、上記第1の
手段の回転羽根が、焼結後のアルミナ及び部分安定化ジ
ルコニアの平均結晶粒径がそれぞれ0.5μm以下であ
り、アルミナを60〜80重量%、部分安定化ジルコニ
ア20〜40重量%、部分安定化ジルコニアを20〜4
0重量%含み、且つ気孔率が2%以下であるアルミナ−
部分安定化ジルコニア複合焼結体からなるものである。
ここで、前記回転羽根を構成するアルミナ−部分安定化
ジルコニア複合焼結体を上述のとおり特定したのは、回
転羽根の投射材との当り面の耐剥離摩耗性(耐エロージ
ョン アタック性)等を、更により有効に防止し得るこ
とを見い出したからである。
【0010】即ち、焼結後のアルミナの平均結晶粒子径
を0.5μm以下とすれば、焼結後のアルミナの粒子径
がこの範囲にある場合に回転羽根の投射材との当り面の
偏摩耗が有効に防止し得、また焼結後の部分安定化ジル
コニアの平均結晶粒径を0.5μm以下とすれば、焼結
後の部分安定化ジルコニアの粒子径がこの範囲にある場
合に部分安定化ジルコニアの応力有機変態が最も効率的
に起こり、この範囲に於て、硬度、強度、靱性ともより
優れているからであり、部分安定化ジルコニアの含有量
を20〜40重量%とすれば、この範囲内に於て、強
度、硬度を損なうことなくジルコニアの応力誘起変態に
より高い靱性が得られるからである。 更に前記アルミ
ナ−ジルコニア系複合焼結体の気孔率を2%以下とすれ
ば、2%以上となる粒子剥離を起こすものとなったから
である。
【0011】なお、上記第2の手段の遠心力ブラスト装
置用回転羽根を製造するに際しては、原料粉末として
は、純度が99.99%以上で平均一次粒子径が0.1
〜0.5μmのアルミナ粉末と、安定化剤としてのY2
3 をジルコニアに対して1〜4モル%固溶した平均一
次粒子径が0.1〜0.5μmの部分安定化ジルコニア
粉末を使用することが好ましい。ここに、アルミナ粉末
の純度を99.99%以上とするのは、単なる不純物の
混入による焼結密度低下等の欠陥除去だけでなはく、ア
ルミナの焼結温度と部分安定化ジルコニアの焼結温度と
が略同一となり、焼結不足や過剰焼結による以上粒成長
が生じることがないからである。
【0012】また、アルミナ粉末と部分安定化ジルコニ
ア粉末の平均一次粒子径をそれぞれ0.1〜0.5μm
とするのは、原料粉末の均一分散性の向上により焼結性
が向上し、得られる焼結体の密度が向上するからである 更に安定化剤としてのY2 3 をジルコニアに対して1
〜4モル%固溶した部分安定化ジルコニアを使用するの
は、部分安定化ジルコニアの応力誘起変態が最も効率よ
く起こり、靱性が向上するからである。
【0013】
【作用】本発明によれば、遠心式ブラスト装置用回転羽
根の、少なくとも投射材との当り面を、アルミナ−部分
安定化ジルコニア系複合焼結体で構成したので、回転羽
根の耐剥離摩耗性(耐エロージョン アタック性)が向
上する。また、アルミナ−部分安定化ジルコニア複合焼
結体の硬度は高クロム鋳鋼と比較して大きいから、遠心
式ブラスト装置用回転羽根の回転数が同一であれば投射
材の投射速度が大きくなり、投射材の運動エネルギーが
向上する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。平
均一次粒子径0.3μmのアルミナ粉末(純度99.9
9%)と、平均一次粒子径0.4μmの部分安定化ジル
コニア(ジルコニアに対するY2 3 固溶量;3モル%
又は4.5モル%)とを表1及び2に示す焼結体組成と
なるよう混合した原料粉末を従来公知の方法にて成形、
焼結(温度1450℃ 4時間、大気中常圧下)、研削
加工して遠心式ブラスト装置用回転羽根を製造した。ま
た比較例として、上記遠心式ブラスト装置用回転羽根と
同一形状の遠心式ブラスト装置用回転羽根を、高クロム
鋳鋼、アルミナ焼結体、部分安定化ジルコニア(ジルコ
ニアに対するY2 3 固溶量;3モル%)焼結体、炭化
珪素焼結体、窒化珪素焼結体でそれぞれ製造した。
【0015】表1及び2に、焼結体中の粒子径、気孔
率、ビッカース硬度を示す。なお、気孔率はアルキメデ
ス法により測定し、焼結体中の粒子径の測定は電子顕微
鏡観察による。
【0016】そして、これら14種類の遠心式ブラスト
装置用回転羽根を、回転半径180mmの遠心式ブラス
ト装置に組み込み、φ0.8mmの鉄球を投射材とし
て、回転羽根の回転数2900RPM、投射量105K
g/minの運転条件下で該遠心式ブラスト装置を運転
して被研掃物(快削黄銅棒、JIS−C3604BE)
をブラストし、投射材の被研掃物への投射幅(被研掃物
の摩耗幅)及び被研掃物の摩耗深さを測定することによ
り、投射材の集中度を測定した。
【0017】図1はこの実施例及び比較例として製造し
た遠心式ブラスト装置用回転羽根を示すものである。図
1において、1は軸8に接続され回転する円板、2は投
射材、3は円筒、4は本発明が適用される回転羽根、5
は円筒、6は被研掃物、7は投射材の投射範囲、7aは
投射材の投射幅(被研掃物の摩耗幅)、7bは被研掃物
の摩耗深さを示している。
【0018】測定の結果を表1及び2に示す。なお、回
転羽根の投射材との当り面の形状は、20mm×110
mmの長方形状である。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】表1及び2により明らかなように、本発明
によれば投射材を被研掃物に長時間に亘って均一的、集
中的に投射することができる。
【0022】即ち、投射材の投射開始後5分間の被研掃
物への投射材の投射幅(被研掃物の摩耗幅)及び被研掃
物の摩耗深さは、本実施例のもの(No.1〜No.
9)ではそれぞれ22〜28mm、4.0〜4.4mm
であるのに対し、比較例にあっては、高クロム鋳鋼製
(No.10)ではそれぞれ48mm、2.2mm、部
分安定化ジルコニア(ジルコニアに対するY2 3 固溶
量;3モル%)焼結体製(No.12)ではそれぞれ3
6mm、2.6mm、炭化珪素焼結体製(No.13)
ではそれぞれ22mm、4.6mm、窒化珪素焼結体製
(No.14)ではそれぞれ38mm、3.0mmであ
り、アルミナ焼結体製(No.11)では遠心式ブラス
ト装置の運転開始後すぐに割れが発生し使用不能となっ
た。
【0023】また、遠心式ブラスト装置を50時間運転
した後の5分間の、被研掃物への投射材の投射幅(被研
掃物の摩耗幅)及び被研掃物の摩耗深さは、本実施例の
もの(No.1〜No.9)でそれぞれ22〜35m
m、3.2〜4.4mm、部分安定化ジルコニア(ジル
コニアに対するY2 3 固溶量;3モル%)焼結体製
(No.12)ではそれぞれ45mm、2.7mm、窒
化珪素焼結体製(No.14)ではそれぞれ48mm、
2.5mmであり、炭化珪素焼結体製(No.13)で
は遠心式ブラスト装置の測定開始55分後に割れが発生
したので測定不能であった。
【0024】上述のように、本発明の遠心式ブラスト装
置用回転羽根にあっては、比較例に比して、運転開始後
50時間経過後においても、投射材の被研掃物への投射
幅(被研掃物の摩耗幅)は拡大せず、被研掃物の摩耗深
さも減少しない。即ち投射材を均一的、集中的に投射す
ることができ、被研掃物の表面を長時間に亘って効率よ
く処理することができる。
【0025】これに対して、比較例の遠心式ブラスト装
置用回転羽根では、時間の経過と共に、投射材の被研掃
物への投射幅(被研掃物の摩耗幅)は拡大すると共に被
研掃物の摩耗深さも減少するか、または割れが発生す
る。即ち投射材を均一的、集中的に投射することはでき
ず、被研掃物の表面を効率よく処理するためには回転羽
根を頻繁に交換しなければならない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の遠心式ブ
ラスト装置用回転羽根は、少なくとも投射材との当り面
がアルミナ−部分安定化ジルコニア複合焼結体で構成さ
れているので、該回転羽根の耐剥離摩耗性(耐エロージ
ョン アタック性)が向上し、投射材を被研掃物へ長時
間に亘って均一的、集中的に投射することが可能となる
と共に、耐久性も向上する。また、アルミナ−部分安定
化ジルコニア複合焼結体の硬度は高クロム鋳鋼と比較し
て大きく、遠心式ブラスト装置用回転羽根の回転数が同
一であれば投射材の投射速度が大きくなり、投射材の運
動エネルギーが向上する。従って、ショットピーニング
等の表面処理を効率よく長時間に亘って行なうことがで
きるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される遠心式ブラスト装置用回転
羽根を示す図である。
【符号の説明】
1 円板 2 投射材 3 円筒 4 回転羽根 5 円筒 6 被研掃物 7 投射材の投射範囲 7a 投射材の投射幅(被研掃物の摩耗幅) 7b 被研掃物の摩耗深さ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投射材を加速し、投射する遠心式ブラス
    ト装置用回転羽根において、 該回転羽根の少なくとも前記投射材との当り面を、アル
    ミナ−部分安定化ジルコニア系複合焼結体で構成したこ
    とを特徴とする遠心式ブラスト装置用回転羽根。
  2. 【請求項2】 前記アルミナ−部分安定化ジルコニア系
    複合焼結体は、焼結後のアルミナ及び部分安定化ジルコ
    ニアの平均粒子径がそれぞれ0.5μm以下であり、ア
    ルミナを60〜80重量%、部分安定化ジルコニアを2
    0〜40重量%含み、且つ気孔率が2%以下であること
    を特徴とする請求項1記載の遠心式ブラスト装置用回転
    羽根。
JP5335290A 1993-12-28 1993-12-28 遠心式ブラスト装置用回転羽根 Pending JPH07186051A (ja)

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