本公開(kāi)涉及用于通過(guò)噴砂處理進(jìn)行鑄件的研磨清理的鐵系投射材料。

背景技術(shù)：

以往，為了對(duì)鑄件進(jìn)行將在鑄造后附著于表面的鑄造砂、形成于母材表面的銹等鐵鱗除去的研磨清理，進(jìn)行將硬質(zhì)粒子向鑄件投射的噴砂處理。這種鑄件的研磨清理大多使用鋼材質(zhì)的球狀粒子(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，還公知有對(duì)粒徑分布進(jìn)行了調(diào)整的投射材料(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平6－297132號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2001－353661號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在落砂前的鑄件的最表層形成有成為比較厚的脆性材料的鑄造砂層，在其下層形成有鐵鱗層、鐵鱗以及母材混合層。為了將它們高效地除去，需要使用具有較大的研磨清理力并且研磨清理效率高的投射材料。然而，用于噴砂處理的投射材料一般也用于毛刺去除、表面粗度的提高等其它用途。因此，雖然能夠根據(jù)用途適當(dāng)?shù)剡x定投射材料的粒徑以及硬度，但并未發(fā)現(xiàn)粒徑分布等被調(diào)整而專門(mén)用于鑄件的研磨清理的投射材料。另外，雖然存在如專利文獻(xiàn)2所記載的投射材料那樣粒徑分布被調(diào)整了的投射材料，但對(duì)適于鑄件的研磨清理、具有更大的研磨清理力并且研磨清理效率高的投射材料有需求。

在噴砂裝置的操作中，在將規(guī)定量的投射材料投入噴砂裝置進(jìn)行鑄件的研磨清理時(shí)，投射材料反復(fù)進(jìn)行投射、回收、細(xì)粉末的除去以及投射的循環(huán)。在反復(fù)進(jìn)行投射的情況下，投射材料被粉碎成為細(xì)粉末。這種細(xì)粉末通過(guò)分離器被分選、除去。由于噴砂裝置內(nèi)的投射材料量減少被除去的量，所以補(bǔ)給與減少量對(duì)應(yīng)的投射材料。若反復(fù)進(jìn)行投射材料的供給、粉碎、向裝置外的排出，則裝置內(nèi)的投射材料的粒徑分布穩(wěn)定在與初始的粒徑分布不同的恒定的粒徑分布。將該穩(wěn)定了的粒徑分布的狀態(tài)稱為操作混合。為了高效地進(jìn)行鑄件的研磨清理，需要將操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布以適于研磨清理的方式進(jìn)行管理。

在本技術(shù)領(lǐng)域中，在用于通過(guò)噴砂處理進(jìn)行鑄件的研磨清理的鐵系投射材料中，希望提供研磨清理力與研磨清理效率均提高的適于鑄件的研磨清理的投射材料。另外，希望提供操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布成為適于鑄件的研磨清理的分布的投射材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面的投射材料是用于通過(guò)噴砂處理對(duì)鑄件的表面進(jìn)行研磨清理的鐵系投射材料，投射材料的維氏硬度(作為日本工業(yè)規(guī)格的jisz2244)為hv300～600的范圍，投射材料的粒徑d為0.85mm＜d≦2.36mm，投射材料的粒徑d的分布如下：頻度分布(作為日本工業(yè)規(guī)格的jisg5904)中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度為最大，粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為頻度分布中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.4～1.0倍，并且粒徑區(qū)間1.40mm＜d≦1.70mm的頻度為頻度分布中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.2～0.7倍。以下，帶有jis的標(biāo)號(hào)為日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)該投射材料，在鑄件的研磨清理中，能夠通過(guò)粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的粒子提高研磨清理力，通過(guò)粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的粒子提高覆蓋度(每恒定面積的投射材料的實(shí)際打痕面積)。由此，該投射材料能夠形成為研磨清理力與研磨清理效率都提高的適于鑄件的研磨清理的投射材料。這里，“粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的粒子”是指通過(guò)jisz8801(2006)所規(guī)定的網(wǎng)眼公稱尺寸為1.40mm的標(biāo)準(zhǔn)篩并且被網(wǎng)眼公稱尺寸為1.18mm的標(biāo)準(zhǔn)篩捕獲到(未通過(guò))的粒子。另外，投射材料也可以含有最大5％左右的粒徑區(qū)間的下限值以下的小徑的粒子。

投射材料的粒徑d的分布也可以如下：粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為頻度分布(jisg5904)中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.6～0.8倍，并且粒徑區(qū)間1.40mm＜d≦1.70mm的頻度為頻度分布(jisg5904)中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.3～0.6倍。這樣構(gòu)成的投射材料能夠進(jìn)一步提高研磨清理力與研磨清理效率，能夠優(yōu)選使用。

投射材料也可以是第一投射材料和第二投射材料的混合物，第一投射材料的粒徑d為1.18mm＜d≦2.36mm且粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為最大，第二投射材料的粒徑d為0.85mm＜d≦1.40mm且粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度為最大。這樣，投射材料能夠通過(guò)混合被調(diào)整為研磨清理力提高的第一投射材料和被調(diào)整為覆蓋度提高的第二投射材料而制成。

當(dāng)通過(guò)噴砂裝置的操作而穩(wěn)定在恒定的粒徑分布的操作混合形成后的投射材料的粒徑分布區(qū)分為粒徑超過(guò)1.18mm的第一粒體、粒徑為1.18mm以下且超過(guò)0.85mm的第二粒體以及粒徑為0.85mm以下的第三粒體時(shí)，可以滿足(第一粒體的比率)≧(第二粒體的比率)≧(第三粒體的比率)。在該情況下，針對(duì)投射材料，使操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布成為研磨清理力較大的第一粒體比現(xiàn)有的投射材料多的適于鑄件的研磨清理的分布。

也可以是第一粒體的比率為60重量％以上，第二粒體的比率為5～30重量％，第三粒體的比率為20重量％以下。通過(guò)使操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布為上述粒徑分布，能夠形成為研磨清理力與研磨清理效率都提高的適于鑄件的研磨清理的投射材料。

根據(jù)本發(fā)明的各方面，在用于通過(guò)噴砂處理進(jìn)行鑄件的研磨清理的鐵系投射材料中，能夠提供研磨清理力與研磨清理效率都提高的適于鑄件的研磨清理的投射材料。另外，根據(jù)本發(fā)明的各方面，能夠提供操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布成為適于鑄件的研磨清理的分布的投射材料。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施方式的投射材料的粒徑分布的示意圖。

圖2是表示實(shí)施例的投射材料的粒徑分布的說(shuō)明圖。

圖3是表示研磨清理試驗(yàn)后的試料的表面狀態(tài)的說(shuō)明圖。

圖4是說(shuō)明圖3所示的表面狀態(tài)的表。

圖5是表示研磨清理試驗(yàn)后的試料的除銹度的測(cè)定結(jié)果的說(shuō)明圖。

圖6是表示壽命試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。

圖7是表示操作混合形成后的粒徑分布(推斷)的說(shuō)明圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施方式的投射材料是能夠用于通過(guò)噴砂處理對(duì)鑄件的表面進(jìn)行研磨清理的鐵系投射材料。

投射材料是由從維氏硬度hv300～600的范圍選擇出的鐵系材料構(gòu)成的球狀鋼丸。這里，作為這種鐵系材料，例如能夠采用如下粒子：該粒子的成分系為c：0.8～1.2重量％、mn：0.35～1.20重量％、si：0.40～1.50重量％、p≦0.05重量％、s≦0.05重量％、剩余部分包含fe以及不可避免的雜質(zhì)，并且該粒子具有回火馬氏體組織或者類似的組織。這種粒子例如能夠通過(guò)水霧化法等公知方法制成。這里，對(duì)投射材料而言，硬度在hv300以上是對(duì)研磨清理對(duì)象足夠的硬度，且在hv600以下使投射材料具有足夠的韌性。這樣，由于本實(shí)施方式的投射材料兼具足夠的硬度與韌性，所以能夠優(yōu)選用于鑄件表面的研磨清理。這里，維氏硬度hv基于日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jisz2244(2009)。

圖1是實(shí)施方式的投射材料的粒徑分布的示意圖。對(duì)橫軸的粒徑而言，將粒徑區(qū)間的下限值作為代表值示出。在以下的粒徑分布的圖中相同。投射材料的粒徑d滿足0.85mm＜d≦2.36mm，投射材料的粒徑d的分布被調(diào)整為：頻度分布(jisg5904)中的粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度為最大，粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.4～1.0倍，并且粒徑區(qū)間1.40mm＜d≦1.70mm的頻度為粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.2～0.7倍。這里，粒徑分布的測(cè)定方法基于日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jisg5904(1966)，以重量分布表示。

投射材料的粒徑d的分布例如調(diào)整為：粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.6～0.8倍，并且粒徑區(qū)間1.40mm＜d≦1.70mm的頻度為粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度的0.3～0.6倍。據(jù)此，能夠進(jìn)一步提高研磨清理力與研磨清理效率，能夠優(yōu)選用于鑄件的研磨清理。

具有這種粒徑分布的投射材料能夠混合第一投射材料和第二投射材料而制成，其中，上述第一投射材料的粒徑d為1.18mm＜d≦2.36mm且粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度最大；上述第二投射材料的粒徑d為0.85mm＜d≦1.40mm且粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度最大。即，投射材料是第一投射材料與第二投射材料的混合物。

例如，若對(duì)鑄件的研磨清理僅使用第一投射材料，則雖然能夠增大研磨清理力但每單位重量的粒子數(shù)較少，因此導(dǎo)致覆蓋度(每恒定面積的投射材料的實(shí)際打痕面積)的降低。另一方面，第二投射材料能夠提高覆蓋度(coverage)，但與第一投射材料相比，對(duì)特別牢固的砂鐵鱗，研磨清理力較低。因此，雖然對(duì)鑄造用砂、鐵鱗的除去具有足夠的研磨清理力，但對(duì)于除去在鑄造用砂表面產(chǎn)生的粘砂等，研磨清理力不足，研磨清理時(shí)間變長(zhǎng)。

在本實(shí)施方式的投射材料中，通過(guò)將上述投射材料以成為上述粒徑分布的方式混合，能夠維持各自的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)研磨清理力不足的部分進(jìn)行增補(bǔ)。能夠通過(guò)第一投射材料提高研磨清理力，通過(guò)第二投射材料提高覆蓋度。即，能夠進(jìn)行研磨清理力與研磨清理效率均提高的研磨清理。

另外，通過(guò)將第一投射材料與第二投射材料混合制成投射材料，能夠?qū)⒘椒植夹纬蔀閷?shí)際上連續(xù)的分布。由此，基于研磨清理的打痕的大小具有連續(xù)的分布，所以能夠增大覆蓋度，能夠高效地進(jìn)行研磨清理。

第一投射材料以及第二投射材料能夠使用jisz8801(2006)所規(guī)定的篩眼0.85～2.36mm的篩子對(duì)通過(guò)水霧化法等公知方法制成的粒子進(jìn)行分級(jí)，將其以成為所希望的粒徑分布的方式混合、調(diào)整從而制成。

接下來(lái)，對(duì)使用上述投射材料通過(guò)噴砂處理進(jìn)行鑄件的研磨清理的方法進(jìn)行說(shuō)明。

使用本實(shí)施方式的投射材料進(jìn)行鑄件的研磨清理例如能夠使用專利文獻(xiàn)1所記載的公知的離心型噴砂裝置。此外，研磨清理方法并不限定于使用該噴砂裝置的方法。

噴砂裝置具備進(jìn)行投射材料的存積以及定量供給的料斗；投射投射材料的葉輪單元；使投射材料循環(huán)的循環(huán)裝置；將投射材料與砂、鐵鱗分離的分離器；以及集塵裝置。

投射材料從料斗被投入葉輪單元，投入到葉輪單元的投射材料在葉輪單元內(nèi)被加速并向配置于投射室內(nèi)的鑄件投射。由此，進(jìn)行鑄件的研磨清理。

被投射出的投射材料和通過(guò)噴砂處理從鑄件除去的砂、鐵鱗一起通過(guò)循環(huán)裝置被回收，并被送至分離器。

在分離器中，使投射材料呈圍裙?fàn)畹芈湎?，并利用通過(guò)集塵器產(chǎn)生的氣流對(duì)砂、鐵鱗以及被粉碎的微小的投射材料進(jìn)行分選，將它們向集塵器以及裝置外排出。將對(duì)研磨清理有效的投射材料再次向葉輪單元供給，進(jìn)行循環(huán)使用。

由于裝置內(nèi)投射材料量減少排出到裝置外的量，所以需要補(bǔ)給與減少量對(duì)應(yīng)的量的投射材料。投射材料的減少通過(guò)葉輪單元的負(fù)載電流值檢測(cè)，新的投射材料被自動(dòng)地或手動(dòng)地向料斗補(bǔ)給。

反復(fù)進(jìn)行上述投射、細(xì)粉末向裝置外的排出、補(bǔ)給的一系列操作的結(jié)果是，裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布穩(wěn)定在與未使用的投射材料的粒徑分布不同的恒定的粒徑分布。將該穩(wěn)定后的粒徑分布的狀態(tài)稱為操作混合。對(duì)投射材料而言，將操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒徑分布以能夠進(jìn)行高效的研磨清理的方式進(jìn)行管理是重要的。

通過(guò)使用本實(shí)施方式的投射材料，不用基于特別的裝置、方法，操作混合形成后的噴砂裝置內(nèi)的粒徑分布就能夠形成為滿足(第一粒體的比率)≧(第二粒體的比率)≧(第三粒體的比率)的特征分布。即，能夠在噴砂裝置的通常操作中實(shí)現(xiàn)。投射材料區(qū)分為粒徑超過(guò)1.18mm的第一粒體、粒徑為1.18mm以下且超過(guò)0.85mm的第二粒體以及粒徑0.85mm以下的第三粒體。而且，粒徑分布也可以被管理為，第一粒體的比率為60重量％以上，第二粒體的比率為5～30重量％，第三粒體的比率為20重量％以下。

將該粒徑分布與基于以往作為鑄件的研磨清理的操作混合基準(zhǔn)的economicalandfunctionalaspectsofblastcleaningabrasivesblastingtheory”(wheelabrator社發(fā)行，1972年)的粒徑分布進(jìn)行了比較。將比較結(jié)果在表1中示出。此外，本實(shí)施方式的“第三粒體”是表1中的對(duì)現(xiàn)有基準(zhǔn)的第三粒體以及第四粒體進(jìn)行混合而得的混合物。

[表1]

如表1所示，本實(shí)施方式的投射材料通過(guò)第一投射材料的添加，示出含有遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于現(xiàn)有的投射材料的量的研磨清理力較大的第一粒體這一特征分布。

第一粒體的研磨清理力較高，特別對(duì)位于鑄件的最表層的牢固的鐵鱗層的除去有效。通過(guò)與現(xiàn)有的投射材料相比使第一粒體增大，能夠縮短研磨清理時(shí)間。

第二粒體是與以往相同程度的量，由此能夠確保覆蓋度。

第三粒體的研磨清理力較低，無(wú)法有效地除去鐵鱗，因此與現(xiàn)有的投射材料相比被減少。另外，第三粒體包含鑄造用砂，通過(guò)使第三粒體減少，能夠抑制鑄造用砂的混入，因此能夠抑制構(gòu)成噴砂裝置的部件的損耗。

在使用本實(shí)施方式的投射材料的情況下，能夠使操作混合形成后的噴砂裝置內(nèi)的粒徑分布形成為適于鑄件的研磨清理的上述分布。

(變更例)

投射材料的形態(tài)并不限定于鋼丸，也能夠使用砂粒、鋼線粒等。

第一投射材料與第二投射材料可以為相同材質(zhì)，也可以由硬度不同的材質(zhì)形成。

(實(shí)施方式的效果)

根據(jù)本實(shí)施方式的投射材料，在通過(guò)噴砂處理進(jìn)行鑄件的研磨清理時(shí)，能夠成為研磨清理力與研磨清理效率均提高的適于鑄件的研磨清理的投射材料。另外，能夠成為操作混合形成后的裝置內(nèi)投射材料的粒子分布成為適于鑄件的研磨清理的分布的投射材料。

實(shí)施例

以下，說(shuō)明為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)施例。

(1)研磨清理試驗(yàn)

進(jìn)行了使用實(shí)施方式的投射材料的研磨清理試驗(yàn)。本試驗(yàn)所使用的被加工物通過(guò)使材質(zhì)為fc250、在澆注溫度1350℃進(jìn)行澆注、在澆注后30分鐘后進(jìn)行分箱、以3℃/min的冷卻速度進(jìn)行冷卻而獲得。產(chǎn)品重量約為30.5kg。試驗(yàn)所使用的投射試驗(yàn)裝置是噴丸機(jī)sntx－i型(新東工業(yè)株式會(huì)社)，以投射速度73m/s、工作臺(tái)自轉(zhuǎn)速度6rpm實(shí)施。

供試驗(yàn)的投射材料通過(guò)準(zhǔn)備第一投射材料和第二投射材料并且將兩者混合調(diào)整粒徑分布而制成，其中，上述第一投射材料調(diào)整為粒徑d為1.18mm＜d≦2.36mm且粒徑區(qū)間1.70mm＜d≦2.00mm的頻度為最大，上述第二投射材料調(diào)整為粒徑d為0.85mm＜d≦1.40mm且粒徑區(qū)間1.18mm＜d≦1.40mm的頻度為最大。硬度均為hv450。在圖2中示出粒徑分布。圖2是表示實(shí)施例的投射材料的粒徑分布的說(shuō)明圖。

該粒徑分布滿足實(shí)施方式的投射材料的粒徑分布的條件。另外，作為比較例，以φ1.7mm(粒徑范圍：1.40mm＜d≦2.36mm)的鋼丸也實(shí)施了試驗(yàn)。投射密度為150～300kg/m²。在實(shí)施例、比較例中，均將投射材料投入投射試驗(yàn)裝置，反復(fù)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以及補(bǔ)給形成操作混合，然后進(jìn)行了投射試驗(yàn)。

將研磨清理試驗(yàn)后的試料表面在圖3中示出。圖3是表示研磨清理試驗(yàn)后的試料的表面狀態(tài)的說(shuō)明圖。將凸凹部與文字部(刻印部)放大觀察完成狀況，實(shí)施了基于目視觀察的評(píng)價(jià)。外觀目視觀察的詳細(xì)情況在圖4中進(jìn)行了總結(jié)。圖4是說(shuō)明圖3所示的表面狀態(tài)的表。如圖3以及圖4所示，在比較例中，在投射密度為150kg/m²～250kg/m²的范圍，確認(rèn)到在由虛線圍起的虛線區(qū)域存在鐵鱗。而且，在投射密度為300kg/m²的時(shí)刻鐵鱗被除去。因此，在比較例中，在完成之前需要投射密度為300kg/m²。另一方面，在實(shí)施例中，在投射密度為150kg/m²～200kg/m²的范圍，確認(rèn)到在由虛線圍起的虛線區(qū)域存在鐵鱗。而且，在投射密度為250kg/m²的時(shí)刻，鐵鱗被除去。即，在實(shí)施例中，確認(rèn)到在投射密度為250kg/m²下完成。

放大觀察平坦區(qū)域，對(duì)除銹度進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果如圖5所示。圖5是表示研磨清理試驗(yàn)后的試料的除銹度的測(cè)定結(jié)果的說(shuō)明圖。認(rèn)為伴隨著投射密度增加除銹度增加。除銹度90％以上相當(dāng)于目視觀察外觀評(píng)價(jià)的完成結(jié)束點(diǎn)。確認(rèn)到在實(shí)施例中能夠在投射密度比比較例低17％的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)同等的完成，能夠縮短研磨清理時(shí)間。

(2)壽命試驗(yàn)

投射材料的壽命試驗(yàn)遵照saej445所規(guī)定的100％replacementmethod，使用歐文式壽命測(cè)試儀，以投射速度60m/s、截屏(cutscreen)0.710mm的條件進(jìn)行。結(jié)果如圖6所示。

圖6是表示壽命試驗(yàn)的結(jié)果的說(shuō)明圖。針對(duì)達(dá)到新的投射材料的累計(jì)補(bǔ)給量為100g的循環(huán)數(shù)，在比較例中是2940次循環(huán)，相對(duì)于此，在實(shí)施例中，是3400次循環(huán)，認(rèn)為壽命提高16％。

壽命試驗(yàn)是對(duì)實(shí)際的噴砂裝置的操作進(jìn)行了模擬的試驗(yàn)，能夠根據(jù)試驗(yàn)后的投射材料的狀態(tài)推斷操作混合形成后的粒徑分布。結(jié)果如圖7所示。圖7是表示操作混合形成后的粒徑分布(推斷)的說(shuō)明圖。確認(rèn)到該粒徑分布滿足實(shí)施方式的投射材料的操作混合形成后的粒徑分布，在使用實(shí)施方式的投射材料的噴砂處理中，能夠獲得所希望的粒徑分布。