ウェットブラスト投射材の選定パラメータ - 投射材② 粒径・硬度・比重・形状で加工結果は決まる -
前回の「投射材コラム① - 投射材の種類と用途」では、ウェットブラストで使用されるさまざまな投射材の種類と、それぞれの用途・特長についてご紹介しました。
では、実際に投射材を選ぶ際には、どのような点に注目すればよいのでしょうか。
投射材は、粒径や硬度、比重、形状などの違いによって、加工力や仕上がり、被加工物への作用の仕方が変わります。
今回は、ウェットブラストの加工結果を左右する「粒径・硬度・比重・形状」の4つの要素に注目し、投射材の選定について解説していきます。
1.はじめに
ウェットブラストでは、投射材を被加工物に高速で衝突させることで、表面の除去や粗化、バリ取り、ピーニングなど、さまざまな加工を行います。このとき、加工結果を左右するのが、投射材が持つ「加工エネルギー」です。
基本的な考え方として、投射材1粒が持つ運動エネルギーは、以下の式で表すことができます。
つまり、投射材の質量（m）、衝突速度（v）、そして衝突数（N）が、加工エネルギーに関係します。
では、投射材の質量や作用の仕方は、どのような特性によって変わるのでしょうか。
そこで重要になるのが、「粒径・硬度・比重・形状」の4つのパラメータです。
ここからは、それぞれの特性が加工結果にどのような影響を与えるのか、投射材選定の基本的な考え方とともに解説します。
ではまず最初に、粒径から見ていきましょう。
ウェットブラストについて詳しく知りたい方へ
2.粒径（サイズ）- 加工力と精度を決める最重要因子
投射材の粒径は、加工力だけでなく、仕上がりの精度や均一性にも関係します。
基本特性
投射材の粒径は、1粒あたりの質量に大きく関係します。
球形に近い粒子を例にすると、粒径が大きくなるほど体積も大きくなり、同じ材料であれば、その分だけ1粒あたりの質量も大きくなります。
同じ速度で衝突するなら、 1粒あたりの質量が大きいほど、衝突時のエネルギーも大きくなります。
選定の考え方
ただし、粒径だけで加工力や仕上がりが決まるわけではありません。
投射材の硬度・比重・形状や、投射速度などの条件 を合わせて考えることが重要です。
では、次に重要となる「硬度」について見ていきましょう。
3.硬度 - 削れるかどうかの分岐点
投射材の硬度は、被加工物への加工力を考えるうえで重要な要素です。
基本原則
一般的に、 被加工物より硬い投射材ほど、切削・除去作用を得やすくなります。
一方で、硬ければ硬いほど良いというわけではありません。
必要な加工力や被加工物の材質に合わせて、適切な硬度を選ぶことが重要です。
選定の考え方
注意点
被加工物に対して投射材が硬すぎる場合、 必要以上の加工や表面ダメージにつながる可能性があります。
「より硬い投射材を選ぶ」のではなく、 必要な加工力に合わせて硬度を選ぶこと がポイントです。
硬度が「削れるかどうか」に関係する一方で、投射材の重さも衝突エネルギーを左右する重要な要素です。
次のセクションでは、その指標となる「比重」について見ていきます。
4.比重 - 見落とされがちな衝突エネルギー
投射材の比重は、被加工物への衝突エネルギーを考えるうえで重要な要素です。
基本特性
同じ粒径・同じ速度で比較した場合、 比重が高い投射材ほど1粒あたりの質量が大きくなります。
加工エネルギーは質量に比例するため、 比重が高いほど、1粒あたりの衝突エネルギーも大きくなります。
※数値は材料や製品によって異なります。
選定の考え方
同じ粒径・速度であっても、投射材の比重が変われば 衝突時のエネルギーも変わります。
必要な加工力に応じて、比重も選定のポイントになります。
次のセクションでは、投射材の「形状」が加工結果に与える影響について見ていきます。
5.形状 -「削る」のか「叩く」のかを決める
投射材の形状は、被加工物への作用の仕方に大きく影響します。
基本特性
投射材の形状は、被加工物への作用の仕方を左右する重要な要素です。
角のある粒子は「削る」作用、 球形に近い粒子は「叩く」作用が生じやすく、 同じ投射材でも形状によって加工メカニズムが変わります。
形状による違い
「削る」のか「叩く」のか。 目的とする加工に合わせて、投射材の形状を選ぶこと が重要です。
実際の投射材について詳しく見る
ウェットブラストで使用される投射材には、さまざまな種類があります。
それぞれの投射材の特長や用途、適した加工について詳しくご紹介しています。
6.まとめ
ウェットブラストの投射材は、単に「どの種類を使うか」だけでなく、 粒径・硬度・比重・形状 という4つの要素から選定することが重要です。
投射材の選定では、 「何を除去したいのか」「どのような表面に仕上げたいのか」 という加工目的から逆算して、4つの要素を組み合わせて考えることがポイントです。
「より強い投射材」を選ぶのではなく、 加工目的に合った投射材を選ぶこと が、安定した加工結果につながります。
実際の加工に適した投射材を知りたい方へ
ワークの材質や形状、求める仕上がりによって、適した投射材は異なります。
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✎著者情報
グローバルマーケティング部 佐田 俊彦
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