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金属部品等の表面改質および洗浄方法およびその装置 コモンズ

国内特許コード P110003055
整理番号 Y99-P154-1
掲載日 2011年6月15日
出願番号 特願2002-280391
公開番号 特開2003-145357
登録番号 特許第4240972号
出願日 平成14年9月26日(2002.9.26)
公開日 平成15年5月20日(2003.5.20)
登録日 平成21年1月9日(2009.1.9)
優先権データ
  • 特願1999-005947 (1999.1.13) JP
発明者
  • 祖山 均
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 金属部品等の表面改質および洗浄方法およびその装置 コモンズ
発明の概要 【課題】ショットピ-ニングを用いて表面改質している機械加工業、および、部品洗浄を要する分野に好適な金属部品等の表面改質および洗浄方法を提供する。
【解決手段】被加工部品を液体を満たした第1容器内に設置し、前記部品表面から離れたノズルから第1容器内に流入する液体と第1容器から流出する液体の流量を制御して第1容器を加圧し、前記ノズルから噴出する高圧水によって発生するキャビテ-ション気泡の圧潰衝撃力を増大させ、該衝撃力により部品表面にピ-ニング効果を与えて加工部品の表面を強化、洗浄することを特徴とする金属部品等の表面改質および洗浄方法。
従来技術、競合技術の概要


従来よりショットピ-ニングを用いて各種金属部品の表面改質(残留応力を圧縮に改善、疲労強度改善、加工硬化など)が行われている。
また、最近では原子炉圧力容器などの応力腐食割れを阻止および防止するために、複数個のスロ-トから構成されるノズルを用いて水中に加圧水を吹き出して、キャビテ-ションを発生させて、被加工物表面の残留応力を圧縮にする技術等もある。



しかし前記加圧水を吹き出して表面改質を行う技術は、キャビテ-ションの圧潰衝撃力を利用しているかのように開示されているが、実際には「キャビテ-ション噴流」を空気中に噴射する「一般のウォ-タ-ジェット」と混同して使用されている。
即ち「一般のウォ-タ-ジェット」は、表面改質の程度(改善される残留応力の値、改善される疲労強度の程度、加工硬化する程度、など)は噴射する加圧水の圧力に依存するとし、ポンプの吐き出し圧力を高価な高圧ポンプを使用して高くしているが、表面改質の点で満足しうる加工能力を得ていない。また、表面改質におけるキャビテ-ション圧潰衝撃力の支配因子を把握しておらず、キャビテ-ション気泡の圧潰衝撃力およびキャビテ-ション噴流による表面改質効果を有効に活用していない、等の問題点がある。

産業上の利用分野


本発明は、歯車、ばね、金型等の金属部品の表面改質方法およびその装置に関するものであり、特にショットピ-ニングを用いて表面改質(残留応力を圧縮に改善、疲労強度改善、加工硬化など)している機械加工業、および、部品洗浄を要する分野に好適な金属部品等の表面改質および洗浄方法およびその装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
被加工部品を液体を満たした第1容器内に設置し、前記第1容器を液体を満たした第2容器内に設置し、前記部品表面から離れたノズルから第1容器内に流入する液体と第1容器から流出する液体の流量を制御して第1容器を加圧し、前記ノズルから噴出する高圧水によって発生するキャビテ-ション気泡の圧潰衝撃力を増大させ、該衝撃力により部品表面にピ-ニング効果を与えて加工部品の表面を強化、洗浄することを特徴とする金属部品等の表面改質および洗浄方法。

【請求項2】
前記第1容器内に流入する液体と第1容器から流出する液体の流量をそれぞれ圧力制御弁を制御して第1容器を加圧し、キャビテ-ション気泡の圧潰衝撃力を増大させ、該衝撃力により部品表面にピ-ニング効果を与えて加工部品の表面を強化、洗浄することを特徴とする請求項1に記載の金属部品等の表面改質および洗浄方法。

【請求項3】
前記第1容器と第2容器内との間に満たす液体の温度を制御して第1容器内の液体の温度を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属部品等の表面改質および洗浄方法。

【請求項4】
被加工部品を収納できる第1容器と、第1容器を密閉状態にする蓋と、前記第1容器を収納できる第2容器と、第1容器内に加圧液体を噴出するノズルと、前記ノズルからの噴出圧力を制御する流量制御弁と、第1容器内の液圧を制御する圧力制御弁とからなることを特徴とする金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項5】
前記ノズルは複数設けてあることを特徴とする請求項4に記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項6】
前記第2容器は第1容器の高さよりも深い容器として構成されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項7】
前記第1容器の蓋は所定の力で閉じられていることを特徴とする請求項4~請求項6のいずれか1項に記載の金属部品等の表面改質装置。

【請求項8】
前記第2容器内の液体を加熱もしくは冷却する手段を備えていることを特徴とする請求項4~請求項7のいずれかに記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項9】
前記被加工物部品は、被加工部品を移送する移送手段上に載置されていることを特徴とする請求項4~請求項8のいずれかに記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項10】
前記被加工部品は第1容器内の液体内に浸漬されていることを特徴とする 請求項4~請求項8のいずれかに記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項11】
前記被加工部品を浸漬した第1容器内の液体は第1容器の上縁から第2容器内にあふれ出る構成としたことを特徴とする請求項10に記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項12】
パイプ状または管路状の被加工部品において、被加工部品内に液体加圧室を形成し、該加圧液体内にキャビテーション噴流を噴出し、キャビテ-ション気泡の圧潰衝撃力を増大させ、この衝撃力により被加工部品内面にピ-ニング効果を与えて被加工部品内面の表面を強化、洗浄することを特徴とする金属部品等の表面改質および洗浄方法。

【請求項13】
パイプまたは管路内に液体加圧室を形成する第1部材と第2部材と、該第1部材と第2部材との間に加圧液体を注入するノズルと、前記液体加圧室内にキャビテーション噴流を噴出するノズルとを備え、キャビテーション気泡の圧潰衝撃力により部品表面にピ-ニング効果を与えて加工部品の表面を強化、洗浄することを特徴とする金属部品等の表面改質および洗浄装置。

【請求項14】
第1部材と第2部材のいずれか一方には、液体加圧室内の液圧を調整する弁等の液圧調整手段が設けられていることを特徴とする請求項13に記載の金属部品等の表面改質および洗浄装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002280391thum.jpg
出願権利状態 登録
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