KR102014765B1 - 워터젯 피닝 방법 - Google Patents

Abstract

종래보다 소형 장치로 간편하게 워터젯 피닝을 할 수 있으며, 기존의 수중 세정기의 이용을 가능하게 하는 워터젯 피닝 방법을 제공한다.
세정조의 수계 세정액의 액면에서 대상물의 처리 대상면까지의 거리가 100mm 이상 300mm 미만이 되도록 상기 대상물을 상기 수계 세정액에 침지하고,
상기 세정조 내의 상기 수계 세정액 내에서 노즐로부터 아래 방향으로 상기 대상물을 향해 상기 수계 세정액을 분사하는,
워터젯 피닝 방법.

Description

워터젯 피닝 방법{WATER JET PEENING METHOD}

본 발명은 워터젯 피닝 방법에 관한 것이다.

종래, 금속 가공물의 표면 경화를 위해 가공물 표면에 작은 강구(綱球)(샷)를 충돌시켜 압축 잔류 응력을 부여하는 피닝이 알려져 있다. 또한 캐비테이션(cavitation) 분류(噴流)에 의한 캐비테이션의 충격력을 이용하는 워터젯 피닝이 알려져 있다(예를 들면, 일본특허 제2991545호 공보, 이하 '특허문헌 1', 일본특허 제3162104호 공보, 이하 '특허문헌 2').

워터젯 피닝에서는 유체의 속도 증가에 따라 압력이 저하하고, 다수 발생하는 기포가 성장한 후 압력 회복에 따라 수축하여 소멸할 때 발생하는 충격력을 이용한다. 따라서, 액체 이외의 처리 재료가 불필요하고, 처리 후에 샷을 분리 회수하거나 세정하거나 하는 공정이 불필요하다.

또한, 샷으로는 충돌 처리가 어려웠던 좁은 부분을 가지는 복잡한 표면 형상도 피닝 처리할 수 있다. 또한 소구 충돌에서는 피닝 흔적인 오목부는 소구의 외부 형상에 따라 크고 전체적으로 거친 처리면이 되는 반면, 워터젯 피닝에서는 오목부의 지름이 작고 주위와의 경계도 연속적이고 모호하기 때문에 처리면이 전체적으로 매끄럽게 된다. 워터젯 피닝은 원자로 압력 용기 구조물의 잔류 응력 개선에도 이용되고 있다(예를 들면, 일본 특개평7-328860호 공보, 이하 '특허문헌 3', 특허 제2840027호 공보, 이하 '특허문헌 4').

종래의 워터젯 피닝은 액중에 60~70MPa의 고압수를 노즐로부터 아래쪽으로 분사하여 강력한 캐비테이션 분류를 형성시킨다. 액면에서 대상물의 처리면까지 600mm 정도 또는 1.5m(일본 재료학회지 「재료」Vol. 45, No. 7, pp. 740-745, July 1996 논문 'SUS304 철강 내식성 및 피로 강도에 미치는 워터젯 피닝의 영향', 이하 '비특허문헌 1')로 충분한 수심이 확보되는 경우가 많고, 이보다 얕은 경우에도 특허문헌 1, 2에 개시된 것과 같은 300mm였다. 이것은 고압의 분사에 따라 액면으로부터 공기를 흡입하지 않는 것에 의해 캐비테이션의 발생을 촉진하기 때문이다.

워터젯 피닝을 행하는 수조의 수심은 처리 부위까지의 수심보다 깊을 필요가 있다. 따라서 피닝 시공 장비는 대형화되어 있었다.

한편, 금속제 절삭 가공물 등은, 가공 공정 후 세정액을 분사하여 절삭 찌꺼기 등을 씻어낸다. 이 때, 세정조 내의 가공물을 향해 위쪽에 위치된 분사 노즐이 탱크로부터 공급되는 고압 세정액을 분사하는 수중 세정기가 사용된다.

세정 후의 가공물에 대해 워터젯 피닝에 의해 압축 잔류 응력을 부여하는데, 이 때 가공물을 이동시키지 않고 수중 세정기에서 세정 공정에 이어 피닝 공정을 행할 수 있다면, 작업 효율이 크게 향상된다. 그러나 기존의 수중 세정기는 너무 작아서 수중 세정기에서 종래의 워터젯 피닝 방법을 그대로 채용할 수 없었다.

본 발명은 종래보다 소형 장치로 간편하게 워터젯 피닝을 행할 수 있고, 기존의 수중 세정기의 이용을 가능하게 하는 워터젯 피닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시 형태에 따른 워터젯 피닝 방법은,

세정조의 수계 세정액의 액면에서 대상물의 처리 대상면까지의 거리가 100mm 이상 300mm 미만이 되도록, 상기 대상물을 상기 수계 세정액에 침지하고,

상기 세정조 내의 상기 수계 세정액 중에 노즐로부터 아래 방향으로 상기 대상물을 향해 상기 수계 세정액을 분사한다.

본 발명의 워터젯 피닝 방법에 의하면, 액면에서 처리 대상면까지의 거리를 종래보다 얕게 하여 워터젯 피닝을 행할 수 있다. 따라서 기계 부품을 세정하는 수중 세정기를 이용한 워터젯 피닝이 가능하며, 작업 효율이 향상한다.

도 1은 실시 형태의 워터젯 피닝을 행하는 수중 세정기의 예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2a는 정류기가 부착된 나팔형 분사 노즐의 개략 단면도, 2b는 정류기의 하류 측에서 본 사시도이다.
도 3은 급확대형 분사 노즐을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 순환 저해체가 설치된 재치대의 사시도이다.
도 5는 평가 A, 평가 B, 평가 C의 워터젯 피닝 테스트의 기준을 나타내는 사진 대용 도면이다.

본 실시 형태의 워터젯 피닝 방법을 실시한 수중 세정기를 도 1에 나타낸다. 도 1은 수중 세정기의 개략을 나타낸 측단면도이다. 그리고 도 2 및 도 3은 도 1의 수중 세정기에 장착되는 분사 노즐을 나타내는 모식도이다. 도 2a는 나팔형 노즐의 개략 단면도, 도 2b는 노즐 본체의 상류 측에 배치된 정류기의 하류 측에서 본 사시도이다. 도 3은 급확대형 노즐의 개략 단면도이다. 또한, 도 4는 도 1의 세정조 내에서 대상물(W)을 올려 고정하는 재치(載置)대로서 세정액의 순환을 억제하는 방해판이 장착된 것의 사시도를 나타낸다.

수중 세정기(1)는, 세정조(2), 세정액 탱크(4), 회수용 탱크(30)를 가진다. 세정조(2)에는 기계 부품 등 처리되는 대상물(W)이 재치되고, 세정액(C)이 저장된다. 세정액 탱크(4)는 세정액(C)의 공급원이 된다. 회수용 탱크(30)에는 사용된 세정액(C)이 유입된다. 세정액 탱크(4)로부터 세정조용 세정액 공급 유로(40)를 통해 세정액(C)이 세정조(2)에 공급된다.

세정조(2)의 상방에는 분사 노즐(10)이 승강 가능하게 설치되고, 노즐 하단의 분사구(14)가 임의의 높이에 배치된다. 피스톤 펌프(6)에 의해 세정액 공급 유로(5)에서 세정액 공급용 밸브(7)를 거쳐 분사 노즐(10)에 고압 세정액이 공급된다. 세정액 공급 유로(5)에는 압력 변환기(8)가 배치된다. 측정된 압력에 따라 제어부(미도시)는 압력을 조정한다.

세정액 공급 유로(5)로부터 분기하는 드레인 유로(50)에는 드레인용 밸브(51)를 통해 세정액 탱크(4)에서 직접 회수용 탱크(30)로 세정액을 흘릴 수 있다. 회수용 탱크(30) 내로 회수된 사용 후 세정액(C)은 원심 펌프(31)에 의해 끌어 올려지고, 회수 유로(33)에 의해 필터(32)를 통해 불순물이 여과된 후 세정액 탱크(4)로 되돌려진다.

세정액 공급용 밸브(7)는 상시 닫힌 단동(單動) 전자 밸브이다. 드레인용 밸브(51)는 상시 열린 단동 전자 밸브이다. 이러한 전자 밸브는 제어부로부터의 지령에 따라 구동 제어되고, 각 펌프를 연동하여 제어함으로써, 세정액 공급 분사가 제어된다.

대상물(W)은 재치대(3)에 재치 고정되고, 재치대(3)의 구동에 의해 세정조(2)로 출입된다. 또한 재치대(3)는 피닝 공정에서 분사 노즐(10)로부터 분사되는 워터젯에 대하여 대상물(W)을 상대 이동시킨다. 제어부는 분사 노즐(10)의 세정액 분사와 연동하여 재치대(3)를 상대 이동시킨다.

도 2a에 나타낸 바와 같이, 분사 노즐(10)의 노즐 본체(11)에는, 초크(12)와 분구(13)가 형성되어 있다. 초크(12)는 상류 측으로부터 직경을 감축한 유로의 하류에 일정한 구경으로 연장된다. 분구(13)는 초크(12)의 하류 단에서 역테이퍼 형상으로 직경을 확대한다. 분구(13)는 중심 축에서 15도 이상 30도 이하의 각도로 넓어진다. 분구(13)를 가지는 분사 노즐(10)에 의해 수중 분사 시에 분류의 유선이 역테이퍼 형상으로 확대되고 분류 주위에 난류가 생겨 분류 내의 캐비테이션을 발달시킨다.

도 2a에 나타내는 분사 노즐(10) 대신 도 3에 나타내는 분구(噴口) 형상이 상이한 분사 노즐(20)을 이용해도 된다. 분사 노즐(20)의 노즐 본체(21)에는, 초크(22)의 하류 단에서 구경이 급격하게 확대한 후 분사구(24)까지 일정하게 연장되는 원통형 분구(23)가 형성되어 있다. 바람직하게는 분구(23)의 직경은 초크(22) 직경의 3배 이상 5배 이하이다. 분구(23)의 길이는 초크(22) 길이의 1배 이상 3배 이하가 바람직하다. 분구(23)를 가지는 분사 노즐(20)에 의해 수중 분사시에 분류의 유선이 급격히 확대되고 분류 주위에 난류가 생겨, 분류 내의 캐비테이션을 발달시킨다. 분사 노즐(20)은 예를 들면, 일본 특개평5-212317호 공보에 개시되어 있다.

또한, 분사 노즐(10)은 노즐 본체(11, 21)의 상류 측에 배치되는 정류기(15)를 가질 수 있다. 정류기(15)는 원통 프레임 모양의 바디(15c) 안쪽에 단면이 대략 V자 모양인 돌기(15a)를 가진다. 바람직하게는 바디(15c)는 내경이 외경의 80% 이상 100% 미만이다. 돌기(15a)는 바디(15c)의 상류 측에 배치된다. 돌기(15a)의 높이는 바디(15c)의 내경의 30% 이상 45% 이하가 바람직하다. 바디(15c)의 중심 축 방향의 돌기(15a)의 길이는 바디(15c) 길이의 30% 이상 60% 이하가 바람직하다. 바디(15c)의 하류 측에서는 돌기가 없는 원통형 정류실(15b)이 설치되어 있다. 정류기(15)로서는, 예를 들면 일본 특개2016-56834호 공보, 일본 특개2006-122834호 공보에 개시되어 있는 정류기가 이용 가능하다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 대상물(W)의 주위에 세정조(2) 내에서의 세정액(C)의 순환을 저해하는 순환 저해체(9)를 설치한다. 순환 저해체(9)는 재치대(3) 위 또는 세정조(2)의 내벽에 설치하여도 된다. 재치대(3)에 큰 잘라낸 구멍(N)이 형성되는 경우, 분사 노즐(10)의 분사 방향에서 보아 잘라낸 구멍(N)의 개구 투영면 내에 배치되는 방해판(9B)을 순환 저해체(9)로 이용할 수 있다. 또한 재치대(3)의 재치면에 수직으로 설치된 방해판(9A)을 이용해도 된다. 방해판(9A)에는 보강 리브(9AR)를 설치해도 된다.

세정조(2)의 세정액(C) 내에 침지한 분사 노즐(10)이 세정액(C)을 분사하면, 세정조(2)에 저류된 세정액(C)은 세정조(2) 내에서 순환하고 교반된다. 분사 압력이 커지면 세정액(C)도 크게 순환, 교반되어 세정조(2)의 세정액(C)의 액면이 크게 흔들린다. 세정액(C)의 액면이 크게 변동하면 캐비테이션의 발생이 억제된다. 세정액(C)의 액면에서 대상물(W)까지의 수심이 얕을수록 세정액이 순환하여 요동하고, 분사 노즐(10)이 생성한 분류와 그 주위에 공기를 말려들게 하기 때문이라고 추정된다.

세정조(2) 내부에 순환 저해체(9)를 설치한 경우, 세정조(2)의 세정액(C) 내에서 분사 노즐(10)로부터 세정액(C)을 분사했을 때의 액면의 요동이 억제된다. 그리고 워터젯 피닝 효과도 향상된다. 분사 노즐(10)로부터 분사되는 워터젯 내에서의 캐비테이션의 발생이 촉진된 것으로 추정된다.

그리고, 순환 저해체(9)는 노즐 본체(11)를 설치한 미도시의 노즐 블록 또는 노즐 설치 배관에 고정해도 된다. 이 경우, 순환 저해체(9)는 노즐 본체(11)로부터 세정액(C)을 분사할 때 세정조(2) 내의 세정액(C) 내에 침지하도록 설치한다.

[실시예]

도 1에 나타내는 수중 세정기를 이용하여 워터젯 피닝을 행한 실시예는 다음과 같다. 우선 단물을 사용하여 깊은 수조에서 액면에서 처리 대상면까지의 수심을 종래의 500mm, 종래보다 얕은 200mm로 했다. 종래보다 낮은 분사 압력인 15MPa, 27MPa, 35Mpa로, 대상물(W)로서 각종 알루미늄재(A5052), 철재(S50C)의 평판에 대해 도 2의 정류기가 없는 나팔형 분사 노즐(10)로 아래 방향 분사에 의한 워터젯 피닝 테스트를 실시했다. 처리 대상면에 발생한 피닝 흔적의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

그리고, 피닝 평가는 도 5의 모식도에서 나타낸 바와 같이, 처리 대상면 전체에 피닝 흔적이 고밀도로 두루 보인 경우를 우수한 피닝 효과로 하여 평가 A로 하고, 평가 A보다 피닝 흔적의 밀도가 작은 것을 평가 B, 더 피닝 흔적이 드물고 얕은 것을 평가 C로 했다. 그리고, 피닝 흔적 자체가 더욱 미미하고 얼마 안되는 것으로부터 육안으로 확인이 어려운 것을 평가 D(미도시)로 했다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이, 대상물(W)이 알루미늄재이면(테스트 No. 1~4), 종래보다 낮은 분사 압력 15~35MPa이라도 평가 A인 우수한 피닝 효과를 얻을 수 있었다. 특히, 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D가 200mm(테스트 No. 4)라는 종래보다 얕은 조건에서도 뛰어난 피닝 효과가 확인되었다. 평가 A의 경우, 모두 수면에서 노즐 하단까지의 수심 d는 100mm이다. 대상물(W)이 철재인 경우 노즐 하단까지의 수심 d를 50mm로 해도 평가 D는 변하지 않았다.

종래의 얕은 수심에서는, 노즐로부터의 분류가 액면에서 공기를 끌어들여 캐비테이션 발생을 억제하고 피닝 효과가 억제되어 있었다. 이에 대해, 분사 압력을 종래보다 낮은 15MPa 이상 35MPa 이하로 함으로써 충분한 피닝 효과를 얻을 수 있었다.

다음으로, 도 1에 나타내는 수중 세정기에서 시판의 부식 방지제 함유 세정액을 이용하여 20~40℃의 범위 내에서 알루미늄재(A5052)에 대해 워터젯 피닝 테스트를 실시했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 우선, 도 2에 나타내는 분사 노즐(10)의 정류기(15)가 없는 나팔 노즐을 이용하여 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 200mm, 분사 압력을 7~35Mpa, 액면에서 노즐 하단까지의 수심 d를 50~150mm의 범위에서 분사하여 워터젯 피닝 테스트를 실시했다(테스트 No. 7~15). 또한, 분사 압력을 7~40Mpa, 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 80~300mm, 노즐 하단까지의 수심 d를 30~100mm로 하고 분사하여 워터젯 피닝 테스트를 실시했다(테스트 No. 16~19). 이어서, 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 300mm로 하고, 정류기(15)를 가지는 분사 노즐(10)(표 2에서 *1 표시)의 나팔 노즐로부터 분사하여 워터젯 피닝 테스트를 실시했다(테스트 No. 20~22).

또한, 도 4에 나타내는 순환 저해체(9)로서의 방해판(9A, 9B)을 재치대(3)에 장착한(표 2에서 *2 표시) 경우의 나팔형 분사 노즐(10)에 의해, 처리 면까지의 수심 D를 150~300mm, 노즐 하단까지의 수심 d를 50~250mm로 분사하여 워터젯 피닝 테스트를 실시했다(테스트 No. 23~27). 또한, 도 3에 나타낸 급확대형 분사 노즐(20)을 이용한 경우의 워터젯 피닝 테스트도 실시했다(테스트 No. 28, 29).

제1 세정액은 디터전트 L-120A(상품명, 주식회사 네오스제, 원액 성분; 디에탄올아민(3% 미만)·트리에탄올아민 총 10~20%, 가용화재 1% 미만, 유기산아민염류 10~20%, 계면활성제1% 미만, 방부제1% 미만, 방식재 3% 미만, 물 65~75%)의 3중량% 희석액이다. 제2 세정액은 VP-W(상품명, 주식회사 네오스제, 원액 성분; 트리에탄올아민 3~10%, 유기산아민염류 5~15%, 무기염류 10~20%, 부식제10~20%, 물 45~55%)의 3중량% 희석액이다. 노즐 분사 구경은 1.4mm~2.1m의 범위로, 분사 압력, 유량에 따라 적절하게 선택되었다.

[표 2]

*1: 정류기 있음, *2: 방해판 있음

제1 세정액: L-120A, 제2 세정액: VP-W

도 1의 수중 세정기에서 단물로 분사 압력 15MPa 저압 조건에서의 워터젯 피닝 테스트(No. 9)에서 표 1의 경우와 동일하게 평가 A인 피닝 흔적이 확인된 반면, 제1 세정액을 이용하여 분사 압력 35MPa에서 워터젯 피닝 테스트를 행하면, 노즐 하단까지의 수심 d를 100mm로 한 경우도 50mm로 한 경우도(No. 7, 8), 대부분 피닝 흔적이 생기지 않았다. 이에 대해 제2 세정액을 이용한 경우, 제1 세정액의 경우와 동일한 분사 압력 35MPa에서도 평가 B인 좋은 피닝 효과를 볼 수 있었고(No. 15), 또한 분사 압력 15MPa에서 노즐 하단까지의 수심 d를 100mm와 단물(No. 9)과 동일한 조건으로 한 경우, (No. 12)에서 단물과 동등한 평가 A였다. 노즐 하단까지의 수심 d를 150mm(No. 10), 또는 50mm로 한(No. 11) 경우도 각각 평가 B와 평가 C의 피닝 흔적이 생기고 있었다.

이러한 세제의 차이는, 계면 활성제의 함유 여부에 의한 것으로 생각된다. 계면 활성제를 포함하는 세정액은 공기의 용해를 촉진하여 캐비테이션의 발생을 억제하기 때문이다. 계면 활성제를 포함하지 않는 제2 세정액에서는, 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 200mm로 종래보다 얕은 조건으로 해도 담수와 동등한 워터젯 피닝이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 제2 세정액 대해 분사 압력의 차이에 따른 워터젯 피닝의 결과를 비교하면, 분사 압력 7Mpa로 너무 낮으면(No. 13, 19) 피닝 흔적이 약간밖에 발생하지 않고, 분사 압력 40Mpa로 높은 경우(No. 16)에서도 평가 D였지만, 15~30MPa의 분사 압력 범위(No. 12, 14, 20, 21, 23, 24, 26~29)에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 양호한 결과를 얻은 제2 세정액 대해 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 250mm 이상으로 비교적 큰 거리로 하고, 분사 압력을 25MPa 이하로 비교적 낮게 하면, 도 2b에 나타낸 바와 같은 캐비테이션 안정기로서의 정류기(15)를 노즐 본체의 상류에 구비해 두는 것에 의해, 나팔형, 급확대형 분사 노즐 어느 경우(No. 20~23, 28)에도 평가 A 또는 평가 B의 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 특히 분사 압력이 25Mpa이면, 정류기(15)를 이용해서 평가 A인 우수한 피닝 효과를 얻을 수 있었다(No. 20, 23). 또한 30MPa로 비교적 높은 분사 압력에서 방해판(9A, 9B)을 설치하고 액면 변동을 억제하는 경우(No. 24, 26, 27), 노즐 하단까지의 수심 d가 50mm로 얕은 경우(No. 25의 평가 B) 이외에는 모두 평가 A인 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

이상의 결과로부터, 수계 세정액을 사용해도 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D가 100mm 이상 300mm 이하에서 충분한 워터젯 피닝이 가능하며, 150mm 이상 250mm 이하의 수심 D가 보다 바람직하다. 따라서 종래의 수조보다 얕은 세정조에서 300mm보다 얕은 수심 D가 되었을 경우, 즉 수심 D가 150mm 이상 300mm 미만, 예를 들어 250mm까지로 한 경우에서 양호한 워터젯 피닝이 가능하다. 이때 분사 압력은 15MPa 이상 35MPa 이하가 바람직하고, 15MPa 이상 25MPa 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이상의 결과에서 액면에서 노즐 하단까지의 수심 d를 50mm 이상 250mm 이하로 함으로써, 평가 A에서 평가 C의 양호한 결과를 얻을 수 있다. 이것은 종래보다 낮은 분사 압력에 의한 아래 방향의 분사와 액면에서 노즐 선단까지의 거리로 어느 정도의 수심을 확보함으로써 양호한 피닝 효과를 얻을 수 있음을 의미한다.

알루미늄 합금이나 철 합금의 금속제 기계 부품을 순수나 수돗물 중에 침지하면 부식이 생긴다. 따라서 수중에서 워터젯 피닝을 행하면 시간 경과와 함께 부품 소재가 액중에 용출(溶出)하고, 부식에 의한 기계 부품이 손상된다.

이에 대해 본 실시예에서는 계면활성제를 포함하지 않는 수계 세정액으로서 부식 방지제 함유 세정액을 사용할 수 있는 것으로 확인되었다. 이로 인해 수중 세정기에서 세정된 기계 부품에 대해 같은 수중 세정기에서 동종의 세정액을 이용하여 피닝 처리를 행할 수 있다.

그리고, 캐비테이션 분류의 발생에 기여하는 세정액의 함유 성분을 특정할 수 있으면, 그 성분을 포함 세정액을 선택하거나, 그 성분의 첨가 조정에 의해 더 큰 피닝 효과를 얻을 수 있다. 따라서 알루미늄 합금제의 기계 부품이라도 세정이 실시되는 수중 세정기에서 같은 세정액으로 양호한 워터젯 피닝을 행할 수 있게 되어, 작업 효율의 더욱 향상을 기대할 수 있다.

제2 세정액에서, 캐비테이션 분류의 발생에 기여하는 성분으로서 트리에탄올아민을 들 수 있다. 아민 화합물은 부식 방지제로 널리 이용되고 있다. 이 방식성(防食性)은 아민 화합물의 질소를 포함하는 극성 부분이 금속 표면에 흡착함과 동시에 그 이외의 비극성 사슬이 바깥 방향으로 배열된 구조가 되는 흡착층으로 금속 표면을 덮는 성막 작용에 의한 것이다. 그래서, 시판품으로 아민 화합물만을 포함하고 기타 성분을 포함하지 않는 수용액을 사용하여 도 1의 수중 세정기에서 워터젯 피닝 테스트를 실시했다.

구체적으로는 제3 세정액은 pH 코우죠우자이(상품명, 주식회사 네오스제, 원액 성분; 모노-n-프로판올아민 40~45% 및 디이소프로판올아민 10% 미만으로 아민류 총 45~55%, 물 45~55%)의 2.5중량% 희석액이다. 제4 세정액은 QUAKERCLEAN(상표) 680VDA(상품명, Quaker Chemical Corporation제, 원액 성분; 모노에탄올아민 10~15%, 물 85~90%)의 3중량% 희석액이다. 알루미늄재(A5052)에 대해 분사 압력 15Mpa 및 20Mpa로 액면에서 처리 대상면까지의 수심 D를 200mm 전후, 액면에서 노즐 하단까지의 수심 d를 70~155mm라는 전술한 바람직한 조건 범위 내에서 워터젯 피닝 테스트를 실시했다(테스트 No. 30~33). 그 결과를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

*1: 정류기 있음, *2: 방해판 있음, *3: 변색 있음

제3 세정액: pH 코우죠우자이, 제4 세정액: QUAKERCLEAN

표 3의 결과로부터, 제3 세정액 및 제4 세정액와 같이, 아민 화합물만을 함유하는 세정액이라도 어느 정도 이상의 피닝 효과를 얻을 수 있었다. 또한 같은 제3 세정액이라도 평가 B였던 조건(No. 30)에서 분사 압력과 처리 대상면까지의 수심 D, 노즐 하단까지의 수심 d를 약간 변경하고, 방해판을 설치한 경우(No. 31)에서 평가 A인 우수한 피닝 효과를 얻을 수 있었다. 본 테스트에서는 아민만을 포함한 세정액이 두 가지이고, 더구나 각각 한 종류의 농도만으로 검토했지만 다른 아민 화합물이나 또한 농도 등의 조건 설정에 따라 더 우수한 피닝 효과를 얻을 수 있는 가능성이 기대된다.

1: 수중 세정기
2: 세정조
3: 재치대
C: 세정액
W: 대상물(기계 부품)
4: 세정액 탱크
5: 세정액 공급 유로
6: 피스톤 펌프
7: 세정액 공급용 밸브
8: 압력 변환기
9, 9A, 9B: 방해판(순환 저해체)
9AR: 보강 리브
N: 잘라낸 구멍
10: 분사 노즐(나팔형)
11: 노즐 본체
12: 초크
13: 분사 구멍
14: 분사구
15: 정류기
20: 분사 노즐(급확대형)
21: 노즐 본체
22: 초크
23: 분사 구멍
24: 분사구
30: 회수용 탱크
31: 원심 펌프
32: 필터
33: 회수 유로
40: 세정조용 세정액 공급 유로
50: 드레인 유로
51: 드레인용 밸브

Claims (8)

1. 세정조의 수계 세정액의 액면으로부터 대상물의 처리 대상면까지의 거리가 100mm 이상 300mm 미만이 되도록 상기 대상물을 상기 수계 세정액에 침지(浸漬)하고,
   상기 세정조 내의 상기 수계 세정액 내에서 노즐로부터 아래 방향으로 상기 대상물을 향해 상기 수계 세정액을 분사하고,
   상기 수계 세정액이 계면 활성제를 포함하지 않고,
   상기 수계 세정액이 아민 화합물을 포함하는 세정액인,
   워터젯 피닝 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수계 세정액을 분사하여 상기 처리 대상면에 압축 잔류 응력을 부여하여 워터젯 피닝을 실시하는,
   워터젯 피닝 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 노즐은 15MPa 이상 35MPa 이하의 분사 압력의 세정액을 분사하는,
   워터젯 피닝 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 세정조의 액면으로부터 상기 노즐의 선단까지의 거리가 50mm 이상 250mm 이하가 되도록 상기 노즐은 상기 수계 세정액을 분사하는,
   워터젯 피닝 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 대상물이 알루미늄 합금제(合金製)인,
   워터젯 피닝 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 세정조 내의 상기 세정액의 순환을 저해하고 액면 변동을 억제하는 순환 저해체(阻害體)를 배치하여, 상기 노즐이 상기 수계 세정액을 분사하는,
   워터젯 피닝 방법.
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