JP2000301457A - ショットピーニング加工方法及びその装置 - Google Patents

ショットピーニング加工方法及びその装置

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JP2000301457A
JP2000301457A JP11108902A JP10890299A JP2000301457A JP 2000301457 A JP2000301457 A JP 2000301457A JP 11108902 A JP11108902 A JP 11108902A JP 10890299 A JP10890299 A JP 10890299A JP 2000301457 A JP2000301457 A JP 2000301457A
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diameter
small
granules
shot
shot peening
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JP11108902A
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English (en)
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Hitoshi Takeda
竹田仁
Kunio Ota
太田訓郎
Hitoshi Rokutanda
六反田等
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Sintokogio Ltd
Original Assignee
Sintokogio Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダブルショットピーニング加工による効果を
維持させながらピーニング加工の処理効率を高めると共
にランニングコスト及び設備費を低減できるショットピ
ーニング加工方法及びその装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】平均粒径の比が1/2〜1/10の範囲に
ある直径300〜1000μmの大径粒体と直径20〜
300μmの小径粒体とを(重量混合比率が同一投射時
間内でそれぞれカバレージが100%以上になるよう
に)混合した投射材を被ピーニング製品に対して投射す
ることを特徴とするショットピーニング加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車等の浸炭製品
をショットピーニング加工処理をする方法及びその装置
に装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、歯車等の浸炭製品に対し応力集中
を受ける部分の表面に粒状投射材を投射して圧縮残留応
力を高めて疲労強度を向上させるショットピーニング加
工は、一般に知られているところである。このショット
ピーニング加工の効果を高めるためにダブルショットピ
ーニング加工処理を行うことが特開昭61−26527
1号公報及び特開昭60−150966号公報等により
公知になっている。すなわちダブルショットピーニング
は、第1段階において大径粒体によるショットピーニン
グ加工により製品に深い(厚い)圧縮残留応力層を形成
させ(図2破線)、第2段階において小径粒体によるシ
ョットピーニング加工により製品の最表面層に高い圧縮
残留応力が得られるようにしている(図2太実線)。こ
のようなダブルショットピーニング加工を施すことによ
り図1破線のような圧縮残留応力が得られるというもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のようなダ
ブルショットピーニング加工は、加工工程が2工程にな
ることから処理時間が掛りピーニング加工の処理効率が
悪くなる問題があると共に装置的には大径粒体によるピ
ーニング設備と小径粒体によるピーニング設備との二つ
の設備が必要になり、設備費が高くなる問題もあった。
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであって、
ダブルショットピーニング加工による効果を維持させな
がらピーニング加工の処理効率を高めると共にランニン
グコスト及び設備費を低減できるショットピーニング加
工方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに発明者達は、上記のダブルショットピーニング加工
を一工程で行うことを検討する中で大径粒体と小径粒体
とを混合した混合投射材を使用することを思い立ち種々
実験を繰り返す中で本発明を創出した。本発明における
ショットピーニング加工方法は、平均粒径の比が1/2
〜1/15の範囲にある直径300〜1000μmの大
径粒体と直径20〜300μmの小径粒体とを(重量混
合比率が同一投射時間内でそれぞれカバレージが100
%以上になるように)混合した投射材を被ピーニング製
品に対して投射することを特徴とする。
【0005】また本発明における第1のショットピーニ
ング加工装置は、投射機を備えたピーニング室の下部
に、大径粒体及び小径粒体の所定粒径範囲以下に摩耗あ
るいは破損した投射材を分級除去する分級機を連通配置
し、該分級機の大径粒体排出口及び小径粒体排出口に投
射材移送手段を連通接続すると共に投射材移送手段の先
端を投射材タンクに連通し、該投射材タンク内に投射材
の均一攪拌混合機を配設すると共に該投射タンクを前記
投射機に連通接続したことを特徴とし、第2のショット
ピーニング加工装置は、投射機を備えたピーニング室の
下部に、大径粒体及び小径粒体の所定粒径範囲以下に摩
耗あるいは破損した投射材を分級除去すると共に残りの
投射材を大径粒体と小径粒体に分級する分級機を連通配
置し、該分級機の大径粒体排出口及び小径粒体排出口に
それぞれ投射材移送手段を連通接続すると共に各投射材
移送手段の先端をそれぞれの流量調整弁を介して投射材
供給管に集合連通し、該投射材供給管を前記投射機に連
通接続したことを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】一般にショットピーニング加工強
度を判定する方法としてエリアカバレージ(以下カバレ
ージという)測定方法が利用されている。このカバレー
ジ測定とは、加工面積に対する投射材の投射痕面積の総
和の比より求められるもので標準測定法と簡易測定法が
あり、本実験では簡易測定法で判定した。これは標準測
定法により予めカバレージが判っている標準写真と試験
片の加工後の表面とを対比してカバレージを決めるもの
である。図3にカバレージの測定例が示されており、図
3の実線は大径粒体、破線は小径粒体のカバレージ特性
を示す。なお1回のピーニングのカバレージがCであ
る時、C=1−(1−Cの式で表わされ、その
算出値は98%程度になり、これをフルカバレージとみ
なし100%とする。またカバレージ300%とはカバ
レージが100%に達する時間を3倍にした状態をい
う。
【0007】
【実験例】以下本発明(比較例としてダブルショットピ
ーニング加工を含む)について表1及び図1により説明
する。本実験は処理製品として機械構造用合金鋼(SC
r420鋼)の実用歯車で浸炭熱処理をしたもの、この
歯車の外形は直径130mm、幅15mmの寸法で浸炭
後の歯車の硬さがHV720〜850である。この歯車
に対するピーニング加工条件が表1に示されていて、投
射材としては大径粒体A(直径600μm)と小径粒体
B(直径100μm)を使用し、投射速度70m/se
cで28秒間(但しダブルショットピーニングの場合は
Aを18秒、Bを10秒)投射した。
【0008】
【表1】
【0009】なお本実験に使用する大径粒体Aと小径粒
体Bの混合割合は、ダブルショットピーニングの加工時
に与えられる投射エネルギーと同じにするため全体を1
00とするとAが64.3、Bが35.7でピーニング
加工を行った。したがって投射時間合計を1とすると、
それぞれ投射される混合の割合がAが0.643、Bが
0.357になる。この場合カバレージを300%で設
定して各条件を比較できるようにした。
【0010】このようにしてショットピーニング加工さ
れたものは、本発明(混合投射材使用)では図1実線で
示すように製品表面から深さ方向に所定の位置で圧縮残
留応力のピークが見られる。また表面から100〜15
0μmまで圧縮残留応力が発生していることが確認で
き、ダブルショットピーニング加工(図1破線)の特性
とほとんど同じ特性になっていることが確認できた。な
お種々の実験結果から小径粒体として20μm以下の投
射材はピーニング加工の効果が少なく、大径粒体として
直径1000μm以上のものは処理製品の表面粗さが大
きくなりはじめ疲労強度の低下が顕著になるため本発明
の投射材の適用範囲は、直径20〜1000μmが好ま
しい。
【0011】次に本発明方法を実施するための装置につ
いて、まず図4に示す第1のショットピーニング加工装
置について説明する。投射材の投射機1を取付けたピー
ニング室2の底部が回収管を介して分級機3に連通され
ていて、該分級機3は大径粒体及び小径粒体の所定粒径
範囲以下に摩耗あるいは破損した投射材を分級除去して
回収箱4に回収すると共に投射材を大径粒体と小径粒体
とに分級して送り出すことができる機構にされている。
【0012】前記分級機3の大径粒体排出口5と小径粒
体は移出口6はスクリューコンベヤあるいはバケットコ
ンベヤ等で構成される投射材移送手段7を介して前記投
射機1の上流側に配置されている投射材タンク8に連通
されていて、該投射材タンク8内には均一攪拌混合機9
が設置されている。また前記投射材タンク8は前記投射
機1に連通されている。
【0013】このように構成されたものは、大径粒体と
小径粒体を所定比率で混合させた投射材を投射材タンク
8から投射機1に供給して所定条件(表1参照)により
ピーニング室2内で回転されている被ピーニング製品W
に向けて投射材を投射してピーニング加工を施す。この
際投射材は分級機3に導かれて摩耗あるいは破損した投
射材を分級して回収箱4に回収除去する一方大径粒体と
小径粒体とにそれぞれ分級された状態で投射材移送手段
7に供給されて投射材タンク8に移送されて溜められ
る。ここで投射材は、大径粒体と小径粒体とが比重偏積
されて溜められるようになるため均一攪拌混合機9が作
動して投射材が均一に攪拌混合されて偏積が解消され投
射機1にて再び供給されるようになり、前記表1に示さ
れた加工条件を満たした状態にされて再びピーニング加
工が繰り返される。
【0014】次に図5に示す第2のショットピーニング
加工装置について説明する。投射機1を取付けたピーニ
ング室2、分級機3、回収箱4の構成は図4のものと同
じ構成にされていて、該分級機3の大径粒体は排出口5
と小径粒体は移出口6はそれぞれスクリューコンベヤあ
るいはバケットコンベヤ等で構成される投射材移送手段
7A、7Bに連通され、それぞれの投射材移送手段7
A、7Bの先端は投射材のそれぞれの流量調整弁8A、
8B及び投射材供給管10、10を介して前記投射機1
に連通されている。
【0015】このように構成されたものは、投射材のそ
れぞれの流量調整弁8A、8Bを介して大径粒体と小径
粒体が所定量送出され、投射材供給管10、10を介し
て混合され投射機1に供給され、ピーニング室2内で回
転されている被ピーニング製品Wに向けて投射材が投射
されてピーニング加工を施す。この際投射材は分級機3
に導かれて摩耗あるいは破損した投射材を分級して回収
箱4に回収除去する一方大径粒体と小径粒体とにそれぞ
れの投射材移送手段7A、7Bに供給され、流量調整弁
8A、8Bにおいて投射機1への混合供給量を所定量に
制御して投射材供給管10、10を介して供給される。
したがって投射機1への投射材の供給は、大径粒体と小
径粒体の混合割合が常に一定にされた状態で供給される
ことになる。
【0016】
【発明の効果】本発明は上記の説明から明らかなよう
に、平均粒径の比が1/2〜1/10の範囲にある直径
300〜1000μmの大径粒体と直径20〜300μ
mの小径粒体とを(重量混合比率が同一投射時間内でそ
れぞれカバレージが100%以上になるように)混合し
た投射材を被ピーニング製品に対して投射するものであ
るから、ダブルピーニング加工による効果と同等のピー
ニング効果を維持しながらピーニング工程を一工程で済
ませることができるようになり処理効率を大幅に高める
ことができる。また装置的にはピーニング加工処理設備
が一工程ピーニングを行う設備でよくなり設備費を大幅
に低減できるよになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施による残留応力の発生状態とダブ
ルピーニング加工による残留応力の発生状態とを表わす
グラフである。
【図2】大径粒体及び小径粒体での各ピーニング加工に
よる残留応力の発生状態を表わすグラフである。
【図3】大径粒体と小径粒体によるピーニング加工のカ
バレージ測定例を示すグラフである。
【図4】本発明の第1のショットピーニング加工装置を
示す構成図である。
【図5】本発明の第2のショットピーニング加工装置を
示す構成図である。
【符号の説明】
1 投射機 2 ピーニング室 3 分級機 4 回収箱 5 大径粒体排出口 6 小径粒体排出口 7 7A 7B 投射材移送手段 8 投射材タンク 8A 8B 流量調整弁 9 均一攪拌混合機

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径の比が1/2〜1/15の範囲
    にある直径300〜1000μmの大径粒体と直径20
    〜300μmの小径粒体とを混合した投射材を被ピーニ
    ング製品に対して投射することを特徴とするショットピ
    ーニング加工方法。
  2. 【請求項2】前記大径粒体と小径粒体とは重量混合比率
    が同一投射時間内でそれぞれカバレージが100%以上
    になるように混合されることを特徴とする請求項1記載
    のショットピーニング加工方法。
  3. 【請求項3】 前記ショットピーニング加工を終えた投
    射材を回収して分級機に掛け、前記大径粒体及び小径粒
    体の所定粒径範囲以下に摩耗あるいは破損した投射材を
    分級除去すると共に残りの投射材を大径粒体と小径粒体
    との混合状態で移送すると共に該移送されて比重偏積さ
    れる投射材を攪拌混合して均一混合させて再投射するこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のショットピーニン
    グ加工方法。
  4. 【請求項4】 前記ショットピーニング加工を終えた投
    射材を回収して分級機に掛け、前記大径粒体及び小径粒
    体の所定粒径範囲以下に摩耗あるいは破損した投射材を
    分級除去すると共に残りの投射材を前記大径粒体及び小
    径粒体に分級してそれぞれ別々に移送し、それぞれ別々
    に移送された大径粒体と小径粒体とをそれぞれの流量調
    整弁を通して重量混合比率が同一投射時間内でそれぞれ
    カバレージが100%以上になるように混合して再投射
    することを特徴とする請求項1又は2記載のショットピ
    ーニング加工方法。
  5. 【請求項5】投射機1を備えたピーニング室2の下部
    に、大径粒体及び小径粒体の所定粒径範囲以下に摩耗あ
    るいは破損した投射材を分級除去する分級機3を連通配
    置し、該分級機3の大径粒体排出口5及び小径粒体排出
    口6に投射材移送手段7を連通接続すると共に投射材移
    送手段7の先端を投射材タンク8に連通し、該投射材タ
    ンク8内に投射材の均一攪拌混合機9を配設すると共に
    該投射タンク8を前記投射機1に連通接続したことを特
    徴とするショットピーニング加工装置。
  6. 【請求項6】 投射機1を備えたピーニング室2の下部
    に、大径粒体及び小径粒体の所定粒径範囲以下に摩耗あ
    るいは破損した投射材を分級除去すると共に残りの投射
    材を大径粒体と小径粒体に分級する分級機3を連通配置
    し、該分級機3の大径粒体排出口5及び小径粒体排出口
    6にそれぞれ投射材移送手段7A、7Bを連通接続する
    と共に各投射材移送手段7A、7Bの先端をそれぞれの
    流量調整弁8A、8Bを介して投射材供給管10に集合
    連通し、該投射材供給管10を前記投射機1に連通接続
    したことを特徴とするショットピーニング加工装置。
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