JP2022502275A - フロー研削による部品の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明はフロー研削による部品の表面処理方法であって、以下の工程、（ａ） 半製品（１）を提供すること、（ｂ） 前記半製品（１）の少なくとも１つの表面を研削粒子を含む流体担体材料でフラッディングすること、を含み、前記半製品（１）は、フラッディング中に前記研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向（２５）が変化する位置で丸みをつけられ、追加材料（５）が、フラッディング操作の開始時には流れの分離が防止されるように、完成部品上で流れの分離が生じる位置に取り付けられる、方法に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、以下のステップ
（ａ） 半製品を提供すること、
（ｂ） 半製品の少なくとも１つの表面を研削粒子を含む流体担体材料でフラッディングする（流す）こと
を含む、フロー研削による部品の表面処理方法から発している。

フロー研削処理は、研削粒子を含む流体担体材料、特に研削粒子を含む液体によって、処理表面をフラッディングする処理方法である。流体担体材料に含まれる研削粒子は、フラッディング操作中に処理部品の表面に衝突し、その結果として、研削粒子が衝突時に部品から材料を除去する浸食によって、対応する表面を摩耗させる。研削粒子の幾何学的形状、特にサイズ分布に応じて、表面の非常に微細な処理、及び特に、非常に微細な構造の処理がこの場合に可能である。流体担体材料が液体である場合は、フロー研削処理は、ハイドロ浸食処理又はハイドロ浸食研削処理とも呼ばれる。フロー研削処理は、例えば、５０μｍから５００μｍの表面粗さを有する金属、セラミック及び／又はプラスチックの３Ｄ印刷された部品の表面を処理するために使用され得る。これらの表面粗さは、対応する部品が使用される際に、例えば、汚染や圧力損失の増加など望ましくない効果をもたらす。研削処理後に誤差許容範囲内で正確な幾何学的形状を維持するためには、部品の幾何学的形状は、製造工程の場合、特に３Ｄ印刷工程での製造中に、既に任意で修正されていなければならず、かつ、研削処理を正確かつ制御された方法で調整することが可能でなければならない。

ＷＯ２０１４／００９５４ Ａ１は、例えば、内燃機関の噴射弁の噴射ノズルのボアを、ハイドロ浸食処理によって、燃料が内燃機関に高圧で噴射される非常に小さなボアにおける鋭利な遷移をこのようにして摩耗させるために、面取りすることを開示している。この処理では、研削粒子を含む液体が噴射ノズルを通って流れる。噴射ノズル内のボアを通る均一な流れ、したがってエッジの均一な面取りのために、中空体が噴射弁内に導入され、研削粒子含有液体が中空体内に形成された内部フローダクトと、中空体と噴射弁内壁との間に形成された外部フローダクトとを通って導かれる。ここで、均一な結果を得るために、内部フローダクトと外部フローダクトとを流れる異なる研削粒子含有液体を使うこと、及び／又は、異なる流速又は圧力で研削粒子含有液体を内部フローダクトと外部フローダクトに通すことが可能である。

ハイドロ浸食研削の数学的シミュレーションが、例えば、Ｐ．Ａ．Ｒｉｚｋａｌｌａによる、「オイラー−オイラーアプローチと組み合わせた半経験的方法を使用したハイドロ浸食モデルの開発」、論文、ロイヤルメルボルン工科大学、メルボルン大学、２００７年１１月３６〜４４頁に記載されている。

既知の方法は、非平面状表面処理の場合、キャビテーションを引き起こし、したがって望ましくない材料の除去をもたらし、したがって処理表面へ損傷をもたらし得る流れの分離が起こり得ること、及び、研削の数学的シミュレーションが複雑であることにおいて不利である。

したがって、本発明の目的は、処理される部品の表面が損傷されず、かつ、数学的なシミュレーションがより複雑でない方法を提供することにある。

本目的は、以下のステップを含む、フロー研削による部品の表面処理方法によって達成される。
（ａ） 半製品を提供すること
（ｂ） 半製品の少なくとも１つの表面を研削粒子を含む流体担体材料でフラッディングする（流す）こと
ここで、半製品は、フラッディング中に研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向が変化する位置で丸みをつけられ、追加の材料が、フラッディング操作の開始時には流れの分離が防止されるように、完成部品上で流れの分離が生じる位置に取り付けられている。

フラッディング中に研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向が変化する位置で、半製品に丸みをつけることにより、及び、完成部品上で流れの分離が発生する位置に追加の材料を取り付けることにより、研削粒子を含む流体担体材料によって表面処理をした結果、材料が流れの分離とそれに伴う逆流に起因するキャビテーションによって制御されない方式で除去され、その結果として部品が損傷する状況が防止される。

研削粒子を含む流体担体材料は、例えば、水、オイル、又は高粘度グリース、すなわち、処理温度で１００〜１００００００Ｐａ・ｓの範囲の粘度を有するグリース、特に１０００〜２０００００Ｐａ・ｓの範囲の粘度を有するグリースである。流体担体材料はオイル、特に油圧オイルである場合が特に好ましい。流体担体材料中の研削粒子の割合は、好ましくは１〜８０体積％の範囲、特に２〜６０体積％の範囲である。流体担体材料として液体、例えば水又はオイルを使用する場合、研削粒子の割合は、好ましくは１〜５０体積％の範囲、より好ましくは１〜２０体積％の範囲、特に１〜５体積％の範囲であり、流体担体材料として高粘度グリースを使用する場合、研削粒子の割合は、好ましくは２０〜８０体積％の範囲、特に４０〜６０体積％の範囲である。

研削粒子に使用される材料は、処理される部品の材料に依存する。部品が金属又はセラミックで構成されている場合には、炭化ホウ素又はダイヤモンドの研削粒子が好ましくは使用される。プラスチックで構成される部品の場合は、特に適しているのは、炭化ホウ素、ダイヤモンド、砂又はシリコンの研削粒子である。研削粒子の形及び大きさはまた、処理部品の材料、及び、所望の表面仕上げ、特に所望の表面粗さ、及び、処理構造の大きさに依存する。研削粒子に好適な形は、特に鋭利な粒子、例えば破砕粒子である。好適な研削粒子は、好ましくは１μｍ〜１０００μｍの粒度分布を有し、特に、オイルを使用する場合には１μｍ〜１０μｍの粒度分布を有し、及びグリースを使用する場合には１０μｍ〜１０００μｍの粒度分布を有する。

フロー研削による処理のためには、まず、研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトに部品を導入する。部品の外表面を処理することを意図している場合、部品は、研削粒子を含む流体担体材料が表面をフラッディングすることができるようにダクトに導入される。内表面、例えばボアを処理する場合、部品は、研削粒子を含む流体担体材料が、処理される開口部、例えばボアを通って流れるが、処理されることを意図していない表面とは接触しないように、ダクトに接続される。ボアの研削のため、例えば、適切な接続部を部品に設けることができ、該接続部を介して、研削粒子を含む流体担体材料が供給され、該接続部を介して部品から出て戻るように流される。

フラッディング中に、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向が変化する位置での流れの分離、したがってキャビテーションによる材料の望ましくない除去を防止するために、半製品は、フラッディング中に研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向が変わる位置で、流れが通過する表面と研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトの対向壁との間の平均間隔の０．１から２．５倍に相当する半径で、丸みをつけられる。半製品が、フラッディング中に研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向が変わる位置で、流れが通過する表面と研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトの対向壁との間の平均間隔の０．２５から１．５倍、特に０．５倍に相当する半径で丸みをつけられるのが好ましい。

この文脈では、平均間隔は、例えば、数値的に決定されることができる。しかし、平均間隔は、流れが通過する表面と対向壁との間の最小間隔と、流れが通過する表面と対向壁との間の最大間隔との平均値であることが好ましい。この場合、最小間隔及び最大間隔は、両方ともに流れ方向の変化の上流側に位置してもよいし、又は、両方とも流れ方向の変化の下流側に位置してもよいし、又は、２つの間隔のうちの一方が流れ方向の変化の上流側に位置し、２つの間隔のうちの他方が流れ方向の変化の下流側に位置してもよい。特に、流れが通過するダクトが方向変化を含む場合は、例えば、ダクトが、方向変化の上流側に第１水力直径を有し、方向変化の下流側に第２水力直径を有してもよい。この点において、第１水力直径は、第２水力直径よりも小さくてもよいし、又は、第１水力直径は、第２水力直径よりも大きくてもよい。

ここで、水力直径は以下のように計算される。

式中、Ｄ_ｈは水力直径、Ｕは円周，Ａは流れが通過するダクトの断面積である。

例えば、半製品が導入され、半製品の外表面を処理するために研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトが、曲率又は湾曲を有し、処理される半製品が曲率又は湾曲の領域に位置している場合に、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向の変化が生じる。さらに、半製品がダクトを包含し、このダクトが曲率又は湾曲を有し、ダクトを囲む壁をフロー研削法によって処理することを意図している場合にも、流れ方向の変化が生じる。この場合、研削粒子を含む流体担体材料は、半製品内のダクトを流れる。

半製品の外表面をフロー研削処理によって処理することを意図する場合は、半製品は通常、湾曲又は曲率がなく、くびれ部や拡大部がない直線状のダクト内に配置される。この場合、流れの分離に起因するキャビテーションによって材料が制御されない方式で除去される状況を防止するために、完成部品上で流れの分離が発生する位置に追加材料が取り付けられる。流れに曝される回転対称投影面を有する部品の場合、流れに面する側の追加材料は、研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトの中心軸に対して傾斜し流れ方向に凹状に延びる表面を有する。

この文脈において、「流れに面する側」とは、フロー粒子含有流体担体材料が流れる側を意味する。

流れに曝される回転対称投影面を有する部品とは、例えば球体である。研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に円形の面を示す他の任意の部品もまた、流れに曝される回転対称投影面を有する。このような部品は、例えば、液滴の形を有することもでき、この場合の部品は、液滴の半球状の端部で流れに曝される。

流れの分離を防止するために、追加的に適用された材料の傾斜し凹状に延びる表面は、回転対称投影面の直径の１．５倍から５倍の範囲の曲率半径を有する。追加的に適用される材料の傾斜し凹状に延びる表面は、好ましくは、回転対称投影面の直径の１．５倍から３倍の範囲の曲率半径、例えば回転対称投影面の直径の２倍に相当する曲率半径を有する。

流れに曝される投影面が回転対称でない場合、完成部品上の流れの分離が発生する位置に取り付けられる、流れに面する側の追加材料は、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面に関して、傾斜し流れ方向に凹状に延びる表面を有している。また、この場合、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面に対して傾斜し凹状である表面は、キャビテーション及びこれによる材料の制御されない除去に至る流れの分離の発生を防止する。

研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面に対して傾斜し凹状に延びる追加材料の表面が、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面から、非回転対称投影面の端までの最大垂直間隔の２倍から１０倍の範囲の半径を有する曲率を有する場合が特に有利である。傾斜し凹状に延びる表面の曲率が、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面から、非回転対称投影面の端までの最大垂直間隔の３倍から６倍の範囲の半径、例えば、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面から非回転対称投影面の端までの最大垂直間隔の４倍に対応する半径を有する場合が特に好ましい。

この文脈において、「中心」とは、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延び、かつ、非回転対称投影面を有する平面を横切る線が、投影面の中心に延びることを意味する。軸対称投影面の場合は、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延び、かつ、非回転対称投影面を有する平面を横切る線は、非回転対称投影面の対称軸を形成する。

非回転対称投影面を有する部品は、例えば、外表面がフロー研削法によって処理されるチューブ、シャフト又はスピンドルである。チューブ、シャフト又はスピンドルは、ここでは任意の所望の断面形状を有することができるが、円形断面がフロー研削法による処理に特に適している。被処理チューブ、被処理シャフト又は被処理スピンドルは、研削粒子を含む流体担体材料が導かれるダクト内に、この場合、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に対して横方向に、流れに曝されるチューブ、シャフト又はスピンドルの投影面が矩形になり、該矩形の長さがチューブ、シャフト又はスピンドルの長さに対応し、該矩形の高さがチューブ、シャフト又はスピンドルの直径に対応するように、配置される。研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向に平行に延びる中心面は、好ましくは矩形の長さに平行に延び、高さの半分で投影面と交差する。この場合、傾斜しかつ凹な表面の曲率半径は、したがって、チューブ、シャフト又はスピンドルの半径の２倍から１０倍に相当する。

表面がフロー研削によって処理された後に、所望の部品を得るために、追加的に適用された材料は除去されなければならない。この目的のために、例えば、研削粒子を含む流体担体材料の流速を増加させ、その結果、狙った方式で材料を摩耗させることが可能である。この点では、追加的に適用された材料の制御されない除去を防止するために、流速があまり大きく増加されないことを確実にする必要がある。

半製品の外表面を処理するのではなく、半製品内のダクトを処理することを意図している場合、流れがその上を通過する表面が方向変化を有するダクトの壁を形成する場合は、中心に凸状に延びる表面と外側に凹状に延びる表面とを有する材料が、ダクトの方向変化を考慮して、研削粒子を含む流体担体材料の流れに曝されるダクトの壁に適用されるのが好ましい。

研削粒子を含む流体担体材料の流れに曝される側に追加的に適用される材料は、フロー研削によってダクトの壁に窪みが導入される状況を防止する。中心に凸状に延び、外側に凹状に延びる表面は、研削粒子を含む流体担体材料の偏向を補助し、特にキャビテーションによる材料の制御されない除去を防止する。壁に適用された材料は、このようにしてフロー研削法によって制御された方式で除去され、その結果、簡単な方法でダクトの壁の損傷を防止することが可能となる。

凸状に延びる表面が、ダクトの水力直径の０．５倍から５倍の範囲の曲率半径を有することが好ましい。曲率は、特に好ましくは、ダクトの水力直径の０．５倍から２倍の範囲、例えば、ダクトの水力直径の１倍の半径を有する。適用される材料の最大厚は、ダクトの水力直径の０．１倍から０．７５倍、特に好ましくは０．４倍から０．６倍、例えば０．５倍に相当することが好ましい。

適用される材料の外側に凹状に延びる表面は、好ましくは、ダクトの水力直径の０．５倍から５倍の範囲の曲率半径を有する。外側に凹状に延びる表面は、特に好ましくは、ダクトの水力直径の１倍から３倍、例えば２倍の範囲の曲率半径を有する。

ダクトの水力直径が方向変化の上流と方向変化の下流とで異なる場合、適用される部品の凹状の半径と適用される部品の凸状の半径が基とする水力直径は、方向変化の下流のダクトの水力直径である。

ダクトが、第１水力直径を有する領域から第２水力直径を有する領域へ寸法が増加する拡大部を有する場合、すなわち、第２水力直径が第１水力直径よりも大きく、第１水力直径を有する領域と第２水力直径を有する領域との間のダクトの壁の遷移部分の角度が、主流れ方向に対して７°と９０°の間、特に４５°と９０°の間の角度を有する場合、流れが第１水力直径を有する領域から第２水力直径を有する領域への方向でダクトを通過する際に、キャビテーション及びしたがって材料の制御されない除去が、遷移部分と第２水力直径を有する領域の両方で生じることがあり得る。流れの方向が逆の場合には、材料の制御されない除去を伴うキャビテーションが、遷移領域とそれに流れ方向で隣接し第１水力直径を有する領域で対応して生じることがあり得る。

この材料の制御されない除去を防止するために、ダクトの壁を形成する流れが通過する表面の場合、ダクトが拡大部を有すること、ダクトが第１水力直径を有する領域から第２水力直径を有する領域に向かって寸法が増加すること、第１水力直径を有する領域と第２水力直径を有する領域の間のダクトの壁の遷移部分が主流れ方向に対して７°と９０°の間、特に４５°と９０°の間の角度を有していること、流れが通過する表面が、第１水力直径を有する領域から遷移部分への遷移で凸状に延び、遷移部分から第２水力直径を有する領域への遷移で凹状に延びること、が好ましい。遷移部分から第２水力直径を有する領域への遷移は、しかしながら、角度を有することもできる。

第１水力直径を有する領域から遷移部分への遷移における凸状コースの結果、第１水力直径を有する領域から遷移部分への遷移における流れの分離が、防止され又は少なくとも大幅に低減され、その結果、関連するキャビテーションに起因する材料の制御されない除去が防止または制限され得る。

第１水力直径を有する領域から遷移部分への遷移における凸状に延びる表面は、好ましくは、拡大部上流のダクトの水力直径の０．０５倍から２．５倍の範囲の曲率半径を有する。第１水力直径を有する領域から遷移部分への遷移における凸状に延びる表面は、好ましくは、拡大部上流のダクトの水力直径の０．２５倍から１倍の範囲、例えば０．３７５倍の曲率半径を有する。

遷移部分から第２水力直径を有する領域への遷移における凹状に延びる表面は、好ましくは、拡大部上流のダクトの水力直径の０．０５倍から２．５倍の範囲の曲率半径を有する。遷移部分から第２水力直径を有する領域への遷移における凹状に延びる表面の曲率は、特に好ましくは、拡大部上流のダクトの水力直径の０．２５倍から１倍の範囲、例えば０．３７５倍の曲率半径を有する。

フロー研削処理で処理される半製品は、種々の製造方法で製造され得る。例として、半製品は、鋳造プロセスによって製造することができる。また、マシーニングプロセスによって半製品を製造することもできる。しかしながら、半製品は、特に好ましくは、付加製造プロセス、例えば３Ｄ印刷によって製造される。

本発明の実施例は、図面に示され、以下の説明でより詳細に説明される。

図面では：
流れの分離を防止するために、材料を取り付けられた円形断面の半製品を示す図である。 壁がフロー研削で処理され、方向変化を有する、流れが通過するダクトを示す図である。 流れが通過し、及び、拡大部を有するダクトを示す図である。

図１は、円形断面を有する半製品と、流れの分離を防止するためにそれに取り付けられた材料を示している。

フロー研削によって処理されることを意図された表面３を有する半製品１は、この目的のために、研削粒子を含む流体担体材料が流れる適切なダクトに導入される。流れの分離を防止するために、追加材料５が、流れから遠くに面する側に半製品１に取り付けられている。追加材料５は、流れに面する側７に、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向２５に平行に延びる中心面９に関して、流れ方向に傾斜し凹状に延びる表面１１を有している。

図１に示された半製品１は、例えば円柱や球体などの円形断面を有している。半製品１が円柱である場合には、それは流れに曝される非回転対称投影面を有し、具体的には矩形の投影面を有する。研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向２５に平行に延びる中心面９は、矩形の投影面とともに、投影面の中心を通る交線を形成し、その結果、交線から投影面の端までの間隔は円柱の半径に相当する。

半製品が円柱ではなく、むしろ球体である場合には、それは回転対称投影面を有し、この場合、流れに面する側の追加材料は、中心軸に対して、流れ方向２５に傾斜し凹状に延びる表面を有する。中心軸は、この場合、球体の中心点を通って中心面９に対応する方式で、かつ、研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向２５に平行に延びる。

円柱の半製品１の場合、中心面９に対して傾斜し凹状に延びる表面１１は、好ましくは、中心面９から非回転対称投影面の端までの最大垂直間隔の２倍から１０倍に対応する半径１３、すなわち円筒の半製品１の半径１５の２倍から１０倍に相当する半径１３の曲率を有する。これに対応して、球状の半製品１の場合、中心軸に対して傾斜し凹状に延びる表面は、球状の半製品１の直径の１倍から５倍の直径、すなわち球状の半製品１の半径の２倍から１０倍に相当する半径１３の曲率を有する。

凹状に傾斜した態様で延びる表面１１の曲率半径１３は、特に好ましくは、合計で、中心面９から非回転対称投影面の端までの最大垂直方向の間隔、及び／又は回転対称投影面の半径１５の３倍から６倍、例えば、図１に示すように、回転対称投影面又は円柱の半径１５の４倍、及び／又は回転対称投影面又は円柱の半径１５の２倍である。

追加の適用材料の凹状に傾斜した態様で延びる表面は、好ましくは、流れ方向２５に非回転対称な投影面を有する半製品１の場合は中心面９が、又は、流れ方向に回転対称投影面を有する半製品１の場合は中心軸が、傾斜し凹状に延びる表面１１の接線となるように、傾斜していることが好ましい。

中心面９が対称面である半製品１の場合、追加材料５もまた、中心面９に関して対称に取り付けられ、その結果、中心面９の両側の追加材料５は、中心面９に関して接線方向に終了する傾斜し凹状に延びる表面１１を有している。流れ方向に回転対称の投影面を有する半製品１の場合、追加材料５は、好ましくは、同様に、回転対称的に半製品１に取り付けられる。非回転対称な投影面であって、流れ方向２５において中心面９との交線に対しても軸対称でない場合には、追加材料は、好ましくは、中心面９が研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向における両側及び同じ位置で、湾曲し傾斜して方式で延びる表面の接線となるように、中心面９の両側で曲率半径が異なるように、適用される。

図２は、流れが通過するダクトを示しており、該ダクトの壁はフロー研削によって処理され、及び、該ダクトは方向変化を含んでいる。

図２に示されるダクト１７は、第１水力直径１９を有する第１部分と、第２水力直径２１を有する第２部分と有している。第２部分は、方向変化の下流側で第１部分に隣接している。

中心に凸状に延びる表面２７を有し、外向きに凹状に延びる表面２９を有する追加材料５が、ダクトの方向変化を考慮して、流れ方向が矢印２５によって示される研削粒子を含む流体担体材料の流れに曝されるダクト１７の壁２３に適用されている。

凸状に延びる表面２７は、好ましくは、水力直径の０．５倍から５倍の範囲にある半径３１の曲率を有している。凸状に延びる表面２７の曲率半径３１は、特に好ましくは、ダクト１７の水力直径の０．５倍から２倍の範囲にある。ここで示されるように、ダクト１７が、方向変化の上流側に第１水力直径１９を有し、方向変化の下流側に第２水力直径２１を有する場合、半径３１の大きさの基となる水力直径は、第２水力直径２１である。凸状に延びる表面の曲率半径３１は、特に好ましくは、ここに示すように、第２水力直径２１の１倍である。

凹状に延びる表面２９は、好ましくは、ダクト１７の水力直径の０．５倍から５倍の範囲にある曲率半径３３を有している。半径３３は、特に好ましくは、ダクト１７の水力直径の１倍から３倍の範囲である。凸状に延びる表面２７の曲率半径３１と同様に、凹状に延びる表面２９の曲率半径３３が基とする水力直径は、第２水力直径２１である。凸状に延びる表面２７の曲率半径３３は、特に、ここに示すように、第２水力直径２１の２倍である。

適用される追加材料５の厚さは、ダクト１７の水力直径の０．２倍から０．７５倍に相当する最大厚さを有している。適用される追加材料５の厚さは、特に好ましくは、ダクト１７の水力直径の０．５倍に相当し、ここでも適用される追加材料５の厚さの基となる水力直径は、第２水力直径である。

壁３７は、ダクトの方向変化及びダクト１７の方向変化のためにそこで流れの分離が生じ得ることを考慮して、研削粒子含有流体担体材料の流れに曝される壁に対向する側で、丸みをつけられる。壁３７が丸みをつけられる半径３９は、好ましくは、ダクト１７の水力直径の０．１倍から２．５倍に相当し、ここで、ダクト１７の水力直径は、方向変化の上流側に第１水力直径１９、方向変化の下流側に第２水力直径２１を有するダクトの場合は、平均水力直径が使用される。この点で、算術平均値が使用され、すなわち、平均水力直径は第１水力直径１９と第２水力直径２１との和を２で割って算出される。半径３９は、特に好ましくは、平均水力直径の０．２５倍から１倍、特に平均水力直径の０．５倍に相当する。

図３は、流れが通過し、拡大部を有するダクトを示している。

流れが通過し、拡大部４３を有するダクト４１は、第１水力直径４７を有する第１領域４５と、第２水力直径５１を有する第２領域４９とを有している。この場合、第２水力直径５１は、第１水力直径４７よりも大きい。拡大部４３において、流れが通過するダクト４１は、その壁が流れ方向２５に対して４５°から９０°の間の角度を有する遷移部分５３を有している。ここに示された実施形態では、ダクト４１の遷移部分の壁は、流れ方向２５に対して９０°の角度を有している。

拡大部４３での流れの分離を防止するために、流れが通過するダクト４１のその表面は、第１領域４５から遷移部分５３への遷移で凸状に延びている。

第１領域４５から遷移部分５３への遷移において凸状に延びる表面５５は、好ましくは、拡大部４３の上流側のダクトの水力直径、すなわち、第１領域４５の第１水力直径４７の０．０５倍から２．５倍の範囲にある曲率半径５７を有している。第１領域４５から遷移部分５３への遷移において凸状に延びる表面５５は、特に好ましくは、第１水力直径の０．２５倍から１倍、例えば、ここに示されるように、第１領域４５の第１水力直径４７の０．３７５倍に相当する曲率半径５７を有している。

遷移部分５３から第２領域４９への遷移は、角度を有することができ、例えば、流れ方向２５に対して９０°の角度を有する遷移部分５３の壁の場合には直角を有することができ、あるいは、ここに示されているように、凹状に延びてもよい。

遷移部分５３から第２領域４９への遷移における表面が凹状に延びる場合、前記表面は、好ましくは、第１領域４５の第１水力直径４７、すなわち拡大部４３の上流側の水力直径の０．０５倍から２．５倍に相当する曲率半径５９を有している。遷移部分５３からの遷移の曲率は、特に好ましくは、第１水力直径４７の０．２５倍から１倍、例えばここに示されているように、第１水力直径、すなわち第１領域４５の拡大部４３の上流側の水力直径の０．３７５倍に相当する半径５９を有している。

第１領域４５から遷移部分５３への凸状の遷移、及び遷移部分５３から第２領域４９への凹状の遷移の結果として、拡大部４３における流れの分離が防止され、さらに加えて、キャビテーションを引き起こし、したがって材料の制御されない除去につながる望ましくない逆流の発生が防止される。

１ 半製品
３ 表面
５ 追加材料
７ 流れに面する側
９ 中心面
１１ 傾斜し凹状に延びる表面
１３ 傾斜し凹状に延びる表面１１の半径
１５ 半製品１の半径
１７ ダクト
１９ 第１水力直径
２１ 第２水力直径
２３ 壁
２５ 流れ方向
２７ 凸状に延びる表面
２９ 凹状に延びる表面
３１ 凸状に延びる表面の半径
３３ 凹状に延びる表面の半径
３５ 追加材料の厚さ
３７ 壁
３９ 半径
４１ 流れが通過するダクト
４３ 拡大部
４５ 第１領域
４７ 第１水力直径
４９ 第２領域
５１ 第２水力直径
５３ 遷移部分
５５ 凸状に延びる表面
５７ 半径
５９ 半径

Claims (15)

1. フロー研削による部品の表面処理方法であって、以下の工程、
   （ａ） 半製品（１）を提供すること、
   （ｂ） 前記半製品（１）の少なくとも１つの表面を研削粒子を含む流体担体材料でフラッディングすること、
   を含み、
   前記半製品（１）は、フラッディング中に前記研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向（２５）が変化する位置で丸みをつけられ、追加材料（５）が、フラッディング操作の開始時には流れの分離が防止されるように、完成部品上で流れの分離が生じる位置に取り付けられる、方法。
2. 前記半製品（１）は、フラッディング中に、前記研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向（２５）が、流れが通過する表面と、前記研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトの対向壁との間の平均間隔の０．１倍から２．５倍に相当する半径（３９、５７）で変化する位置で、丸みをつけられている、請求項１に記載の方法。
3. 流れの分離が完成部品の流れに面する側（７）で生じる位置に取り付けられる前記追加材料（５）は、流れに曝される回転対称投影面を有する部品の場合は、前記研削粒子を含む流体担体材料が流れるダクトの中心軸に対して、前記流れ方向（２５）に傾斜し凹状に延びる表面（１１）を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記傾斜し凹状に延びる表面（１１）が、前記回転対称投影面の直径の１倍から５倍の範囲の曲率半径（１３）を有する、請求項３に記載の方法。
5. 流れの分離が完成部品の流れに面する側（７）で生じる位置に取り付けられる前記追加材料（５）は、流れに曝される非回転対称投影面を有する部品の場合は、前記研削粒子を含む流体担体材料の流れ方向（２５）に平行に延びる中心面（９）に対して、前記流れ方向に傾斜し凹状に延びる表面（１１）を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記傾斜し凹状に延びる表面（１１）が、前記研削粒子を含む流体担体材料の前記流れ方向に平行に延びる中心面から前記非回転対称投影面の端までの最大垂直間隔の２倍から１０倍の範囲の曲率半径（１３）を有する、請求項５に記載の方法。
7. 方向変化を有するダクト（１７）の壁を形成する流れが通過する表面の場合は、中心に凸状に延びる表面（２７）と外側に凹状に延びる表面（２９）とを有する材料（５）が、前記ダクト（１７）の方向変化を考慮して、前記研削粒子を含む流体担体材料の流れに曝される前記ダクト（１７）の壁（２３）に適用される、請求項１又は２に記載の方法。
8. 前記凸状に延びる表面（２７）が、前記ダクト（１７）の水力直径（２１）の０．５倍から５倍の範囲の曲率半径（３１）を有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記適用材料（５）が、前記ダクトの水力直径（２１）の０．１倍から０．７５倍に相当する最大厚さ（３５）を有する、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記凹状に延びる表面（２９）が、前記ダクト（１７）の水力直径（２１）の０．５倍から５倍の範囲の曲率半径（３３）を有する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. ダクト（４１）の壁を形成する流れが通過する表面の場合に、前記ダクト（４１）が、第１水力直径（４７）を有する領域（４５）から第２水力直径（５１）を有する領域（４９）に向かって広くなる拡大部（４３）を有し、前記第１水力直径（４７）を有する領域と前記第２水力直径（５１）を有する領域の間のダクトの壁の遷移部分（５３）が主流れ方向（２５）に対して７°と９０°の間の角度を有し、流れが通過する表面が、前記第１水力直径（４７）を有する領域（４５）から前記遷移部分（５３）への遷移で凸状に延びる、請求項１に記載の方法。
12. 前記第１水力直径（４７）を有する領域（４５）から前記遷移部分（５３）への遷移で凸状に延びる表面が、前記拡大部（４３）の上流側のダクト（４１）の水力直径（４７）の０．０５倍から２．５倍の範囲の曲率半径（５７）を有する、請求項１１に記載の方法。
13. 流れが通過する前記表面は、前記遷移部分（５３）から前記第２水力直径（５１）を有する領域（４９）への遷移で凹状に延びる、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記遷移部分（５３）から前記第２水力直径（５１）を有する領域（４９）への遷移で凹状に延びる表面が、前記拡大部（４３）の上流側の前記ダクト（４１）の水力直径（４７）の０．０５倍から２．５倍の範囲の曲率半径（５９）を有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記流体担体材料が水、オイル、又は高粘度グリースである、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。

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