CN101868325B - 喷丸强化用反射部件及使用该反射部件的喷丸强化方法 - Google Patents

Abstract

反射部件(1)的反射部(20)在孔的内面从管(W)的孔的入口侧开口向出口侧开口移动。此时，反射部(20)由其两侧的引导部(30)引导。向管(W)的孔的内面投射的弹丸，通过入口侧的引导部(30)的孔而到达反射部(20)，在反射部向管(W)的孔的内面被反射。由此，由于能够向弯曲部(P)的孔的内面内侧反射弹丸，因而能够减小弹丸偏向弯曲部(P)的孔的内面外侧的倾向。结果，由于能够应对管(W)的薄壁化，因而能够同时谋求管(W)的高强度化和轻型化。结果，能够谋求作业性和通用性的提高，并且，应用于管的弯曲部的孔的内面变得容易。

Description

喷丸强化用反射部件及使用该反射部件的喷丸强化方法

技术领域

本发明涉及在喷丸强化(shotpeening)中将投射的弹丸(shot)反射的喷丸强化用反射部件及使用该反射部件的喷丸强化方法，更具体地，涉及向管的孔的内面投射弹丸的投射技术的改良。

背景技术

在喷丸强化方法中，通过将弹丸投射在工件的表面上而将其表面削掉，形成清洁面，或使其表面塑性变形而赋予压缩残留应力。如此，喷丸强化方法是用于谋求工件的可靠性和寿命的提高的有效的方法。作为弹丸的投射机构，例如有由压缩气体喷射并输送弹丸的直压式和将弹丸混合在具有压力差的气流中而输送的吸引式。

喷丸强化方法应用于中空稳定器(stabilizer)和中空螺旋弹簧等的具有孔的管。在以轻型化为目的而谋求薄壁化的管中，由于通常不对外面实施喷丸强化处理，并担忧从孔的内面折损，因而对孔的内面实施喷丸强化处理。由此，在谋求因管的薄壁化而产生的轻型化的同时，谋求管的孔的内面的长寿命化。

在这样的喷丸强化方法中，为了将弹丸投射在孔的内面上而使用各种专用部件。例如，在ShotpeenerSummer2004的技术中，作为专用部件，在喷嘴的弹丸投射开口设置软管并将该软管配置在管的孔的内面。

发明内容

然而，在ShotpeenerSummer2004的技术中，根据管的孔的内径和形状，有时候不能使软管通过管的内面，这种情况下，如果更换为直径小的软管，则减少了弹丸的投射量。因此，由于必须根据管的孔的内径和形状而区别使用软管，因而必须进行生产调整。因此，由于花费时间和成本，作业性和通用性是不充分的。

于是，例如像日本特开平5-138535号公报的技术那样，提出了在棒状的管的孔的内面，以与喷嘴的入口侧开口相对的方式设置反射部件，以作为专用部件。在该技术中，通过使用移动机构，使管沿着其轴线方向移动，从而使反射部件相对于管的孔的内面而相对地移动。

然而，在日本特开平5-138535号公报的技术中，由于使管全体相对于喷嘴和反射部件而移动，因而难以将该技术应用于具有弯曲部的管的孔中。

另外，提出了一种不利用喷丸强化方法，而是使用表面强化装置对管的孔的内面赋予压缩残留应力的技术(例如日本特开2002-137166号公报)。在该技术的表面强化装置中，通过使连接到轴部上的撞击件与轴部一起旋转，从而使该撞击件撞击管的孔的内面。然而，如果考虑到实用性，则该技术是难以实现的技术。

所以，本发明的目的在于，理所当然地能够谋求作业性和通用性的提高并提供容易应用于管的弯曲部的孔的内面的反射部件及使用该反射部件的喷丸强化方法。

本发明的喷丸强化用反射部件(以下，称为反射部件)是在喷丸强化中将投射的弹丸反射的反射部件，其特征在于，具备线材、设置在线材上并反射弹丸的反射部以及固定在线材上的反射部的两侧并具有使弹丸沿线材的轴线方向通过的孔的引导部。

在本发明的反射部件中，由于将反射部设置在线材上并将引导部固定在线材上的反射部的两侧，因而如果将反射部配置在管的孔的内面，则反射部通过其两侧的引导部而相对于管的孔的内径中心位于规定范围内。如果反射部件如此地从配置在孔的内面的管的入口侧开口投射弹丸，则弹丸通过入口侧的引导部的孔而到达反射部，在反射部处被向着管的孔的内面反射。然后，弹丸在撞击管的孔的内面后，通过出口侧的引导部的孔而从管的出口侧开口排出。

如此，由于弹丸被反射部件向着管的孔的内面反射，因而通过适当地设定反射部的反射面的形成位置和倾斜角度等，能够将弹丸的流动控制在期望的状态。所以，能够对管的孔的内面的期望位置实施喷丸强化处理。另外，如果在弹丸投射时使线材在管的孔的内面移动，则能够对管的孔的内面的多个位置，乃至沿着管的孔的轴线方向的期望区域连续地进行喷丸强化处理。

在应用于具有弯曲部的管时，最大限度地发挥了本发明的反射部件的效果。一直以来，如图9所示，在管W上形成有弯曲部P的情况下，由于弹丸的流动因离心力等而偏向弯曲部P的孔的内面外侧P₂，因而对弯曲部P的孔的内面外侧P₂的喷丸强化处理变得充分，但与此相反的是，存在着对弯曲部P的孔的内面内侧P₁的喷丸强化处理变得不充分的可能。此外，在图9中，箭头方向f表示从管W的入口侧开口通过孔的内面外侧而到达弯曲部P的弹丸的轨迹，箭头方向f’表示从管W的入口侧开口通过孔的内面内侧而到达弯曲部P的弹丸的轨迹。

与此相对的是，如图4所示，关于本发明的反射部件1，在投射弹丸时，在设置于线材10上的反射部20通过弯曲部P的情况下，通过适当地设定反射部20的反射面的形成位置和倾斜角度等，能够通过反射面将弹丸向弯曲部P的孔的内面内侧反射。所以，能够减小弹丸偏向弯曲部P的孔的内面外侧的倾向，因而能够在管W的表面的处理状态下防止不均匀的发生。结果，由于能够应对管W的薄壁化，因而能够同时地谋求管W的高强度化和轻型化。此外，图4的符号40表示了引导部30的固定机构。

在此，在本发明的反射部件1中，为了得到上述的喷丸强化处理的效果，反射部20通过弯曲部P时的引导部30的功能是重要的。在线材10上的反射部20的两侧不设置引导部30的情况下，反射部20在通过弯曲部P时，像图8中所示的线材10的轨迹那样，偏向弯曲部P的孔的内面内侧而移动。因此，由于反射部20和弯曲部P的孔的内面内侧的空间变小，因而难以获得反射部20的反射效果。

与此相对的是，在本发明的反射部件中，如图4所示，由于将引导部30固定在线材10上的反射部20的两侧，因而通过适当地设定引导部30的尺寸、形状、固定位置等，能够将通过弯曲部P时的反射部20的轨迹设定在期望位置(例如，弯曲部P的孔的内径中心的附近)。所以，由于能够获得反射部20的反射效果，因而能够获得像上述那样的喷丸强化处理的效果。

像上述那样，对于本发明的反射部件，理所当然地能够对管的孔的内面的期望位置有效地实施喷丸强化处理，并且能够通过将反射部和引导部设置在线材上的简易的构成而得到上述的效果。而且，由于能够使用线材而进行反射部和引导部在管的孔的内面上的移动，因而不需要根据管的形状而变更弹丸的投射量。由于以上的原因，当然能够谋求作业性和通用性的提高，应用于具有弯曲部的管变得容易。

为了有效地进行喷丸强化处理，本发明的反射部件能够使用各种构成。例如能够将反射部可旋转地设置在线材上。在该方式中，由于因从弹丸和气压受到的冲击能够使得反射部围绕线材的轴线旋转，因而能够有效地进行反射部的反射。

本发明的喷丸强化方法的特征在于，使用本发明的反射部件，将弹丸反射至管的孔的内面。在像这样的本发明的喷丸强化方法中，能够获得与本发明的反射部件相同的效果。

为了有效地进行喷丸强化处理，本发明的喷丸强化方法能够使用各种构成。例如，能够使用喷射机构，通过从管的孔的一个开口(入口侧开口)向内面喷射弹丸而进行弹丸的投射，并且通过集尘机构对从管的孔的另一个开口(出口侧开口)排出的弹丸进行集尘。这种情况下，优选将在集尘机构集尘的气体量设定为在喷射机构喷射的气体量以上。通常，随着弹丸在管的孔的内面从入口侧开口移动到出口侧开口，弹丸的移动速度有降低的倾向。然而，在上述方式中，由于将在集尘机构集尘的气体量设定为在喷射机构喷射的气体量以上，因而能够抑制弹丸在管的孔的内面的移动速度的降低，结果，能够有效地进行喷丸强化处理。

依照本发明的喷丸强化用反射部件或使用该反射部件的喷丸强化方法，理所当然地能够谋求作业性和通用性的提高，应用于管的弯曲部的孔的内面变得容易。

附图说明

图1是显示本发明的一个实施方式的反射部件的构成的立体图。

图2是显示图1的反射部件的反射部的正视图。

图3是显示图1的反射部件的引导部的正视图。

图4是显示管的弯曲部处的本发明的反射部件的通过状态的一个示例的截面图。

图5是显示应用本发明的一个实施方式的反射部件的喷丸强化装置的大概构成的正视图。

图6是用于说明管的残留应力的测量位置的图。

图7是显示管的各测量位置处的残留应力测量结果的图。

图8是显示管的弯曲部处的线材的轨迹的截面图。

图9是用于说明现有的喷丸强化处理中的管的弯曲部处的弹丸的轨迹的截面图。

部件列表

1反射部件

10线材

20反射部

30引导部

31弹丸通过孔(孔)

120弹丸投射器(喷射机构)

170集尘器(集尘机构)

P弯曲部

W管

具体实施方式

(1)实施方式的构成

(A)反射部件的构成

以下，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是显示本发明的一个实施方式的反射部件1的构成的立体图，图2是显示反射部件1的反射部20的构成的正视图，图3是显示反射部件1的引导部30的构成的正视图。反射部件1具备线材10。在线材10上，可旋转地设置了反射弹丸的反射部20。在线材10上的反射部20的两侧，固定了引导反射部20的引导部30。例如使用压接销40，以作为将引导部30向线材10固定的固定机构。线材10优选为耐磨性优异且具有能够在弯曲的管内移动的弹性的超弹性线材等。

例如在图2中所示，反射部20具有线材10所贯通的线材孔21以及从线材孔21向半径方向外侧延伸的叶片部22。叶片部22例如成为相对于线材孔21而旋转对称的形状，例如以相互成大概90度的角度的方式形成有4个。叶片部22具有前端部22A、渐缩部22B以及后端部22C。后端部22C具有比前端部22A大的截面积。渐缩部22B通过倾斜面而将前端部22A和后端部22C平滑地连接，随着从前端部22A朝向后端部22C，板厚变厚。渐缩部22B的倾斜面作为反射弹丸的反射面而起作用。

引导部30具有线材孔31、从线材孔31向半径方向外侧延伸的支持部32以及形成在支持部32之间的弹丸通过孔33。支持部32例如成为相对于线材孔31而旋转对称的形状，例如以相互成大概120度的角度的方式形成有3个。具体而言，支持部32从线材孔31向半径方向外侧延伸。邻接的支持部32之间是开放的。引导部30优选具有比反射部20大的直径。引导部30由压接销40固定，因而即使受到弹丸和气压的冲击，也防止了线材10的轴线方向的移动。邻接于反射部20的两侧的压接销40，将反射部20向线材W的轴线方向的移动限制在规定距离内。

像以上那样的反射部件1为本发明的反射部件的一个示例，并不限定于上述方式，能够在本发明的范围内进行各种变形。例如，反射部20也可以由固定机构(例如压接销40)固定。在该方式中，即使反射部20受到弹丸和气压的冲击，也防止了围绕线材W的轴线的旋转以及线材10的轴线方向的移动。另外，叶片部22也可以成为圆锥形状等的旋转对称的形状，也可以作为具有朝向特定方向的反射面的形状。叶片部22的形状只要是能够将弹丸反射至期望方向的形状即可，该反射方向，通过适当设定是否将反射部20向线材10固定以及叶片部22的反射面的形成位置和倾斜角度等而被决定。

例如，引导部30的形状只要是不阻碍弹丸的通过的形状即可。另外，引导部30的数量在必要时也可以是多个，这种情况下，适当设定其设置位置。例如，将引导部30向线材10固定的固定机构不限于压接销40，也可以使用各种机构。

(B)喷丸强化装置的构成

接下来，主要参考图5，对于应用反射部件1的喷丸强化装置100进行说明。图5是显示应用反射部件1的喷丸强化装置100的大概构成的正视图。喷丸强化装置100例如是由压缩气体喷射并输送弹丸的直压式。喷丸强化装置100具备固定台110、弹丸投射器120、弹丸输送部130、弹丸投射部140、分离部150、弹丸回收部160、集尘器170、线材输送机构180以及线材排出部190。并且，图的箭头方向显示了弹丸的流动方向。

在固定台110上，固定有例如作为管W的中空稳定器。中空稳定器具有固定在例如固定台110上的扭转部N、从扭转部N的两侧向固定台110的下方延伸的臂部O以及将扭转部N和臂部O连接的弯曲部P。在管W的孔中，配置了反射部件1。关于反射部件1，线材10的顶端部位于线材输送机构180，并且，反射部20位于管W的孔的入口侧开口。关于反射部20，通过前端部22A位于管W的孔的入口侧开口侧而后端部22C位于管W的出口侧开口侧，使得渐缩部22B的反射面朝向管W的孔的入口侧开口侧而倾斜。

弹丸投射器120利用压缩气体来喷射弹丸。在弹丸输送部130，将集尘器170、弹丸投射器120以及弹丸投射部140连接，在这些部位之间，通过弹丸输送部130而输送弹丸。弹丸投射部140连接管W的入口侧开口和弹丸输送部130。在分离部150，弹丸和反射部件1分离，弹丸被回收到弹丸回收部160，反射部件1被回收到线材回收机构180。

弹丸回收部160将分离部150和收集器170连接，从管W的出口侧开口排出的弹丸通过弹丸回收部160而被输送到集尘器170。集尘器170将混合于在弹丸回收部160处回收的弹丸中的垃圾除去，通过弹丸输送部130而向弹丸投射器120送出该弹丸。这种情况下，优选将在集尘器170处集尘的气体量设定成在弹丸投射器120处喷射的气体量以上。线材输送机构180具有相互相对的履带181、182。在线材输送机构180中，通过履带181、182夹着反射部件1的线材10并沿规定方向旋转，从而将线材10送出至线材排出部190。

像上述那样的喷丸强化装置100为应用本发明的反射部件的装置的一个示例，只要是能够应用本发明的反射部件的装置即可。另外，管W不限于中空稳定器，只要是中空螺旋状弹簧等的具有孔的金属制的管即可。

(2)实施方式的动作

接下来，参考图1～图5，对于喷丸强化装置100的动作进行说明。在喷丸强化装置100中，如下地一边使反射部件1的反射部20在管W的孔的内面移动，一边向管W的孔的内面进行弹丸的投射。

如果弹丸投射器120利用压缩气体来喷射弹丸，则弹丸通过弹丸输送部130和弹丸投射部140，从管W的孔的入口侧开口被投射。投射的弹丸一边被反射部件1向着管W的孔的内面反射，一边在管W的孔的内面移动，从管W的孔的出口侧开口排出。排出的弹丸在弹丸回收部160处被回收，并被送出至集尘器170。送出的弹丸，在集尘器170除去混合于其中的垃圾之后，被送出至弹丸投射器120，并再次用于从此处开始的投射。

在投射这样的弹丸时，使反射部件1如下地在管W的孔的内面移动。反射部件1的线材10在弹丸的投射开始后，由线材输送机构180向线材排出部190送出。由此，反射部件1的反射部20在管W的孔的内面从管W的孔的入口侧开口向出口侧开口移动。

此时，向管W的孔的内面投射的弹丸，通过入口侧的引导部30的弹丸通过孔33，到达反射部20，在反射部20处被向着管W的孔的内面反射。尤其是，在本实施方式中，由于反射部20可旋转地设置在线材10上，因而如果受到弹丸和气压的冲击，则适当地旋转。而且，由于反射部20的叶片部22成为相对于线材10的轴线而旋转对称的形状，因而弹丸在叶片部22的渐缩部22B的反射面被向着管W的孔的内面乱反射。这样的弹丸在向着管W的孔的内面撞击后，通过出口侧的引导部30的弹丸通过孔33，从管W的孔的出口侧开口排出。

在此，反射部20以在管W的孔的内面相对于其轴线而容纳在规定范围内(例如，反射部20的轴线容纳在管W的轴线的附近)的方式由反射部20的两侧的引导部30引导。这样的引导部30对反射部20的引导，如在图4所示，在反射部20通过弯曲部P的情况下尤其有效。由此，弹丸被反射部20的叶片部22的渐缩部22B向弯曲部P的孔的内面内侧反射，因而能够减小弹丸偏向弯曲部P的孔的内面外侧的倾向。该效果在引导部30具有比反射部20更大的直径的情况下更可靠地获得。

通过一边如上所述地将反射部件1的反射部20在管W的孔的内面移动，一边对管W的孔的内面进行弹丸的投射，从而能够对管W的孔的内面整体进行喷丸强化处理，因而能够在管W的表面的处理状态中防止不均匀的发生。结果，由于能够应对管W的薄壁化，因而能够同时谋求管W的高强度化和轻型化。

在本实施方式中，理所当然地能够对管W的孔的内面的期望位置有效地实施喷丸强化处理，能够通过将反射部20和引导部30设置在线材10上的简单的构成而获得这样的效果。而且，由于能够使用线材而进行反射部20和引导部30在管W的孔的内面上的移动，因而不需要根据管W的形状而变更弹丸投射量。由于以上的原因，当然能够谋求作业性和通用性的提高，应用于具有弯曲部P的管W变得容易。

尤其是，在本实施方式中，由于反射部20可旋转地设置在线材10上，因而从弹丸和气压受到的冲击能够使得反射部20围绕线材的轴线旋转，由此能够提高反射部20的反射效率。另外，由于将在集尘器170处集尘的气体量设定成在弹丸投射器120处喷射的气体量以上，因而能够抑制管W的孔的内面处的弹丸的移动速度的降低，结果，能够有效地进行喷丸强化处理。

此外，在本实施方式中，虽然对于使反射部20在管W的孔的内面连续地移动的状态进行了说明，但并不限于该方式，能够进行各种变形。例如，通过使反射部在管W的孔的内面停止而进行弹丸的投射，从而能够对管W的孔的内面处的期望位置实施喷丸强化处理，另外，通过反复进行该操作，从而当然能够对管W的孔的内面处的多个期望位置实施喷丸强化处理。

实施例

以下，参考具体实施例，更详细地说明本发明的实施方式。在实施例中，使用如图5所示的喷丸强化装置，在作为中空稳定器的管W的孔的内面，一边移动图1中所示的本发明的反射部件，一边对该孔的内面进行喷丸强化处理。在比较例中，使用图5中所示的喷丸强化装置，除了不使用本发明的反射部件之外，与实施例相同地对该孔的内面进行喷丸强化处理。此外，中空稳定器的硬度为HRC40左右。反射部件的线材为0.67mm的截断线材。

在实施例和比较例中，进行施加喷丸强化处理的管W的残留应力测量。如图6所示，残留应力测量的测量点为管W的入口侧弯曲部P的A～C点处的孔的内面外侧和内面内侧以及管W的出口侧弯曲部P的D～F的各点处的孔的内面外侧和内面内侧。此外，图6的两个箭头方向显示了弹丸的投射侧和弹丸的排出侧。

在实施例中，如图7所示，在管W的弯曲部P的A～F点处的孔的内面外侧和内面内侧的全部中，赋予了-300MPa～-600MPa程度的压缩残留应力。与此相对的是，在比较例中，在管W的弯曲部P的A～F点处的孔的内面内侧的全部中，压缩残留应力大约为0。

从以上的结果确认了，如果使用本发明的反射部件，向具有弯曲部的管投射弹丸，则在弯曲部P的孔的内面内侧，能够与该内面外侧相同地有效地实施喷丸强化处理。由此，判定了本发明的反射部件能够谋求管的孔的内面的寿命和耐久性的提高，所以能够得到本发明的效果。此外，在实施例中，虽然说明了使用中空稳定器以作为管W的示例，但当然也能够应用于中空螺旋状弹簧。

Claims (6)

1.一种喷丸强化用反射部件，用于在为了对管的孔的内面赋予压缩残留应力而进行喷丸强化时使弹丸撞击上述管的孔的内面，所述喷丸强化用反射部件具备：

线材；

反射部，设置在所述线材上，并反射所述弹丸使得所述弹丸撞击上述管的孔的内面；

引导部，固定在所述线材上的所述反射部的两侧，并具有使所述弹丸沿所述线材的轴线方向通过的孔，能够在所述管的孔中引导所述反射部，

在所述弹丸投射时，所述引导部配置成能够在所述管的孔中与所述反射部一起沿所述管的孔的轴线方向移动，

所述反射部具有从所述孔向半径方向外侧延伸的叶片部，并且可旋转地设置在所述线材上。

2.根据权利要求1所述的喷丸强化用反射部件，其特征在于，在所述反射部的两侧分别设置多个所述引导部。

3.一种喷丸强化方法，使用根据权利要求1所述的反射部件，将所述弹丸反射至管的孔的内面。

4.根据权利要求3所述的喷丸强化方法，其特征在于，所述管具有至少一个弯曲部。

5.根据权利要求4所述的喷丸强化方法，其特征在于，在投射所述弹丸时，使所述线材沿所述管的孔的内面的轴线方向移动。

6.根据权利要求3或4所述的喷丸强化方法，其特征在于，使用喷射机构，通过从所述管的孔的一个开口向所述内面喷射所述弹丸而进行所述弹丸的投射，

通过由所述反射部向所述管的孔的内面反射所述弹丸，从而对所述管的孔的内面进行喷丸强化处理，

通过集尘机构对从所述管的孔的另一个开口排出的弹丸进行集尘，

将在所述集尘机构集尘的气体量设定为在所述喷射机构喷射的气体量以上。