JP2990020B2 - 金属部材の高強度化方法 - Google Patents
金属部材の高強度化方法Info
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Description
の強度を高めるための金属部材の高強度化方法に関す
る。
際して繰り返し荷重を受ける部品では、その表面の疲労
強度を高める必要がある。このため、従来より、前記部
品の表面に鋼球等を衝突させて圧縮応力を付与するショ
ットピーニングが広く行われている。
ット材として鋼球が使用されるため、部品の表面が荒れ
てしまい、表面粗度が低下するという不具合があった。
そこで、例えば、特公平5−21711号公報に開示さ
れているように、金属成形品を表面焼入れし、次いで金
属表面を研削した後に、粒径が0.2〜0.6mmのガ
ラスビーズを投射することを特徴とする金属表面の高強
度化方法が知られている。これにより、金属表面を荒ら
すことなく、疲労強度を向上させようとするものであ
る。
従来技術では、金属表面の面粗さの向上が認められるも
のの、付与される圧縮応力が低下して疲労強度を所望の
値まで向上させることができないという問題が指摘され
ている。しかも、投射されるガラスビーズの指向性が悪
いため、このガラスビーズが種々の方向に飛散し易くな
り、特に歯車の歯底に前記ガラスビーズを投射する際
に、効率が著しく悪くなるという問題が指摘されてい
る。
あり、面粗さおよび疲労強度を確実に向上させることが
でき、しかも作業の効率化が容易に遂行可能な金属部材
の高強度化方法を提供することを目的とする。
めに、本発明は、金属部材の強度を高めるための方法で
あって、前記金属部材である歯車を切削加工する工程
と、 直径が0.05mm〜0.3mmのガラスビーズを
混在した液体を、98Mpa以上の噴射圧力で切削加工
後の前記歯車の歯底に向かって噴射させることにより、
前記ガラスビーズを前記歯車の歯底に指向性を有して衝
突させる工程と、 を有することを特徴とする。
ラスビーズが混在した液体を金属部材に噴射させるた
め、このガラスビーズが、指向性を有して前記金属部材
の所望の表面に正確に衝突する。このため、金属部材の
表面は、ガラスビーズを介して圧縮応力が付与されると
ともに、研磨される。さらに、ガラスビーズが衝突によ
り破壊される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴
射される液体によってこの金属部材の表面に押し付けら
れ、該表面の研磨が行われる。
ため、ガラスビーズと同様にこの液体の作用下に前記表
面に圧縮応力が付与されかつ該表面の研磨が行われる。
従って、ガラスビーズが指向性を有して金属部材に衝突
するとともに、このガラスビーズと液体が、前記金属部
材の高強度化並びに研磨に有効に機能する。
てこれを実施するための装置との関連で実施例を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
に係る高強度化方法を実施するための装置を示す。装置
10は、サージタンク12に接続されたノズル14と、
このサージタンク12から圧送される水(液体)16と
ホッパー18から供給されるガラスビーズ20を混合す
るためのミキシングチャンバ22と、このガラスビーズ
20が混合された水16を歯車(金属部材)24に噴射
するためのフォーカシングチューブ26とを備える。
設けられており、この高圧ポンプ28は、ガラスビーズ
20が混合された水16を歯車24に向かって98Mp
a以上、より好ましくは、98Mpa〜238Mpaの
噴射圧力で噴射させるように設定されている。ホッパー
18に充填されているガラスビーズ20は、その直径が
0.05mm〜0.3mmに設定されている。
用し、本実施例に係る高強度化方法について説明する。
たJIS規格SCr420からなる歯車24には、図3
に示す熱処理条件下で浸炭焼入れ処理が行われる。そし
て、焼入れ後の歯車24が、高強度化方法を実施するた
めの位置にセットされる一方、装置10を構成するフォ
ーカシングチューブ26が、この歯車24の歯底30に
対応して配置される(図1参照)。
タンク12内の水16が装置10のノズル14からミキ
シングチャンバ22に圧送される一方、このミキシング
チャンバ22には、ホッパー18からガラスビーズ20
が供給される。このため、水16とガラスビーズ20
は、ミキシングチャンバ22内で混合した後、フォーカ
シングチューブ26の先端から歯車24の歯底30に向
かって噴射される。
0が、水16に混合した状態で噴射されるため、指向性
を有して歯底30の所望の表面に正確に衝突することが
できる。従って、ガラスビーズ20が飛散することがな
く、このガラスビーズ20を歯底30に向けて効率的に
噴射することが可能になるという効果が得られる。
と、この歯底30の表面は、前記ガラスビーズ20を介
して圧縮応力が付与されるとともに、研磨される。さら
に、図2に示すように、ガラスビーズ20が衝突により
破壊される際には、その破壊片20aが歯底30に向け
て噴射される水16によってこの歯底30の表面に押し
付けられる。これにより、破壊片20aを介して歯底3
0の表面に研磨処理が施されることになる。
に歯底30の表面に衝突している。このため、水16に
より歯底30の表面に圧縮応力が付与されるとともに、
該表面の研磨が行われる。
スビーズ20を介して歯底30に有効に圧縮応力を付与
することができ、この歯車24の疲労強度が向上して該
歯車24の高強度化が容易かつ確実に遂行されるという
効果が得られる。しかも、歯底30の面粗度が改善さ
れ、歯車24の精度が向上するという利点がある。
24の歯底30に焼入れ処理が施された後、ガラスビー
ズ20および水16を介してこの歯底30の表面に研磨
処理が施される。このため、従来のように研削後の金属
部材にガラスビーズを投射する方法に比べ、歯車24全
体の加工作業が簡単かつ迅速に遂行されるという効果が
ある。
ガラスビーズ20を用いて高強度化処理を行ったもの
(実験例1)、水16および直径が0.2mmのガラス
ビーズ20を用いて高強度化処理を行ったもの(実験例
2)、高強度化処理を行わないもの(比較例1)、水1
6のみで高強度化処理を行ったもの(比較例2)、0.
6mmのガラスビーズ20のみで高強度化処理を行った
もの(比較例3)を用意し、次に、各々の歯車24の歯
元曲げ疲労強度を測定した。
ように、装置10のノズル14の直径が0.2mm、フ
ォーカシングチューブ26の直径が1mm、このフォー
カシングチューブ26の先端と歯車24の歯先の距離が
50mm、水16の噴射圧力が2000kg/cm2 、
ガラスビーズ20の流量が50g/minであり、前記
装置10を左右に2m/minの速度で振りながら1往
復につき1mmだけ歯幅方向に移動させた。
1〜比較例3を油圧疲労試験機(図示せず)にセット
し、30Hzで加震させて各歯車24の歯元に応力をか
けた。その実験結果が、図5に示されている。
行った場合(比較例2)では、比較例1に比べて強度の
向上がなく、ガラスビーズ20のみで高強度化処理を行
った場合(比較例3)でも、強度の向上は僅かであっ
た。これに対して、実験例1および実験例2では、未処
理の場合(比較例1)に比べて低サイクルで約37%、
高サイクルで50%以上の強度アップが認められた。
20の直径と疲労強度並びに面粗さの関係を検出する実
験を行った。ガラスビーズ20の直径と疲労強度の関係
が図6に示されており、このガラスビーズ20の直径と
面粗さの関係が図7に示されている。
ズ20の直径が0.05mm以下では、吸湿によりこの
ガラスビーズ20が装置10内で詰まってしまい、高強
度化処理を施すことができなかった。また、図7に示す
ように、ガラスビーズ20の直径が0.3mm以上で
は、面粗さが粗くなって規格範囲(3μm)以上になっ
た。
の関係を検出する実験を行った。その結果が図8に示さ
れている。これにより、水16の噴射圧力が98Mpa
以下では、素材強度に対して顕著な効果が得られなかっ
た。なお、噴射圧力が238Mpa以上になると、ガラ
スビーズ20が粉砕されてしまい、後処理に不具合が生
ずるおそれがあった。
強度化方法によれば、以下の効果が得られる。
噴射されるため、前記ガラスビーズおよび液体を介して
この金属部材の表面に圧縮応力が付与されかつ該表面の
研磨が行われる。また、ガラスビーズが衝突により破壊
される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴射され
る液体によってこの金属部材の表面に押し付けられ、該
表面の研磨が行われる。従って、ガラスビーズが、指向
性を有して金属部材に効率的に衝突するとともに、この
ガラスビーズと液体が、前記金属部材の高強度化並びに
研磨に有効に機能する。
るための装置の概略構成図である。
ある。
る。
ンク 14…ノズル 16…水 18…ホッパー 20…ガラスビ
ーズ 20a…破壊片 22…ミキシン
グチャンバ 24…歯車 26…フォーカ
シングチューブ 30…歯底
Claims (1)
- 【請求項1】金属部材の強度を高めるための方法であっ
て、前記金属部材である歯車を切削加工する工程と、 直径が0.05mm〜0.3mmのガラスビーズを混在
した液体を、98Mpa以上の噴射圧力で 切削加工後の
前記歯車の歯底に向かって噴射させることにより、前記
ガラスビーズを前記歯車の歯底に指向性を有して衝突さ
せる工程と、 を有すること を特徴とする金属部材の高強度化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6217214A JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6217214A JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0873930A JPH0873930A (ja) | 1996-03-19 |
JP2990020B2 true JP2990020B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=16700658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6217214A Expired - Lifetime JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2990020B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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US6238268B1 (en) | 1998-09-11 | 2001-05-29 | Michael J. Wern | Media blasting apparatus and method |
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-
1994
- 1994-09-12 JP JP6217214A patent/JP2990020B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0873930A (ja) | 1996-03-19 |
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