CN107249821B - 喷嘴组装体和使用该喷嘴组装体进行的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于喷射与压缩空气混合了的喷射材料来处理被加工物的表面的喷嘴组装体。该喷嘴组装体具有：喷嘴主体，其包括用于吸引喷射材料的喷射材料吸引口和用于将该喷射材料与压缩空气一同喷出的喷射口；以及空气喷嘴，其用于向该喷嘴主体内喷射压缩空气。喷嘴主体具有：混合室，其形成用于将来自喷射材料吸引口的喷射材料与压缩空气混合的空间；第一路径，其是从喷射材料吸引口朝向混合室的路径；以及第二路径，其是从混合室朝向喷射口的路径。空气喷嘴包括形成在其顶端的压缩空气喷射部和朝向该压缩空气喷射部的路径即第三路径，并且该空气喷嘴以压缩空气喷射部位于喷嘴主体的混合室的方式向喷嘴主体***，在空气喷嘴的压缩空气喷射部设有具有比第三路径的截面小的开口截面的缩流部。

Description

喷嘴组装体和使用该喷嘴组装体进行的表面处理方法
技术领域
本发明涉及喷嘴组装体和使用该喷嘴组装体进行的表面处理方法，特别是涉及用于将与压缩空气混合了的喷射材料作为固气二相流进行喷射而处理被加工物的表面的喷嘴组装体和使用该喷嘴组装体进行的表面处理方法。
背景技术
以往已知有作为喷射材料将“磨粒(喷砂)”、“喷丸”、“覆膜形成材料等粉粒体”与压缩空气一同朝向被加工物喷射而进行被加工物的表面处理(喷砂加工、喷丸强化、覆膜形成等)的做法。作为用于进行这样的被加工物的表面处理的喷嘴组装体，已知有：加压式，其利用压缩空气等将装填有喷射材料的压力容器加压而将喷射材料向压缩空气流输送，与压缩空气一同作为固气二相流进行喷射(参照专利文献1)；以及吸引式，其利用由导入到空气喷嘴的压缩空气流产生的吸引力吸引喷射材料，与压缩空气一同作为固气二相流进行喷射(参照专利文献2)。
加压式的喷嘴组装体与吸引式的喷嘴组装体相比能够高速地喷射喷射材料，因此，在喷砂加工的过程中加工能力较高，而且在喷丸强化的过程中能够施加压缩残留应力到更深的位置，并且在覆膜形成的过程中能够形成密合力更高的覆膜。但是，在加压式的喷嘴组装体中，喷射材料的喷射量和喷射时间被加压罐的容积所限制，因此存在无法长时间连续地进行喷射这样的问题。
相对于此，吸引式的喷嘴组装体不必将用于储存喷射材料的容器密封，因此具有能够连续地喷射喷射材料这样的优点。但是，由于吸引式的喷嘴组装体是将处于大气条件下的喷射材料与空气一同进行吸引，产生压力损失，因此存在与加压式的喷嘴相比喷射材料的喷射速度较慢这样的问题。为了加快喷射速度，考虑通过提高压缩空气的压力而补充压缩空气的压力损失量来加快喷射材料的喷射速度。但是，由于需要更强力的压缩空气供给源，因此，会导致设备费用的增大、压缩空气供给源的运转能量的增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平02－160514号公报
专利文献2：日本特开平08－267360号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明即是为了解决上述的以往技术的问题点而完成的，其目的在于提供能够朝向被加工物高速地喷射喷射材料而处理被加工物的表面的喷嘴组装体和使用该喷嘴组装体进行的表面处理方法。
用于解决问题的方案
为了达到上述的目的，本发明是一种喷嘴组装体，其用于将与压缩空气混合了的喷射材料作为固气二相流喷射而处理被加工物的表面，其中，该喷嘴组装体具有：喷嘴主体，其包括用于吸引喷射材料的喷射材料吸引口和用于将该吸引的喷射材料与压缩空气一同喷出的喷射口；以及空气喷嘴，其用于向该喷嘴主体的内部喷射压缩空气，喷嘴主体具有：混合室，其形成用于将从喷射材料吸引口吸引到喷嘴主体的内部的喷射材料与从空气喷嘴喷射来的压缩空气混合的空间；第一路径，其是从喷射材料吸引口朝向混合室的路径；以及第二路径，其是从混合室朝向喷射口的路径，空气喷嘴包括形成在其顶端的压缩空气喷射部和朝向该压缩空气喷射部的路径即第三路径，并且以该第三路径与喷嘴主体的第二路径位于同一个轴心上且压缩空气喷射部位于喷嘴主体的混合室的方式向喷嘴主体***，在空气喷嘴的压缩空气喷射部设有具有比第三路径的截面小的开口截面的缩流部。
在这样构成的本发明的喷嘴组装体中，由于在空气喷嘴的压缩空气喷射部设有缩流部，因此从压缩空气喷射部喷射的压缩空气的喷射流的流速变快。此外，由于利用缩流部抑制了压缩空气的喷射流的宽度方向上的膨胀，因此抑制了由与混合室的壁面的碰撞引起的减速。其结果，采用本发明的喷嘴组装体，即便是与以往的喷嘴组装体同等的压缩空气的流量，固气二相流的流速也变快，因此表面处理的效率上升。
在本发明中，优选的是，空气喷嘴的第三路径包括具有连续的相同截面积的整流部，在该整流部连结有所述缩流部，所述缩流部的开口的截面积(S2)相对于该整流部的截面积(S1)之比即截面积比(S2/S1)被设定为0.3～0.8。
在这样构成的本发明中，在压缩空气通过压缩空气喷射部的缩流部喷射时，能够不搅乱该流动地加快喷射流的流速。其结果，采用本发明，固气二相流的流速变快，表面处理的效率上升。
在本发明中，优选的是，空气喷嘴的缩流部的开口的长度(L2)相对于开口的直径(D2)之比即缩流部比(L2/D2)被设定在0.1～0.5的范围。
在这样构成的本发明中，能够提高从压缩空气喷射部喷射的压缩空气的喷射流的直行性，固气二相流的流速变快，表面处理的效率上升。
在本发明中，优选的是，空气喷嘴的整流部的长度(L1)相对于整流部的直径(D2)之比即整流部比(L1/D2)被设定在2～50的范围。
在这样构成的本发明中，由于压缩空气的流动在通过缩流部之前被整流，因此能够进一步提高压缩空气的喷射流的直行性，固气二相流的流速变快，表面处理的效率上升。
在本发明中，优选的是，喷嘴组装体是喷射喷砂加工装置所使用的喷砂作为喷射材料的喷嘴组装体。
采用这样构成的本发明，能够利用喷嘴组装体将喷射材料没有脉动地喷射。此外，由于喷射速度较快，因此喷砂加工能力升高。即，通过将本发明的喷嘴组装体搭载在喷砂加工装置上，能够进行效率较佳且稳定的喷砂加工。
本发明是一种表面处理方法，其使用上述的喷嘴组装体处理被加工物的表面，该表面处理方法的特征在于，包括以下的工序：从空气喷嘴向喷嘴主体的混合室喷射压缩空气，使该混合室成为负压；利用喷嘴主体的混合室的负压从喷嘴主体的喷射材料吸引口向混合室吸引喷射材料并将其与从空气喷嘴喷射来的压缩空气混合；将与该压缩空气混合了的喷射材料作为固气二相流从喷嘴主体的喷射口喷射；以及通过该喷射来的喷射材料碰撞于被加工物的表面，从而进行被加工物的表面处理，在利用空气喷嘴喷射压缩空气的工序中，利用空气喷嘴的缩流部抑制压缩空气的喷射流的膨胀。
在本发明中，优选的是，利用空气喷嘴喷射的压缩空气的喷射流越靠外缘其流速越快。
在这样构成的本发明中，由于喷射流的外缘的流速变快，因此在外缘处直行性升高。因而，即便压缩空气欲在速度较低的中心部膨胀，也利用外缘处的喷射流抑制了膨胀，因此压缩空气的喷射流整体的直行性上升。
发明的效果
采用本发明的喷嘴组装体，能够满足加压式的优点即较高的加工能力和吸引式的优点即连续处理这两者。由此，能够以干式连续地进行喷砂加工、喷丸强化、覆膜形成等表面处理。
附图说明
图1是表示使用本发明的实施方式的喷嘴组装体的喷砂加工装置的主视图。
图2是沿着图1的II－II线观察到的剖视图。
图3是表示图1的喷砂加工装置的分级机构的侧视图。
图4是沿着图3的IV－IV线观察到的剖视图。
图5是表示图1的喷砂加工装置的储存料斗和喷射材料移送机构的剖视图。
图6是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的局部剖视图。
图7是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的缩流部的第1例的剖视图。
图9是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的缩流部的第2例的剖视图。
图10是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的缩流部的第3例的剖视图。
图11是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的吸引力的变动幅度的图表。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的喷嘴组装体。首先，利用图1和图2说明采用本发明的实施方式的喷嘴组装体的喷砂加工装置的概要。图1是表示采用本发明的实施方式的喷嘴组装体的喷砂加工装置的主视图，图2是沿着图2的II－II线观察到的剖视图。
如图1和图2所示，喷砂加工装置1包括喷砂加工用的本实施方式的喷嘴组装体2、用于收纳该喷嘴组装体2的壳体4、用于吸引该壳体4的内部的吸引机构6、设于壳体4的下部且用于将喷射材料分级的分级机构8、用于储存分级了的喷射材料的储存料斗10、以及用于将储存在该储存料斗10中的喷射材料移送到喷嘴组装体2的喷射材料移送机构12。
壳体4包括上部壳体14、设于该上部壳体14的下方的下部壳体16、以及固定在该下部壳体16的外侧的外框18。上部壳体14和外框18利用合叶20和插芯锁22相连结，通过打开插芯锁22，从而上部壳体14能够相对于下部壳体16开闭。
上部壳体14和下部壳体16的内部的空间成为喷砂加工室24。在该喷砂加工室24中配置有喷嘴组装体2。
在上部壳体14的正面设有作业部26。该作业部26兼作用于向喷砂加工室24吸入外部空气的吸气口和在喷砂加工时用于供作业人员将手放入喷砂加工室24的装入口。在该作业部26上固定有橡胶板26a，在该橡胶板26a上形成有从中心部呈放射状延伸的多条切口26b。
在喷砂加工室24上固定有在进行喷砂加工时载置工件W的加工板28。在加工板28上设有多个开口，从而能够使含有喷射材料的粉粒体通过。
在壳体4的正面侧安装有操作面板30和压力操作阀32。从该压力操作阀32供给来的压缩空气利用软管34被供给到喷嘴组装体2。此外，储存料斗10的喷射材料利用软管36被移送到喷嘴组装体2。
接着，利用图3和图4详细说明分级机构8。图3是表示图1的喷砂加工装置的分级机构的侧视图，图4是沿着图3的IV－IV线观察到的剖视图。
分级机构8是将喷砂加工室24的粉粒体分离成能够再次使用的喷射材料和粉尘的机构。此处的粉尘是指在喷砂加工中产生的切削粉、因碰撞而成为不能再次使用的大小的喷射材料等。分级机构8设在从喷砂加工室24朝向用于吸引喷砂加工室24的吸引机构6的路径的中途，其利用由吸引机构6产生的风力进行分离。
在喷砂加工装置1中，能够再次使用的喷射材料是比粉尘重的颗粒，因此利用分级将能够再次使用的喷射材料自粉尘分离。具体地讲，如图3所示，分级机构8包括：圆筒状的整流构件38，其纵截面为圆形，该整流构件38的一端面(在图4中为右侧)被封闭板38a所封闭；分级构件40，其从图3所示的侧面方向观察到的纵截面的上方是直径比整流构件38的直径大的圆形，下方朝向下端以间隔缩窄的方式延伸(即，朝向下端而横截面的面积连续地缩小)，从图4所示的正面方向观察到的纵截面是纵长的四边形，该分级构件40是四边形的下端面开口的形状；圆筒形状的吸引构件42，其与整流构件38同心状地配设在整流构件38的内侧，该吸引构件42的两端开口；以及投入构件44，其设于整流构件38的侧面。在该吸引构件42上连结有上述的吸引机构6。
在分级机构8中，在与吸引构件40相连结的吸引机构6的工作作用下，含有喷射材料的粉粒体与外部空气一同被移送到分级机构8，并沿着整流构件38的、由整流构件38的内壁面和吸引构件42的外壁面形成的整流部38b的内壁朝向分级构件40呈螺旋状流动。通过了整流部38b的含有喷射材料的粉粒体进而回旋地前进，到达分级构件40。然后，继续回旋地减速并进一步继续前进(图4中的附图标记a)。在减速时，作为较重的颗粒的能够再次使用的喷射材料利用重力落下到分级构件40的底部，堆积在固定于分级机构8的底部的储存料斗10(图4中的附图标记b)。另一方面，作为较轻的颗粒的不能再次使用的喷射材料、在喷砂加工中产生的切削粉利用吸引构件42向吸引机构6吸引，被设在吸引机构6的内部的收集过滤器所收集(图4中的附图标记c)。
接着，利用图5详细说明储存料斗10和喷射材料移送机构12。图5是表示图1的喷砂加工装置的储存料斗和喷射材料移送机构的剖视图。
如图5所示，在储存料斗10上配置有喷射材料移送机构12，该喷射材料移送机构12是用于将储存在储存料斗10中的喷射材料移送到喷嘴组装体2的机构。喷射材料移送机构12包括以贯通储存料斗10的侧壁(在图5中为左侧壁)的方式固定的圆管状的喷射材料取出管46、以贯通储存料斗10的与喷射材料取出管46相对的侧壁(图5中的右侧壁)的方式固定的圆管状的外部空气导入管安装构件48、以及贯穿于外部空气导入管安装构件48而被固定的圆管状的外部空气导入管50。喷射材料取出管46借助上述的软管36而与喷嘴组装体2的后述的喷射材料吸引口70(参照图6)相连结。
在该喷射材料取出管46的内部，利用在喷嘴组装体2的内部产生的吸引力产生朝向喷嘴组装体2流动的气流。此时，从外部空气导入管50吸引外部空气。即，在外部空气导入管50的顶端，外部空气流成为喷射的状态。利用该气流，在喷射材料取出管46的右端附近产生朝向喷射材料吸引口70的气流。储存料斗10内的喷射材料搭乘该气流被吸引到喷射材料取出管46，并移送到喷嘴组装体2。
接着，利用图6～图10详细说明本发明的实施方式的喷嘴组装体2。图6是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的局部剖视图，图7是表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的剖视图，图8～图10是分别表示本发明的实施方式的喷嘴组装体的空气喷嘴的缩流部的第1例、第2例、第3例的剖视图。
如图6所示，本实施方式的喷嘴组装体2包括喷嘴主体60和用于向该喷嘴主体60的内部喷射压缩空气的空气喷嘴62。喷嘴主体60包括喷嘴保持件64和从该喷嘴保持件64的一端侧(在图3中为下端面侧)插嵌而被固定的圆筒形状的喷射喷嘴66。在该喷嘴主体60的喷嘴保持件64的另一端侧(在图3中为上端面侧)插嵌固定有空气喷嘴62。在喷嘴主体60内部的空气喷嘴62的下端和喷射喷嘴66的上端附近设有用于形成喷嘴主体60的内部空间的混合室68。
在喷嘴保持件64的上部形成有用于吸引喷射材料的喷射材料吸引口70和从该喷射材料吸引口70朝向混合室68的路径即第一路径72。
在喷射喷嘴66的下端形成有用于喷射固气二相流的圆形的喷射口74，并且在该喷射喷嘴66中形成有从混合室68朝向喷射口74的路径即第二路径76。
在喷嘴主体60中，上述的喷射材料吸引口70、第一路径72、混合室68、第二路径76、喷射口74相连通。
如图7所示，空气喷嘴62为圆筒形状，在其内部形成有压缩空气的路径即第三路径78，并且在喷射压缩空气的顶端(图7中的下端)设有压缩空气喷射部80。空气喷嘴62的第三路径78包括具有连续的直径的压缩空气导入部82、与该压缩空气导入部82相连通且朝向顶端逐渐缩径的加速部84、以及与该加速部84相连通且直径恒定的整流部86。另外，只要压缩空气导入部82的截面积与整流部86的截面积之差是不阻害压缩空气的流动的程度的大小，就也可以省略加速部84。
空气喷嘴62以其压缩空气喷射部80位于喷嘴主体60的混合室68的方式插嵌于喷嘴保持件64而被固定。空气喷嘴62的另一端(图6和图7中的上端)借助软管34和压力调整阀32而与压缩空气供给源(未图示)相连结，利用压缩空气供给源的工作向混合室68喷射压缩空气。由于该喷射流在卷入周围的空气的同时直行，因此混合室68成为负压，产生吸引力。由于该吸引力的大小根据压缩空气喷射部80与喷射喷嘴66的内壁面之间的距离而变化，因此使空气喷嘴62沿上下方向移动而调整为最适合的吸引力，利用未图示的螺栓等将空气喷嘴62固定于喷嘴保持件64。利用该吸引力，从喷射材料吸引口70朝向混合室68吸引喷射材料。到达了混合室68的喷射材料与压缩空气混合，该混合了的压缩空气和喷射材料通过第二路径76作为固气二相流从喷射口74喷射出来。
在此，在以往的装置中，从压缩空气喷射部喷射压缩空气时，在刚刚喷射之后喷射流膨胀并碰撞于混合室的壁面，喷射的能量产生了损失。由于该喷射能量的损失，用于吸引喷射材料的吸引力和固气二相流的流速下降，加工能力降低。为了抑制该能量的损失，在本实施方式的喷嘴组装体2中，在压缩空气喷射部80上设有缩流部88，该缩流部88具有比整流部86附近的第三路径78的截面积小的圆形开口。由于缩流部88的开口直径较小，因此通过了整流部86的压缩空气在缩流部88中加速。并且，通过缩流部88喷射来的压缩空气越靠外缘其流速越快，而且直行性较高。其原因在于，通过了第三路径78的压缩空气在缩流部88中急剧地压缩，在该压缩的作用下，压缩空气的流动的外缘相对地加速。因而，即便从压缩空气喷射部80喷射的喷射流的中心部在宽度方向上膨胀，外缘的喷射流也抑制了该膨胀，因此压缩空气整体的直行性上升，能够抑制由与混合室68的壁面的碰撞引起的能量损失。
在空气喷嘴62中，若缩流部88的开口的截面积S2相对于整流部86的截面积S1之比即截面积比(S2/S1)过小，则在压缩空气通过缩流部88时成为阻力，若该截面积比(S2/S1)过大，则在压缩空气通过缩流部88时不能加速。为了将压缩空气良好地加速，优选的是，将缩流部88的开口的截面积S2相对于整流部86的截面积S1之比即截面积比(S2/S1)设定为0.3～0.8的范围。
在压缩空气通过缩流部88时，压缩空气被整流为直行。但是，若缩流部88过长，则在压缩空气通过时成为阻力，喷射速度下降。因而，优选的是，相对于缩流部88的开口的直径D2而言，该开口的长度L2尽可能短到获得压缩空气的喷射流的直行性的程度。因此，在本实施方式中，在空气喷嘴62中，缩流部88的开口的长度L2相对于开口的直径D2之比即缩流部比(L2/D2)被设定为0.1～0.5的范围。
此外，由于空气喷嘴62的第三路径78如上所述具有整流部86，因此从压缩空气喷射部80喷射的压缩空气的直行性进一步上升，由此喷砂加工的能力进一步上升。并且，由于利用整流部86能够抑制喷射流产生脉动(冲击波)，因此在混合室68中产生的吸引力恒定。因而，由于从喷嘴主体60的喷射材料吸引口70吸引的喷射材料的吸引量始终恒定，因此能够进行稳定的喷砂加工。为了获得这些效果，优选的是，将整流部的长度L1相对于整流部86的直径D1之比即整流部比(L1/D1)设定为2～50的范围。
缩流部88的形状并不限定于图7和图8所示的入口侧和其他部分是相同直径的形状，例如既可以是图9所示的、入口侧为锥形且直径放大的形状，并且也可以是图10所示的、入口侧为字母R形且直径放大的形状。
(喷砂加工方法)
接着，对具备本实施方式的喷嘴组装体2的喷砂加工装置1的喷砂加工方法进行说明。
首先，操作操作面板30，使吸引机构6进行工作，对喷砂加工室24内进行吸引。接着，将插芯锁22开锁，打开上部壳体14。接着，向喷砂加工室24投入预定量的喷射材料，借助分级机构8将喷射材料移送到储存料斗10。之后，关闭上部壳体14，利用插芯锁22上锁，将上部壳体14和下部壳体16固定，使喷砂加工室24成为封闭的空间。喷砂加工室24被吸引机构6所吸引，因此成为负压，外部空气从作业部36流入到喷砂加工室24。即便利用该外部空气的流动如后所述从喷嘴组装体2喷射喷射材料，含有喷射材料的粉粒体(喷射材料和粉尘)也不会漏出到喷砂加工室24的外部。
喷射材料只要是在喷砂加工中通常使用的粉粒体即可。例如作为喷射材料，可以使用铁系和非铁金属系的喷丸、切丸以及砂砾、陶瓷的颗粒(例如氧化铝、碳化硅、锆石等)、玻璃的颗粒、树脂的颗粒(例如尼龙树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂等)、植物种子的颗粒(例如核桃、桃子等)等。
作业人员戴上手套，从作业部26伸入手并把持喷嘴组装体2。接着，“开启”操作脚踏开关(未图示)，从喷射口74喷射含有喷射材料的固气二相流。此时，作业人员在操作压力调整阀32并调整为预定的喷射压力之后，“关闭”操作脚踏开关，停止喷射喷射材料，将手从作业部26抽出。
接着，将插芯锁22开锁，打开上部壳体14，在加工板28上载置了工件W之后关闭上部壳体14，利用插芯锁22上锁并将上部壳体14和下部壳体16固定。
作业人员操作操作面板30，从作业部26伸入手并把持喷嘴组装体2和载置在加工板28上的工件W之后，“开启”操作脚踏开关，从喷射口74喷射固气二相流。然后，通过借助手套由作业人员自身相对于喷射口74扫描工件W，从而对工件W进行抛丸清理。该工件W的抛丸清理在要求加工精度的情况下，作业人员在用手将工件W按压固定在加工板28上的状态下使喷嘴10装置沿水平方向移动进行加工，另一方面，在加工精度的要求不高的情况下，作业人员也可以使喷嘴10装置靠近或者远离工件W进行加工。
含有从喷射口74喷射出来的喷射材料的粉粒体利用吸引机构6的吸引力被移送到分级机构8。在分级机构8中被分离为能够再次使用的喷射材料和粉尘，该能够再次使用的喷射材料堆积于储存料斗10。堆积于储存料斗10的能够再次使用的喷射材料被喷射材料移送机构12移送到喷嘴组装体2，再次从喷射口74喷射。另一方面，重量较轻的粉尘被吸引机构6所吸引，被吸引机构6内的收集过滤器收集。
在朝向工件W喷射了固气二相流预定的时间之后，“关闭”操作脚踏开关，停止喷射固气二相流，将手从作业部26抽出。之后，将插芯锁22开锁，打开上部壳体14，回收工件W。除去附着于该工件W的喷射材料、粉尘而完成一连串的喷砂加工。
接着，对使用为了确认本实施方式的喷嘴组装体10的效果而进行的实施例和参考例得到的实验结果进行说明。
(实施例1)
在本实施方式的喷嘴组装体2中，使
(1)缩流部88的开口的截面积(S2)相对于整流部86的截面积(S1)之比(截面积比：S2/S1)、
(2)缩流部88的开口的长度(L2)相对于开口的直径(D2)之比(缩流部比：L2/D2)、
(3)整流部的长度(L1)相对于缩流部88的直径(D2)之比(整流部比：L1/D2)分别发生变化，测量喷射材料吸引口70的吸引力。以下，说明该测量结果。在实施例1中，作为吸引力，测量表示喷嘴组装体2的吸引力的最大值的“最大静压”和表示喷射的吸引力的稳定性(脉动的程度)的“静压的变动幅度”。
最大静压设为将喷射材料吸引口70封闭、在该喷射材料吸引口70上连接压力传感器(基恩士株式会社制；AP－44)、从空气喷嘴62喷射压缩空气(0.2MPa)10分钟时的平均值。
此外，在喷射材料吸引口70的侧面设置孔，在该孔上连接压力传感器(基恩士株式会社制；AP－44)，从空气喷嘴62喷射压缩空气(0.2MPa)10分钟，并且使喷射材料吸引口70产生吸引力。将喷射材料以1kg/min向喷射材料吸引口70投入，测量喷射材料被吸引力吸引到混合室68时的静压。用压力相对于10分钟的平均压力的最大值和最小值的％表示该测量值，将该测量值作为静压的变动幅度。
表1和图11表示测量结果。只要最大静压为－40kPa，无论喷射材料是什么种类，都确认能够良好地吸引。在实施例1－1～1－7的条件中，确认能够良好地吸引。此外，只要变动幅度在±5％以内，喷射就不脉动，因此不会对精加工程度产生影响，即使在实施例1－1～1－7的条件下，也确认能够良好地吸引。
另一方面，在截面积比(S2/S1)、缩流部比(L2/D2)、整流部比(L1/D2)脱离了上述的范围的比较例1－1～1－6中，发生了最大静压的不足或者脱离变动幅度的基准。但是，吸引力是能够良好地吸引比较轻的喷射材料(例如粒径为100μm以下的金属系的喷射材料、粒径为200μm以下的陶瓷系的喷射材料、玻璃颗粒、树脂的颗粒、植物系的颗粒等)的吸引力。此外，变动幅度是能够没有问题地进行不要求精加工程度的严密管理的加工(例如毛刺去除、铸件的落砂、表面粗糙化等)的变动幅度。即，启示了：只要截面积比(S2/S1)、缩流部比(L2/D2)、整流部比(L1/D2)在上述的范围内，不挑选条件就能够良好且稳定地吸引喷射材料，但即便脱离了上述的范围也能够根据条件进行喷砂加工。
【表1】
(实施例2)
对使用实施例1的实施例1－1、1－4、1－5的喷嘴(之后依次记作“喷嘴A”“喷嘴B”“喷嘴C”)进行喷砂加工的结果进行说明。将氧化铝质的磨粒(新东工业株式会社制：AF120(平均粒径125μm))作为喷射材料，朝向工件(60×60×t6mm的SS400件)喷射1分钟。另外，将喷射口74与工件W之间的距离设为100mm，将喷射压力设为0.2MPa～0.4MPa。利用电子天平(株式会社A&D制：GH－200)测量加工前后的工件W的重量，算出切削量。此外，使用以往的吸引式的喷嘴组装体(未设置本实施方式的缩流部88)进行相同的加工和测量，算出切削量。根据这些切削量，利用下式算出加工效率。
【数1】
表2表示结果。如作为实施例2－1～实施例2－9所示，确认了在任一种条件下加工效率都大于100％，与以往的喷嘴组装体相比加工能力上升。此外，本实施方式的喷嘴组装体2的喷射压力越低，越显著地体现加工效率的上升。
【表2】
在上述的实施方式中，以将本发明的喷嘴组装体应用于喷砂加工的情况为例进行了说明，但本发明的喷嘴组装体液也能够应用于其他的表面处理。例如能够应用于通过作为喷射材料朝向被加工物高速地喷射钢铁或者非铁金属的喷丸，从而进行由被加工物的塑性变形实现的加工硬化、压缩残留应力的施加的“喷丸强化”处理。作为另一个例子，能够应用于通过朝向被加工物高速地喷射覆膜形成材料的粉粒体(例如锡、锌、铝等金属、二硫化钼、氧化金属等金属化合物等)，从而利用该粉粒体的塑性变形在被加工物上形成覆膜的“覆膜形成”处理。
附图标记说明
1、喷砂加工装置；2、喷嘴组装体；4、壳体；6、吸引装置；8、分级机构；10、储存料斗；12、喷射材料移送机构；14、上部壳体；16、下部壳体；24、喷砂加工室；26、作业部；28、加工板；60、喷嘴主体；62、空气喷嘴；64、喷嘴保持件；66、喷射喷嘴；68、混合室；70、喷射材料吸引口；72、第一路径；74、喷射口；76、第二路径；78、第三路径；80、压缩空气喷射部；82、压缩空气导入部；84、加速部；86、整流部；88、缩流部。

Claims (3)

1.一种喷嘴组装体，其用于将与压缩空气混合了的喷射材料作为固气二相流喷射而处理被加工物的表面，其中，
该喷嘴组装体具有：
喷嘴主体，其包括用于向所述喷嘴主体内吸引喷射材料的喷射材料吸引口和用于将该吸引的喷射材料与压缩空气一同自所述喷嘴主体喷出的喷射口；以及
空气喷嘴，其用于向该喷嘴主体的内部喷射压缩空气，
所述喷嘴主体具有：混合室，其形成用于将从所述喷射材料吸引口吸引到所述喷嘴主体的内部的喷射材料与从所述空气喷嘴喷射来的压缩空气混合的空间；第一路径，其是使所述喷射材料从所述喷射材料吸引口朝向所述混合室的路径；以及第二路径，其是使包含所述喷射材料的压缩空气从所述混合室朝向所述喷射口的路径，
所述空气喷嘴包括形成在其顶端的压缩空气喷射部和使所述压缩空气朝向所述压缩空气喷射部的路径即第三路径，并且所述空气喷嘴以该第三路径与所述喷嘴主体的第二路径位于同一个轴心上且所述压缩空气喷射部位于所述喷嘴主体的混合室的方式向所述喷嘴主体***，
在所述空气喷嘴的压缩空气喷射部设有具有比所述第三路径的截面小的开口截面的圆筒形状的缩流部，
所述空气喷嘴的第三路径包括具有：压缩空气导入部，其从外部导入压缩空气；以及整流部，其设于该压缩空气导入部的下游侧，并具有比所述压缩空气导入部的截面积小的截面积(S1)，该压缩空气导入部的直径沿长度方向相同，在该整流部的下游侧连结有所述缩流部，所述缩流部的开口的截面积(S2)相对于该整流部的截面积(S1)之比即截面积比(S2/S1)被设定为0.3～0.8，使得来自所述缩流部的压缩空气的喷射流越靠该缩流部的外缘越加速，
所述空气喷嘴的缩流部的开口的长度(L2)相对于开口的直径(D2)之比即缩流部比(L2/D2)被设定为0.1～0.5，
所述空气喷嘴的整流部的长度(L1)相对于整流部的直径(D1)之比即整流部比(L1/D1)被设定为2～50。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组装体，其中，
所述喷嘴组装体是喷射喷砂加工装置所使用的喷砂作为喷射材料的喷嘴组装体。
3.一种表面处理方法，其使用权利要求1或2所述的喷嘴组装体处理被加工物的表面，该表面处理方法的特征在于，
包括以下的工序：
从所述空气喷嘴向所述喷嘴主体的混合室喷射压缩空气，使该混合室成为负压；
利用所述喷嘴主体的混合室的负压从所述喷嘴主体的喷射材料吸引口向混合室吸引喷射材料并将其与从所述空气喷嘴喷射来的压缩空气混合；
将与该压缩空气混合了的喷射材料作为固气二相流从所述喷嘴主体的喷射口喷射；以及
通过该喷射来的喷射材料碰撞于所述被加工物的表面，从而进行被加工物的表面处理，
在利用所述空气喷嘴喷射压缩空气的工序中，利用所述空气喷嘴的缩流部抑制压缩空气的喷射流的膨胀。
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