KR102460924B1

KR102460924B1 - 주물의 블라스트-클리닝 방법

Info

Publication number: KR102460924B1
Application number: KR1020177027038A
Authority: KR
Inventors: 다츠로 요코야마; 스구루 고토
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2022-11-01
Also published as: JPWO2016143414A1; WO2016143414A1; BR112017011563A2; KR20170128365A; CN107000164A; BR112017011563B1; JP6213695B2; CN107000164B

Abstract

블라스트 장치에 의해 주물의 표면에 투사재를 투사하는 블라스트-클리닝 방법으로서, 투사재는 비커즈 경도(JIS Z 2244)가 HV300~600의 범위의 투사재이고, 블라스트 장치의 조업에 의해 투사재의 입자 지름 분포를 일정한 입자 지름 분포가 안정되는 오퍼레이팅 믹스를 형성하는 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재의 입자 지름 분포가, 입자 지름 1.18mm를 초과하는 제1 입체와, 입자 지름 1.18mm 이하이면서 0.85mm를 초과하는 제2 입체와, 입자 지름 0.85mm 이하의 제3 입체로 구분했을 때, (제1 입체의 비율)≥(제2 입체의 비율)≥(제3 입체의 비율)을 충족하고, 당해 입자 지름 분포의 투사재를 투사하여 블라스트-클리닝한다.

Description

주물의 블라스트-클리닝 방법

본 개시는 주조(鑄造) 후에 주물의 표면에 부착된 주사(鑄砂)나 모재(母材) 표면에 형성된 녹 등의 스케일을 제거하는 블라스트-클리닝(blast-cleaning)을 블라스트 처리에 의해 행하는 블라스트-클리닝 방법에 관한 것이다.

종래, 주물(鑄物)에 대해서, 주조 후에 표면에 부착된 주사(鑄砂)나 모재(母材) 표면에 형성된 녹 등의 스케일을 제거하는 블라스트-클리닝을 행하기 위해서, 경질(硬質) 입자를 주물에 투사하는 숏 블라스팅 처리가 행해져 왔다. 이러한 주물의 블라스트-클리닝은, 스틸(steel) 재질의 구상(球狀) 입자를 이용하여 행해지는 것이 많다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또, 블라스트 장치의 조업에 있어서, 소정량의 투사재를 블라스트 장치에 투입하여, 주물의 블라스트-클리닝을 행할 때, 투사재는 투사, 회수, 미분(微粉)의 제거, 투사의 사이클을 반복한다. 투사를 반복하면, 투사재는 분쇄되어 미분이 되지만, 이러한 미분은 세퍼레이터에 의해 선별, 제거된다. 제거된 만큼만 블라스트 장치 내의 투사재량이 감소하기 때문에, 감소분에 따른 투사재를 보급하지만, 투사재의 공급, 분쇄, 장치 밖으로의 배출을 반복해 가면, 장치 내의 투사재의 입자 지름 분포는 초기의 입자 지름 분포와는 상이한 일정한 입자 지름 분포로 안정된다. 이 안정된 입자 지름 분포의 상태를 오퍼레이팅 믹스라고 한다. 비특허 문헌 1에는, 주물의 블라스트-클리닝에 있어서의 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 추천 입자 지름 분포가 나타내져 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개공보 평 6－297132호

비특허 문헌 1: "ECONOMICAL AND FUNCTIONAL ASPECTS OF BLAST CLEANING ABRASIVES BLASTING THEORY"(WHEELABRATOR사 발행, 1972년)

사락(砂落, 모래 털기) 전의 주물에는, 최표층(最表層)에 비교적 두꺼운 취성(脆性) 재료가 되는 주사층(鑄砂層)이 형성되고, 그 하층에 스케일층, 스케일 및 모재 혼층(混層)이 형성되어 있다. 이것들을 효율적으로 제거하기 위해서는, 큰 블라스트-클리닝력을 가지면서, 또한 블라스트-클리닝 효율이 높은 블라스트-클리닝 방법을 이용할 필요가 있다. 또, 주물의 블라스트-클리닝을 효율적으로 행하기 위해서는, 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 장치 내 투사재의 입자 지름 분포를 블라스트-클리닝에 적합한 조건이 되도록 관리할 필요가 있다.

그러나 주물의 블라스트-클리닝에 이용되는 투사재는, 일반적으로, 디버링, 표면 조도(粗度)의 향상 등의 다른 용도에도 이용된다. 이 때문에, 용도에 따라 입자 지름 및 경도가 적당히 선정될 수 있지만, 입자 지름 분포 등이 주물의 블라스트-클리닝에 특화되어 조정된 투사재는 찾을 수 없다. 또, 비특허 문헌 1에는, 주물의 블라스트-클리닝에 있어서의 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 추천 입자 지름 분포가 나타내져 있지만, 보다 큰 블라스트-클리닝력을 가지면서, 또한 블라스트-클리닝 효율이 높은 투사재를 이용한 블라스트-클리닝 방법에 대한 요청이 있다.

본 기술 분야에서는, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킨 주물의 블라스트-클리닝 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 따른 블라스트-클리닝 방법은, 블라스트 장치에 의해 주물의 표면에 투사재를 투사하는 블라스트-클리닝 방법으로서, 투사재는 비커즈 경도(일본공업규격인 JIS Z 2244)가 HV300~600의 범위의 투사재이고, 미사용 투사재를 블라스트 장치에 장전(裝塡)하는 투사재 장전 공정과, 블라스트 장치의 조업에 의해 투사재의 입자 지름 분포를 일정한 입자 지름 분포가 안정되는 오퍼레이팅 믹스를 형성하는 오퍼레이팅 믹스 형성 공정과, 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재를 주물의 표면에 투사하는 블라스트-클리닝 공정을 구비하고, 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재의 입자 지름 분포가, 입자 지름 1.18mm를 초과하는 제1 입체와, 입자 지름 1.18mm 이하이면서 0.85mm를 초과하는 제2 입체와, 입자 지름 0.85mm 이하의 제3 입체로 구분했을 때, (제1 입체의 비율)≥(제2 입체의 비율)≥(제3 입체의 비율)을 충족한다. 이하, JIS가 부여된 기호는 일본공업규격이다.

본 발명의 일 측면에 따른 블라스트-클리닝 방법에 의하면, 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재의 입자 지름 분포를, 블라스트-클리닝력이 큰 제1 입체를 다량으로 함유하고, 커버리지를 확보하기 위해서 제2 입체를 그것에 다음으로 많이 포함하고, 블라스트-클리닝력이 낮은 제3 입체를 적게 한다고 하는 특징적인 분포로 한다. 이것에 의해, 이 블라스트-클리닝 방법은, 제1 입체에 의해 블라스트-클리닝력을 향상시켜 블라스트-클리닝 시간을 단축할 수 있고, 제2 입체에 의해 커버리지를 확보할 수 있으므로, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킨 주물의 블라스트-클리닝 방법을 실현할 수 있다.

블라스트-클리닝 방법에 있어서, 제1 입체의 비율은 60중량% 이상, 제2 입체의 비율은 5~30중량%, 제3 입체의 비율은 20중량% 이하로 해도 된다. 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 장치 내 투사재의 입자 지름 분포를, 상기와 같은 입자 지름 분포로 함으로써, 제1 입체의 비율을 종래 추천되고 있는 입자 지름 분포에 비해 큰폭으로 증대시키고, 제2 입체의 비율을 커버리지의 확보에 적절한 입자 지름 분포로 하고 있다. 따라서, 이 블라스트-클리닝 방법은 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킨 주물의 블라스트-클리닝에 적합한 입자 지름 분포로 할 수 있다.

미사용 투사재는, 입자 지름 d가 1.18mm＜d≤2.36mm로서 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 최대가 되는 제1 투사재와, 입자 지름 d가 0.85mm＜d≤1.40mm로서 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도가 최대가 되는 제2 투사재의 혼합물이어도 된다. 이와 같이, 투사재는 블라스트-클리닝력이 향상되도록 조정된 제1 투사재와, 커버리지가 향상되도록 조정된 제2 투사재를 혼합함으로써 제작할 수 있다.

본 발명의 다양한 측면에 의하면, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 이용하는 블라스트 장치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법의 공정을 나타내는 설명도이다.
도 3은 오퍼레이팅 믹스를 형성하는 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4는 오퍼레이팅 믹스의 형성 과정에 있어서의 입자 지름 분포의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 사용 가능한 일례로서의 투사재의 입자 지름 분포의 모식도이다.
도 6은 입자 지름의 제청도(녹을 제거하는 정도)에 대한 영향을 조사한 결과에 대해 설명하는 도면이다.
도 7은 실시예의 투사재의 입자 지름 분포를 나타내는 설명도이다.
도 8은 블라스트-클리닝 시험 후의 시료의 표면 상태를 나타내는 설명도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 표면 상태를 설명하는 표이다.
도 10은 블라스트-클리닝 시험 후의 시료의 제청도의 측정 결과를 나타내는 설명도이다.

실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 주물 표면의 블라스트-클리닝은, 블라스트 장치에 의해 투사재를 주물 표면에 투사함으로써 행해진다. 이러한 블라스트 장치로서, 도 1에 나타내는 원심형(遠心型) 블라스트 장치를 이용할 수 있다. 도 1은 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 이용하는 블라스트 장치의 일례를 나타내는 설명도이다. 또한, 본 실시 형태의 블라스트-클리닝 방법은 당해 블라스트 장치를 이용한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

블라스트 장치(1)는 투사재의 저장 및 정량(定量) 공급을 행하는 호퍼(11), 투사재를 투사하는 임펠러(12), 투사재를 순환시키는 순환 장치인 버킷 엘리베이터(13), 투사재와 모래나 스케일(주로 산화철)을 분리하는 세퍼레이터(14), 집진기(集塵機, 15), 투사실(16) 및 도시하지 않은 제어 장치를 구비하고 있다.

호퍼(11)는 투사재가 저장되는 저장부(11a)와, 저장부(11a) 하부에 마련되어, 투사재를 임펠러(12)에 정량 공급하기 위한 컷 게이트(11b)를 구비하고 있다. 컷 게이트(11b)는 개구(開口) 면적이 가변(可變)으로 구성되어 있어, 일정량의 투사재를 임펠러(12)에 공급할 수 있다.

임펠러(12)는 호퍼(11)로부터 공급된 투사재를 회전하는 블레이드에 의해 가속시켜, 투사실(16) 내에 마련된 워크 재치대(17)에 재치된 워크(본 실시 형태에서는 주물)로 투사한다. 이것에 의해, 주물이 블라스트-클리닝된다. 워크 재치대(17)에는 모터 등의 회전 기구(17a)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 블라스트 장치(1)는 워크를 회전시키면서 워크 전체에 투사재를 투사할 수 있다.

버킷 엘리베이터(13)는 투사실(16)에 접속되어 마련되어 있다. 투사실(16)은 버킷 엘리베이터(13)를 향하는 경사면을 구비하고 있다. 블라스트-클리닝 처리 후의 투사재, 주물로부터 제거된 모래나 스케일 등(이하, 「투사재 등 」이라고 함)이 버킷 엘리베이터(13)로 안내된다. 버킷 엘리베이터(13)는 이 투사재 등을 블라스트 장치(1)의 상방으로 반송하여, 세퍼레이터(14)에 공급한다. 버킷 엘리베이터(13)와 세퍼레이터(14)의 사이에는 펀칭 메탈(18)이 배치되어 있다. 이것에 의해, 블라스트 장치(1)는 투사재 등으로부터 큰 버르(burr) 등을 미리 제거할 수 있다. 또한, 버킷 엘리베이터(13)에는 숏(shot) 보급구(13a)가 마련되어 있어, 블라스트 장치(1)는 투사재를 보급할 수 있다.

세퍼레이터(14)는 집진기(15) 및 호퍼(11)에 접속되어 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(14)는 풍선식(風選式)이다. 세퍼레이터(14)는 투사재 등을 에이프런 모양으로 낙하시켜, 집진기(15)에 의한 흡인으로 생기는 소정의 풍속·풍량의 기류를 낙하 방향과 수직 방향에서 맞닿게 하는 것에 의해, 투사재 등으로부터 모래, 스케일 및 분쇄된 미세한 투사재를 선별한다. 선별된 모래, 스케일 및 분쇄된 미세한 투사재는, 집진기(15)에 의해 회수되어, 장치 밖으로 배출된다. 투사재 등에 맞닿게 되는 기류의 풍속·풍량은, 집진기(15)와 세퍼레이터(14)의 사이에 마련된 댐퍼(19)의 개도(開度)에 의해 제어할 수 있다. 이것에 의해, 블라스트 장치(1)는 분급 정밀도를 조정하여, 후술하는 오퍼레이팅 믹스를 형성, 유지할 수 있다. 그리고 블라스트-클리닝에 유효한 투사재는 재차 호퍼(11)에 공급되어, 순환 사용된다.

블라스트 장치(1) 밖으로 배출된 양만큼 장치 내의 투사재의 양이 감소하므로, 감소량에 대응한 양의 투사재를 보급할 필요가 있다. 투사재의 감소는 임펠러(12)의 부하 전류치에 의해 검지되어, 새로운 투사재가 숏 보급구(13a)로부터 보급된다.

도시하지 않은 제어 장치는, CPU, ROM, RAM 등을 구비한 컴퓨터로서, 상술한 블라스트 장치(1)의 구성 요건을 제어한다.

다음에, 블라스트 장치(1)를 이용하여 주물 표면을 블라스트-클리닝하는 방법에 대해서, 도 2, 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법의 공정을 나타내는 설명도이다.

도 2에 나타내지는 것처럼, 우선, 블라스트 장치(1)가 기동되어, 스텝 S1에 있어서, 투사재 장전 공정이 실시된다. 투사재 장전 공정에서는, 미사용 투사재가 숏 보급구(13a)로부터 블라스트 장치(1)에 장전된다. 투사재에 대해서는 후술 한다.

이어서, 스텝 S2에 있어서, 오퍼레이팅 믹스 형성 공정이 실시된다. 블라스트 장치(1)가 조업되어, 투사, 미분의 장치 밖 배출, 및 보급을 반복하여 행하는 일련의 조작의 결과, 블라스트 장치(1) 내의 투사재의 입자 지름 분포는, 미사용 투사재의 입자 지름 분포와는 상이한 일정한 입자 지름 분포로 안정된다. 이 안정된 입자 지름 분포의 상태를 오퍼레이팅 믹스라고 한다. 투사재는 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 장치 내 투사재의 입자 지름 분포를 효율적인 블라스트-클리닝을 행할 수 있도록 관리하는 것이 중요하다.

스텝 S2에서는, 오퍼레이팅 믹스 형성 후에 있어서의 블라스트 장치 내의 입자 지름 분포가 (제1 입체의 비율)≥(제2 입체의 비율)≥(제3 입체의 비율)을 충족하는 특징적인 분포가 되도록 제어된다. 투사재는 입자 지름 1.18mm를 초과하는 제1 입체와, 입자 지름 1.18mm 이하이면서 0.85mm를 초과하는 제2 입체와, 입자 지름 0.85mm 이하의 제3 입체로 구분하고 있다. 그리고 제1 입체의 비율은 60중량% 이상, 제2 입체의 비율은 5~30중량%, 제3 입체의 비율은 20중량% 이하가 되도록 입자 지름 분포가 관리되어도 된다.

이 입자 지름 분포를 종래, 주물의 블라스트-클리닝에 있어서의 오퍼레이팅 믹스의 지침으로 되어 있던 "ECONOMICAL AND FUNCTIONAL ASPECTS OF BLAST CLEANING ABRASIVES BLASTING THEORY"(WHEEL ABRATOR사 발행, 1972년)에 의한 입자 지름 분포와 비교했다. 비교 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 「제3 입체」는, 표 1에 있어서의 종래의 지침의 제3 입체 및 제4 입체를 혼합한 혼합물이다.

		지침	본 실시 형태
제1 입체	＞1.18mm	35%	60% 이상
제2 입체	1.18~0.85mm	25%	5~30%
제3 입체	0.85~0.6mm	20%	20% 이하
제4 입체	0.6mm≥	20%	20% 이하

표 1에 나타내지는 것처럼, 본 실시 형태의 투사재의 입자 지름 분포는, 블라스트-클리닝력이 큰 제1 입체를 종래의 투사재 보다도 훨씬 다량으로 함유하고 있다고 하는 특징적인 분포를 나타낸다.

제1 입체는 블라스트-클리닝력이 높고, 특히 주물의 최표층에 있는 강고(强固)한 스케일층의 제거에 대해 유효하다. 제1 입체를 종래의 투사재 보다도 증대시킴으로써, 블라스트-클리닝 시간을 단축할 수 있다.

제2 입체는 종래와 동일한 정도의 양이며, 이것에 의해 커버리지를 확보할 수 있다.

제3 입체는 블라스트-클리닝력이 낮고, 유효하게 스케일을 제거할 수 없으므로, 종래의 투사재에 비해 저감시켰다. 또, 제3 입체는 주물사를 포함하고 있어, 제3 입체를 저감시킴으로써 주물사의 혼입을 억제할 수 있으므로, 블라스트 장치를 구성하는 부품의 손모(損耗)를 억제할 수 있다.

도 3은 오퍼레이팅 믹스 형성 공정(스텝 S2)을 나타내는 설명도이다. 오퍼레이팅 믹스를 형성하기 위해서는, 우선, 스텝 S21에 있어서, 예를 들면 주물과 마찬가지의 재질로 이루어지는 더미 워크를 준비하고, 스텝 S22에 있어서 블라스트 장치(1)를 기동하여, 더미 워크에 주물의 블라스트-클리닝시와 마찬가지의 조건에 의해 투사재를 투사, 미분의 장치 밖 배출, 보급을 반복하여 행하는 일련의 조작을 행한다. 이 결과, 블라스트 장치(1) 내의 투사재의 입자 지름 분포는, 미사용 투사재의 입자 지름 분포와는 상이한 입자 지름 분포가 된다. 또한, 더미 워크를 사용하지 않고, 투사재를 허공에 때려도 된다.

스텝 S23에서는, 후술하는 스텝 S5와 마찬가지의 판단을 행하고, 투사재를 보급하는 경우에는 스텝 S25로 진행하고, 그 후 스텝 S23으로 돌아간다. 투사재를 보급하지 않는 경우에는 스텝 S24로 진행한다.

이어지는 스텝 S24에서는, 투사 시간이 오퍼레이팅 믹스를 형성하기 위해서 미리 설정되는 상당 시간에 도달했는지 여부를 판단한다. 투사 시간이 상당 시간에 도달했을 경우에는 스텝 S26으로 진행하고, 도달하고 있지 않은 경우에는 스텝 S23으로 돌아간다.

이어지는 스텝 S26에서는, 투사재를 샘플링하여 입자 지름 분포를 측정하여, 원하는 오퍼레이팅 믹스가 형성되어 있는지에 대한 평가를 행한다. 투사재의 샘플링은 컷 게이트(11b), 버킷 엘리베이터(13), 세퍼레이터(14)로부터 행할 수 있다. 원하는 오퍼레이팅 믹스가 형성되어 있다고 판단했을 경우(스텝 S26：YES)에는, 스텝 S27로 진행하여, 스텝 S27에서 투사를 종료한다. 다음에, 스텝 S28에서 더미 워크를 회수하고, 스텝 30으로 진행한다.

도 4는 오퍼레이팅 믹스의 형성 과정에 있어서의 입자 지름 분포의 변화를 나타내는 설명도이다. 가로축의 입자 지름은, 입자 지름 구간의 하한치를 대표치로서 나타내고 있다. 이하의 입자 지름 분포의 도면에서도 마찬가지이다. 미사용인 상태에서 (A)의 입자 지름 분포를 나타내고 있던 투사재는, (B)에 나타내는 것처럼, 제1 입체의 중량분율이 저하하고, 제2 입체 이하의 입자가 증대해 간다. 이것은 제1 입체가 분쇄되어 감소되어, 제2 입체 이하가 생성되기 때문이다. 오퍼레이팅 믹스가 형성되면, (C)에 나타내는 것처럼, 보다 더 제1 입체의 중량분율이 저하하고, 제2 입체 이하의 입자가 증대해 간다. 제3 입체 이하는 세퍼레이터(14)에 의해 블라스트 장치 밖으로 배출되어, 그 증가가 억제된다. 또, 제1 입체는 이니셜 숏이 앞에서 기술한 배출량에 상당되는만큼 보급되기 때문에 그 감소가 억제된다. 그 때문에, 제1 입체, 제2 입체, 제3 입체의 비율이 (C)의 상태로 안정된다.

원하는 오퍼레이팅 믹스가 형성되어 있지 않다고 판단했을 경우(스텝 S26：NO)에는, 스텝 S29로 진행하여 댐퍼(19)의 개도를 조정한 후에, 스텝 S22로 돌아간다. 스텝 S29에서는, 예를 들면, 소경(小經)의 입자가 많은 경우에는, 댐퍼(19)의 개도를 올리고, 풍량을 증대시킴으로써 제거하는 등을 행할 수 있다.

스텝 S30에서는, 블라스트-클리닝 처리를 행하는 주물과 마찬가지인 테스트 피스를 블라스트 장치(1)에 세트하고, 이어지는 스텝 S31에 있어서 주물의 블라스트-클리닝시와 마찬가지의 조건에 의해 투사재를 투사하여, 블라스트-클리닝을 행한다. 스텝 S32, S34는, 스텝 S23, S25에 각각 대응한 마찬가지의 처리를 행한다. 스텝 S34에서는, 주물의 블라스트-클리닝을 행하기 위해서 미리 설정되는 설정 시간에 도달했는지 여부를 판단한다. 투사 시간이 설정 시간에 도달했을 경우에는 스텝 S35로 진행하여 투사재의 투사를 종료하고, 도달하고 있지 않은 경우에는 스텝 S5로 돌아간다. 스텝 S35에 이어지는 스텝 S36에서는 테스트 피스를 회수하고, 스텝 S37로 진행한다.

스텝 S37에서는, 테스트 피스의 블라스트-클리닝 상태가 적절한지 여부를 판단한다. 블라스트-클리닝 상태가 적절하다고 판단했을 경우(스텝 S37：YES)에는, 스텝 S3으로 진행한다. 블라스트-클리닝 상태가 적절하지 않다고 했을 경우(스텝 S37：NO)에는, 스텝 S38로 진행하여 투사 조건(투사 시간, 투사 속도 등)을 변경한 후에, 스텝 S30으로 돌아간다.

상술한 각 공정(S21－S38)에 있어서, 스텝 S23, 스텝 S32의 판단을 대신하여, 블라스트 장치 밖으로 배출되는 투사재의 양으로 판단하거나 할 수 있다. 또, 판단을 행하지 않고, 소정 시간마다 투사재를 보급할 수도 있다. 또, 스텝 S29에서 댐퍼의 조절을 행하지 않고, 투사 시간을 연장함으로써 대응할 수도 있다. 각 공정은 자동, 수동은 가리지 않는다. 각 공정이 자동으로 행해지는 경우, 제어 장치에 의해 각 공정이 실시된다.

스텝 S3에서는 블라스트-클리닝 대상의 주물을 투사실(16) 내의 워크 재치대(17)에 재치하고, 스텝 S4에 있어서 오퍼레이팅 믹스가 형성되어 있는 상태에서 투사재를 투사함으로써, 주물 표면의 블라스트-클리닝을 행한다(블라스트-클리닝 공정).

스텝 S5에서는, 투사재를 투사 중인 임펠러(12)의 암미터(ammeter)의 부하 전류치에 의해 투사재를 보급할지 여부를 판단한다. 부하 전류치가 미리 설정한 전류치보다 크고 또한 소정의 변동치 이하인 경우에는 투사재를 보급하지 않는다고 판단하여 스텝 S6으로 진행한다. 부하 전류치가 미리 설정한 전류치 이하 또는 소정의 변동치를 초과하였을 경우에는 투사재를 보급한다고 판단하여 스텝 S7로 진행한다. 그리고 스텝 S7에 있어서 소정량의 새로운 투사재를 숏 보급구(13a)로부터 보급하고, 스텝 S5로 돌아간다. 투사재는 버킷 엘리베이터의 부하 등을 감안하여 설정한 소정량만큼 보급한다. 이것에 의해, 원하는 오퍼레이팅 믹스를 유지할 수 있다.

스텝 S6에서는, 투사 시간이 주물의 블라스트-클리닝을 행하기 위해서 미리 설정되는 설정 시간에 도달했는지 여부를 판단한다. 투사 시간이 설정 시간에 도달했을 경우에는 스텝 S8로 진행하고, 도달하고 있지 않은 경우에는 스텝 S5로 돌아간다. 그리고 스텝 S8에서 투사를 종료하고, 스텝 S9에서 워크(주물)를 취출한다.

스텝 S10에서는, 소정 시간, 블라스트-클리닝 처리를 실시한 주물을 블라스트 장치(1)로부터 취출하고, 육안 등에 의해 블라스트-클리닝 상태를 평가하여, 주물의 블라스트-클리닝이 완료되어 있는지 여부를 판단한다. 주물의 블라스트-클리닝이 완료되어 있다고 판단했을 경우(스텝 S10：합격)에는, 스텝 S11로 진행하고, 주물의 블라스트-클리닝이 완료되어 있지 않다고 판단했을 경우(스텝 S10：불합격)에는, 스텝 S3으로 돌아간다.

스텝 S11에서는, 블라스트-클리닝 처리를 계속할지 여부를 판단한다. 다음의 워크가 없는 경우에는 일련의 조작을 종료하고, 다음의 워크가 있는 경우에는 스텝 S3 이하의 조작을 반복하여 실시한다.

상술한 블라스트-클리닝 방법에 의하면, 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 투사재의 입자 지름 분포를, 주물의 블라스트-클리닝에 적합한 분포로 할 수 있으므로, 이 블라스트-클리닝 방법은 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킬 수 있다.

이하에 본 실시 형태의 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 입자 지름 분포를 충족 하기 위해서 이용할 수 있는 투사재의 일례를 나타낸다.

투사재는 비커즈 경도 HV300~600의 범위로부터 선택된 숏이다. 재질, 형상은 적당히 선정할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 철계(鐵系) 재료로 이루어지는 구상의 숏를 이용한다. 여기서, 철계 재료로서, 예를 들면, C：0.8~1.2중량%, Mn:0.35~1.20중량%, Si:0.40~1.50중량%, P≤0.05중량%, S≤0.05중량%, 잔부(殘部) Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 성분계로서, 템퍼링(tempering) 마텐사이트 조직(martensite structure) 혹은 비슷한 조직을 가지는 입자를 채용할 수 있다. 이러한 입자는 예를 들면 물 오토마이즈(water atomization)법 등의 공지의 방법으로 제작할 수 있다. 여기서, 투사재는 HV300 이상에서는 블라스트-클리닝 대상에 대해서 충분한 경도이고, HV600 이하에서는 투사재가 충분한 인성(靭性)을 가진다. 이와 같이 본 실시 형태의 투사재는, 충분한 경도와 인성을 겸비하기 때문에, 주물 표면의 블라스트-클리닝에 적합하게 이용할 수 있다. 비커즈 경도 HV는 일본공업규격 JIS Z 2244(2009)에 기초하는 것이다.

도 5는 실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 사용 가능한 일례로서의 투사재의 입자 지름 분포의 모식도이다. 가로축의 입자 지름은 입자 지름 구간의 하한치를 대표치로서 나타내고 있다. 투사재의 입자 지름 d는 0.85mm＜d≤2.36mm이고, 투사재의 입자 지름 d의 분포는, 빈도 분포(JIS G 5904)에 있어서의 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도가 최대가 되고, 당해 빈도에 대해서, 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 0.4~1.0배이고, 또한 입자 지름 구간 1.40mm＜d≤1.70mm의 빈도가 0.2~0.7배가 되도록 조정한다. 입자 지름 분포의 측정 방법은 일본공업규격 JIS G 5904(1966)에 기초하는 것이며, 중량 분포로 나타내고 있다.

투사재의 입자 지름 d의 분포는, 예를 들면, 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도에 대해서, 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 0.6~0.8배이고, 또한 입자 지름 구간 1.40mm＜d≤1.70mm의 빈도가 0.3~0.6배가 되도록 조정한다. 이것에 의하면, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 더욱 향상시킬 수 있어, 주물의 블라스트-클리닝에 적합하게 이용할 수 있다.

이러한 입자 지름 분포를 가지는 투사재는, 입자 지름 d가 1.18mm＜d≤2.36mm로서 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 최대가 되는 제1 투사재와, 입자 지름 d가 0.85mm＜d≤1.40mm로서 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도가 최대가 되는 제2 투사재를 혼합하여 제작할 수 있다. 즉, 투사재는 제1 투사재와 제2 투사재의 혼합물이다.

예를 들면, 주물의 블라스트-클리닝에 제1 투사재만을 이용하면, 블라스트-클리닝력을 크게 할 수 있지만, 단위 무게당 입자수가 적어지기 때문에, 커버리지(일정 면적당에 있어서의 투사재의 실제 타흔(打痕) 면적)의 저하로 이어진다. 한편, 제2 투사재는 커버리지를 향상시킬 수 있지만, 제1 투사재에 비해 특별히 강고한 모래 스케일에 대해서 블라스트-클리닝력이 낮다. 그 때문에, 주물사나 스케일의 제거에는 충분한 블라스트-클리닝력을 가지고 있지만, 주물사 표면에 발생하는 그을림 등을 제거하려면 블라스트-클리닝력이 부족하여, 블라스트-클리닝 시간이 길어진다.

본 실시 형태에 따른 투사재에서는, 이들 투사재를 상술한 입자 지름 분포가 되도록 혼합함으로써, 각각의 이점을 유지하고, 블라스트-클리닝 능력이 부족한 부분을 보완할 수 있다. 제1 투사재에 의해 블라스트-클리닝력을 향상시키고, 제2 투사재에 의해 커버리지를 향상시킬 수 있다. 즉, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킨 블라스트-클리닝을 행할 수 있다.

또, 투사재를 제1 투사재와 제2 투사재를 혼합하여 제작함으로써, 입자 지름 분포를 실질적으로 연속이 되는 분포로 할 수 있다. 이것에 의해, 블라스트-클리닝에 의한 타흔의 크기가 연속적인 분포를 가지기 때문에, 커버리지를 증대시킬 수 있어, 블라스트-클리닝을 효율적으로 행할 수 있다.

제1 투사재 및 제2 투사재는, 물 오토마이즈법 등의 공지의 방법에 의해 제작한 입자를 JIS Z 8801(2006)에 규정된 체눈 0.85~2.36mm의 체를 이용하여 분급(分級)하여, 원하는 입자 지름 분포가 되도록 혼합, 조정하여 제작할 수 있다.

상술한 투사재를 이용했을 경우, 특별한 장치, 방법에 따르지 않고, 오퍼레이팅 믹스 형성 후에 있어서의 블라스트 장치 내의 입자 지름 분포를 주물의 블라스트-클리닝에 적합한 상술의 분포로 할 수 있다.

(변경예)

스텝 S25, S34, S7에서 보급하는 투사재는 스텝 S1에서 장전하는 투사재와 상이한 것을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 대경(大徑)의 투사재만을 보급하여, 원하는 오퍼레이팅 믹스를 형성할 수도 있다. 또, 투사재의 형태는 숏으로 한정되는 것이 아니고, 그릿(grit), 컷 와이어 등을 이용할 수도 있다. 그리고 제1 투사재와 제2 투사재는, 같은 재질이어도 되고, 경도가 상이한 재질로 형성해도 된다.

(실시 형태의 효과)

실시 형태에 따른 블라스트-클리닝 방법에 의하면, 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 투사재의 입자 지름 분포를, 블라스트-클리닝력이 큰 제1 입체를 다량으로 함유하고, 커버리지를 확보하기 위해서 제2 입체를 그것에 다음으로 많이 포함하고, 블라스트-클리닝력이 낮은 제3 입체를 적게 한다고 하는 특징적인 분포로 한다. 이것에 의해, 제1 입체에 의해 블라스트-클리닝력을 향상시켜 블라스트-클리닝 시간을 단축할 수 있고, 제2 입체에 의해 커버리지를 확보할 수 있으므로, 블라스트-클리닝력과 블라스트-클리닝 효율을 모두 향상시킨 주물의 블라스트-클리닝 방법을 실현할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에 사용한 피가공물은, 재질을 FC250로 하고, 주탕(注湯) 온도 1350℃에서 주탕을 하고, 주탕 후 30분 후에 틀 해체하고, 냉각 속도 3／min으로 냉각하여 얻었다. 제품 중량은 약 3.5kg이다. 시험에 사용한 투사 시험 장치는, 숏 블라스팅 SNTX－I형(신토 공업 주식회사)이고, 투사 속도 73m/s, 테이블 자전(自轉) 속도 6rpm에서 실시했다.

(1) 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 투사재의 입자 지름의 영향

입자 지름 0.36, 0.60, 0.85, 1.00, 1.18, 1.40, 1.70, 2.00mm의 스틸 숏(HV450)을 이용하여, 투사 밀도와 제청도의 관계를 조사했다. 투사 밀도는 피가공물의 단위 면적당에 투사된 투사재의 누적량을 나타내고, 투사 시간에 대응한다. 제청도는 시료 표면을 20배로 확대 촬영한 후에, 녹의 제거 비율을 도적분(graphical integration)하여 측정한 표준 사진과 대비하여 구했다. 도 6에 결과를 나타낸다. 도 6은 입자 지름의 제청도에 대한 영향을 조사한 결과에 대해 설명하는 도면이다.

제청도는 투사 밀도와 함께 상승했다. 또, 제청도는 입자 지름이 커짐에 따라 상승했지만, 입자 지름 1.18mm에서 거의 포화하는 경향이 인정되었다. 이것에 의해, 큰 블라스트-클리닝력을 얻기 위해서는, 입자 지름 1.18mm 이상이면 좋고, 커버리지를 고려하면 입자 지름 1.18mm이어도 좋은 것을 알 수 있다.

한편, 입자 지름 1.18mm에서의 제청도는 투사 밀도가 300kg/m²에서도 70%정도였다. 이것은 입자 지름 1.0mm 이하의 입자가 존재하고 있지 않은, 즉, 제2 입체를 포함하고 있지 않기 때문에, 커버리지가 상승하지 않기 때문이다. 이것에 의해, 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 입자 지름 분포는, 제1 입체에 의해 큰 블라스트-클리닝력을 얻어 블라스트-클리닝 시간을 단축하고, 제2 입체에 의해 커버리지를 향상시키는 것이 유효하다는 것을 알 수 있다.

(2) 블라스트-클리닝 시험

본 시험에 사용한 피가공물 및 투사 조건은, 전술한 「(1) 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 투사재의 입자 지름의 영향」과 마찬가지이다.

시험에 제공하는 투사재는, 입자 지름 d가 1.18mm＜d≤2.36mm로서 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 최대가 되도록 조정한 제1 투사재와, 입자 지름 d가 0.850mm＜d≤1.40mm로서 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도가 최대가 되도록 조정한 제2 투사재를 준비하고, 양자를 혼합하여 입자 지름 분포를 조정하여 제작했다. 모두 경도는 HV450이다. 도 7에 입자 지름 분포를 나타낸다. 도 7은 실시예의 투사재의 입자 지름 분포를 나타내는 설명도이다. 이 입자 지름 분포는 예시한 투사재의 입자 지름 분포의 조건을 충족하고 있었다. 또, 비교예로서, φ1.7mm(입자 지름 범위：1.40mm＜d≤2.36mm)의 스틸 숏에서의 시험도 행했다. 투사 밀도는 150~300kg/m²로 했다. 실시예, 비교예 모두, 투사재를 투사 시험 장치에 투입하고, 연속 운전 및 보급을 반복하여 오퍼레이팅 믹스를 형성한 후 투사 시험을 행했다. 오퍼레이팅 믹스 형성 후의 입자 지름 분포는, 제1 입체 76중량%, 제2 입체 20중량%, 제3 입체 4중량%이며, 본 실시 형태의 입자 지름 분포를 충족하고 있다.

블라스트-클리닝 시험 후의 시료 표면을 도 8에 나타낸다. 도 8은 블라스트-클리닝 시험 후의 시료의 표면 상태를 나타내는 설명도이다. 요철부와 문자부(각인부)를 확대하여 마무리 상황을 관찰하고, 육안에 의한 평가를 실시했다. 외관 육안의 상세를 도 9에 정리했다. 도 9는 도 8에 나타내는 표면 상태를 설명하는 표이다. 도 8 및 도 9에 나타내지는 것처럼, 비교예에서는, 투사 밀도가 150kg/m²~250kg/m²의 범위에 있어서, 점선으로 둘러싸인 점선 영역에 스케일이 존재하는 것이 확인되었다. 그리고 투사 밀도 300kg/m²의 시점에서 스케일이 제거되었다. 이 때문에, 비교예에서는 마무리까지 투사 밀도 300kg/m²를 필요로 했다. 한편, 실시예에서는, 투사 밀도가 150kg/m²~200kg/m²의 범위에 있어서, 점선으로 둘러싸인 점선 영역에 스케일이 존재하는 것이 확인되었다. 그리고 투사 밀도 250kg/m²의 시점에서 스케일이 제거되었다. 즉, 실시예에서는 투사 밀도 250kg/m²로 마무리된 것이 확인되었다.

평탄한 영역을 확대 관찰하여, 제청도를 측정했다. 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10은 그라이딩 시험 후의 시료의 제청도의 측정 결과를 나타내는 설명도이다. 투사 밀도의 증가에 따라 제청도의 증가가 인정되었다. 제청도 90% 이상이 육안 외관 평가의 마무리 완료점에 상당한다. 실시예에서는 비교예 보다도 투사 밀도가 17% 낮은 상태에서 동등한 마무리를 실현할 수 있어, 그라이딩 시간을 단축할 수 있는 것이 확인되었다.

1…블라스트 장치 11…호퍼
11a…저장부 11b…컷 게이트
12…임펠러 13…버킷 엘리베이터
13a…숏 보급구 14…세퍼레이터
15…집진기 16…투사실
17…워크 재치대 17a…회전 기구
18…펀칭 메탈 19…댐퍼

Claims

블라스트 장치에 의해 주물(鑄物)의 표면에 투사재(投射材)를 투사하는 주물의 블라스트-클리닝 방법으로서,
상기 투사재는 비커즈 경도가 HV300~600의 범위의 투사재이고, 미사용 투사재를 상기 블라스트 장치에 장전하는 투사재 장전 공정과,
상기 블라스트 장치의 조업에 의해 투사재의 입자 지름 분포를 일정한 입자 지름 분포가 안정되는 오퍼레이팅 믹스를 형성하는 오퍼레이팅 믹스 형성 공정과,
상기 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재를 주물의 표면에 투사하는 블라스트-클리닝 공정을 구비하고,
상기 오퍼레이팅 믹스 형성 공정 후의 투사재의 입자 지름 분포가, 입자 지름 1.18mm를 초과하는 제1 입체와, 입자 지름 1.18mm 이하이면서 0.85mm를 초과하는 제2 입체와, 입자 지름 0.85mm 이하의 제3 입체로 구분했을 때, (제1 입체의 비율)≥(제2 입체의 비율)≥(제3 입체의 비율)을 충족하는 주물의 블라스트-클리닝 방법.
청구항 1에 있어서,
제1 입체의 비율은 60중량% 이상, 제2 입체의 비율은 5~30중량%, 제3 입체의 비율은 20중량% 이하인 주물의 블라스트-클리닝 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 미사용 투사재는, 입자 지름 d가 1.18mm＜d≤2.36mm로서 입자 지름 구간 1.70mm＜d≤2.00mm의 빈도가 최대가 되는 제1 투사재와, 입자 지름 d가 0.85mm＜d≤1.40mm로서 입자 지름 구간 1.18mm＜d≤1.40mm의 빈도가 최대가 되는 제2 투사재의 혼합물인 주물의 블라스트-클리닝 방법.