KR20160073983A

KR20160073983A - 블라스트 가공 방법 및 블라스트 가공 장치

Info

Publication number: KR20160073983A
Application number: KR1020167012506A
Authority: KR
Inventors: 마세 케이지; 사쿠마 카츠유키
Original assignee: 후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-06-27
Also published as: JPWO2015060043A1; WO2015059941A1; EP3061567B1; EP3061567A1; EP3061567A4; WO2015060043A1; US20160236323A1; KR101847316B1; JP6452615B2; CN105636745B; CN105636745A

Abstract

정전기 발생 방지 효과와 가공량 증대 효과를 양립시킨 블라스트 가공 방법을 제공한다. 블라스트 가공 장치에 설치된 블라스트 노즐(8)에 물 등의 액체를 0.06cc/min~150cc/min라는 비교적 소량으로 도입하고, 해당 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 고속 압축 기체류, 또는 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 고속 압축 기체류에, 도입한 액체를 충돌시켜 미립화하고, 이 미립화한 액체를 상기 압축 기체 및 연마재와 함께 피가공물(W)을 향해 분사한다. 이와 같이, 액체를 미립화하여 분사하며, 액체의 공급량이 비교적 적기 때문에 분사된 액체가 증발되기 용이하므로, 작업실 내의 습도가 상승하여 정전기 발생이 억제됨과 동시에 증발 시에 기화열을 빼앗음으로써 피가공물이 냉각되어, 피가공물 표면이 연마재와의 충돌에 의한 발열로 연화됨으로써 발생하는 연마재의 충돌 에너지 흡수가 억제되어 가공량(절삭량)이 향상된다.

Description

블라스트 가공 방법 및 블라스트 가공 장치{BLAST MACHINING METHOD AND BLAST MACHINING DEVICE}

본 발명은 압축 기체와 함께 연마재를 분사하고, 피가공물의 절삭, 표면 연마, 디버링(deburring), 도막 제거 등을 실시하는 블라스트 가공 방법 및 해당 블라스트 가공 방법에 사용하는 블라스트 가공 장치에 관한 것이다.

압축 기체와 함께 분사된 연마재가 피가공물에 충돌 시에 발휘되는 절삭력을 이용하여 피가공물의 가공을 실시하는 블라스트 가공은, 절삭 가공, 표면 연마, 표면의 이지화(梨地化, 배껍질화), 디버링, 도막 제거와 녹 등의 오염 제거 등, 각종 용도로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 블라스트 가공에 있어서, 압축 기체와 함께 연마재를 피가공물에 분사하면, 피가공물과의 충돌 시의 마찰 또는 작업 공간인 캐비넷 내벽과의 충돌에 의한 마찰에 의해 정전기가 발생하고, 분사된 연마재나, 피가공물이 절삭되어 발생한 절삭 가루 등이 피가공물이나 캐비넷 내벽, 기타 연마재의 순환계를 구성하는 덕트, 사이클론, 연마재 덕트 등의 내벽에 부착되어 버려, 그 결과 연마재의 회수나 공급을 원활히 할 수 없게 된다.

특히 블라스트 가공에 의한 미세가공에 대한 요구가 높아짐에 따라, 사용하는 연마재의 미세화가 진행된 결과, 연마재는 정전기에 의해 피가공물이나 캐비넷 내벽 등에 더욱 부착되기 쉬워짐과 동시에, 일단 부착된 연마재는 에어 블로우 등으로는 완전히 제거하는 것이 어렵고, 블라스트 가공 후에 피가공물에 부착된 연마재를 제거하기 위한 세정 공정을 마련할 필요가 발생하는 등, 생산성을 저하시키는 원인의 하나가 되기도 하였다.

이와 같은 정전기에 의한 연마재의 부착을 방지하기 위해서는 블라스트 가공 장치에 전압 인가식 제전기(‘이온 발생기’: ionizer)를 설치하는 것도 고려할 수 있다.

그러나 이와 같은 고가의 장치를 설치하면, 블라스트 가공 장치의 가격을 끌어올리게 되어 시장에서의 가격 경쟁력을 잃게 될 뿐만 아니라, 이온을 발생시키기 위해 이온 발생기에 설치되어 있는 전극침이 오염되기 쉬워져 빈번한 유지 보수를 필요로 하게 되며, 연마재가 피처리 대상 등에 부착된 상태로 제전(중화)되기 때문에 연마재가 벗겨진 곳에는 정전기가 남게 된다.

나아가 이온을 발생시키려고 코로나 방전을 실시하기 때문에, 분진 폭발 등에 있어서의 발화원이 될 수 있어, 이온 발생기는 구조적으로 블라스트 가공 장치에 사용하기에 적합하지 않다.

그러므로 이와 같은 정전기에 의한 문제를 해결하기 위하여, 작업 공간이나 연마재의 순환 경로 내에 수분을 공급함으로써 정전기를 제거하는 방법도 제안되어 있다.

이와 같은 방법의 일예로서, 가습 수단에 의해 수분이 공급된 압축 기체를 연마재 분사용 블라스트 노즐에 도입함으로써 연마재의 순환계 내에 있어서의 습도를 조정하여 정전기의 발생을 방지하는 것이 제안되어 있다(특허문헌1 단락 [0011] 및 도 2 참조).

또한, 이와 같이, 하여 연마재 분사용 블라스트 노즐에 도입하는 압축 기체에 대한 수분 공급을, 초음파 히터나 가습을 이용하여 수증기의 형태로 실시하는 것도 제안되어 있다(특허문헌2 단락 [0026] 참조).

또한, 분진 발생 방지를 목적으로 한 습식 블라스트 가공에 사용되는 블라스트 노즐로서, 내부에 형성된 실내에 있어서 압축 기체와 연마재(미디어) 및 물을 중량 대비 거의 같은 양 혼합하여, 기체, 액체, 고체(연마재)의 삼상류를 분사하는 블라스트 노즐도 제안되어 있다(특허문헌3 단락 [0006], 도 1, 도 2, 표 1 [3] 참조).

특허문헌1 : 일본국 특허 제 3846842호 공보 특허문헌2 : 일본국 특허공개 2011-237378호 공보 특허문헌3 : 일본국 특허공개 2006-297568호 공보

위에서 설명한 종래의 기술 중, 특허문헌 3에 기재된 블라스트 노즐을 사용한 블라스트 가공 방법은, 160~200cc/min라는 대량의 물을 분사하는 것으로서(특허문헌 3, 표 1 [2] [3] 참조), 일반적으로 ‘?(wet) 블라스트’ 또는 ‘액체 호닝(Liquid Honing)’이라고 불리는 습식 블라스트 가공 방법의 일종이다.

이와 같은 습식 블라스트 가공 방법으로 피가공물을 가공할 경우, 피가공물의 표면은 분사된 물에 의해 젖게 되므로, 정전기 발생을 줄일 수 있다.

그러나 이와 같은 습식 블라스트 가공 방법으로 피가공물을 가공할 경우, 피가공물의 표면은 확실히 젖게 되므로, 녹슬기 쉬운 재질의 피가공물 등, 물과의 접촉을 꺼리는 피가공물에 대해 적용할 수 없고, 또한, 가공 후에 피가공물의 세정 및 건조 공정이 필요해지는 경우가 있어, 이들 작업의 생산성을 저하시키는 하나의 원인이 된다.

또한, 이와 같이, 대량의 물과 함께 연마재를 분사하는 습식 블라스트 가공 방법에서는, 연마재와 함께 분사되는 물의 존재에 의해 피가공물의 표면에 연마재가 충돌할 때의 충돌 에너지가 흡수되어버리기 때문에, 건식 블라스트 가공에 비해 습식 블라스트 가공은 가공량(절삭 속도)이 저하되게 되고, 사용하는 연마재의 재질이나 입경, 분사압력 등의 조건이 동일할 경우, 건식에 의한 블라스트 가공에 비해 습식 블라스트 가공에서는 가공량(절삭량)이 1/7~1/14 정도로 저하된다.

일예로서, 도 23 및 도 24는 건식 블라스트 가공과 습식 블라스트 가공에 있어서의 커버리지 차이를 측정한 것으로, 건식, 습식 모두 연마재로서 알루미나계 연마재(후지 제작소 제품 ‘후지랜덤WA’#1000)를 사용하여 0.3 MPa의 분사압력으로 150mm 네모난 유리판에 대해 가공을 실시한 것이다.

도 23은 블라스트 노즐의 선단과 피가공물 간의 거리(노즐 거리)의 변화에 대한 커버리지가 100%가 될 때까지의 처리 시간의 변화, 도 24는 연마재의 입경 변화에 대한 커버리지가 100%가 될 때까지의 처리 시간의 변화를 각각 표시한 것으로, 어떤 조건에서도 건식 블라스트 가공에 비해 습식 블라스트 가공에서는 100%의 커버리지를 얻기 위한 가공 시간이 길어진다는 것을 알 수 있다.

여기에서 ‘커버리지’란, 가공 면적에 대한 총 압흔 면적의 비율을 %로 표시한 것으로, 커버리지의 크고 작음에 따라 가공량의 크고 작음을 예측할 수 있고, 도 23 및 도 24에서도 습식 블라스트로는 건식 블라스트에 비해 가공량(절삭 속도)이 떨어지는 것을 알 수 있다.

이상과 같은 습식 블라스트 가공에 대한 상술한 특허문헌 1에 기재된 블라스트 가공 방법에서는 연마재를 분사하는 압축 기체에 수분을 첨가함으로써 작업 공간인 캐비넷 내의 습도를 상승시키고, 이를 통해 정전기의 발생 및 정전기에 의한 피가공물의 표면이나 캐비넷 내면에 대한 연마재의 부착을 방지하고 있다.

그러나 특허문헌 1에 기재된 블라스트 가공 장치에 있어서, 물은 압축 공기 공급원과 블라스트 노즐 사이에 설치된 압축 공기 공급 배관 안을 흐르는 압축 공기에 대해 첨가되게 되어 있고, 이 압축 공기 공급 배관을 흐르는 압축 공기는 블라스트 노즐 내의 가느다란 유로(流路) 안을 흐르는 압축 공기에 비해 유속이 느리기 때문에, 압축 공기 공급 배관 안에 액체 상태로 물을 도입하더라도, 이 물은 압축 공기류와의 충돌에 의해 분무되거나 하지 않고 액체 상태로 블라스트 노즐 내로 도입되게 되어, 연마재를 응집시키거나 해서 블라스트 노즐을 막히게 하여, 블라스트 가공 장치가 정상적으로 작동하지 않게 된다.

그러므로 특허문헌 1에는 물의 첨가 방법에 관한 자세한 설명은 기재되어 있지 않으나, 압축 공기 공급 배관 안을 흐르는 압축 공기에 대해 물을 첨가하는 경우, 이와 같은 막힘에 의한 동작 불량이 발생하지 않도록, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 물을 초음파나 가열 등의 방법으로 수증기 상태로 만들어 압축 기체에 첨가할 필요가 있으며, 이와 같이, 물을 수증기로 만들기 위한 기능을 구비한 수분 부여 기구를 별도로 설치할 필요가 있어, 장치 구성이 복잡해짐과 동시에 비싸진다.

또한, 이와 같이, 특허문헌 1, 2에 기재된 방법에서는, 블라스트 노즐에 도입되기 전의 압축 기체에 대해 수분을 첨가하지만, 수분의 첨가를 수증기(기체)인 상태로 하기 때문에 블라스트 노즐로부터 분사되는 유체는 ‘액체’를 포함하지 않고, 따라서 특허문헌 1, 2에 기재된 발명은 물을 첨가한다 하더라도 ‘건식’ 블라스트 가공인 것이 유지된다.

그렇기 때문에 특허문헌 1, 2에 기재된 방법에서는 피가공물의 표면을 적시지 않고 가공할 수 있어, 물과의 접촉을 꺼리는 피가공물에 대해서도 적용할 수 있으며, 습식 블라스트 가공에 비해 가공량(절삭 속도)이 크다는 장점이 있다.

그러나 특허문헌 1, 2에 기재된 블라스트 가공 방법에 있어서, 공급하는 물의 양이 적고, 가공실 안을 충분히 가습할 수 없으면 정전기 발생을 충분히 방지할 수 없게 되는 한편, 포화 수증기량을 초과하는 물을 공급하면 작업 공간 안에서 결로되어 피가공물의 표면이나 캐비넷 내벽을 적시게 되므로, 정전기 발생은 방지할 수 있지만 건식 블라스트 가공으로서의 장점을 잃게 된다.

그렇기 때문에 특허문헌 1에 기재된 블라스트 가공 방법에서는 가공실 안의 습도를 검지하여 필요한 수분량을 산출하여 수분을 공급하는 것으로 하고 있어, 제어가 매우 복잡하기 때문에 장치 구성도 복잡하고 고가가 된다.

이상 설명한 바와 같이, 특허문헌 1, 2에 기재된 발명에서는 건식 블라스트 가공을 유지하며, 따라서 습식 블라스트 가공에 비해 많은 가공량(높은 절삭 속도)을 유지하면서 정전기 발생을 방지한다는 과제를 해소할 수 있는 것으로 되어 있는데, 이를 위해서는 특별한 장치 구성을 채용하고 복잡하게 제어할 필요가 있었다.

한편 특허문헌 3에 기재되어 있는 것처럼, 습식 블라스트 가공에서는 비교적 간단한 장치 구성에 의해 복잡한 제어를 하지 않고도 정전기 발생을 큰 폭으로 줄일 수 있으나, 피가공물을 적셔버리기 때문에 가공 후의 세정 및 건조가 필요해지고, 이들 가공의 추가가 생산성을 저하시킬 뿐만 아니라 습식 블라스트 가공에서는 건식 블라스트 가공에 비해 가공량(절삭 속도)이 큰 폭으로 저하되기 때문에, 이 점에서도 가공성이나 생산성이 크게 떨어지게 되어 있어, 어느 방법을 채용하든지 일장일단이 있다.

상기 내용들을 고려하여 본 발명의 발명자는 가공량을 희생하지 않고도 정전기 발생을 방지할 수 있는 블라스트 가공의 실현을 목표로 예의 연구를 거듭한 결과, 물을 블라스트 노즐의 분사구 직전에서, 미립화한 상태로 공급함과 동시에, 첨가하는 물의 양을 기존에 알려진 습식 블라스트에 비해 매우 적은 정도의 범위로 제한함으로써 정전기 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 가공량을 큰 폭으로 향상시킬 수 있음을 발견했다.

게다가 이 가공 방법으로 얻을 수 있는 가공량 증가는, 습식 블라스트 가공과 비교해 볼 때 증가할 뿐만 아니라, 놀랍게도 건식 블라스트 가공과 비교했을 때에도 큰 폭으로 향상됨과 동시에, 나아가 가공량의 향상뿐만 아니라 특허문헌 1에서는 예측해낼 수 없는 또 다른 종류의 효과에 대해서도 중첩적으로 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

본 발명은 예의 연구의 결과 얻어진 발명자들의 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 기존의 건식 블라스트 가공 장치에 대해 근소한 구조 변경을 추가하는 것만으로 적용할 수 있고, 블라스트 가공 중의 정전기 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 습식 블라스트는 물론 건식 블라스트와 비교했을 때에도 가공량(절삭 속도)의 향상을 얻을 수 있는 블라스트 가공 방법 및 블라스트 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에 과제를 해결하기 위한 수단을 발명을 실시하기 위한 형태에서 사용하는 부호와 함께 기재한다. 이 부호는 특허청구의 범위의 기재와 발명을 실시하기 위한 형태의 기재와의 대응을 명확하게 하기 위한 것으로, 말할 것도 없이 본원 발명의 기술적 범위의 해석에 제한적으로 이용되는 것은 아니다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블라스트 가공 방법은, 피가공물에 대해 블라스트 노즐(8)을 통하여 압축 기체와 함께 연마재를 분사하는 블라스트 가공 방법에 있어서, 상기 블라스트 노즐(8)에 대해 물 등의 액체를 도입하고, 해당 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 압축 기체 또는 상기 블라스트 노즐로부터 분사된 압축 기체에 상기 액체를 충돌시켜서 미립화하고, 해당 미립화한 액체를 상기 압축 기체 및 연마재와 함께 분사함과 동시에, 상기 블라스트 노즐(8)에 대한 상기 액체의 도입량을 0.06cc/min~150cc/min로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액체로서는 수돗물, 순수(pure water), 정제수, 알칼리 이온수 등의 소위 ‘물’외에, 순수·경수에 스케일 제거를 목적으로 스케일 제거제를 첨가한 것, 가공된 부분의 마킹 등을 목적으로 도료, 형광도료 등을 첨가한 것을 포함해도 된다.

또한, 상술한 블라스트 가공 방법에 사용하는 본 발명의 블라스트 가공 장치(1)는, 압축 기체 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급되는 압축 기체류를 연마재와의 혼합유체로서 블라스트 노즐(8)로부터 분사하는 블라스트 가공 장치(1)에 있어서, 상기 블라스트 노즐(8)에 일단을 액체 공급원(도시하지 않음)에 연통 가능하게 함과 동시에, 타단을 상기 블라스트 노즐(8) 내의 압축 기체 유로 내 또는 상기 블라스트 노즐(8)의 분사구에 개구하고, 상기 액체 공급원으로부터 도입된 액체를 상기 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 압축 기체류 또는 상기 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 압축 기체류와 접촉 내지 충돌시켜서 미립화한 액체 도입로(88)을 설치하고, 상기 액체 도입로(88)와 상기 액체 공급원 사이에 유량 조절 밸브(7)나 펌프 등의 유량 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 블라스트 가공 장치(1)에 있어서, 상기 블라스트 노즐(8)이 압축 기체 공급원에 연통되는 후부 노즐(83)의 분사 방향에 노즐팁(82)을 구비하고, 상기 후부 노즐(83)과 노즐팁(82) 간에 연마재 공급원에 연통되는 연마재 도입실(85)를 구비하고, 상기 후부 노즐(83)로부터의 압축 기체류의 분사에 의해 상기 연마재 도입실(85) 내에 부압을 발생시켜서 상기 연마재 공급원의 연마재를 흡입하여 혼합유체로서 분사하는, 석션식 블라스트 노즐이며, 상기 액체 도입로(88)의 상기 타단(선단(88a))을 상기 후부 노즐(83) 내에 설치한 압축 기체류(86) 내, 또는 해당 후부 노즐(83)의 분사구 전방 위치에 개구하는 구성으로 할 수 있다.

나아가 상기 구성의 블라스트 가공 장치(1)에 있어서, 상기 액체 도입로(88)를 상기 후부 노즐(83) 내에 설치한 상기 압축 기체 유로(86) 내에 동심원 형태로 삽입한 관로에 의해 형성하고, 해당 액체 도입로(88)의 상기 타단(선단(88a))을 상기 후부 노즐(83)의 분사구에 개구한 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 구성의 블라스트 가공 장치(1)에는, 상기 액체 공급원의 액체를 상기 액체 도입로(88)에 대해 정량 공급하는 펌프 등의 액체 정량 공급 수단을 설치하여도 된다.

이상 설명한 본 발명의 구성으로부터, 본 발명의 블라스트 가공 방법 및 블라스트 가공 장치를 통해 이하의 현저한 효과를 얻을 수 있었다.

블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 압축 기체 또는 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 압축 기체에 물 등의 액체를 충돌시켜서 미립화시킨 것과, 블라스트 노즐에 대한 액체의 도입량을 0.06~150cc/min으로 제한한 것에서, 미립화된 액체는 블라스트 노즐(8)에 의해 분사된 때의 압력 저하, 피가공물(W)에 대해 연마재가 충돌했을 때 발생하는 발열에 의해 블라스트 노즐(8)과 피가공물(W) 사이의 공간 또는 피가공물(W)의 표면에서 급속히 증발하여 수증기가 되므로, 이를 통해 가공실(21) 내의 습도를 상승시킬 수 있어 정전기 발생을 방지할 수 있다.

게다가, 이와 같은 정전기 발생 방지에도 불구하고, 피가공물(W)를 적시지 않고, 또는 피가공물을 적신다고 하더라도 기존에 알려진 습식 블라스트에 비해 젖는 정도가 적으므로, 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는 급수 조건의 조정에 의해 물과의 접촉을 꺼리는 재질의 피가공물 등에 대해서도 적용 가능함과 동시에, 가공 후에 세정이나 건조 등의 공정을 새로이 추가할 필요가 없다.

더욱 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는, 상술한 정전기 발생 방지라는 효과와 함께, 기존에 알려진 건식 블라스트 가공 방법으로 얻을 수 있는 것 이상의 가공량(절삭 속도)의 향상이라는 효과를 필두로, 피가공물의 표면에 연마제가 박히는 것 방지, 연마재의 소비량 감소, 절삭 속도나 도막, 버 등의 제거 효율 향상, 피가공물이 늘어지거나 휘어지는 현상의 발생 감소, 피가공물의 온도 상승을 방지함으로써 제품의 눌음 감소 등과 같은, 예상을 뛰어넘는 새로운 효과를 얻을 수 있었다.

이와 같은 절삭 속도의 상승 등의 효과를 얻을 수 있는 원인은 정확하지는 않으나, 아마도 압축 기체류와의 충돌에 의해 미립화한 상태에서 분무된 액체가 블라스트 노즐을 나왔을 때의 급속한 압력 저하에 의해 더욱 마이크로 미스트화되고, 연마재와의 충돌에 의해 발열된 피가공물과의 접촉에 의해 피가공물의 전면 공간 또는 피가공물의 표면에서 급속히 증발하는 것, 이 증발 시에 주위의 공간이나 피가공물의 표면으로부터 대량의 기화열을 빼앗는 것(분무 냉각)에 의해 얻을 수 있는 효과라고 여겨진다.

즉, 상술한 효과 중, 일예로서 가공량(절삭 속도)의 향상이라는 점에 관해 생각해보면, 습식 블라스트 가공이 건식 블라스트 가공에 비해 가공량(절삭 속도)이 낮아지는 원인의 하나로서, 연마재와 함께 분사된 물이 피가공물의 표면에 수막을 형성하고, 이 수막이 피가공물의 표면에 충돌하려는 연마재의 충돌 에너지를 흡수해버린다는 점을 생각해볼 수 있다.

그러나 본 발명의 방법에서는, 미립화되어 분사된 액체는 상술한 바와 같이 블라스트 노즐(8)을 나오면 빨리 증발하므로, 피가공물을 적시지 않고, 또한, 피가공물의 표면을 적신다고 하더라도 기존에 알려진 습식 블라스트에 비해 젖는 정도가 적으므로, 건식 블라스트 가공과 같은 충돌 에너지를 유지할 수 있기 때문에, 액체의 분사를 통해서도 많은 가공량을 유지할 수 있는 것으로 여겨진다.

한편 건식 블라스트 가공과 비교했을 때는, 건식 블라스트 가공에서는 연마재의 충돌에 의해 피가공물의 표면 온도가 상승하고, 이 온도 상승이 피가공물의 표면을 연화시켜서 연마재의 충돌 에너지를 흡수하는 것이 절삭 속도 저하의 한 원인이라고도 생각된다.

이에 대해 본 발명의 방법은, 상술한 분무 냉각에 의해 피가공물의 표면 온도 상승이 억제되고, 피가공물의 표면 강도가 유지된 상태에서 가공이 이루어지므로, 건식 블라스트 가공에 비해서도 가공량(절삭 속도)의 향상을 얻을 수 있었던 것으로 생각된다.

이상으로 설명한 본 발명의 블라스트 가공 방법은 기존의 건식 블라스트 가공 장치의 구성에 대해, 상술한 액체의 분사를 가능하게 하는 블라스트 노즐(8)로의 교환과, 블라스트 노즐(8)에 대해 액체를 공급하는 액체 공급원 및 블라스트 노즐(8)에 대한 액체의 공급량을 제어하는 유량 조정 밸브(7)나 펌프 등의 유량 제어 수단을 추가한다는 비교적 간단한 구조 변경을 통해 실현할 수 있었다.

또한, 블라스트 노즐(8)의 후부 노즐(83)에 설치한 상기 압축 기체 유로(86) 내에 동심원 형태로 삽입한 관로를 상기 액체 도입로(88)로 하고, 해당 액체 도입로(88)의 타단(선단(88a))을 상기 후부 노즐(83)의 분사구에 개구하는 구성으로 한 구성에서는, 후부 노즐(83)로부터의 압축 기체의 분사에 의해 발생하는 부압에 의해 액체 도입로(88)를 통하여 액체를 도입할 수 있으며, 별도로 펌프 등의 액체를 공급하기 위한 수단을 설치할 필요가 없고, 또한, 블라스트 노즐(8)에 대한 압축 기체의 도입 개시, 도입 중지에 따라 액체의 도입 개시, 도입 중지가 연동되어 이루어지기 때문에, 액체의 공급을 개시 및 중지하기 위한 별도의 수단을 설치할 필요가 없고, 게다가 블라스트 노즐(8)의 후부 노즐(83)만을 교환함으로써 기존 설비의 이용이 가능하다.

무엇보다 액체 도입로(88)에 대해 액체 공급원의 액체를 정량 공급하는 펌프 등의 정량 공급 수단을 설치하는 구성을 채용해도 되며, 이 경우에는 블라스트 노즐(8)에 대한 액체의 도입 위치에 관한 설계의 자유도가 높아짐과 동시에, 액체를 보다 안정적으로 확실하게 공급할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 블라스트 가공 장치의 한 구성 예를 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명의 블라스트 가공 장치에 설치한 블라스트 노즐의 설명도이며, (A)는 블라스트 노즐 전체의 단면도, (B)는 노즐팁의 형태 예를 나타낸 설명도이다.
도 3은 블라스트 노즐(석션식)에 대한 액체 도입 위치의 설명도이며, (A)는 일반적인 노즐팁을 구비한 블라스트 노즐에 대한 액체 도입 위치, (B)는 이연식(二連式)의 노즐팁을 설치한 경우의 도입 위치의 설명도이다.
도 4는 블라스트 노즐(직압식)에 대한 액체 도입 위치의 설명도이며, (A)는 일반적인 노즐팁을 구비한 블라스트 노즐에 대한 액체 도입 위치, (B)는 이연식(二連式)의 노즐팁을 설치한 경우의 도입 위치의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 블라스트 가공 장치에 설치한 다른 블라스트 노즐의 단면도이다.
도 6은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(보론(boron)판)를 나타낸 그래프이다.
도 7은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(초경판)를 나타낸 그래프이다.
도 8은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(우레탄 고무판)를 나타낸 그래프이다.
도 9는 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(알루미늄판)를 나타낸 그래프이다.
도 10은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(스테인리스판)를 나타낸 그래프이다.
도 11은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(철판)를 나타낸 그래프이다.
도 12는 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(아크릴판)를 나타낸 그래프이다.
도 13은 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(에폭시 유리판)를 나타낸 그래프이다.
도 14는 급수량의 변화에 대한 가공량의 변화(어영석(御影石))를 나타낸 그래프이다.
도 15는 급수량의 변화에 대한 연마석 부착량의 변화(우레탄 고무)를 나타낸 그래프이다.
도 16은 급수량의 변화에 대한 연마석 부착량의 변화(스테인리스)를 나타낸 그래프이다.
도 17은 급수량의 변화에 대한 연마석 부착량의 변화(철)를 나타낸 그래프이다.
도 18은 급수량의 변화에 대한 연마석 부착량의 변화(아크릴)를 나타낸 그래프이다.
도 19는 급수량의 변화에 대한 연마석 부착량의 변화(에폭시 유리)를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 블라스트 가공 방법(실시예)에서 사용한 후의 연마재와, 건식 블라스트 가공 방법(비교예)에서 사용한 연마재의 입자 구조를 촬영한 사진이다.
도 21은 블라스트 가공으로 도막을 박리한 후의 폴리카보네이트 제품의 표면 조도 데이터이며, (A)는 본원의 방법으로 처리한 것(실시예), (B)는 건식 블라스트로 처리한 것(비교예)이다.
도 22는 블라스트 가공으로 디버링 처리를 한 후의 폴리페닐렌술파이드(Polyphenylenesulfide) 제품의 표면 조도 데이터이며, (A)는 본원의 방법으로 처리한 것(실시예), (B)는 건식 블라스트로 처리한 것(비교예)이다.
도 23은 노즐 거리의 변화에 대한 커버리지가 100%가 되기까지의 시간의 변화를 나타낸 상관도이다.
도 24는 연마재의 입경 변화에 대한 커버리지가 100%가 되기까지의 시간의 변화를 나타낸 상관도이다.

다음으로 본 발명의 실시 형태에 대한 첨부 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

1. 블라스트 가공 장치

(1) 전체 구성

본 발명의 블라스트 가공 장치(1)의 일 구성 예를 도 1에 나타낸다.

이 블라스트 가공 장치(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 압축 기체 공급원과, 연마재 공급원인 연마재 탱크(3) 및 압축 기체 공급원으로부터 도입된 압축 기체와 상기 연마재 탱크(3)로부터의 연마재를 합류시켜 분사하는 블라스트 노즐(8)을 구비하고 있으며, 도시된 실시 형태에서는 압축 기체 공급원으로부터의 압축 기체, 본 실시 형태에서는 압축 공기를 도입함으로써 블라스트 노즐(8) 내에 발생한 부압으로 인해 연마재 탱크(3)로부터의 연마재가 흡입되어 압축 기체류와 합류하고, 피가공물(W)에 대해 분사되는 소위 ‘석션식’블라스트 가공 장치로서 구성되어 있다.

도시된 실시 형태에서는, 이 블라스트 노즐(8)을 수용하는 캐비넷(2) 내에 형성된 가공실(21)과, 가공실(21)의 하단에 형성된 호퍼(hopper)에 연마재 회수관(91)을 통해 연통된 사이클론인 상술한 연마재 탱크(3)와, 상기 연마재 탱크(3) 내를 흡입하는 더스트 콜렉터(5)를 구비하고, 더스트 콜렉터(5)에 설치된 배풍기(排風機, 6)를 작동시켜 사이클론인 연마재 탱크(3) 내를 흡입하면서 가공실(21) 내에 수용된 블라스트 노즐(8)로부터 연마재를 분사하면, 분사된 연마재가 절삭 가루 등과 함께 연마재 회수관(91)을 통해 연마재 탱크(3)에 도입되고, 연마재 탱크(3) 내에서의 풍력 선별에 의해 재사용 가능한 연마재는 연마재 탱크(3)의 바닥부로 회수됨과 동시에, 파쇄된 연마재나 분진은 더스트 콜렉터(5)에 흡입되어 제거되도록 구성되어 있으며, 연마재를 순환 사용할 수 있도록 되어 있다.

더욱 블라스트 가공 장치(1)의 기본 구성은, 이와 같이, 하여 연마재를 순환 사용하는 순환형 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 사용 후의 연마재를 재사용하지 않고 1회만 쓰고 버리는, 배치(batch)식 구성으로 할 수도 있어, 이 경우 절삭 가루 등의 분진과 연마재를 풍력 선별하기 위해 설치하고 있는 구성을 생략하고, 더스트 콜렉터(5)로 가공실(21) 내에 있는 사용 후의 연마재나 분진을 함께 제거회수하도록 해도 된다.

또한, 도시된 예에서는 블라스트 가공 장치를 석션식으로 구성하는 것으로 설명했으나, 예를 들어 가압 탱크 내의 압축 기체와 연마재를 함께 블라스트 노즐에 도입하여 분사하는 직압식 블라스트 가공 장치에 대해 본원 발명을 적용하는 것도 가능하며, 블라스트 가공 장치의 기본 구성에 관해서는 기존에 알려진 블라스트 가공 장치에서 채용하고 있는 각종 구조를 채용 가능하다.

본 발명의 블라스트 가공 장치(1)에서는, 상술한 블라스트 노즐(8) 내에 액체, 본 실시형태에서는 물을 도입함과 동시에, 이 물을 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 압축 기류와 충돌시켜서 평균 입경 1mm 이하, 바람직하게는 300μm 이하, 더욱 바람직하게는 100μm 이하로 미립화하고, 이 미립화한 액체를 피가공물(W)에 분사되기 직전의 압축 기체에 혼입시켜두고, 이를 통해 피가공물(W)에 대해 연마재와 함께 미립화된 액체를 분무할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이, 피가공물(W)을 향해 분사하는 압축 기체에 미립화한 액체를 혼입 가능하게 하기 위해, 본 발명의 블라스트 가공 장치(1)는 상술한 블라스트 노즐(8)에 대해 액체(물)을 공급하기 위한, 도시하지 않은 액체 공급원을 설치함과 동시에, 상기 액체 공급원으로부터 공급된 물을 블라스트 노즐(8)의 내부에 도입하는 액체 도입로(88)를 블라스트 노즐(8)에 설치하고, 또한, 상술한 액체 공급원과 상기 블라스트 노즐(8)의 액체 도입로(88) 사이를 연통하는 관로 속에 유량 조정 밸브(7)나 펌프로 이루어지는 유량 제어 수단을 구비하고 있다.

(2) 블라스트 노즐

본 발명의 블라스트 가공 장치(1)에 설치된 블라스트 노즐(8)의 구성 예를 도 2에 나타낸다.

도 2에 나타난 블라스트 노즐(8)은 기존의 석션식 블라스트 노즐이 구비하는 기본 구조를 구비하는 것으로, 블라스트 노즐(8)의 본체 부분을 이루는 바디(81)와, 상기 바디(81)에 부착되는 노즐팁(82) 및 후부 노즐(83)로 구성되어 있다.

상술한 바디(81)는 연마재의 공급원인 연마재 탱크(3)로부터 공급된 연마재를 도입하는 연마재 도입구(84)와, 이 연마재 도입구(84)에 연통하여 형성된 거의 원통용기 형태인 연마재 도입실(85)을 내부에 구비하고 있다.

이 바디(81)에 부착되는 상술한 노즐팁(82)은 원추 형태로 조여진 원추 내면(82a)을 가지며, 상술한 바디(81)의 전단측에 이 노즐팁(82)을 부착함으로써 바디(81) 내에 형성된 연마재 도입실(85)과 상기 원추 내면(82a)를 구비한 노즐팁 내의 유로가 연통되도록 형성되어 있다.

이 노즐팁(82)은 도 2(B)에 나타낸 바와 같이 원형의 개구를 구비한 것(원형)뿐만 아니라 슬릿 형태의 개구를 구비한 것(슬릿형)이어도 되며, 또한, 내부에 형성된 유로 형상도 입구측에서 일단 좁아졌다가, 출구측을 향해 다시 넓어지는 벤튜리(venturi)형 형상를 채용해도 된다.

그리고 바디(81)의 후단측에는 선단을 노즐팁(82)의 원추 내면(82a)의 중심을 향하게 후부 노즐(83)이 부착되어 있고, 도시하지 않은 압축 기체 공급원으로부터의 압축 기체를 이 후부 노즐(83)로부터 분사하면, 이 후부 노즐(83)에 의한 압축 기체의 분사에 의해 발생한 부압에 의해 연마재 도입실(85) 내에 연마재 탱크(3)로부터의 연마재가 흡입됨과 동시에, 이 연마재가 후부 노즐(83)로부터 분사된 압축 기체와 합류하여 노즐팁(82)의 선단으로부터 분사할 수 있도록 되어 있는 점은, 기존에 알려진 석션식 블라스트 노즐(8)과 공통되는 구성이다.

본 발명의 블라스트 가공 장치(1)에서 사용하는 블라스트 노즐(8)에 있어서는, 상술한 것과 같이 액체를 미립화하여 분무할 수 있도록 하기 위해 액체 공급원(도시하지 않음)으로부터의 액체를 블라스트 노즐(8)에 도입하기 위한 액체 도입로(88)를 구비하고 있으며, 이 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 블라스트 노즐(8) 내에 설치한 압축 기체의 유로, 예를 들어 후부 노즐(83) 내에 설치한 압축 기체의 유로(86), 후부 노즐(83)의 토출구 전방, 노즐팁(82) 내의 유로, 나아가서는 블라스트 노즐의 분사구에 개구하여 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 고속 압축 기체류 또는 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 고속 압축 기체류에 액체를 충돌시킴으로써 액체를 미립화하여 분무할 수 있도록 하고 있다.

또한, 본 발명에서는 상술한 액체 도입로(88)의 선단(88a)으로부터 토출된 액체를 고속 압축 기체류에 충돌시켜서 미립화 시키는 것에 관해, 액체의 미립화가 보다 잘 이루어지도록, 액체 도입로(88)의 선단(88a)의 개구에 메시(mesh)재를 설치해도 된다. 이를 통해 액체 도입로(88)로부터 공급되는 액체가 이 메시재를 통과하여 한번 미립화된 후에 고속 압축 기체류에 충돌함으로써 액체의 미립화가 보다 잘 이루어진다.

본 발명에 사용되는 상기 메시재는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 금속 또는 수지로 이루어지는 선재를 그물코 형태로 엮음으로써 전체적으로 평판 형상으로 형성한 것이나, 플레이트에 미세공을 뚫어서 형성한 것 등 다양한 종류를 사용할 수 있다.

도 2에 나타난 실시 형태에서는, 이 액체 도입로(88)가 되는 관로를 후부 노즐(83)에 형성된 압축 기체 유로(86) 내에 동심원 형상으로 배치하고, 압축 기체 유로(86)의 내벽과 액체 도입로(88)의 외벽 사이에 압축 기체가 흐르도록 함과 동시에, 이 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 후부 노즐(83)의 개구부와 동일 위치에 개구하고, 액체 도입로(88)의 선단(88a)으로부터 나온 액체를 그 외주측을 흐르는 고속, 고압 압축 기체류와 충돌시켜 미립화시키고 있다.

이와 같이, 형성함으로써, 본 실시 형태의 블라스트 가공 장치(1)에서는 연마재 도입실(85) 내에 발생하는 부압에 의해 액체 도입로(88)의 선단(88a)으로부터 액체가 흡인되어 압축 기체류와 합류되므로, 액체 탱크 등의 액체 공급원(도시하지 않음)으로부터의 액체를 블라스트 노즐(8) 내에 공급하기 위한 펌프 등의 액체 정량 공급 장치를 설치하지 않고도 블라스트 노즐(8) 내에서 액체의 미립화를 실시할 수 있음과 동시에, 블라스트 노즐(8)에 대한 압축 기체의 도입 개시, 정지에 연동하여 액체 공급원으로부터의 액체의 도입도 자동으로 개시, 정지함으로써, 액체의 공급을 잊거나, 공급 정지를 잊어서 액체가 흐르는 등의 일이 발생하지 않는다.

또한, 이와 같이, 액체를 압축 기체류와 충돌시키는 구성으로서는, 도 2에 나타난 구성에 한정되지 않고, 기존에 알려진 각종 가스 블라스트식 이류체 노즐(아토마이저(atomizer))의 구성을 후부 노즐(83)의 구성에 적용해도 되고, 또한, 블라스트 노즐 내에로의 액체 도입은 상술한 것과 같이 연마재 도입실 내의 부압을 이용하여 실시하는 구성을 대신하여, 예를 들어 펌프 등의 액체 정량 도입 수단을 액체 공급원인 탱크 안이나, 액체 공급원과 블라스트 노즐 사이의 배관 안에 설치함으로써 실시하여도 좋다.

블라스트 노즐(8)에 대한 액체의 공급 위치는, 도 2에 나타낸 위치와는 다른 위치로 해도 되고, 석션식 블라스트 노즐에 대한 액체의 도입 위치는, 일예로서 도 5에 나타낸 바와 같이, 블라스트 노즐(8)의 후부 노즐(83) 선단부 외주에, 상술한 액체 도입로(88)가 되는 공간을 형성함과 동시에, 이 공간을 후부 노즐(83)의 끝 방향을 향해 개구하고, 액체 도입로(88) 내에 액체를 도입하면, 이 도입된 액체가 후부 노즐(83)로부터 분사된 압축 기체의 외주를 감싸듯이 분사됨으로써, 액체를 고속, 고압의 압축 기체류와 충돌시켜서 미립화하는 것으로 해도 된다.

나아가 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 연마재 도입실(85)이나 블라스트 노즐(8)의 분사구의 형성 위치에 있어서 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 개구하고, 압축 기체류에 의해 발생하는 부압에 의해 액체 도입로(88) 내의 액체를 흡인시켜 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 압축 기체류, 또는 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 압축 기체류와 충돌시키도록 구성하여도 되고, 또는 후부 노즐(83) 내에 형성된 압축 기체의 유로나 노즐팁(82) 내에 형성된 압축 기체의 유로 내에 액체 공급원의 액체를 펌프를 통해 정량 공급하도록 해도 되고, 도 2(A), 도 5를 참조하여 설명한 액체의 도입 위치와 함께, 도 3(A)에 나타낸 액체의 도입 위치 중 어느 하나, 또는 복수개로부터 액체를 도입하도록 해도 된다.

또한, 노즐팁(82)의 구성으로서는, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 2 분할된 노즐팁(821, 822)을 길이 방향으로 동일 축에 연속해서 배치하고, 직경이 좁은 유로가 형성된 노즐팁(821)으로부터 직경이 넓은 유로가 형성된 노즐팁(822)를 향하여 유로를 도입하면, 2개의 노즐팁(821, 822)의 경계 부분에 형성된 통기로(823)를 통해 공기를 흡인하여 연마재류와 합류시켜 분사하는 구성을 채용할 수도 있으며, 이와 같은 구조의 노즐팁(82) 내에 액체를 도입할 경우, 이 노즐팁(82)에 설치한 통기로(823) 부분에 액체를 도입하도록 구성해도 된다.

또한, 직압식 블라스트 노즐에 대한 액체의 도입 위치로서는, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 블라스트 노즐(8)의 분사구의 형성 위치에 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 개구하고, 압축 기체의 분사와 함께 발생하는 부압에 의한 압축 기체와 충돌시키도록 구성해도 되고, 또한, 블라스트 노즐 본체(81′) 내에 설치된 후부 노즐(83′) 내의 압축 기체 유로, 또는 블라스트 노즐(8)의 선단에 설치된 노즐팁(82′) 내에 형성된 압축 기체 유로 내 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 개구하고, 액체 공급원으로부터의 액체를 펌프에 의해 블라스트 노즐(8) 내에 도입하는 것으로 해도 되고, 이 중 어느 한 곳, 또는 복수 곳을 통해 액체를 도입하는 것이 가능하다.

이와 같은 직압식 블라스트 노즐의 구성에 있어서도 도 4(B)에 나타난 것과 같이 노즐팁(82′)으로서 길이 방향으로 2분할된 노즐팁(821′, 822′)을 동일 축상에 연속 배치한 2연식 노즐팁을 사용할 수 있고, 이 경우에도 2개의 노즐팁(821′, 822′)의 경계에 설치한 통기로(823′)을 통해 액체를 도입하도록 구성해도 된다.

또한, 액체 공급원으로부터 액체 도입로(88)에 이르는 관로에는, 액체 도입로(88)로 도입되는 액체의 유량을 제어하는 유량 제어 수단을 설치하고, 블라스트 노즐(8)로 도입되는 액체의 양을 조정 가능하게 한다.

본 실시 형태에서는, 부압의 발생 위치에 선단(88a)을 개구한 액체 도입로(88)와 액체 공급원 사이의 관로에는 이 유량 제어 수단으로서 유량 조정 밸브(7)를 설치하고 있다. 본 실시 형태에서는 이 유량 조정 밸브(7)로서 개도(開度)를 8단계로 조정 가능한 것을 사용하였으나, 무단계로 개도를 조정 가능한 것을 사용해도 되고, 액체의 유량을 조정 가능한 것이라면 각종 밸브를 사용할 수 있다.

또한, 부압의 발생 위치 이하의 위치에 선단(88a)을 개구한 액체 도입로(88)와 액체 공급원 사이에는, 상술한 유량 제어 수단으로서 펌프를 설치하고, 이 펌프의 운전 속도, 예를 들어 펌프를 구동하는 모터의 회전 속도를 제어함으로써 블라스트 노즐(8)에 대한 액체의 공급량을 제어 가능하게 한다.

또한, 액체 도입로(88)의 선단(88a)을 부압의 발생 위치에 개구한 경우에도, 액체 도입로(88)와 액체 공급원 사이에 도 3(A), 도 4(A)에서 변형 예로서 도시한 것처럼 펌프를 설치하는 구성을 채용해도 되며, 또한, 펌프를 설치한 구성에서도 펌프의 2차측에 유량 조절 밸브를 설치하고, 이를 통해 블라스트 노즐(8)에 도입되는 액체의 유량을 조정하는 것으로 해도 된다.

나아가 액체 공급원으로서 액체 탱크 등의 용기를 설치하지 않고, 액체 도입로(88)를 상수도의 취수구(수도꼭지)에 연통하여 상수도를 액체 공급원으로 할 수도 있으며, 이 경우 상수도의 급수 압력을 이용하여 액체 도입로(88)로 액체를 도입함으로써 상술한 펌프의 설치를 생략할 수도 있다.

2. 작용 등

이상과 같이 구성된 도 1에 나타난 블라스트 가공 장치(1)에, 도 2에 나타난 블라스트 노즐(8)을 설치한 경우를 예로 들어 그 동작을 설명하면 이하와 같다.

연마재 공급원인 연마재 탱크(3) 내에 연마재를 투입함과 동시에, 액체 공급원인 도시하지 않은 액체 탱크 내에 물 등의 액체를 충전하고, 이 상태에서 블라스트 노즐(8)로 도시하지 않은 압축 기체 공급원으로부터 압축 기체의 도입을 개시한다.

이와 같이, 하여 압축 기체의 도입을 개시하면, 블라스트 노즐(8)의 후부 노즐(83) 선단으로부터는 고속의 압축 기체가 분사되게 되고, 노즐팁(82) 내에는 분사구 방향을 향하는 고속의 기류가 발생한다.

그로 인해 이와 같은 압축 기체의 흐름에 이끌려 노즐팁(82) 안에 연마재 도입실(85) 내의 기체가 흡인되므로, 연마재 도입실(85) 안이 부압이 되어, 연마재 도입구(84)를 통해 연마재 탱크(3)로부터의 연마재가 연마재 도입실(85) 내에 도입됨과 동시에, 이 부압은 액체 도입로(88)의 선단(88a)으로부터 액체 도입로(88) 내의 액체를 빨아내고, 빨아낸 액체는 후부 노즐(83)로부터 뿜어낸 고속 압축 기체에 의해 미립화되어 압축 기체 속에 혼입됨과 동시에 연마재와 함께 압축 기체 속에 혼합되어 블라스트 노즐(8)로부터 분무된다.

본 발명의 블라스트 가공 방법에서, 적절한 연마재의 분사량은 2g/min~20kg/min이며, 이에 대해 블라스트 노즐(8)로의 액체 도입량은 0.06cc/min~150cc/min으로 비교적 소량이라는 것 및 연마재와 함께 분사되는 액체는 블라스트 노즐(8) 내를 흐르는 고속 압축 기체와의 충돌에 의해 미립화되고, 블라스트 노즐(8)로부터 분무된다는 것으로부터, 블라스트 노즐(8)로부터 분사된 압축 기체의 압력이 급속히 저하되는 것이나, 연마재와의 충돌에 의해 피가공물의 표면이 발열되는 것 등과 더불어, 분무된 액체는 블라스트 노즐(8)과 피가공물(W) 사이의 공간, 또는 피가공물(W)의 표면에서 증발하여 해당 공간 및 피가공물(W)의 표면으로부터 대량의 기화열을 빼앗는다.

그 결과, 본 발명의 방법으로 블라스트 가공을 실시할 경우, 상기 액체의 증발에 동반되는 습도의 증가에 의해 정전기 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 액체의 분무를 동반하지 않는 일반적인 블라스트 가공에 비해 절삭 속도의 향상, 도막 제거나 버 제거 효율 향상, 피가공물(W)의 표면에 연마재가 박히는 것 방지, 피가공물의 휘어짐이나 늘어짐 발생 방지 등의 효과를 얻을 수 있는 것으로 여겨진다.

즉, 본 발명의 방법에서는, 물을 분사하기는 하지만, 분사된 물은 상술한 것과 같이 재빠르게 증발하므로 피가공물의 표면을 적시지 않고, 또한, 젖는다고 하더라도 그 정도는 기존에 알려진 습식 블라스트 가공의 경우에 비해 미미하며, 연마재의 충돌 에너지를 흡수하는 수막이 피가공물의 표면에 형성되는 것이 억제되어 있다.

한편 상술한 수막의 형성은 억제되지만, 분무된 물은 증발할 때 다량의 기화열을 빼앗으므로, 피가공물의 표면 온도 상승이 억제되어, 그 결과 피가공물의 표면, 제거 대상이 되는 피가공물 표면에 형성된 도막, 버 등의 연화에 의한 연마재의 충돌 에너지의 흡수가 억제되므로, 이와 같은 연화가 발생할 수 있는 건식 블라스트 가공에 비해서도 가공량의 향상과, 도막이나 버 제거 효율의 향상을 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

또한, 상술한 연마재가 박히는 것도 마찬가지로, 피가공물의 표면이 온도 상승과 함께 연화됨으로써, 분사된 연마재가 피가공물의 표면에 부착되기 쉬워지기 때문에 발생하는 것으로 여겨진다.

나아가 제품의 수치 안정성을 저하시키는 늘어짐이나 휘어짐도, 피가공물의 온도 상승에 의한 늘어짐, 표이면(表裏面)의 늘어짐의 차이로 인해 휘어짐이 발생하는 것으로 여겨진다.

따라서 본 발명의 방법에서 블라스트 가공을 실시하여 피가공물이 젖는 것과 온도 상승을 억제할 수 있게 됨으로써, 상기 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

또한, 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는, 원리는 불분명하지만 액체를 분무하지 않고 실시한 종래의 블라스트 가공에 비해 회수한 연마재가 쪼개지거나 이지러지는 일이 적어, 연마재의 소모율도 저하시킬 수 있는 것으로 확인되어 있다.

이와 같이, 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는, 가공 시에 정전기가 대전함으로써 발생하는 스파크의 발생을 유효하게 방지할 수 있고, 제품, 특히 전자 부품 등의 제품 자체의 파손, 결손을 없앨 수 있으며, 제품에 설치된 전극 등의 파손도 없앨 수 있다.

또한, 제품의 대전이 방지될 뿐만 아니라, 연마재나 캐비넷의 내벽, 덕트 내벽 등의 연마재 순환계 내에서의 정전기에 의한 대전에 관해서도 방지할 수 있으므로, 캐비넷(2) 안이나 연마재 탱크(3) 내에 대한 연마재 부착 방지, 사이클론형 연마재 탱크(3) 내에 부착되는 연마재에 선회류 중의 연마재가 충돌함으로써 회수되지 않고 집진기로 흘러가는 연마재 양의 저하에 의한 회수 효율의 향상 등의 효과도 얻을 수 있었다.

더불어 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는, 정전기 발생 방지라는 효과뿐만 아니라 일반적인 건식 블라스트 가공에 비해 가공량 향상, 도막이나 버 제거 효율 향상, 표면 조도 저하, 눌거나 하여 생기는 변색 방지, 블라스트 가공 후에 실시하는 도장이나 도금 시에 오염물로 작용하는 연마재의 부착 방지, 제품의 수치 안정성을 저하시키는 피가공물의 휘어짐이나 늘어짐의 발생 방지 등의 효과를 얻을 수 있다는, 종래 기술로부터는 예측할 수 없는 우수한 효과를 얻을 수 있었다.

[실시예]

본 발명의 블라스트 가공 방법에 관해, 상술한 효과를 얻을 수 있다는 확인 시험을 실시한 결과를 이하에 나타내었다.

또한, 블라스트 가공 장치로는, 건식 블라스트 가공(비교예) 및 본 발명의 블라스트 가공(실시예) 모두 석션식 블라스트 가공 장치를 사용하여 실시하며(개략적인 구조에 관해서는 도 1 참조), 액체(물)을 공급하면서 블라스트하는 본원의 블라스트 가공(실시예)에서는, 블라스트 노즐로서 도 2(A)를 참조하여 설명한 바와 같이, 후부 노즐(83)의 압축 기체 유로(86) 안에 액체 도입로(88)를 구비한 것, 또는 도 5를 참조하여 설명한 것과 같이 후부 노즐(83)의 선단부 외주에 액체 도입로(88)가 되는 방을 설치한 것 중 하나를 사용하고, 한편으로 건식 블라스트 가공(비교예)에 관해서는 도 2(A) 및 도 5에 기재된 블라스트 노즐에 물을 공급하지 않고 연마재를 분사하여 측정하거나, 또는 일반적인 후부 노즐을 구비한 블라스트 노즐[도 2(A)에 나타낸 구조의 블라스트 노즐의 후부 노즐(83)로부터 액체 도입로(88)를 제거한 구조의 것]을 사용하여 블라스트 가공을 실시하여 측정하였다.

(1) 대전 방지 효과 확인

아크릴판 (100 × 100 × 5 mm)에 대해 블라스트 가공을 실시할 때의 대전량을 측정하였다.

연마재로서 후지 제작소 제품의 나일론 비드(NB)#0303(평균 입경 300μm)을 사용하며, 노즐 거리를 160mm, 분사 압력은 0.3MPa, 분사 시간을 40분간으로 하여 연마재를 분사하였다.

가공은 도 1에 나타난 구조의 순환식 블라스트 가공 장치에 도 2(A)를 참조하여 설명한 블라스트 노즐을 장착하여 실시하며, 블라스트 노즐(8)에 대한 물의 도입량을 조정하는 유량 조정 밸브(7)를 완전히 닫은 상태에서 서서히 열어서 급수량을 늘려가서, 아크릴판의 대전량 변화(측정기: 3M제품 709STATIC SENSOR를 사용), 가공실 내의 온도와 습도 변화를 측정함과 동시에, 가공실 내의 상태를 관찰하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

대전 시험 결과

연마재 분사량	급수량(cc/min)	대전량(kV)	가공실 온도(습도)
550g/min	0	-23.4	21.4℃(24%)
	0.06	-14.0	21.3℃(24%)
	0.15	-6.4	21.2℃(25%)
	0.50	-5.6	21.3℃(24%)
	1.0	-5.8	22.4℃(23%)
	2.0	-8.0	21.5℃(24%)
	3.0	-9.3	18.7℃(25%)
	4.0	-7.6	19.1℃(24%)
	5.0	-6.2	19.3℃(24%)
	6.0	-7.4	20.6℃(24%)
	7.0	-3.9	20.4℃(24%)
	8.1	-5.0	19.7℃(24%)
1150g/min	8.0	-9.9	20.1℃(25%)
	9.1	-7.4	21.6℃(25%)
	10.0	-5.2	21.5℃(25%)
	11.0	-5.2	21.2℃(24%)
	12.2	-6.4	21.2℃(24%)
	13.1	-5.6	20.8℃(25%)
	14.1	-4.0	20.8℃(25%)
	15.0	-2.0	21.3℃(25%)
	16.2	-2.1	21.1℃(25%)
	17.1	-2.2	21.2℃(25%)

이상의 결과로부터, 유량 조정 밸브(7)를 완전히 닫고 무급수로 실시한 건식 블라스트에 있어서의 대전량에 대해, 0.06cc/min이라는 미세한 양을 급수한 것만으로 대전량이 40% 이상 저하되는 것이 확인되었으며, 비교적 소량의 물을 분무하여도 높은 정전기 발생 방지 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

그 후 급수량을 늘림에 따라 대전량은 더욱 감소하여, 15.0cc/min에서는 무급수 시의 대전량에 대해 90% 이상의 저하가 확인되었다.

또한, 유량 조정 밸브(7)를 완전히 닫고 무급수로 실시한 블라스트 가공에서는, 블라스트 가공 후의 캐비넷 안이 피가공물의 표면, 캐비넷 내벽, 고무호스나 블라스트 노즐의 표면 등의 여기저기에 연마재가 부착된 것으로 되어 있는데, 본 발명의 방법으로 블라스트 가공을 실시한 후의 캐비넷 안에는 벽면의 단차부 등에 대한 연마재의 축적은 확인되었으나, 정전기에 의한 연마재의 부착은 확인할 수 없었다.

(2) 가공량(절삭 속도) 증가 확인

(2-1) 급수량 변화에 대한 가공량 변화의 측정

도 2(A)에 나타난 블라스트 노즐을 사용하여 유량 조정 밸브의 개도를 조정하고, 블라스트 노즐에 대한 급수량을 변화시킴과 동시에 워크의 가공량(절삭량) 변화를 측정하였다.

측정은 분사 거리를 120mm, 연마재는 알루미나 연마재[후지 제작소 제품 ‘후지랜덤 A#60’]을 사용하고, 분사 압력을 0.4MPa로 하여, 하기의 표 2에 나타난 재질의 테스트 피스에 대해 동일한 표 2에 나타난 조건으로 가공을 실시하여, 가공 전후의 테스트 피스의 중량을 측정하여 줄어든 양을 절삭량으로 하여 구하였다.

테스트 피스의 측정방법

테스트 피스	수치(mm)	연마재 투입량(kg)	가공 시간
보론판(B4C)	106×60×5.5	6	60(min)
초경판(D-40)	60×45×7	3	30(min)
우레탄고무판(TR100-70°)	80×80×10	3	60(min)
알루미늄판	80×80×10	3	30(min)
스테인리스판(SUS304)	100×100×6	3	30(min)
철판(SS41)	100×100×6	3	30(min)
아크릴판(열가역성)	80×80×5	3	90(Sec)
에폭시유리판(열경화성)	80×80×5	3	90(Sec)
어영석	80×80×10	3	30(Sec)

각 테스트 피스에 대한 측정 결과를 표 3~11 및 도 6~14에 나타낸다. 또한, 표 3~11에서의 감량비는, 무급수로 가공 시 줄어든 양에 대한 비율이다.

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(보론판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	79.59	78.54	-1.05(1)
실시예	0.1	82.15	81.00	-1.15(1.1)
	0.5	78.97	77.45	-1.52(1.45)
	2.0	81.56	78.86	-2.70(2.57)
	3.0	83.56	80.50	-3.06(2.91)
	5.0	83.37	80.33	-3.04(2.89)
	7.0	83.91	80.86	-3.05(2.90)
	10.0	83.50	80.41	-3.09(2.94)
	13.0	79.14	76.14	-3.00(2.86)
	18.0	78.85	75.84	-3.01(2.87)
	24.0	83.54	80.56	-2.98(2.84)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(초경판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	254.84	244.94	-9.90(1)
실시예	1.0	273.13	262.53	-10.60(1.07)
	3.0	265.34	254.24	-11.10(1.12)
	5.0	273.24	261.86	-11.35(1.15)
	12.0	262.53	250.93	-11.60(1.17)
	20.0	260.30	248.16	-12.14(1.22)
	28.0	206.02	193.45	-12.57(1.27)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(우레탄 고무판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	74.61	74.50	-0.11(1)
실시예	3.0	74.78	74.58	-0.20(1.82)
	8.0	74.75	73.76	-0.99(9.00)
	16.0	74.81	72.73	-2.08(18.91)
	28.0	75.19	72.31	-2.88(26.18)
	40.0	74.57	71.31	-3.26(29.64)
	50.0	75.13	71.96	-3.17(28.82)
	60.0	74.43	71.25	-3.18(28.91)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(알루미늄판)

	급수량 (cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량 (cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	166.36	163.93	-2.43(1)
실시예	3.0	164.98	160.40	-4.58(1.88)
	8.0	165.24	160.09	-5.15(2.12)
	16.0	165.22	159.90	-5.32(2.19)
	32.0	165.00	159.40	-5.60(2.30)
	50.0	164.71	158.98	-5.73(2.36)
	70.0	165.89	160.05	-5.84(2.40)
	100.0	166.17	160.50	-5.67(2.33)
	130.0	166.04	160.39	-5.65(2.33)
	150.0	167.67	162.11	-5.56(2.29)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(스테인리스판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	450.59	445.18	-5.41(1)
실시예	1.0	449.89	443.65	-6.24(1.15)
	3.0	450.99	443.46	-7.53(1.39)
	5.0	450.20	442.45	-7.75(1.43)
	8.0	449.76	442.04	-7.72(1.43)
	12.0	450.94	443.18	-7.76(1.43)
	20.0	450.88	442.99	-7.89(1.46)
	30.0	450.27	442.34	-7.93(1.47)
	40.0	449.54	441.57	-7.97(1.47)
	50.0	450.66	442.76	-7.90(1.46)
	60.0	450.23	442.22	-8.01(1.48)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(철판)

	급수량 (cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량 (cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	462.72	457.90	-4.82(1)
실시예	1.0	462.86	456.90	-5.96(1.24)
	3.0	462.20	455.02	-7.18(1.49)
	5.0	462.40	455.11	-7.29(1.51)
	8.0	462.46	455.22	-7.24(1.50)
	12.0	462.94	455.55	-7.39(1.53)
	20.0	462.20	454.65	-7.55(1.57)
	30.0	461.73	454.02	-7.71(1.60)
	40.0	463.07	455.24	-7.83(1.62)
	50.0	462.63	454.50	-8.13(1.69)
	60.0	462.38	454.13	-8.25(1.71)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(아크릴판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	37.92	37.37	-0.55(1)
실시예	1.0	37.90	37.19	-0.71(1.29)
	3.0	37.91	36.93	-0.98(1.78)
	6.0	37.92	36.72	-1.20(2.18)
	10.0	37.91	36.55	-1.26(2.29)
	15.0	37.93	36.59	-1.34(2.44)
	20.0	36.76	35.44	-1.32(2.40)
	30.0	36.66	35.34	-1.32(2.40)
	40.0	36.67	35.32	-1.35(2.45)
	50.0	36.62	35.20	-1.42(2.58)
	60.0	36.56	35.11	-1.45(2.64)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(에폭시유리판)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	61.90	60.04	-1.86(1)
실시예	1.0	61.81	60.00	-1.81(0.97)
	3.0	61.83	59.38	-2.45(1.32)
	6.0	61.91	59.00	-2.91(1.56)
	10.0	61.78	59.00	-3.06(1.65)
	15.0	61.83	58.64	-3.19(1.72)
	20.0	61.77	58.58	-3.19(1.72)
	30.0	61.74	58.51	-3.23(1.74)
	40.0	61.85	58.44	-3.41(1.83)
	50.0	61.92	58.49	-3.43(1.84)
	60.0	61.91	58.47	-3.44(1.85)

급수량의 변화에 대한 가공량 변화(어영석)

	급수량(cc/min)	테스트 피스의 중량(g)
	급수량(cc/min)	가공 전	가공 후	감량분(감량비)
비교예	0	185.22	182.34	-2.88(1)
실시예	1.0	180.55	177.12	-3.43(1.19)
	5.0	191.26	187.67	-3.59(1.25)
	10.0	187.87	184.35	-3.52(1.22)
	25.0	187.06	183.47	-3.59(1.25)
	40.0	192.97	189.34	-3.63(1.26)

이상의 결과, 어떤 재질의 테스트 피스에 가공을 실시하든지, 물을 공급하지 않고 블라스트 처리를 실시한 경우(비교예)에 비해 절삭량의 증대를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

이 절삭량의 증대는 물의 공급량을 늘림에 따라 증대하는데, 어느 정도까지 절삭량이 증대되면 급수량을 늘리더라도 더욱 증대되지는 않고 보합세를 보였다.

이로부터 본 발명의 블라스트 가공 방법과 같이, 연마재와 함께 비교적 소량의 액체를 분사함으로써, 상술한 대전 방지 효과뿐만 아니라 가공량의 증대라는 예상치 않은 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

게다가 이와 같은 결과는 피가공물의 재질에 관계없이 얻을 수 있는 효과임을 확인할 수 있었다.

(2-2) 연마재의 변경에 대한 가공량 증가 효과 확인

도 5에 나타낸 블라스트 노즐을 사용하여 지르콘 그리드(후지 제작소 제품 ‘FZG-60’입경 0.125~0.250mm)를 분사하여 스테인리스제 테스트 피스(SUS304)를 가공한 결과와, 알루미나제 연마재(후지 제작소 제품 ‘후지랜덤A #60’평균 입경 230μm)를 분사하여 테스트 피스를 가공한 결과를 각각 표 12, 13에 나타내었다.

급수 유무에 따른 가공량 변화(FZG-60)

	비교예	실시예
밸브 개도	0/8(완전히 닫음)	3/8
급수량(cc/min)	0	3.0
테스트 피스의 감량(g/20min)	①-2.9 ②-3.4 (평균 3.15)	①-4.8 ②-5.6 (평균 5.2)

급수 유무에 따른 가공량 변화(후지랜덤A#60)

	비교예	실시예
급수량(cc/min)	0	2.0	3.6
테스트 피스의 감량(g/1H)	-11.52	-15.93	-16.19

상기 결과로부터, 연마재로서 지르콘 그리드(FZG-60)를 사용한 경우와 알루미나제 연마재(후지 제작소 제품 ‘후지랜덤A #60’(입경 250~212μm))를 사용한 경우 모두에서, 가공량의 증대가 확인되었고, 본원에서 얻을 수 있는 가공량의 증가라는 효과가, 사용하는 연마재의 종류를 변경했을 경우에도 변함없이 얻을 수 있는 효과라는 것이 확인되었다.

가공량의 증대는 지르콘 그리드(FZG-60)를 사용했을 때 1.5배 이상, 알루미나 연마재(후지 제작소 제품 ‘후지랜덤A #60’)를 사용했을 때 1.3~1.4배로서, 큰 폭의 가공량 증대를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

(3) 연마재 부착 상태 확인

상술한 ‘(2)’‘(2-1) 급수량 변화에 대한 가공량 변화의 측정’에서 가공한 테스트 피스 중 우레탄고무판, 스테인리스판, 철판, 아크릴판, 에폭시유리판의 가공 부분 중심의 성분을 EDX(에너지 분산형 X선 분석) 장치(Oxford사 제품 INCA Energy)를 사용하여 측정하고, 사용한 알루미나 연마재(후지 제작소 ‘후지랜덤A #60’)의 주성분인 알루미늄의 질량 농도를 테스트 피스에 박힌 연마재의 양으로서 평가하였다.

측정 결과를 표 14~18 및 도 15~19에 나타낸다. 또한, 표 14~18에서 Al질량농도비는 무급수에서의 A1질량농도에 대한 비율을 나타낸다.

급수량의 변화에 대한 연마재 부착량 변화(우레탄고무판)

	급수량(cc/min)	Al질량농도(%)	Al질량농도비
비교예	0	13.62	1
실시예	3.0	7.99	0.59
	5.0	6.38	0.47
	12.0	4.09	0.30
	20.0	2.17	0.16
	28.0	2.11	0.15
	40.0	2.09	0.15
	50.0	2.19	0.16
	60.0	1.80	0.13

급수량의 변화에 대한 연마재 부착량 변화(스테인리스판)

	급수량(cc/min)	Al질량농도(%)	Al질량농도비
비교예	0	12.12	1
실시예	5.0	11.21	0.92
	12.0	9.95	0.82
	20.0	8.36	0.69
	30.0	5.79	0.48
	40.0	6.08	0.50
	50.0	5.82	0.48
	60.0	6.04	0.50

급수량의 변화에 대한 연마재 부착량 변화(철판)

	급수량(cc/min)	Al질량농도(%)	Al질량농도비
비교예	0	12.35	1
실시예	3.0	11.57	0.94
	8.0	10.40	0.84
	16.0	10.04	0.81
	25.0	8.5	0.69
	40.0	6.82	0.55
	60.0	5.21	0.42

급수량의 변화에 대한 연마재 부착량 변화(아크릴판)

	급수량(cc/min)	Al질량농도(%)	Al질량농도비
비교예	0	2.02	1
실시예	1.0	0.79	0.39
	6.0	0.71	0.35
	10.0	0.75	0.37
	20.0	0.71	0.35
	30.0	0.68	0.34
	40.0	0.69	0.34
	50.0	0.73	0.36
	60.0	0.67	0.33

급수량의 변화에 대한 연마재 부착량 변화(에폭시유리판)

	급수량(cc/min)	Al질량농도(%)	Al질량농도비
비교예	0	2.49	1
실시예	3.0	1.43	0.57
	6.0	1.42	0.57
	10.0	1.54	0.62
	20.0	1.43	0.57
	30.0	1.61	0.65
	40.0	1.49	0.60
	50.0	1.59	0.64
	60.0	1.61	0.65

이상의 결과로부터, 액체를 공급함으로써 무급수로 블라스트 가공을 실시할 경우에 비해, 연마재 부착량이 감소한다는 것이 확인되었다.

또한, 기존에 알려진 습식 블라스트법으로 가공을 실시할 경우에도, 연마재 부착량을 감소시킬 수는 있지만, 상술한 것과 같이 기존에 알려진 습식 블라스트에서는, 건식 블라스트 가공에 비해 절삭량의 감소가 일어나는 것으로, 가공성과의 양립을 얻을 수 있는 것은 아니었다.

이에 대해, 본원의 방법에서는 상술한 것과 같이, 종래의 습식 블라스트와 비교했을 때 뿐만 아니라, 무급수로의 블라스트 가공과 비교했을 때에도 절삭량의 향상을 얻을 수 있으면서, 동시에 연마재의 부착을 방지할 수 있다는, 예측하지 않은 효과를 얻을 수 있는 것으로 되어 있다.

(4) 연마재 소모량과 입도(粒度) 측정 결과

도 2(A)에 나타낸 블라스트 노즐을 사용한 본 발명의 블라스트 가공 방법(실시예) 및 기존에 알려진 블라스트 노즐[도 2(A)의 블라스트 노즐로부터 액체 도입로(88)를 생략한 구조의 것]을 사용한 건식 블라스트 가공 방법(비교예)에 의해, 연마재로서 지르콘 비드(후지 제작소 제품 ‘FZB-60’ (평균 입경 200μm))를 사용하여 SUS304제 테스트 피스에 대해 분사압 0.5MPa로 블라스트 가공을 실시하여, 블라스트 가공 후의 연마재 소모량을 측정함과 동시에 연마재의 입자 상태를 관찰하였다.

분사는 연속 분사 방식(도 1에 나타난 연마재 순환형 블라스트 가공 장치)으로 실시하고, 측정 개시 당시에 블라스트 가공 장치의 연마재 탱크 내에 투입한 연마재의 중량과, 회수된 연마재의 중량을 각각 측정하여 감소분의 중량을 소모량으로서 평가하였다.

블라스트 가공 시간은 45분으로, 본 발명의 블라스트 가공 방법에 있어서의 물 도입량은 6cc/min이다.

상기에 따른 연마재 소모량의 측정 결과를 표 19에, 사용 후의 연마재 입자 상태를 도 20에 각각 나타내었다.

연마재 소모량 측정 결과

	실시예(건조 후)	비교예
급수량	6cc/min	0cc/min
연속 분사 방식	-130.0g	-225.3g

이상의 결과로부터, 본 발명의 블라스트 가공 방법에서는, 기존에 알려진 건식 블라스트 가공 방법에 비해 연마재 소모량이 감소해 있다는 것이 확인되었다.

또한, 회수된 연마재의 입도(도 20 참조)의 관찰 결과로부터, 본 발명의 블라스트 가공 방법을 실시한 후의 연마재에 비해, 건식 블라스트 가공 방법으로 사용한 후의 연마재 쪽이 더 빠르게 파쇄되어 입경이 작아져 있고, 이 점에서도 연마재의 소모에 큰 차이가 있다는 것이 확인되었다.

(5) 피가공물의 표면 온도 측정

(5-1) 열전대에 의한 온도 측정

분사 거리를 100mm, 분사 압력을 0.3MPa와 0.5MPa로 하고, 연마재로서 지르콘 비드(후지 제작소 제품 ‘FZB-400’: 입경 < 0.05mm)를 사용하여, 15mm × 15 mm × 0.5mm의 동판에 연마재를 분사하여 동판의 온도 변화를 측정하였다.

온도 측정은 동판 표면에 열전대형 온도계를 부착하여 온도 변화를 읽어낼 수 있게 한 상태로, 도 2(A)의 블라스트 노즐을 사용하여 급수량을 변화시키면서 수 초간에 걸쳐 연마재를 분사하고, 연마재 분사 중에 표시된 가장 높은 온도를 측정치로서 채용하였다. 측정 결과를 표 20에 나타낸다.

가공 압력	0.3MPa			0.5MPa
	비교예	실시예		비교예	실시예
급수량(cc/min)	0	1.4	3.6	0	1.5	3.1
온도(℃)	54	36	26	56	42	29

상기 결과로부터, 본 발명의 블라스트 가공 방법에 의하면 건식 블라스트 가공 방법으로 가공할 경우에 비해, 피가공물의 온도 상승을 큰 폭 저하시킬 수 있다는 것이 확인되었다.

(5-2) 발열 상태 확인

상기 시험에서 측정된 온도는 어디까지나 수 초간이라는 극히 단시간의 분사에 의한 것이며, 또한, 처리 대상으로 한 동판의 표면 온도를 측정한 것으로, 연마재의 충돌이 발생하고 있는 표면측의 온도 상승은 순간적으로 피가공물의 표면을 연화시키는 정도에 따라 고온이 된다는 것을 예상할 수 있다.

그러므로 본 발명의 블라스트 가공 방법과, 건식 블라스트 가공 방법에서의 피가공물의 표면 온도의 차이를 감각적으로 알기 쉽게 받아들이기 위해, PC(폴리카보네이드)제 수지 제품의 도막 박리와 PPS(폴리페닐렌 설파이드)제 수지 제품의 디버링 처리에 본 발명의 블라스트 처리와 기존에 알려진 건식 블라스트 처리를 적용하여 가공 상태를 비교하였다.

또한, PC제 수지 제품의 도막 박리는, 도 2(A)에 나타난 블라스트 노즐을 사용하여 고순도 알루미나 연마재(후지 제작소 제품 ‘후지랜덤 WA ＃600’을 가공 압력 0.4MPa, 노즐 거리 70mm에서 분사하여 실시하며, 본 발명의 방법(실시예)에서는 5cc/min의 급수량으로, 비교예에서는 무급수로 가공을 실시하였다.

또한, PPS(폴리페닐렌 설파이드)제 수지 제품의 디버링 처리는, 도 2(A)에 나타난 블라스트 노즐을 사용하고, 나일론 비드(후지 제작소 ‘FNB-0303’를 가공 압력 0.4MPa, 노즐 거리 20~30mm에서 분사하며, 본 발명의 방법(실시예)에서는 3cc/min의 급수량으로, 비교예에서는 무급수로 가공을 실시하였다.

도막 박리 후의 PC 제품의 표면 조도를 측정한 결과를 도 21에, 디버링 후의 PPS 제품의 표면 조도를 측정한 결과를 도 22에 각각 나타낸다.

모든 처리 결과에서, 본 발명의 방법은 처리한 수지 제품[도 21(A), 도 22(A) 참조]은 건식으로 실시한 비교예의 수지 제품[도 21(B), 도 22(B)]에 비해 표면이 덜 거친 것을 알 수 있으며, 이 결과로부터 건식 블라스트 가공에서는 발열로 인한 연화에 의해 큰 변화가 생긴 것으로 생각할 수 있다.

또한, 건식 블라스트에 의해 처리된 수지 제품에서는, 표면이 눌어서 검게 변색되어 있었으나, 본 발명의 방법으로 가공된 수지 제품에서는 이렇게 눌음 현상의 발생이 확인되지 않으며, 이 점을 보아도 본 발명의 방법에서는 피가공물의 발열이 잘 방지되어 있다는 것을 알 수 있었다.

또한, 이와 같이, 눌음 현상의 발생은, 수지 제품을 처리하는 경우 뿐만 아니라 알루미늄 등의 금속 제품을 처리하는 경우에도 동일하게 발생하는 것이었으나, 본 발명의 방법에서는 이와 같은 금속 제품에 대한 처리에 있어서도 눌음 현상의 발생을 방지할 수 있는 것이었다.

나아가 건식 블라스트 가공에서는 11~12초가 걸렸던 도막 박리가, 본 발명의 방법에서는 6~7초로 단축되었고, 본 발명의 블라스트 가공을 실시할 경우, 도막 제거 효율의 향상을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 이와 같은 효과는 모재료(母材)가 수지뿐만 아니라 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 아연 합금, 놋쇠 합금, 철 등의 금속 표면의 도장을 제거할 때도 같은 효과가 확인되었다.

또한, 디버링 처리에 있어서는, 건식 블라스트로는 제거할 수 없었던 버에 관해서도, 본 발명의 블라스트 가공으로는 제거할 수 있었으며, 디버링 처리에 사용했을 때에도 본 발명의 블라스트 가공이 유효하다는 것이 확인되었다.

이와 같은 차이점은 건식 블라스트 가공에서는 피가공물의 표면 온도가 상승하여 도막이나 버가 연화됨으로써 연마재 충돌 시의 충격을 흡수해버려서 박리나 제거가 이루어지기 어렵게 되는 것에 비해, 본 발명의 방법에서는 피가공물의 표면이 냉각됨으로써 도막이나 버의 연화가 억제되고, 도막이나 버가 단단한(따라서 깨지기 쉬운) 상태를 유지하게 되므로, 연마재의 충돌에 의해 박리나 제거가 이루어지기 쉽다는 것이 원인이라고 여겨진다.

(6) 휘어짐 발생 상태 확인

도 2(A)에 나타낸 블라스트 노즐을 사용하고, 연마재로서 지르콘 쇼트(후지 제작소 제품 ‘FZB-425’중심입경 425μm~600μm 평균 입경 513μm))를 사용하여 알멘스트립(A스트립)에 대한 가공을 실시하였다.

가공 압력은 0.3MPa, 0.5MPa의 두 종류로 실시하며, 가공 시간을 20초로 하고, 급수량을 변화시켜서 아크 하이트(arc height)치(테스트 피스의 휘어진 높이)를 측정하여 이것을 ‘휘어짐’으로서 평가하였다. 측정 결과를 표 21에 나타낸다.

휘어짐 발생상태 확인결과

분사 압력	급수량(cc/min)	아크 하이트
0.3MPa	0	0.163mmA
	1.4	0.158mmA
	3.6	0.158mmA
0,5MPa	0	0.244mmA
	1.5	0.238mmA
	3.1	0.238mmA
* ‘mmA’에서 ‘A’는 A스트립 사용을 나타낸다.

휘어짐 발생 상태 확인 결과

이상의 결과, 본 발명의 방법으로 블라스트 가공을 실시할 경우에는 피가공물에 대해 발생하는 휘어짐도 약간 감소시킬 수 있다는 것이 확인되었다.

1: 블라스트 가공 장치 2: 캐비넷
21: 가공실 3: 연마재 탱크(사이클론)
5: 더스트 콜렉터 6: 배풍기
7: 유량 조정 밸브 8: 블라스트 노즐
81: 바디 82: 노즐팁
82a: 원추 내면 83: 후부 노즐
84: 연마재 도입구 85: 연마재 도입실
86: 압축 기체 유로 88: 액체 도입로
88a: 선단(액체 도입로의) 91: 연마재 회수관

Claims

피가공물에 대해 블라스트 노즐을 통해 압축 기체와 함께 연마재를 분사하는 블라스트 가공 방법에 있어서,
상기 블라스트 노즐에 대해 액체를 도입하고, 해당 블라스트 노즐 내를 흐르는 압축 기체 또는 상기 블라스트 노즐로부터 분사된 압축 기체에 상기 액체를 충돌시켜서 미립화하고, 해당 미립화된 액체를 상기 압축 기체 및 연마재와 함께 분사함과 동시에,
상기 블라스트 노즐에 대한 상기 액체의 도입량을 0.06cc/min~150cc/min으로 하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
압축 기체 공급원으로부터 공급되는 압축 기체류를 연마재와의 혼합 유체로하여 블라스트 노즐로부터 분사하는 블라스트 가공 장치에 있어서,
상기 블라스트 노즐에, 일단을 액체 공급원에 연통 가능하도록 함과 동시에, 타단을 상기 블라스트 노즐 내의 압축 기체 유로 내, 또는 상기 블라스트 노즐의 분사구에 개구하고, 상기 액체 공급원으로부터 도입된 액체를 상기 블라스트 노즐 내를 흐르는 압축 기체류 또는 상기 블라스트 노즐로부터 분사된 압축 기체류와 충돌시켜 미립화한 액체 도입로를 설치하고,
상기 액체 도입로와 상기 액체 공급원 사이에 유량 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제2항에 있어서,
상기 블라스트 노즐이 압축 기체 공급원에 연통되는 후부 노즐의 분사 방향에 노즐팁을 구비하고, 상기 후부 노즐과 노즐팁 사이에 연마재 공급원에 연통되는 연마재 도입실을 구비하고, 상기 후부 노즐로부터의 압축 기체류의 분사에 의해 상기 연마재 도입실 내에 부압을 발생시켜 상기 연마재 공급원의 연마재를 흡인하여 혼합 유체로서 분사하는 석션식 블라스트 노즐이며,
상기 액체 도입로의 상기 타단을, 상기 후부 노즐 내에 설치한 압축 기체 유로 내, 또는 해당 후부 노즐의 분사구 전방 위치에 개구하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 액체 도입로를 상기 후부 노즐 내에 설치한 상기 압축 기체 유로 내에 동심원 형상으로 삽입한 관로에 의해 형성하고, 해당 액체 도입로의 상기 타단을 상기 후부 노즐의 분사구에 개구한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 공급원의 액체를 상기 액체 도입로에 대해 정량 공급하는 액체 정량 공급 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.