JPS63118001A - 研掃材の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アルミニウムや亜鉛、その他の金属鋳物製
品、金型等の表面を研掃装置でショツトブラストしたり
ショフトビーニングするのに用いる金属粒子製研掃材の
製造方法及び製造装置に関し、特に、球状又はそれに近
い形状の研掃材を、簡単に且つ制御された粒度で効率良
く量産できるようにするものである。

〔従来の技術〕

従来の研掃用金属粒子（研掃材）の製造方法としては、
例えば所定の太さのステンレス線材を切断機で所定の長
さに切断してステンレス製カットワイヤを得るものがあ
る。これによれば、初期形状が円柱状で角があって研掃
能力が比較的高く、かつ耐蝕性の優れた研掃材が得られ
る。ステンレス鋼の耐蝕性に着目した研掃材としては、
その他、ステンレス製ビーズやステンレス製グリッドが
製造され１．広く用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の製造方法で得られたス
テンレス製研掃材にあっては、その流動性、寿命１価格
、製造の難易等、種々の点で問題がある。

例えば、ステンレス製カットワイヤは、線材を切断して
得るため切断パリがあり、研掃装置で被研掃物に投射し
て用いる際は、予め別に投射を行うなどして角を丸めて
おかないと被研掃物の仕上りが不均一になる。また、シ
ョツトブラスト装置等の研掃装置で被研掃物に投射を繰
り返すうちに、研掃材の流動性が変化して投射量が脈動
し易い。

更にまた、特に粒径の小さいものを得る場合、切断が面
倒で比較的高価格になるという問題点があった。

これにだいしステンレス製ビーズの場合は、カットワイ
ヤよりも更に高価格であり、しかも製造工程で内部に引
は巣を生じるため投射時に破砕され易く、研掃材として
は短寿命であるという問題点があった。

ステンレス製グリッド（ｇ　ｒ　ｉ　ｔ）の場合は、比
較的安価であり、かつ常に存在するエッヂのため高研削
性能を有する。然しその反面、被研掃物の滑らかな仕上
がりが困難で、且つ比較的短寿命であるという問題点が
あった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、上記の線材切
断や鋳造等の方法とは異なる製造方法により、且つ簡単
な構造の装置を利用して、球状又はそれに近い形状の研
掃材を制御された粒度で効率良く量産できるようにする
ことにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するこの発明は、金属小薄片を投射装
置で投射し、２０ｔａ／ｓｅｃ　＝　１００ｍ／ｓｅｃ
の投射速度で高硬度体に打ち当て、かつその投射速度に
応じて前記打ち当ての繰り返し回数を制御することによ
り、所要の粒度に調整した略球状の金属粒子を得ること
を特徴とする研掃材の製造方法を第一発明として提供す
ると共に、金属小薄片を所定の投射速度で投射する投射
装置と、この投射装置の投射経路中に配設した高硬度部
材からなる衝突装置と、この衝突装置の下流側から前記
投射装置の上流側に被投射物を運ぶ搬送装置と、前記衝
突装置への投射回数を所定の回数に制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする研掃材の製造装置を第二発明
として提供する。

〔作用〕

この発明では、投射装置により、２０ｍ／ｓｅｅ〜１０
０ｍ／ｓｅｃの速度で金属小薄片を高硬度体に繰り返し
打ち当てて、該金属小薄片を球状ないし球状に近い形状
に丸める。その際、予め求めておいた投射速度及び投射
回数と、得られる金属粒子の粒度との関係に基づき、投
射繰り返し回数を制御し金属粒子の粒度を研掃材として
最適に調整する。

かくして、所定の粒度分布を有し、流動性が安定した、
寿命の長い、安価な研掃材を連続して多量に製造できる
。

Ｃ実施例〕 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第１Ｏ図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。

先ず、構成を説明すると、第１図、第２（２Ｉに示す研
掃材製造装置において、１は後述するような金属小薄片
Ｍを遠心力で投射する投射装置であり、この投射装置１
は函体２の上部に固定されており、例えば電動モータか
らなる回転駆動装置３の出力１Ｍ３ａにインペラ一部４
が結合されている。このインペラ一部４は、前記出力軸
３ａと一体回転する複数枚のインペラーブレード５と、
出力軸３ａ端に取付けられてインペラーブレード５の回
転中心に位置するディストリビュータ６と、それらを覆
うインペラーボックス７とを備えている。そしてディス
トリビュータ６の一端には吸込み口６ａが、側面には複
数個の吐出口６ｂが形成しである。

またインペラーボックス７の下面には函体２内に連通ず
る投射口８が形成され、かつ側面には前記ディストリビ
ュータの吸込み口６ａに臨む受は皿９が配設されている
。なお、１０はコントロールゲージで、前記ディストリ
ビュータ６を覆うようにインペラーボックス７の内側に
形成され、吐出口６ｂの吐出量を制御する。１１は前記
出力軸３ａの軸受である。

上記の函体２の内部上方には、その上面に形成された前
記投射口８に対向させて、衝突装置１２が吊具１３を介
して取付けられている。この実施例の衝突装置１２は、
例えば２７Ｃｒ鋳鉄等の高硬度材からなる反射板１２Ａ
と、この反射板１２Ａに近接して平行に設けられた反射
板１２Ｂとで構成されている。

上記の函体２の内部には、その上部から底面にかけて斜
めに仕切るエプロン板１４が形成されて、衝突装置１２
に衝突した後の粒子を底部の溜り場１５に導く。

函体２の側方には、この溜り場１５から上方に向かって
伸び、投射装置１の上位に達する殴送装置１６が立設さ
れている。図には、上下方向に反転循環させる多数のバ
ケット１６ａを備えたパケットエレベータを示している
。

上記の搬送装置１６を内蔵したハウジング１７の上部に
は、前記バケッｌ−１６３で搬送された研掃材粒子が投
入されるホッパ１８が設けである。

またそのホッパＩ８の人口側には、粒子の内の微細なも
のを風選するダスト風選機１９が設置されている。一方
、ホッパ１８の出口側には、流量調節機２０が、投射装
置１の受は皿９との間に設置されている。この流量調節
機２０の開度を設定して、ホッパ１８から流出する単位
時間当たりの粒子の容量または重量を規制する。

Ｃは投射装置１の回転駆動と搬送装置１６の運転を制御
する制御装置であり、投射回数を時間制御するためのタ
イマを内蔵している。

次に、この発明の詳細な説明する。

原料の金属小薄片Ｍとしては、例えば、この出願人が先
に出願した特願昭５９−６０３８４号明細書に記載され
ている直径０．５〜ｌ、　Ｏ１ｍ、厚み０゜３龍の椀状
金属チップＭ（第３図）を用いた。第４図は、この椀状
金属チップＭの製造装置を示す。

この熔融槽２１内にまず、第１表に示す組成の溶融金属
２２を満たす。

これは、ＳｕＳ　３０４　、スクラップ材、Ｆｅ−５ｉ
　、　Ｆｅ−Ｃｒ　、Ｆｅ−Ｎｉを用いて成分調整し、
高周波誘導炉によって溶製したものである。この溶融金
属２２の中に、銅製の回転ドラム２３の外周に設けた椀
状突起２４の先端部を挿入する。そして、発熱体２５に
より温度を調整すると共に、レベル調整ブロック２６を
昇降させて溶融金属レベルを調整しつつ、回転ドラム２
３を２００〜３００ｒｐｎ＋程度の回転数で回転して、
突起２４の先端部に付着した溶融金属を少なくとも部分
的に凝固させ、突起２４から剥離させることにより、椀
状金属チップＭが得られた。

第１表 このようにして製造した椀状金属チップＭを、第１図に
示す函体２の底部に投入すると、搬送袋７１１６のパケ
ット１６ａで汲み上げられ、ダスト風選機１９．ホッパ
１８を経て、流量調節機２０により制御された流量で投
射装置１のインペラー部４に導かれ、インペラーブレー
ド５の回転遠心力で投射口８から投射される。そして衝
突装置１２の反射板１２Ａから１２Ｂへと衝突した後、
エプロン板１４面上を滑り降りて溜り場１５に落ち、再
び搬送Ｗ置１６でホッパ１８へ搬送される。以上の工程
を繰り返す内に、衝突の衝撃で金属粒子は徐々に椀状か
ら球状に整形される。その間に発生した微量の粉塵は、
ダスト風選機１９で分離され、図外のバッグフィルタに
補集される。

なお、上記の投射サイクルの繰り返し回数は、例えば制
御装置Ｃにおけるタイマにより投射装置１の運転時間を
制御して行うことができる。すなわち、いま、１００　
ｋｇの椀状金属チップＭをホッパ１８に投入し、流量調
節機２０を１００ｋｇ／ｍｉｎに調節したとすると１サ
イクルで１分となり、投射回数１００回とするにはタイ
マを１００分に設定すればよい。

かくして連続投射で繰り返し打撃を加えて球状化したも
のを、４０００μｍ目の篩に通した後１０５μｍ目の篩
にかけることにより、１０５〜４０００μｍ目の粒度を
有する研掃材を容易に得ることができる。

例えば第２表は、上述の処理を１〜２４時間の範囲で行
って得られた研掃用金属粒子を篩分けしたものの粒度構
成の一例を示すものである。

第２表 第２表から明らかなように、この発明による金属粒子は
粒度がよく揃っており、ＪＩＳＧ５９０３の５４０の仕
様を充分に満足している。

以下に、第１図に示す研掃材装置により製造される研掃
材としての金属粒子の粒径、流動性、研掃性能、寿命等
について、実験結果に基づき説明する。

（粒径について） 第５図は、粒径と投射回数との関係を、投射速度をパラ
メータとして表したものである。

初期粒径７４０μｍ目の椀状金属チップＭを、第１図の
研掃材製造装置で反復投射すると、徐々に折り曲げられ
て球状化が進み、その中心粒径（篩目で篩ったときの５
０％相当粒径）が変化する。この場合、投射速度が速い
程より少ない投射回数で球状化し、投射速度７０ｍ／ｓ
ｅｃでは約１５０回、５０ｍ／ｓｅｃでは約３００回で
、中心粒径約５００μｍ目のほぼ球形をした金属粒子が
得られた。

第６図は初期粒径７４０μｍ目の椀状金属チップＭを、
第１図の研掃材製造装置で反復投射して中心粒径約５０
０μｍ目の研掃材粒子が得られるまでの投射回数と投射
速度との関係を表すものである０図から明らかな如く、
投射速度２０ｎ＋　／ｓｅｃ未満では１０００回以上投
射を繰り返しても中心粒径５００μｍ目の金属粒子は得
られない。一方、投射速度１００ｍ／ｓｅｃを超えると
投射速度増大の効果がなくなる。

すなわらこの発明における投射速度は２０ｍ／ｓｅＣ〜
１００ｓ　／ｓｅｃの範囲が適当である。

第７図は一枚の反射板１２Ａを用いて、初期粒度７４０
μｍ目の椀状金属チップＭを第１図の装置で投射し、中
心粒径５００μｍ目の研掃材粒子が得られる迄の投射回
数と反射板１２Ａの傾斜角度θとの関係が求められてい
る。

すなわち、角度θ＝０〜３０度の間では、粒度に対する
傾斜角の影響は殆ど認められない、一方、傾斜角θが７
０度以上になると、前記と較べて２倍以上の投射回数が
必要である。

この事実から、衝突装置１２は、１枚乃至２枚の反射板
１２Ａを傾斜角θ＝０〜３０度の範囲で、可変または固
定して構成するのが適当である。

（流動性について） 鋳物製品を研掃材粒子でショツトブラストしたときの、
投射前と５００回投射後の研掃材粒子の流動性の変化を
、この発明により得られた研掃材と、市販の研掃材であ
るスチールショット及びステンレス製カットワイヤとに
つき比較した。

この場合の流動性は、第８図に示す流れ角測定装置３０
を用いて測定したものであり、基台３１上に傾斜して支
えられた軟鋼板製の流れ板３２面に研掃材３３の供試品
を置き、その流れ板３２を次第に傾けていったとき研掃
材３３が滑落し始める点の傾斜角（流れ角）αを分度器
３４で測定した。なお、３５は流れ板３２の回動輪であ
る。また３６は流れ板支えコロであり、支持棒３７に上
下可動に装着したスライダ３８に取付けられている。

第３表にその流れ角測定結果を示す。

この表から明らかなように、投射前（未投射）のものは
、この発明の研掃材粒子と市販のスチールショットとで
略同程度の流動性を有するが、ス第３表 テンレス製カットワイヤは円柱状であるため流動性が著
しく劣る。

５００回投射後は、いづれの研掃材も全て球状となり、
滑落開始角度は同じになっている。

すなわちステンレス製カットワイヤは、投射前と投射後
とでは著しく流動性が変化しており、そのため投射中の
流量が脈動して被研掃物の仕上がりが不均一である。こ
の発明による研掃材にはそのような不安定な現象は認め
られない。

第９図は、上記の流れ角αと、第１図の研掃材製造装置
における投射回数との関係を、投射速度をパラメータと
して表したものである。この図から明らかな如く、椀状
金属チップＭから始めて投射を繰り返すと、次第に粒子
が丸みを帯びて球状に近づき、それにつれて粒子の流れ
角度αが減少し、流動性が増して安定した研掃材が得ら
れる。

その際の流動性の変化は第５図に示した中心粒径の変化
と同様であり、投射速度の影響が大きい。

（寿命について） 第４表に、この発明で得た研掃材と市販のステンレス製
ビーズ及びステンレス製カットワイヤとの寿命につき、
比較試験した結果を示す。

試験方法は、ショツトブラスト装置を用いて、鋳物製品
に６３ｍ１ｓｅｃの投射速度で供試研掃材を連続投射し
、所定篩（供試研掃材粒径のｌ／２）の篩上残留率が４
５％に至る投射回数をもって寿命値として評価した。

本発明による研掃材粒子は、市販のステンレス製ビーズ
の４倍以上、また、ステンレス製カットワイヤと同等の
研掃材としての寿命を得ることができた。

第４表 （研掃効果について） この発明による研掃材の研掃効果を見るため、アルミダ
イカストを対象としてショツトブラストを行い、表面の
仕上がり具合を市販のステンレス製カットワイヤの場合
と比較した。

第５表にその結果を示す。

試験方法は、５０ｍ／ｓｅｃの投射速度で研掃材粒子を
投射し、研掃されたアルミダイカストの面粗度をＪＩＳ
Ｂ−０６０１に基づいて測定した。

第５表から明らかなように、本発明の研掃材は、同粒度
のステンレス製カットワイヤと、同様の投射条件下でほ
ぼ同様の表面粗度が得られ、同様の研掃効果を存するこ
とが認められた。

第５表 第１０図には研掃材製造装置の他の実施例を示す。

この実施例は、投射装置を、遠心式のものに替えエアー
プロー式にした点が上記の第一の実施例と異なる。すな
わち、搬送装置１６のパケット１６ａからホッパー４０
内に投入された金層粒子は、導入管４１を経て、その先
端に連結されたノズル４２から圧縮空気ＣＡと共に投射
される。そのときの粒子投射流量は、ホッパー４０の出
口側の開口度を流量調節管４３で調節することにより行
われる。

この実施例によれば、投射装置の構成が簡単になる利点
がある。その他の作用効果の点は、第１図に示すものと
特に異なるものではない。

なお、上記の実施例では、衝突装置は高硬度部材からな
る２枚の衝突板を平行に配設して構成したものを示した
が、１枚の衝突板でもよく、また板状以外の、例えばブ
ロック状のものでもよい。

また上記実施例の研掃材はステンレス鋼よりなるものを
説明したが、その他、例えば銅、真鍮。

亜鉛、アルミニウム等についても、同様に通用できる。

更にまた、投射回数の制御をタイマで行う場合を述べた
が、これに限定されるものではなく、例えば搬送装置１
６の搬送回数を検知して行う等、その他の制御手段を用
いてよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、金属小薄片を、所定範囲の投射速度
で高硬度体に繰り返し投射せしめ、しかもその投射回数
を所要の粒度に合わせて調整するものとした。そのため
、次のような特性を持つ研掃材粒子を安価に提供できる
という効果がある。

■　被研掃物に応じて最適の粒度を有する。

■　球またはそれに近い形状で切断パリがない。

■　流動性が安定して均一な仕上りが得られる。

■　寿命が長い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る研掃材製造装置の一実施例を示
す部分切欠き断面図、第２図は第１図の要部拡大断面図
、第３図は金属小薄片の一例を示す斜視図、第４図はそ
の金属小薄片の製造装置の側面図、第５図は粒径と投射
回数との関係を投射速度をパラメータとして示すグラフ
、第６図は粒径と投射速度との関係を表すグラフ、第７
図は粒径と衝突装置への衝突角度との関係を表すグラフ
、第８図は粒子の流動性を測定する流れ角測定装置の側
面図、第９図は第１図の装置で得た研掃材粒子の投射回
数と流れ角との関係を表すグラフ、第１０図はこの発明
に係る研掃材製造装置の他の実施例を示す部分切欠き断
面図である。 １は投射装置、１２は衝突装置、１６は搬送装置、Ｃは
投射回数制御手段である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属小薄片を投射装置で投射し、２０ｍ／ｓｅｃ
   〜１００ｍ／ｓｅｃの投射速度で高硬度体に打ち当て、
   かつその投射速度に応じて前記打ち当ての繰り返し回数
   を制御することにより、所要の粒度に調整した略球状の
   金属粒子を得ることを特徴とする研掃材の製造方法。
2. （２）金属小薄片を所定の投射速度で投射する投射装置
   と、この投射装置の投射経路中に配設した高硬度部材か
   らなる衝突装置と、この衝突装置の下流側から前記投射
   装置の上流側に被投射物を運ぶ搬送装置と、前記衝突装
   置への投射回数を所定の回数に制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする研掃材の製造装置。