JP2000144235A - Heat treatment for strengthening surface of metallic formed product - Google Patents

Heat treatment for strengthening surface of metallic formed product

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JP2000144235A
JP2000144235A JP31798098A JP31798098A JP2000144235A JP 2000144235 A JP2000144235 A JP 2000144235A JP 31798098 A JP31798098 A JP 31798098A JP 31798098 A JP31798098 A JP 31798098A JP 2000144235 A JP2000144235 A JP 2000144235A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily execute the strengthening of the surface of a metallic formed product with jetting shots. SOLUTION: The shots having 20-200 μm size and the same or higher hardness as the formed product hardness are jetted at >=50 m/sec jetting speed by using low temp. compressed gas. The temp. near the surface is raised to A3 transformation point or higher to a ferrous metallic formed product and to recrystallizing temp. or higher to non-ferrous metallic formed product, and also, instantially cooled to room temp. or with the low temp. compressed gas. The low temp. compressed gas is desirable to be <=0 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属成品の表面強化加
工熱処理方法に関し、より詳細にはショットの衝突によ
る金属成品表面の急速な加熱と、低温圧縮気体により該
部を常温以下に急冷することにより、被加工物の表面強
化を行う熱処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heat treating a surface of a metal product, and more particularly, to a method for rapidly heating the surface of a metal product by impact of a shot and rapidly cooling the surface to a room temperature or lower by a low-temperature compressed gas. Accordingly, the present invention relates to a heat treatment method for strengthening the surface of a workpiece.

【0002】なお、本明細書において「常温」とは「室
温」と同義であり、また、「低温」とは、前記「常温」
以下の温度をいう。
[0002] In this specification, "normal temperature" is synonymous with "room temperature", and "low temperature" is the same as "normal temperature".
Refers to the following temperatures.

【0003】[0003]

【従来の技術】金属成品の表面を局所的に熱処理加工す
る方法として、特許第1594305号に開示されるよ
うに鉄及び鉄基合金(以下「鉄系金属」という)の表面
にショットピーニングを施し、ショットの衝突により金
属成品の表面を瞬時に加熱すると共に常温への自己急冷
作用により疲労強度等の向上を得る方法はすでに行われ
ている。
2. Description of the Related Art As a method for locally heat-treating the surface of a metal product, shot peening is performed on the surface of iron and an iron-based alloy (hereinafter referred to as "iron-based metal") as disclosed in Japanese Patent No. 1594305. A method of instantaneously heating the surface of a metal product by the impact of a shot and obtaining an improvement in fatigue strength and the like by a self-quenching action to room temperature has already been performed.

【0004】また、前記ショットピーニングによる処理
の他に、金属成品の表面処理を行う方法として、レーザ
焼入れ、電子ビーム焼入れ等がある。
In addition to the above-described treatment by shot peening, there are laser quenching, electron beam quenching and the like as a method of performing surface treatment on metal products.

【0005】このうち、レーザ焼入れは高エネルギー密
度のレーザビームを鋼より成る金属成品の表面に照射
し、自己冷却作用により焼入れ硬化するもので、レーザ
による加熱は超急速であり、焼入れは自己冷却によるの
で短時間に照射部の表面を焼入れ硬化し得る。
[0005] Among these, laser quenching involves irradiating the surface of a metal product made of steel with a laser beam having a high energy density and quenching and hardening by a self-cooling effect. Heating by a laser is super rapid, and quenching is self-cooling. Therefore, the surface of the irradiated portion can be quenched and hardened in a short time.

【0006】また、電子ビーム焼き入れは、真空中で電
子ビームを金属成品の表面上に走査させて加熱し、自己
冷却焼入れする方法で、前述のレーザ焼入れ同様照射部
の表面焼入れに威力を発揮する方法である。
[0006] Electron beam quenching is a method in which an electron beam is scanned on a surface of a metal product in a vacuum and heated, and then self-cooling quenching is performed. How to

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述のように各種方法
により金属成品の表面強化処理を行うことが可能である
が、レーザビームや電子ビームの照射を必要とするレー
ザ焼入れ、電子ビーム焼入れにあっては、レーザや電子
ビームを発生するための複雑かつ高価な手段が必要であ
り、特に、電子ビーム焼入れにあっては電子ビームの照
射に真空を必要とすることから、該方法による焼入れに
は多大な設備投資を必要とする。
As described above, it is possible to carry out a surface strengthening treatment of a metal product by various methods, but it is difficult to perform laser quenching or electron beam quenching which requires irradiation of a laser beam or an electron beam. Therefore, complicated and expensive means for generating a laser or an electron beam are required.Especially, in the case of electron beam quenching, a vacuum is required for the irradiation of the electron beam. Requires significant capital investment.

【0008】また、例えば前述のショットピーニングに
よる表面硬化やレーザビーム、電子ビームにより焼入れ
の効果を得る場合、通常の鉄系金属については所望の加
工強化を得ることはできるが、例えば再結晶温度が低い
非鉄金属及びその合金(以下「非鉄系金属」という)よ
り成る金属成品にあっては、一般の鉄系金属成品に比較
してレーザビーム、電子ビームによる焼入れの効果を十
分に得ることができない場合がある。
For example, when the above-mentioned surface hardening by shot peening or the effect of quenching by a laser beam or an electron beam is obtained, a desired processing strengthening can be obtained with a normal iron-based metal. In metal products made of low non-ferrous metals and their alloys (hereinafter referred to as "non-ferrous metals"), the effect of quenching by a laser beam or an electron beam cannot be sufficiently obtained as compared with general ferrous metal products. There are cases.

【0009】すなわち、再結晶温度が低い非鉄系金属に
あっては、ショツトピーニング後に該ショットピーニン
グの施された箇所が常温に冷却されたとしても急冷とな
らず、鉄系金属で得られたような組織の微細化、高密度
化が得られないことがあつた。
That is, in the case of a non-ferrous metal having a low recrystallization temperature, even if the shot-peened portion is cooled to room temperature after the shot peening, it does not rapidly cool, and is obtained from the ferrous metal. It was found that it was not possible to obtain a fine structure and high density.

【0010】焼き入れを行った後さらにこれを常温以下
の温度に冷却するサブゼロ処理が行われている。このサ
ブゼロ処理により、常温に冷却した状態において未だ残
留するオーステナイトをマルテンサイトに変態させるこ
とで、硬さの向上と経年変形、時効変形等を防止するこ
とが行われている。
After the quenching, a sub-zero treatment is further performed to cool the quenching to a temperature lower than the room temperature. By this sub-zero treatment, austenite which still remains in a state cooled to room temperature is transformed into martensite, thereby improving hardness and preventing aging deformation, aging deformation and the like.

【0011】しかし、このようなサブゼロ処理は、一旦
焼き入れ処理した鋼をさらに冷却剤等を使用して常温以
下に冷却するものであり、このような処理はレーザビー
ム、電子ビームの照射等の焼入れの工程とは別個に行う
必要がある。そのため、該処理を行う場合、サブゼロ処
理のための一工程を別途設ける必要があり該作業が煩雑
であると共にそのためのコストが嵩む。
However, such sub-zero treatment is to cool steel once quenched to room temperature or lower using a coolant or the like. Such treatment is performed by laser beam, electron beam irradiation or the like. It must be performed separately from the quenching step. Therefore, when performing the process, it is necessary to separately provide one step for the sub-zero process, which complicates the operation and increases the cost for the process.

【0012】そこで、本発明の目的は、上記従来技術に
おける欠点を解消するためになされたものであり、比較
的簡易な設備により行うことのできるショットピーニン
グによる表面強化熱処理の際に、金属成品表面を常温以
下まで急冷することで、再結晶温度が低い非鉄金属に対
しても硬さの向上や時効変形、経年変形の防止等の効果
を付与する表面強化加工を好適に行うことのできる金属
成品の表面強化加工熱処理方法を提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks in the prior art, and is intended to improve the surface quality of a metal product during a surface strengthening heat treatment by shot peening which can be performed by relatively simple equipment. Metal products that can be suitably subjected to surface strengthening to impart effects such as improvement in hardness, aging deformation, and prevention of aging deformation even for non-ferrous metals having a low recrystallization temperature by rapidly cooling to below normal temperature. An object of the present invention is to provide a surface strengthening heat treatment method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面加工熱処理方法は、金属成品の表面に
成品硬度と同等以上の硬度を有する20〜200μmの
ショットを低温圧縮気体を用いて噴射速度50m/sec以
上、又は噴射圧力0.2Mpa以上で噴射し、表面付近の
温度を、鉄系の金属成品についてはA3変態点以上に、
非鉄系の金属成品については再結晶温度以上に上昇させ
ると共に、前記低温圧縮気体により瞬時に常温以下に急
冷させることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the surface treatment heat treatment method of the present invention is characterized in that a low-temperature compressed gas of 20 to 200 μm having a hardness equal to or higher than the hardness of a metal product is formed on the surface of a metal product. used jet velocity 50 m / sec or more, or injected in injection pressure 0.2Mpa or more, the temperature in the vicinity of the surface, or more a 3 transformation point for ferrous metallic product,
Non-ferrous metal products are characterized in that they are raised to a temperature higher than the recrystallization temperature and are rapidly cooled to a room temperature or lower by the low-temperature compressed gas instantaneously.

【0014】前記低温圧縮気体は、常温以下、好適には
0℃以下であることが好ましい。
It is preferable that the low-temperature compressed gas has a temperature of room temperature or lower, preferably 0 ° C. or lower.

【0015】低温圧縮気体としては、アルゴン、窒素等
各種の気体を使用することができ、好ましくは窒素、よ
り好適には液体窒素の気化ガスを使用する。
As the low-temperature compressed gas, various gases such as argon and nitrogen can be used. Preferably, a vaporized gas of nitrogen, more preferably, liquid nitrogen is used.

【0016】さらに、低温圧縮気体として窒素を使用す
る場合、金属成品を窒素反応成分を含むものとすること
もできる。
When nitrogen is used as the low-temperature compressed gas, the metal product may contain a nitrogen-reactive component.

【0017】さらに、前記ショットとしては、好ましく
は金属又はセラミック又はこれらの混合物を使用し、よ
り好ましくは球状のショットを使用する。
Further, as the shot, metal or ceramic or a mixture thereof is preferably used, and more preferably, a spherical shot is used.

【0018】なお、ここでショットとは、金属、合成樹
脂に限らずあらゆる研削もしくは表面清浄に用いられる
細粒、微粉を含む遊離粉粒体を含み、球状のもののみな
らず多角形状のもの(グリッド)をも含む。また、本明
細書においてショットピーニングとは、前記金属等のシ
ョットと気体との固気2相流を噴射する手段を総称し、
いわゆるブラストないしはサンドブラストを含む。
Here, the shots include not only metal and synthetic resin but also fine particles and fine particles used for any grinding or surface cleaning. Grid). In this specification, shot peening is a general term for a means for injecting a solid-gas two-phase flow of a shot of a metal or the like and a gas,
Including so-called blast or sand blast.

【0019】また、平均粒径とは、最大粒子の平均径
と、最大粒子から30番目の粒子の平均径との平均で表
示するものである。
The average particle diameter is represented by the average of the average diameter of the largest particle and the average diameter of the 30th particle from the largest particle.

【0020】例えば、平均粒径80μmの微粉は、最大
粒子の平均径が171μm以下で、最大粒子から30番
目の粒子の平均径が120μm以下で、平均径の平均が
87.5〜73.5μmである(JISR6001)。
For example, a fine powder having an average particle diameter of 80 μm has an average diameter of the largest particle of 171 μm or less, an average diameter of the 30th particle from the largest particle is 120 μm or less, and an average of the average diameter of 87.5 to 73.5 μm. (JISR6001).

【0021】以上の本発明の作用につき簡単に説明する
と、以下の通りである。ブラスト処理により、金属成品
の表面にショットを高速の噴射速度で噴射すると、ショ
ットの金属成品の表面への衝突前後の速度変化により、
エネルギー不変の法則を考慮すると熱エネルギーが生じ
る。このエネルギーの変換は、ショツトが衝突した変形
部分のみで行われるので、金属成品の表面付近の温度が
局部的に上昇する。
The operation of the present invention will be briefly described as follows. By blasting, when a shot is sprayed on the surface of the metal product at a high injection speed, the speed change before and after the shot hits the surface of the metal product,
Considering the law of energy invariance, heat energy is generated. Since this energy conversion is performed only at the deformed portion where the shot collides, the temperature near the surface of the metal product locally rises.

【0022】また、温度上昇はショットの衝突前の速度
に比例するので、ショットの噴射速度を高速にすると、
ショット及び金属成品の表面の温度をより高温に上昇さ
せることができる。一例として、金属成品の母材と同等
以上の硬度を有する20〜200μmのショットを50m
/sec以上の噴射速度、又は0.2Mpa以上の噴射圧力で
噴射することにより、鉄系金属にあってはA3変態点以
上に、非鉄系金属にあっては再結晶温度以上に金属成品
の表面温度を局部的に瞬時に上昇させることができる。
Since the temperature rise is proportional to the speed of the shot before the collision, if the shot injection speed is increased,
The temperature of the surface of the shot and the metal product can be raised to a higher temperature. As an example, a shot of 20 to 200 μm having a hardness equal to or higher than the base material of a metal product is taken for 50 m.
/ sec or more ejection velocity, or by spraying the above injection pressure 0.2 Mpa, with the iron-based metal or more A 3 transformation point, in the non-ferrous metals of the metallic product to above the recrystallization temperature The surface temperature can be locally increased instantaneously.

【0023】一方、前記ショットを噴射する低温圧縮気
体は、常温以下、好ましくは0℃以下であるために、前
記ショットの噴射によりA3変態点以上又は再結晶温度
以上の高温に加熱された金属成品の表面にショットと共
に前記低温圧縮気体が吹きつけられると、この低温圧縮
気体の吹き付けられた金属成品の局部的表面は、ショッ
トとの衝突によりA3変態点以上又は再結晶温度以上の
高温に加熱された状態から常温以下の温度に急速に冷却
され、金属成品の表面部分の組織が好適に微細となり機
械的強度の向上や時効変形や経年変形等を好適に防止し
得る。すなわち、本願発明では、低温のため、金属が変
形されにくく、粒界の滑りも発生しにくく、従って衝撃
エネルギーが吸収されずに、高熱となり、結果的に急熱
・急冷作用が得られ組織の微細化、高密度化が達成され
るものと考えられる。
On the other hand, since the low-temperature compressed gas for injecting the shot is at room temperature or lower, preferably 0 ° C. or lower, the metal heated to a high temperature above the A 3 transformation point or above the recrystallization temperature by injection of the shot is used. wherein the cold compressed gas is blown with shots on the surface of the finished product, the local surface of the blown metallic product of this cold compression gas, to temperatures higher than a 3 transformation point or above or recrystallization temperature by collision with the shot From the heated state, the metal product is rapidly cooled to a temperature equal to or lower than room temperature, the structure of the surface of the metal product is suitably fine, and the mechanical strength can be improved, and aging deformation and aging deformation can be suitably prevented. That is, in the present invention, because of the low temperature, the metal is hardly deformed, and the slip of the grain boundary is hardly generated. Therefore, the impact energy is not absorbed and the heat becomes high, and as a result, the rapid heating / cooling action is obtained, and the structure of It is considered that miniaturization and high density are achieved.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面を参照しながら以下説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0025】本発明の方法は、ブラスト装置によりショ
ットを低温圧縮気体により噴射して金属成品の表面に衝
突させるものであり、該ショットの加速は既知のエア式
のブラスト装置を使用して行うことができる。
According to the method of the present invention, a shot is injected with a low-temperature compressed gas by a blasting device to impinge on the surface of a metal product, and the shot is accelerated using a known air-type blasting device. Can be.

【0026】このエア式のブラスト装置としては各種の
型式のものを使用することができ、例えばショットの投
入されたタンク内に圧縮空気を供給し該圧縮空気により
搬送されたショットを別途与えられた圧縮空気の空気流
に乗せてブラストガンより噴射する直圧式のブラスト装
置、ショットのタンクから重力により落下したショット
を圧縮空気に乗せて噴射する重力式のブラスト装置、圧
縮空気の噴射により生じた負圧によりショットを吸引し
て圧縮空気と共に噴射するサイフォン式のブラスト装置
等の各種のブラスト装置を使用することができる。
Various types of pneumatic blasting devices can be used. For example, compressed air is supplied into a tank in which shots are charged, and shots conveyed by the compressed air are separately given. A direct-pressure blasting device that blasts from a blast gun on the air flow of compressed air, a gravity-type blasting device that blasts shots dropped from the shot tank by gravity onto the compressed air, and a negative pressure generated by the injection of compressed air Various blasting devices such as a siphon blasting device that suctions a shot by pressure and sprays the shot with compressed air can be used.

【0027】なお、本発明にあっては、前記ブラスト装
置においてショツトを加速する気体は、前述の圧縮空気
に代えて低温圧縮気体を使用している。この低温圧縮気
体としては、冷媒中を通過させた空気その他の気体、ド
ライアイスや液体窒素、液体ヘリウム等を気化させて得
たガス等、常温以下、好ましくは0℃以下の低温気体で
あれば各種の気体を使用することができる。本実施形態
にあっては、液化空気から酸素を取り除くことにより安
価に入手できる窒素、特に気化させることにより容易に
0℃以下の低温の気体を得ることのできる液体窒素の気
化ガスを使用している。
In the present invention, the gas for accelerating the shot in the blast device uses a low-temperature compressed gas instead of the compressed air. As the low-temperature compressed gas, air and other gases passed through a refrigerant, dry ice, liquid nitrogen, gas obtained by vaporizing liquid helium, and the like, and a low-temperature gas at room temperature or lower, preferably 0 ° C. or lower Various gases can be used. In the present embodiment, nitrogen gas which can be obtained inexpensively by removing oxygen from liquefied air, in particular, a vaporized gas of liquid nitrogen which can easily obtain a low-temperature gas of 0 ° C. or less by vaporization is used. I have.

【0028】また、本実施形態にあっては、上記エア式
のブラスト装置のうち直圧式及び重力式のものを使用し
た例を紹介し、他の型式のものについてはその説明を省
略する。
In this embodiment, an example in which a direct pressure type and a gravity type are used among the air type blasting devices will be described, and the description of other types will be omitted.

【0029】〔実施例1〕図1に示す直圧式ブラスト装
置30は、被加工物Wを出し入れする出入口35を備え
たキャビネット31内にショット等の研磨材を噴出する
ノズル32が設けられ、キャビネット31の下部にはホ
ッパ38が設けられ、ホッパ38の最下端は導管43を
介してキャビネット31とは別途隣接して設置された回
収タンク33の上方側面に連通している。
[Embodiment 1] A direct-pressure blast apparatus 30 shown in FIG. 1 is provided with a nozzle 32 for ejecting abrasives such as shots in a cabinet 31 having an entrance 35 through which a workpiece W is put in and out. A hopper 38 is provided at a lower portion of the hopper 31, and a lowermost end of the hopper 38 communicates via a conduit 43 with an upper side surface of a collection tank 33 installed separately and adjacent to the cabinet 31.

【0030】さらに、上方に回収タンク33と、該回収
タンク33の下方にダンプバルブ52を介してショット
圧送用のタンク51が設けられ、このタンク51の下端
が、ショツト調整器53を介して管54に連通され、該
管54はキャビネット31内に設けた前記ノズル32に
連通している。
Further, a recovery tank 33 is provided above, and a tank 51 for shot pressure feeding is provided below the recovery tank 33 via a dump valve 52, and the lower end of the tank 51 is connected via a shot adjuster 53. The pipe 54 communicates with the nozzle 32 provided in the cabinet 31.

【0031】回収タンク33内には、ショットとして被
加工物Wたるギヤの母材である浸炭、焼入、焼戻後のS
CM鋼の硬度よりも高いHv900を有し、且つショット
平均粒径が0.1mm(♯150)のハイス鋼のショット
を投入する。
In the recovery tank 33, as a shot, S after carburizing, quenching and tempering, which is the base material of the gear as the workpiece W,
A shot of a high-speed steel having an Hv900 higher than the hardness of the CM steel and having an average shot diameter of 0.1 mm (# 150) is introduced.

【0032】被加工物Wたるギヤを出入口35からキャ
ビネット内へ投入し、図示せざるフットスイッチ又はマ
イクロスイッチ等を作動すると、電磁弁が作動してタン
ク51内のダンプバルブ52が上がり回収タンク33と
タンク51との連通が遮断される。と同時に、図示せざ
る低温圧縮気体の供給源よりタンク51内に、低温圧縮
気体、本実施形態にあっては窒素が送り込まれてタンク
51内は0.3Mpaの圧力、0℃の低温圧縮気体が充満
してこの圧縮気体に押されたタンク51内のショットと
圧縮気体とがタンク51の下部研磨材調整器53内に入
り、この研磨材調整器53で低温圧縮気体とショットと
が適当に混合されて管54内に入りノズル32より噴射
圧力0.39Mpa、圧縮気体の温度0℃、噴射距離20
0mmで被加工物Wであるギヤの表面に噴射される。
When a gear as the workpiece W is inserted into the cabinet through the entrance 35 and a foot switch or a micro switch (not shown) is operated, the electromagnetic valve is operated, the dump valve 52 in the tank 51 is raised, and the collection tank 33 is moved. And the communication with the tank 51 is cut off. At the same time, a low-temperature compressed gas, in this embodiment, nitrogen is fed into the tank 51 from a supply source of a low-temperature compressed gas (not shown). The shot in the tank 51 and the compressed gas pressed by the compressed gas enter the lower abrasive controller 53 of the tank 51, and the low-temperature compressed gas and the shot are appropriately adjusted by the abrasive controller 53. The mixed gas enters the pipe 54 and is injected from the nozzle 32 at an injection pressure of 0.39 Mpa, a compressed gas temperature of 0 ° C., and an injection distance of 20.
At 0 mm, it is sprayed onto the surface of the gear that is the workpiece W.

【0033】1のギヤに対して、各方向から60秒づつ
3方向よりショットの噴射を行った後、前記スイッチを
元に戻すと、タンク51内の低温圧縮気体が回収タンク
33内に逃げ出し、タンク51内は大気圧になる。その
直前にダンプバルブ52が下方に押し下げられると、直
ちにショットの噴出は止まる。と同時に回収タンク33
とダンプバルブ52との間隙から、回収タンク33の底
部に集積されているショットが一気にタンク51内に落
下する。
After injecting shots in three directions for 60 seconds from each direction for one gear, when the switch is returned to the original position, the low-temperature compressed gas in the tank 51 escapes into the recovery tank 33, The pressure in the tank 51 becomes atmospheric pressure. Immediately before that, if the dump valve 52 is pushed down, the ejection of the shot stops immediately. At the same time, the collection tank 33
Shots accumulated at the bottom of the collection tank 33 fall into the tank 51 at a stretch from the gap between the tank and the dump valve 52.

【0034】なお、噴射された研磨材36及びこのとき
発生した粉塵37は、キャビネット31の下部ホッパ3
8に落下し、導管43内に生じている上昇気流によって
上昇して回収タンク33内に送られ、研磨材36が回収
される。回収タンク33内の粉塵37は回収タンク33
内の気流によって回収タンク33の上端から管42を介
してダストコレクタ34へ導かれ、ダストコレクタ34
の底部に集積され、清浄なガスがダストコレクタ34の
上部に設けられた排風機39から放出される。
The abrasive 36 and the dust 37 generated at this time are transferred to the lower hopper 3 of the cabinet 31.
8, the ascending airflow generated in the conduit 43, the ascending airflow is sent to the collection tank 33, and the abrasive 36 is collected. The dust 37 in the collection tank 33
The dust is guided from the upper end of the collection tank 33 to the dust collector 34 via the pipe 42 by the airflow inside the dust collector 34.
, And clean gas is discharged from an exhaust fan 39 provided above the dust collector 34.

【0035】以上説明した直圧式のブラスト装置による
加工条件は下記の通りである。なお、噴射気体として本
願発明にあっては窒素(0℃)を使用したに対して比較
例1については常温の空気(28℃)を使用している点
を除き、他の加工条件については共通とした。
The processing conditions of the above-described direct-pressure blast device are as follows. It should be noted that, in the present invention, nitrogen (0 ° C.) was used as the injection gas, whereas in Comparative Example 1, air at room temperature (28 ° C.) was used, and other processing conditions were common. And

【0036】[0036]

【表1】 加工条件 [Table 1] Processing conditions

【0037】上記条件において加工された本願発明の金
属成品及び比較例1の金属成品の表面内部残留応力及び
表面硬度を比較した結果を表2に示す。
Table 2 shows the results of comparison of the surface internal residual stress and the surface hardness of the metal product of the present invention processed under the above conditions and the metal product of Comparative Example 1.

【0038】[0038]

【表2】 比較結果 [Table 2] Comparison results

【0039】以上に示す通り、浸炭・焼入・焼戻し後の
SCM鋼より成るギヤに対して、本発明の方法により表
面加工した場合、比較例1の条件により加工したギヤに
比較して表面部分が内部残留圧縮応力において200Mp
a、表面硬度において200Hv向上していることが確認
された。
As described above, when a gear made of SCM steel after carburizing, quenching, and tempering was subjected to surface processing by the method of the present invention, the surface portion was compared with the gear processed under the conditions of Comparative Example 1. Is 200Mp at internal residual compressive stress
a) It was confirmed that the surface hardness was improved by 200 Hv.

【0040】従って、低温圧縮気体として0℃の窒素を
使用した急冷が金属成品の表面内部残留圧縮応力の向
上、従って疲れ強さに対するピーニング効果の向上及び
表面硬度の向上に寄与していることが明らかである。
Therefore, the rapid cooling using nitrogen at 0 ° C. as the low-temperature compressed gas contributes to the improvement of the residual compressive stress inside the surface of the metal product, and thus to the improvement of the peening effect on the fatigue strength and the improvement of the surface hardness. it is obvious.

【0041】〔実施例2〕本実施形態にあっては、ショ
ットの加速装置の一例として重力式のブラスト装置を使
用した例を示す。なお、重力式ブラスト装置30は、前
述のようにショットのタンクから重力により落下したシ
ョットを圧縮空気に乗せて噴射するもので、本実施例に
あってはショットのタンクである回収タンク33内に♯
400(40μm)、硬度約1000Hvのアルミナ、シ
リカビーズを投入すると共に回収タンク33より重力落
下したショットを導管41を介してノズル32に導入す
ると共に、該ノズル32内において低温圧縮気体の図示
せざる供給源と連通する導管44と合流させて、該導管
44を介して導入された低温圧縮気体に乗せてショット
を加速し得るよう構成したものである(図2参照)。
[Embodiment 2] In this embodiment, an example in which a gravity type blast device is used as an example of a shot acceleration device will be described. In addition, the gravity type blast device 30 is for injecting the shot dropped by gravity from the shot tank onto the compressed air as described above, and in the present embodiment, the shot is collected in the collection tank 33 which is the shot tank. ♯
400 (40 μm), alumina and silica beads having a hardness of about 1000 Hv are charged, and a shot dropped by gravity from the recovery tank 33 is introduced into the nozzle 32 through the conduit 41. It is configured so that it can be joined with a conduit 44 communicating with a supply source, and can be accelerated by being loaded on a low-temperature compressed gas introduced through the conduit 44 (see FIG. 2).

【0042】なお、該ブラスト装置30において導入さ
れる冷却圧縮気体として0℃の窒素を使用する点、該装
置が排風機39を備えたダストコレクタ34、及びキャ
ビネット31等を備える点については、前記実施例1に
おける直圧式のブラスト装置と同様である。
The point that nitrogen at 0 ° C. is used as the cooling compressed gas introduced into the blast device 30 and that the device includes a dust collector 34 having an exhaust fan 39 and a cabinet 31 are as described above. This is the same as the direct pressure type blast device in the first embodiment.

【0043】前述した重力式ブラスト装置により、アル
ミ合金より成るピストンに対して本発明の表面加工を施
した。なお、加工条件は下記表3に示す通りである。
A piston made of an aluminum alloy was subjected to the surface treatment of the present invention by the above-described gravity type blast apparatus. The processing conditions are as shown in Table 3 below.

【0044】[0044]

【表3】 加工条件 [Table 3] Processing conditions

【0045】上記本発明の方法により加工されたピスト
ンと、比較例2の条件により加工されたアルミ合金製の
ピストンの表面部分の表面内部残留圧縮応力と硬度を比
較した結果を表4に示す。
Table 4 shows the results of comparison between the residual internal compressive stress and the hardness of the surface of the piston processed by the method of the present invention and the aluminum alloy piston processed under the conditions of Comparative Example 2.

【0046】[0046]

【表4】 比較結果 [Table 4] Comparison results

【0047】以上、表4に示すように、アルミ合金より
成るピストンにおいて、表面の内部残留応力が110Mp
a、表面硬度が100Hv以上向上していることが確認さ
れた。従って、本発明の方法は、鉄系金属のみならずア
ルミ合金等の非鉄系金属に対しても有効であることが確
認された。
As described above, as shown in Table 4, in the piston made of the aluminum alloy, the internal residual stress on the surface was 110 Mp.
a, It was confirmed that the surface hardness was improved by 100 Hv or more. Therefore, it was confirmed that the method of the present invention is effective not only for ferrous metals but also for non-ferrous metals such as aluminum alloys.

【0048】〔実施例3〕6Al 4Vチタン合金より
成るコネクティングロツトに対して本発明の方法による
表面加工を行った結果を以下に示す。
Example 3 The results of the surface processing by the method of the present invention on a connecting rod made of a 6Al 4V titanium alloy are shown below.

【0049】本実施例にあっては、前記実施例1同様の
直圧式のブラスト装置により、♯150(0.1mm)、
900Hv、ハイス鋼より成るショットを、窒素(0
℃)にて0.39Mpaの噴射圧力にて約3分間噴射し
た。尚、加工条件を表5に示す。
In this embodiment, a direct pressure blasting device similar to that of the first embodiment is used.
A shot of 900 Hv, high-speed steel was replaced with nitrogen (0
° C) at an injection pressure of 0.39 Mpa for about 3 minutes. Table 5 shows the processing conditions.

【0050】[0050]

【表5】 加工条件 [Table 5] Processing conditions

【0051】以上の加工条件において加工した本発明の
6Al 4Vチタン合金のコネクティングロットと、比
較例3の条件により加工したコネクティングロット表面
の内部残留応力及び表面硬度を比較した結果を表6に示
す。
Table 6 shows the results of comparing the internal residual stress and the surface hardness of the connecting lot of the 6Al 4V titanium alloy of the present invention processed under the above-described processing conditions with the surface of the connecting lot processed under the conditions of Comparative Example 3.

【0052】[0052]

【表6】 比較結果 [Table 6] Comparison results

【0053】表6に示すように、本発明の方法により加
工したコネクティングロットは、比較例3のものに比較
して表面の内部残留応力において110Mpa、表面硬度
において100Hvの向上が確認された。従って、本発明
の方法は、チタン合金等の非鉄系金属に対しても好適に
使用できることが明らかである。
As shown in Table 6, the connecting lot processed by the method of the present invention showed an improvement of 110 Mpa in internal residual stress on the surface and 100 Hv in surface hardness as compared with that of Comparative Example 3. Therefore, it is clear that the method of the present invention can be suitably used for non-ferrous metals such as titanium alloys.

【0054】以上、実施例1〜実施例3において示した
ように、低温圧縮気体として窒素を使用する場合には、
金属成品がTi,V,Al,Cr等の窒素反応成分を含
む場合には、該金属成品の表面において微窒化が行われ
ているものと考えられる。すなわち、低温圧縮窒素を用
いてショットを噴射し、ショットが金属成品の表面に衝
突することにより金属成品の表面温度が上昇して窒素の
拡散浸透温度にまで上昇し、この温度上昇により金属成
品中の前記窒素反応成分および低温圧縮気体である窒素
が同時に活性化して反応し窒化が行われるものと考えら
れる。
As described in Examples 1 to 3, when nitrogen is used as the low-temperature compressed gas,
When the metal product contains a nitrogen-reactive component such as Ti, V, Al, or Cr, it is considered that the surface of the metal product has undergone micronitridation. That is, a shot is injected using low-temperature compressed nitrogen, and the shot collides with the surface of the metal product, so that the surface temperature of the metal product increases to the diffusion and penetration temperature of nitrogen. It is considered that the above-mentioned nitrogen reaction component and nitrogen, which is a low-temperature compressed gas, are simultaneously activated and reacted to perform nitriding.

【0055】従って、窒素反応成分を含む金属成品に対
し、窒素である低温圧縮気体によりショットを噴射する
ことにより、金属成品の微窒化による表面硬化の向上等
の表面強化の効果をも期待し得る。
Therefore, by injecting a shot with a low-temperature compressed gas of nitrogen into a metal product containing a nitrogen reaction component, it is possible to expect an effect of surface strengthening such as improvement of surface hardening by fine nitriding of the metal product. .

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明した本発明の構成により、本発
明の方法によればショットの噴射の際に低温圧縮気体を
使用することで、金属成品の表面に対するショットの衝
突による急激な加熱と、常温以下の低温圧縮気体が金属
成品表面に吹き付けられることによる急冷により金属成
品の表面を好適に強化処理することができ、鉄系金属を
母材とする金属成品のみならず再溶融温度の低い非鉄系
金属を母材とする金属成品に対しても、好適にショット
ピーニングによる強化処理を行うことができた。
According to the configuration of the present invention described above, according to the method of the present invention, by using a low-temperature compressed gas at the time of shot injection, rapid heating due to the impact of the shot on the surface of the metal product, The surface of the metal product can be suitably strengthened by quenching by blowing a low-temperature compressed gas at room temperature or lower onto the metal product surface, and not only a metal product having a ferrous metal as a base material but also a non-ferrous metal having a low remelting temperature. The strengthening treatment by shot peening was able to be suitably performed also on metal products having a base metal as a base material.

【0057】また、ショットを加速する低温圧縮空気と
して窒素を使用すると共に、金属成品が窒素反応成分を
含む母材より成る場合には、ショットが金属成品の表面
に衝突する際に生ずる熱による化学変化により金属成品
の表面に窒素を拡散浸透させて微窒化の効果をも得るこ
とができ、金属成品の表面を好適に強化処理することが
できた。
When nitrogen is used as the low-temperature compressed air for accelerating the shot, and when the metal product is made of a base material containing a nitrogen reactive component, the chemical generated by heat generated when the shot collides with the surface of the metal product is used. Due to the change, nitrogen was diffused and permeated into the surface of the metal product to obtain the effect of micronitridation, and the surface of the metal product could be suitably strengthened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 直圧式ブラスト装置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a direct pressure blast device.

【図2】 重力式ブラスト装置の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a gravity type blast apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 ブラスト装置 31 キャビネット 32 ノズル 33 回収タンク 34 ダストコレクタ 36 ショット 38 ホッパ 39 排風機 41 導管 42 管 43 導管 44 導管 51 ショット圧送用タンク 52 ダンプバルブ 53 ショット調整器 54 管 REFERENCE SIGNS LIST 30 blast device 31 cabinet 32 nozzle 33 recovery tank 34 dust collector 36 shot 38 hopper 39 exhaust fan 41 conduit 42 pipe 43 conduit 44 conduit 51 shot pumping tank 52 dump valve 53 shot adjuster 54 pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属成品の表面に成品硬度と同等以上の
硬度を有する20〜200μm のショットを低温圧縮気
体を用いて噴射速度50m/sec以上、又は噴射圧力0.
2Mpa以上で噴射し、表面付近の温度を鉄系金属成品に
ついてはA3変態点以上に、非鉄系金属成品は再結晶温
度以上に上昇させると共に、前記低温圧縮気体により瞬
時に常温以下に急冷することを特徴とする金属成品の表
面強化加工熱処理方法。
1. A shot of 20 to 200 μm having a hardness equal to or higher than the hardness of a metal product on a surface of a metal product using a low-temperature compressed gas at a spray speed of 50 m / sec or more, or a spray pressure of 0.1 μm.
Injected above 2Mpa, the temperature in the vicinity of the surface than A 3 transformation point for ferrous metallic product, the non-ferrous metallic product with increase above the recrystallization temperature, quenched instantaneously higher than room temperature by the cold compressed gas A method for heat-treating a surface of a metal product, comprising the steps of:
【請求項2】 前記低温圧縮気体は0℃以下である請求
項1記載の金属成品の表面強化加工熱処理方法。
2. The method according to claim 1, wherein the low-temperature compressed gas has a temperature of 0 ° C. or lower.
【請求項3】 前記低温圧縮気体が窒素である請求項1
又は2記載の金属成品の表面強化加工熱処理方法。
3. The low-temperature compressed gas is nitrogen.
Or the method for heat treating a surface of a metal product according to 2 above.
【請求項4】 前記金属成品が窒素反応成分を含むこと
を特徴とする請求項3記載の金属成品の表面強化加工熱
処理方法。
4. The method according to claim 3, wherein the metal product contains a nitrogen reactive component.
【請求項5】 前記ショットが、金属又はセラミック又
はこれらの混合物であることを特徴とする請求項1〜4
いずれか1項記載の金属成品の表面強化熱処理方法。
5. The shot according to claim 1, wherein the shot is metal, ceramic, or a mixture thereof.
The method for heat treating a surface of a metal product according to any one of the preceding claims.
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