JPH0760647A - 金属成品のブラスト加工方法及びブラスト加工用のショット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法精度のよいブラスト加工を円滑に行なう
ことのできるショット材を提供する。 【構成】 重量比でセラミックス成分を５〜２７％、ガ
ラス成分を６３〜９５％の組成で粒子径を１５０〜８０
０メッシュとする。このショットを噴射速度５０〜２４
０ｍ／ｓｅｃで噴射して金属成品にブラスト加工を施す
と、静電気による帯電が少なく、ショットが供給パイプ
内で詰ったり、加工装置内面へ付着することが少なく円
滑なブラスト処理を施すことができる。また、加工され
た金属成品の表面には、凹凸を生じること無く寸法精度
のよい加工が行われ、加工硬化と疲労強度の増加という
効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は金属成品のブラスト加
工法、特に寸法精度が要求される工具や金型などの金属
成品のブラスト加工に使用するショットに関する。

【０００２】

【従来の技術】ショットを工具類や機械部品などの金属
成品の表面に噴射してブラスト加工を行うものとして、
特公平２ー１７６０７号公報に開示された技術が知られ
ている。この従来技術では、金属成品の硬度と同等以上
の硬度を有する球形のスチールショットからなる８０〜
８００メッシュのショットを噴射速度１００m/sec以上
で噴射し、表面付近の温度をＡ3変態点以上に上昇させ
ることにより、金属成品表面層の組織変態と圧縮残留応
力により、加工硬化と疲労強度の増加という効果を同時
に得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このブラスト加工で
は、ショット材料としてスチールショットを使用するも
のであって、このブラスト加工が施された金属成品の表
面にはスチールショットの衝突による微細な凹凸が形成
されてしまう。このため、例えば工具からなる金属成品
に適用すると、切刃などのエッジ部が丸まってしまい、
切味の劣化を招いたり、かえって工具の寿命を短くして
しまうことがある。また、プレス金型やゲージに適用す
ると、寸法精度に欠けて目的とする成形品が得られなく
なってしまうばかりか、エッジ部にマイクロクラックが
発生して、かえって寿命を縮めるなど、エッジ部のシャ
ープさや寸法精度が厳しく要求される金属成品には適用
できないという技術的課題があった。この微細な凹凸を
生じないように加工するためには、さらにスチールショ
ットの粒子径を細かいものを使用することも考えられる
が、粒子径が細かくなるに従って発火するおそれがあ
り、粒子径の微細化にも限度があって適用できなかっ
た。

【０００４】そこで、本発明者は、円滑なブラスト加工
を行うことのできるショットについて研究した結果、以
下の結果を得た。

【０００５】スチールショットは、比重が大きいため金
属成品の表面に凹凸を生じ、寸法精度が悪くなる。ま
た、ショットの平均粒子径が小さくなるに従って、発火
する危険が高くなり、ストック中やブラスト加工中の取
扱いが難しくなる。なお、ブラスト加工中の静電気の発
生は小さく、供給パイプ内での目詰まりを生じることは
少ない。

【０００６】アルミナ、アルミナシリカ、カーボランダ
ム、ジルコニアシリカなどのセラミックスからなるショ
ットは比重が２．６〜４．０と中程度で、またモース硬
度は７．５〜９．０と大きい。これらのセラミックスの
ショットを使用すると、金属成品に凹凸を生じること無
く寸法精度のよい加工を施すことができる。また、ブラ
スト加工中に金属成品に衝突して割れることも少なく、
繰り返し使用することができる。しかし、静電気による
帯電から、特に粒子径が小さくなるに従って、この静電
気の影響が大きく現れ、８０メッシュ程度のものでも、
加工装置の内面にショットが付着して、装置内を視認す
ることができ無くなったり、供給パイプの詰りを生じる
など、円滑なブラスト加工を行うことが困難である。

【０００７】ＳｉＯ2を主成分とするガラスショットは
比重が２．５前後と小さく、また、静電気による帯電は
僅かであり、供給パイプの詰りを生じること無く、円滑
なブラスト加工を行うことができる。また、ブラスト加
工された金属成品の表面には凹凸が生じておらず、寸法
精度のよい加工を施すことができる。しかし、割れ易
く、繰り返し使用すると、その鋭い割れ面による加工不
良や、安定した効果が得られない等の課題を有してい
る。また、モース硬度が６前後であるため、硬い金属成
品に対しては硬度不足から十分な加工硬化を得ることが
できないという課題があった。

【０００８】以上の各種材料からなるショットでは、金
属成品に凹凸を生じること無く金属成品の加工を円滑に
行うことができず、ショットの開発が望まれていた。こ
の発明では、寸法精度のよいブラスト加工を円滑に行な
うことのできるショット材を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明では、ショット
を、重量比でセラミックス成分を５〜２７％、ガラス成
分を６３〜９５％の組成を有し、その粒子径を１５０〜
８００メッシュとしている。

【００１０】この発明のショットを噴射速度５０〜２４
０ｍ／ｓｅｃで噴射して金属成品にブラスト加工を施す
と、静電気による帯電が少なく、ショットが供給パイプ
内で詰ったり、加工装置内面へ付着することが少なく円
滑なブラスト処理を施すことができるとともに、加工さ
れた金属成品の表面には、凹凸を生じること無く加工硬
化と疲労強度の増加という効果が得られる。

【００１１】なお、セラミックス成分が５％以下ではシ
ョットが割れ易くなり、あえて繰り返し使用すると割れ
口の鋭いショットにより、金属成品の表面が傷付けられ
たり、安定した加工硬化の効果が得られなくなる。ま
た、３０％を越えると静電気の帯電の影響が大きくな
り、ショットが供給パイプ内で詰ったり、加工装置内面
へ付着して、円滑なブラスト処理を行なうことが困難に
なる。

【００１２】また、ショットの粒子径は１５０〜８００
メッシュのものが利用できるが、８０メッシュより大き
な粒子径のショットでは、加工硬化と疲労強度の増加と
いう効果が十分に得られない。また、８００メッシュよ
り小さな粒子径のショットでは、静電気による影響が大
きくなるとともに、ショット自体の製造が困難となり実
用的ではない。これらから３００〜４００メッシュのシ
ョットが望ましい。

【００１３】

【作用】上述したように、ガラス成分にセラミックス成
分を重量比で５〜２７％混合したショットとしているこ
とにより、ショットの流動性・付着性が改善され、ま
た、金属成品へ衝突する際の割れの発生率を減少するこ
とができる。そして、金属成品に対して、金属成品に凹
凸を生じること無く金属成品の加工を円滑に行うことが
できる。

【００１４】

【発明の効果】この発明では、重量比でセラミックス成
分を５〜２７％、ガラス成分を６３〜９５％の組成を有
し、その粒子径を１５０〜８００メッシュとするショッ
トを噴射速度５０〜２４０ｍ／ｓｅｃで噴射することに
より、金属成品の寸法精度を損なうこと無く、円滑なブ
ラスト加工を施すことができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。

【００１６】図１はこの各実施例及び比較例で使用した
ブラスト装置を示し、有底筒状に形成されたチャンバ１
と、このチャンバ１の上部にショットＰを貯溜するホッ
パ２が設けられている。また、チャンバ１内にはモータ
３により回転する固定台４が取付けられ、ワークＷを固
定して回転可能とされている。そして、チャンバ１の胴
部には内面に帯電防止材を塗布したガラスからなる覗き
窓４が設けられるとともに、下部がロート状に形成さ
れ、この下端部から連通管５によりホッパ２の上部に連
通されている。また、チャンバ１の外部に設けられたバ
ルブ６により開閉可能とされた高圧空気を供給する空気
供給管７が設けられていて、その先端に固定台４にセッ
トされたワークＷに空気を噴射するノズル８が連結され
ている。なお、バルブ６は操作スイッチＳｗにより開閉
される。

【００１７】ホッパ２の下部は円錐形状に形成され、そ
の下端部に設けた供給口からショットＰが流れ落ちるよ
うにされ、この供給口に可撓性の供給パイプ９が空気供
給管７の途中に連結されて、ホッパ２から流れ出たショ
ットＰが供給パイプ９から空気供給管７を通って圧縮空
気とともにノズル８から噴射可能とされている。なお、
ショットＰの供給量はホッパ２の下端部に設けられたダ
ンパ１０の開閉により調整可能とされている。従って、
チャンバ１内に貯溜されたショットＰは高圧空気ととも
にノズル８から勢いよく噴射され、固定台４にセットさ
れたワークＷに衝突してブラスト加工を行なう。そし
て、５〜１２ｍｍφのノズル８から噴射されたショット
Ｐは、ワークＷに衝突した後落下し、空気とともにチャ
ンバ１の下部から連通管５内を通ってホッパ２内に運ば
れる。そして、ホッパ２内に運ばれたショットＰは邪魔
板１１に衝突してホッパ内に落下貯溜され、再度ノズル
８からワークＷへ噴射されることが繰り返される。ま
た、ホッパ２内に流入した空気はダクト１２を経て系外
に排出される。

【００１８】このブラスト装置の供給パイプ９は内径が
１９ｍｍφの可撓性のゴムホースが用い、このゴムホー
スの外周にはスチールコイルを捲着して帯電を防止し
た。このブラスト装置を使用して、ブラスト加工を行っ
た。なお、ホッパ９にはショット５ｋｇを挿入し、噴射
量は５ｋｇ／ｍｉｎ．とし、ショットを約３０秒間吹き
付けた。なお、以下の比較例１〜９、実施例１〜３にお
いて、特に断らない例では、平均粒子径を３００メッシ
ュ、噴射速度を１５０ｍ／ｓｅｃとした。また、ワーク
Ｗとして、材質ＳＫＨ５１、長さ３５ｍｍ、の成形バイ
トを使用した。 〈比較例１〉比較例１は、ショットとしてスチールを用
いた例であって、ショットは目詰まりを生じること無く
順調に流れ、ブラスト加工を行うことができた。しか
し、ワークＷの表面に微細な凹凸が発生するとともにエ
ッジ部が丸まってしまい、寸法精度に欠けるものであっ
た。 〈比較例２〉比較例２は、ステンレスからなるショット
について試験を行った。ショットは目詰まりを生じるこ
と無く順調に流れ、ブラスト加工を行うことができた。
しかし、ステンレスは軟いため、目的とする加工硬化の
効果が得られなかった。 〈比較例３〉比較例３は、ガラスからなるショットにつ
いて試験を行った。ショットは目詰まりを生じること無
く順調に流れ、ブラスト加工を行うことができた。しか
し、一回の噴射により球形のショットが割れてしまい、
繰り返し使用することができなかった。特にこのショッ
トの割れ口は尖っているため、繰り返し使用するとワー
クＷを削ってしまい、寸法精度に狂いを生じていた。 〈比較例４〉比較例４は、ショットとして、比重３．９
０、モース硬度は９．０の球形アルミナを使用した。目
詰まりの頻度が高く、１０本処理する間に９本について
供給パイプ９内で目詰まりを生じて、ブラスト加工を円
滑に行うことができなかった。なお、処理後のワークＷ
については、その表面に凹凸が生じたり、エッジ部が丸
まることもなく、寸法精度に優れたものであった。 〈比較例５〉比較例５は、ショットとして、比重３．２
０、モース硬度は９．０の球形シリコンカーバイト（Ｓ
ｉＣ）を使用した。球形アルミナの場合と同様に目詰ま
りの頻度が高く、１０本処理する間に９本について供給
パイプ８内で目詰まりを生じて、ブラスト加工を円滑に
行うことができなかった。なお、処理後のワークＷは球
形アルミナの場合と同様に寸法精度に優れた加工硬化の
効果が得られていた。 〈比較例６〉比較例６は、比重３．７６、モース硬度は
９．０の球形ジルコニア・シリカ（ＺｒＯ2６７％，Ｓ
ｉＯ2３０％，Ａｌ2Ｏ3１％，ＴｉＯ2１％）を使用し
た。比較例４の場合と同様に目詰まりの頻度が高く、１
０本処理する間に９本について供給パイプ８内で目詰ま
りを生じて、ブラスト加工を円滑に行うことができなか
った。なお、処理後のワークＷについては、その表面に
微細な凹凸が発生し、エッジ部も丸まっていた。 〈比較例７〉比較例７は、比較例４と同じく球形アルミ
ナを使用したが、その粒子径を比較例４よりも細かい８
００メッシュを用いた。１０本処理したが、全てで目詰
まりして、ブラスト加工を円滑に行うことができなかっ
た。なお、処理後のワークＷについては、その表面に凹
凸が発生することなく、エッジ部も丸まることがなく、
寸法精度に優れたものであった。 〈比較例８〉比較例８は、比較例４と同じく球形アルミ
ナを使用したが、その粒子径を比較例４よりも大きな５
０メッシュを用いた。目詰まりを生じること無く加工を
行なうことができたが、処理後のワークＷの表面が硬化
していたが、エッジ部にチッピングが発生し使用不可能
であった。 〈比較例９〉比較例９は、ガラス成分にアルミナ成分を
重量比で３０％混合したショットを使用した。平均粒度
は３００メッシュ、モース硬度は８．０である。１０本
処理する間に９本について供給パイプ８内で目詰まりを
生じて、ブラスト加工を円滑に行うことができなかっ
た。 〈実施例１〉実施例１は、ガラス成分にアルミナ成分を
重量比で２５％混合した粒子径３００メッシュの球形の
ショットを使用した。モース硬度は８．０である。２０
本のワークＷについてブラスト加工を行ったが、目詰ま
りを生じることなく円滑に処理することができた。ま
た、この間のショットが割れることも比較的少なく、繰
り返して処理することができた。 〈実施例２〉実施例２は、実施例１における混合比率を
１５％とした例であって、他の条件を実施例１と同様に
行った。２０本のワークＷについてブラスト加工を行っ
たが、ショットＰは非常に良好に流れて円滑に処理する
ことができた。また、この間のガラスショットの割れの
割合も比較的低く、繰り返して処理することができた。 〈実施例３〉実施例３は、ガラス成分にジルコニア成分
を重量比で１５％混合したショットをホッパ２内に充填
して行った。２０本のワークＷについてブラスト加工を
行ったが、目詰まりを生じることなく円滑に処理するこ
とができた。また、この間のガラスショットの割れの割
合も比較的低く、繰り返して処理することができた。ま
た、処理後のワークＷについては、その表面に凹凸を生
じること無く、エッジ部もシャープなままで、寸法精度
に優れたものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブラスト装置の概略を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…チャンバ ２…ホッパ ４…固定台 ５…連通管 ７…空気供給管 ８…ノズル ９…供給パイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比でセラミックス成分を５〜２７
   ％、ガラス成分を６３〜９５％の組成とされ、その粒子
   径を１５０〜８００メッシュとしたことを特徴とするブ
   ラスト加工用のショット。
2. 【請求項２】 重量比でセラミックス成分を５〜２７
   ％、ガラス成分を６３〜９５％の組成を有し、その粒子
   径を１５０〜８００メッシュとしたショットを噴射速度
   ５０〜２４０ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする金
   属成品のブラスト加工方法。
3. 【請求項３】 重量比でセラミックス成分を５〜２７
   ％、ガラス成分を６３〜９５％の組成を有し、その粒子
   径を１５０〜８００メッシュとしたショットを噴射速度
   ５０〜２４０ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする金
   属成品のブラスト加工装置。