JP4031004B2 - Shot peening method, leaf spring obtained by this method, and shot peening apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ショットピーニング方法およびこの方法により得られる板ばね、ならびにショットピーニング装置に係り、とくに、車体や一般機械を懸架するための板ばね端部の目玉部に圧縮残留応力を与えることで、その遅れ破壊時間を長くすることのできるショトピーニング技術に関する。 The present invention relates to a shot peening method, a plate spring obtained by this method, and a shot peening apparatus, and in particular, by applying a compressive residual stress to a center part of a plate spring end for suspending a vehicle body or a general machine, The present invention relates to a shot peening technique capable of extending the delayed fracture time.
熱処理を施した板ばねには、疲れ強さを大きくする(耐久性を向上させる)ために、ショットピーニング(以下、単に「SP」と称する場合がある)が施される。しかしながら、SPを施すワークの所定箇所は、板ばねの表面部分に限られ、端部の目玉部内面においてはSPを確実に実施することができなかった。しかしながら、目玉部内面にもブッシュ等を圧入する場合には、目玉部内面の一部にも引っ張り応力が発生することから、SPを確実に実施することのできる技術が従来から要請されていた。 The heat-treated leaf spring is subjected to shot peening (hereinafter sometimes simply referred to as “SP”) in order to increase fatigue strength (improve durability). However, the predetermined portion of the workpiece to be subjected to SP is limited to the surface portion of the leaf spring, and SP cannot be reliably performed on the inner surface of the end portion. However, when a bush or the like is press-fitted into the inner surface of the eyeball portion, a tensile stress is also generated at a part of the inner surface of the eyeball portion. Therefore, there has been a demand for a technique that can reliably perform SP.
従来、目玉部内面についてもSPの効果は認知されていたが、具体的な方式としては、インペラに角度を与え、目玉部内面の一部にショットを投射する、いわゆるインペラ方式が提案されているにすぎなかった。しかしながら、インペラ方式では、実際に目玉部にブシュを圧入する際に最も応力が集中する目玉部の頭頂部付近にショットを投射することは不可能に近く、このため目玉部内面に積極的にSPを施すことはできなかった。 Conventionally, the effect of SP has been recognized for the inner surface of the eyeball, but as a specific method, a so-called impeller method is proposed in which an angle is given to the impeller and a shot is projected onto a part of the inner surface of the eyeball. It was only. However, in the impeller method, it is almost impossible to project a shot near the top of the eyeball portion where the stress is most concentrated when the bush is actually pressed into the eyeball portion. Could not be applied.
これに対し、目玉部内面に積極的にSPを施す方式として、エアーノズル方式が提案されている(特許文献1参照)。このエアーノズル方式は、SP装置を用い、ショット噴出装置の下流側にショット反射部材を配置し、この反射部材に付与された角度に応じてショットを目玉部内面に投射する方式である。この方式では、目玉部内面の任意の位置を狙ってSPを実施することが可能であるが、目玉部内面に投射されたショットが飛散するため、飛散したショットを回収せねばならず、この回収作業が大掛かりなものとなる。さらに、SP装置内で目玉部内面に正確にSPを施すには、目玉部内面に対してショット噴出装置および反射部材を正確に位置決めする必要がある。このため、装置自体が大掛かりなものとなり、未だ実用化されていないのが現状である。 On the other hand, an air nozzle method has been proposed as a method of positively applying SP to the inner surface of the center part (see Patent Document 1). This air nozzle system is a system in which an SP device is used, a shot reflecting member is arranged on the downstream side of the shot ejection device, and a shot is projected onto the inner surface of the eyeball portion according to an angle given to the reflecting member. In this method, it is possible to carry out SP aiming at an arbitrary position on the inner surface of the eyeball, but since the shot projected on the inner surface of the eyeball is scattered, the scattered shot must be collected. The work becomes big. Furthermore, in order to accurately perform SP on the inner surface of the eyeball part in the SP device, it is necessary to accurately position the shot ejection device and the reflecting member with respect to the inner surface of the eyeball part. For this reason, the apparatus itself becomes large-scale and is not yet put into practical use.
近年、板ばねの軽量化ニーズに対応し、板ばねの高強度化として高硬度化が図られている。また、目玉部に装着されるブッシュの大径・厚肉剛体化と動力性能増加に伴い、制動時の前後入力が増加することで、目玉部内面に発生する応力は増加傾向にある。さらに、新技術としてモノリーフ(1枚ばね)化が進むと、安全上の問題から目玉部の早期損傷対策が必要不可欠となり、目玉部内面へのSP施工は必須工程となることが予想される。このような事情から、近年においては、目玉部の遅れ破壊時間を長くすること、および強度向上が従来に比して益々重要な課題となってきている。 In recent years, in response to needs for reducing the weight of leaf springs, increasing the hardness of leaf springs has been attempted. In addition, as the front and rear inputs at the time of braking increase with the increase in the diameter and thickness of the bush attached to the eyeball and the increase in power performance, the stress generated on the inner surface of the eyeball tends to increase. Furthermore, as monotechnology (single spring) is developed as a new technology, early damage countermeasures for the eyeball part are indispensable due to safety problems, and SP construction on the inner surface of the eyeball part is expected to be an essential process. Under such circumstances, in recent years, increasing the delayed fracture time of the eyeball part and increasing the strength have become more and more important issues than before.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、車体等を懸架するための板ばね端部の目玉部の遅れ破壊時間を長くし、割れ等が発生しない板ばねを提供すべく、その板ばねの製造に好適なショットピーニング方法およびこの方法により得られる板ばね、ならびにその板ばねの製造に好適なショットピーニング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides a leaf spring in which the delayed fracture time of the center part of the leaf spring end for suspending a vehicle body or the like is increased and cracks and the like do not occur. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a shot peening method suitable for manufacturing the leaf spring, a leaf spring obtained by the method, and a shot peening apparatus suitable for manufacturing the leaf spring.
本発明のショットピーニング方法は、ワークに対してその下方から内部へ鉛直方向に移動可能であるとともに鉛直方向軸線の周りに回転可能なハウジングと、ハウジング内の上部に配置された反射部材と、ハウジング内で反射部材の下方に配置された振動子と、ハウジングに対して上下動することによりハウジングの側方に形成された開口を開閉するとともに、ハウジングに対する上下動においてワークの下縁部に常に接触することが可能なシャッタとを備えたショットピーニング装置を用いる方法であって、ハウジングとワークとの係合状態においては、ハウジングをワーク内部で移動させ、ワークの内周面がハウジングの開口を閉塞することにより、ワーク、ハウジング、反射部材、および振動子により閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間内で超音波振動によって鋼球を連続的にワークに投射して、ワークの少なくとも一部に−300MPa以上の圧縮残留応力を付与し、ハウジングとワークとの非係合状態においては、ハウジング上部の反射部材をワークの下側に配置し、シャッタがハウジングの開口を閉塞することにより、ハウジング、反射部材、振動子、およびシャッタにより閉鎖空間を形成して、鋼球の外部への脱落を防止し、ハウジングとワークとの非係合状態と係合状態との間の状態移行においては、シャッタをワークの下縁部に接触させた状態で、ハウジングをワークに対して相対的に上下移動させることにより、ハウジングの開口の閉塞部位をシャッタとワークとの間で連続的に切り換え、ハウジング、反射部材、振動子、シャッタ、およびワークにより閉鎖空間を形成して、鋼球の外部への脱落を防止することを特徴としている。 A shot peening method according to the present invention includes a housing that is movable in the vertical direction from the lower side to the inside thereof with respect to a workpiece and that can rotate around a vertical axis, a reflecting member disposed at an upper portion in the housing, a housing In addition to opening and closing the opening formed on the side of the housing by moving up and down with respect to the housing and the vibrator arranged below the reflecting member, always contact the lower edge of the workpiece in the vertical movement with respect to the housing A method using a shot peening apparatus having a shutter capable of moving, wherein the housing is moved inside the work when the housing and the work are engaged, and the inner peripheral surface of the work closes the opening of the housing Thus, a closed space is formed by the work, the housing, the reflecting member, and the vibrator, and this closed space The steel ball is continuously projected onto the workpiece by ultrasonic vibration to apply a compressive residual stress of −300 MPa or more to at least a part of the workpiece. When the housing and the workpiece are not engaged, the reflection of the upper part of the housing is reflected. A member is arranged on the lower side of the workpiece, and the shutter closes the opening of the housing, thereby forming a closed space by the housing, the reflecting member, the vibrator, and the shutter, and preventing the steel ball from dropping out, In the state transition between the non-engaged state and the engaged state of the housing and the workpiece, the housing is moved up and down relatively with respect to the workpiece while the shutter is in contact with the lower edge of the workpiece. , The closed part of the opening of the housing is continuously switched between the shutter and the workpiece, and is closed by the housing, the reflecting member, the vibrator, the shutter, and the workpiece. To form, it is characterized by preventing falling off to the outside of the steel ball.
このようなショットピーニング方法においては、上記鋼球が、ロックウェルC硬さが65以上の硬質研磨鋼球であることが望ましい。 In such a shot peening method, the steel ball is preferably a hard ground steel ball having a Rockwell C hardness of 65 or more.
次に、本発明の板ばねは、少なくとも1枚のリーフからなる板ばねに、上記ショットピーニングを施したものである。なお、板ばねの軽量化を実現するためには、最近のモノリーフ化の傾向にしたがうことが望ましいが、強度の成立範囲に対応できない等の場合には、2枚以上の板ばねを重ね合わせて構成することもできる。 Next, the leaf spring of the present invention is obtained by subjecting a leaf spring comprising at least one leaf to the above shot peening. In order to reduce the weight of the leaf spring, it is desirable to follow the recent trend of monoleafing. However, if it is not possible to meet the strength establishment range, two or more leaf springs can be stacked. It can also be configured.
さらに、本発明のショットピーニング装置は、ワークに対してその下方から内部へ鉛直方向に移動可能であるとともに鉛直方向軸線の周りに回転可能なハウジングと、ハウジング内の上部に配置された反射部材と、ハウジング内で反射部材の下方に配置された振動子と、ハウジングに対して上下動することによりハウジングの側方に形成された開口を開閉するとともに、ハウジングに対する上下動においてワークの下縁部に常に接触することが可能なシャッタとを備えるショットピーニング装置において、ハウジングとワークとの係合状態においては、ハウジングをワーク内部で移動させ、ワークの内周面がハウジングの開口を閉塞することにより、ワーク、ハウジング、反射部材、および振動子により閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間内で超音波振動によって鋼球を連続的にワークに投射して、ワークの少なくとも一部に−300MPa以上の圧縮残留応力を付与するように構成し、ハウジングとワークとの非係合状態においては、ハウジング上部の反射部材をワークの下側に配置し、シャッタがハウジングの開口を閉塞することにより、ハウジング、反射部材、振動子、およびシャッタにより閉鎖空間を形成して、鋼球の外部への脱落を防止するように構成し、ハウジングとワークとの非係合状態と係合状態との間の状態移行においては、シャッタをワークの下縁部に接触させた状態で、ハウジングをワークに対して相対的に上下移動させることにより、ハウジングの開口の閉塞部位をシャッタとワークとの間で連続的に切り換え、ハウジング、反射部材、振動子、シャッタ、およびワークにより閉鎖空間を形成して、鋼球の外部への脱落を防止するように構成したことを特徴としている。 Furthermore, the shot peening apparatus according to the present invention includes a housing that can move in the vertical direction from the lower side to the inside of the workpiece and that can rotate around the vertical axis, and a reflecting member that is disposed in an upper portion of the housing. The vibrator disposed below the reflecting member in the housing and the opening formed on the side of the housing by moving up and down relative to the housing are opened and closed , and at the lower edge of the workpiece in the vertical movement with respect to the housing In a shot peening apparatus including a shutter that can always contact, in the engaged state between the housing and the workpiece, the housing is moved inside the workpiece, and the inner peripheral surface of the workpiece closes the opening of the housing, A closed space is formed by the workpiece, the housing, the reflective member, and the vibrator, Steel balls continuously projected on the workpiece by the ultrasonic vibration, and configured to provide at least part than -300MPa compressive residual stress in the workpiece, in a non-engagement state between the housing and the workpiece, the upper housing part prevent reflection member is disposed on the lower side of the workpiece, by which the shutter closes the opening of the housing, the housing, the reflective member, the vibrator, and to form a closed space by the shutter, the falling to the outside of the steel ball In the state transition between the non-engaged state and the engaged state of the housing and the work, the housing is relative to the work with the shutter in contact with the lower edge of the work. By moving up and down, the closed part of the opening of the housing is continuously switched between the shutter and the work, the housing, the reflecting member, the vibrator, the shutter, And forming a closed space by the work, it is characterized by being configured to prevent falling to the outside of the steel ball.
本発明のショットピーニング方法によれば、ばね端部の目玉部の遅れ破壊時間を長くし、割れ等が発生しない板ばねを提供することができる。また、上記のように、使用する一般的なカットワイヤを用いずに、ロックウェルC硬さが65以上の硬質研磨鋼球とした場合には、ショットピーニングを施した箇所に微細な傷が発生することを防止でき、また均一な表面粗さを得ることができる。 According to the shot peening method of the present invention, it is possible to provide a leaf spring in which the delayed fracture time of the center part of the spring end is increased and cracks and the like do not occur. In addition, as described above, when a hard ground steel ball having a Rockwell C hardness of 65 or more is used without using a general cut wire to be used, fine scratches are generated at the spot subjected to shot peening. Can be prevented, and uniform surface roughness can be obtained.
次に、本発明のショットピーニング装置の効果について、説明する。
すなわち、本発明のショットピーニング装置は、上記ショットピーニング方法を好適に実施するための装置であるため、本装置によれば、上記したように、ばね端部の目玉部の遅れ破壊時間を長くし、割れ等が発生しない板ばねを提供することができることはもちろんであるが、その他の効果として、以下の〔1〕〜〔6〕に示す効果が奏される。
〔1〕ワーク、ハウジング、反射部材、および振動子により形成された閉鎖空間内で鋼球の移動を実現してSPを行うことから、特許文献1に記載の装置に比して、SP投射装置自体をコンパクト化することができる。このため、従来に比してより小さな目玉部の内面にもSPを行うことができる。
〔2〕上記のようなSP投射装置のコンパクト化により、特許文献1に記載の装置に比して、装置自体を軽量化することができるとともに、投射位置決めを容易に行うことができるため、SP効果が必要な部分を狙ってSPを施すことができる。
〔3〕アタッチメント(ハウジングの側方に形成された開口の出口付近に設けられたケーシング)の交換により、簡単な段取りで種々のサイズの目玉部に対してショットピーニングを行うことができる。
〔4〕1回の鋼球投入量を微量(10g以下)とすることができるとともに、鋼球をその移動空間に直接投入することができる。また、投射された鋼球をそのまま投射装置の中で回収せずに連続的に用いることができるため、鋼球を回収せずに繰り返して使用することができる。このため、鋼球の飛散対策や特別な鋼球回収装置が不要であり、大掛かりな設備を必要としない。
〔5〕上記したように、鋼球の繰り返し使用が可能であるため、鋼球の使用量は微量(1日1回鋼球を投入する場合には、10g以下)で済み、ランニングコストが安価である。
〔6〕振動子の振動数や振幅を制御することで、使用する鋼球のサイズや、投射時間を適宜変更することができる。その結果、エアーノズル方式では困難であった、短時間での照射による−800MPa以上の高い圧縮残留応力を得ることができる。
Next, the effect of the shot peening apparatus of the present invention will be described.
That is, since the shot peening apparatus of the present invention is an apparatus for suitably carrying out the above shot peening method, according to the present apparatus, as described above, the delayed fracture time of the center part of the spring end is increased. Of course, it is possible to provide a leaf spring that does not generate cracks, but as other effects, the following effects [1] to [6] are exhibited.
[1] Since the SP is performed by realizing the movement of the steel ball in the closed space formed by the workpiece, the housing, the reflecting member, and the vibrator, the SP projection device is compared with the device described in Patent Document 1. It can be made compact. For this reason, SP can be performed also on the inner surface of the eyeball portion which is smaller than the conventional one.
[2] Since the SP projection apparatus is made compact as described above, the apparatus itself can be reduced in weight and the projection positioning can be easily performed as compared with the apparatus described in Patent Document 1. SP can be applied aiming at a portion that requires an effect.
[3] By replacing the attachment (a casing provided in the vicinity of the exit of the opening formed on the side of the housing), shot peening can be performed on the eyeballs of various sizes with simple setup.
[4] It is possible to make the amount of steel balls charged once per minute (10 g or less), and to directly feed the steel balls into the moving space. Moreover, since the projected steel ball can be continuously used without being collected in the projection apparatus as it is, the steel ball can be repeatedly used without being collected. For this reason, steel ball scattering countermeasures and special steel ball recovery devices are not required, and no large-scale equipment is required.
[5] Since steel balls can be used repeatedly as described above, the amount of steel balls used is very small (10 g or less when steel balls are introduced once a day), and the running cost is low. It is.
[6] By controlling the vibration frequency and amplitude of the vibrator, the size of the steel ball used and the projection time can be appropriately changed. As a result, it is possible to obtain a high compressive residual stress of −800 MPa or more by irradiation in a short time, which was difficult with the air nozzle method.
以下に、本発明の好適な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明のショットピーニング装置10と板ばねの目玉部Wとを示す図であり、(a)は、装置10と目玉部Wとの非係合状態を示す部分断面図、(b)は、装置10と目玉部Wとの係合状態を示す部分断面図、および(c)は、図(a),(b)に示すショットピーニング装置の平面図である。図1(a)に示すように、このショットピーニング装置10は、目玉部Wに対して鉛直方向に移動可能であるとともに鉛直方向軸線の周りに回転可能なハウジング11と、ハウジング11内の上部に配置された反射部材12と、ハウジング11内で反射部材12の下方に配置された超音波により振動する振動子13と、ハウジング11に対して上下動することによりハウジング11の側方に形成された開口14を開閉するシャッタ15とを備えるものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a
図1(a)に示すように、ハウジング11は、小径の円筒状上部11aと、中径の円筒状中部11bと、大径の円筒状下部11cとからなり、上部11aの側方には開口14が設けられている。また、反射部材12は、上面がハウジング11の上面と一致しており、下面が水平方向に対して傾斜している。反射部材12の下面が傾斜しているのは、目玉部Wの内面と後述する振動子13の上面が垂直なためである。
As shown in FIG. 1A, the
さらに、振動子13は、その外周面がハウジング11の内周面と微小な隙間を保って配置され、図1(a),(b)の鉛直方向に振動する。振動子13の下方には、ホーン16、ピエゾ素子17がその順に上方から配置されており、ピエゾ素子17はジェネレータ18と高圧ケーブルcを介して接続されている。このような構成の下、ジェネレータ18で発生した高周波電力がピエゾ素子17に入力されると、ピエゾ素子17の圧電効果により上記電力が機械的振動に変換される。さらにピエゾ素子17で発生した振動がホーン16に伝達され、ホーン16によって振動振幅が増幅されて振動子13に伝達される。
Further, the
加えて、シャッタ15は、その下方に位置する昇降部材19により、ハウジング11に対して上下動する。ここで、上述したハウジング11の形状について追記すると、保持された目玉部Wに対してSP装置10が上昇すると、目玉部Wの淵部で押されたシャッタ15は下降し始め、空間21が目玉部内面に対して開放される。また、SP装置10が降下し始めると、シャッタ15は、昇降部材19により目玉部Wの淵部に常に接触した状態を保持し続けるため、内部に投入された硬質研磨鋼球の落下を防止するように、ハウジング11の外形と目玉部Wの外形に準じた半円筒形状をしている。
In addition, the
このような構成の下、ショットピーニング装置10を使用する際には、図1(a)の状態から昇降部材19によりシャッタ15をハウジング11に対して下方に移動し、開口14を開放して、開口14から複数個の鋼球20を空間21に投入する。次いで、昇降部材19によりシャッタ15をハウジング11に対して上方に移動し、図1(a)に示す状態に戻すべく、開口14を閉鎖する。
Under such a configuration, when using the
さらに、図1(b)に示すように、目玉部Wを押し下げるか、あるいはハウジングを図示しない昇降装置により上方へ移動して、目玉部W、ハウジング11、反射部材12、および振動子13により閉鎖空間22を形成する。そして、上記したような超音波振動によって振動子13を振動させ、これによりその上方に配置された複数の鋼球20を振動子13と目玉部Wとの間で連続的に往復運動させることで、閉鎖空間22内でショットピーニングを行う。なお、上述したように、反射部材12の下面は、目玉部Wの内面と振動子13の上面が垂直なために傾斜しているが、この傾斜の程度は、目玉部WのSP施工位置に応じて適宜変更することができる。また、SP施工時には、ハウジング11を目玉部Wに対して鉛直方向に移動し、あるいは目玉部W固定した状態でハウジング11を鉛直方向軸線の周りに回転させることで、目玉部Wのいかなる位置にもSPを施すことができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the eyeball W is pushed down, or the housing is moved upward by a lifting device (not shown) and closed by the eyeball W, the
図1(c)は、反射部材12とシャッタ15との関係を示す平面図であり、シャッタ15には等間隔の3箇所に昇降部材19a〜19c(弾性体)が取り付けられており、これにより、昇降部材19による安定したシャッタ15の上下動が実現される。
FIG. 1C is a plan view showing the relationship between the reflecting
以上のような本発明の装置を使用したショットピーニング方法によれば、超音波振動を利用して、板ばねの目玉部の所定箇所に鋼球を安定して投射し、当該箇所に圧縮残留応力を付与することができ、これにより、目玉部の遅れ破壊時間を長くし、割れ等が発生しない板ばねを提供することができる。 According to the shot peening method using the apparatus of the present invention as described above, the ultrasonic ball is used to stably project a steel ball on a predetermined portion of the center part of the leaf spring, and compressive residual stress is applied to the portion. Accordingly, it is possible to provide a leaf spring in which the delayed fracture time of the eyeball portion is lengthened and cracks and the like do not occur.
図2は、以上に示す本発明のショットピーニング装置の一例を示す斜視図であり、(a)はシャッタ15の解放時、(b)はシャッタ15の閉塞時である。このような装置によれば、上述したように、ワーク、ハウジング、反射部材、および振動子により形成された閉鎖空間内で鋼球の移動を実現してSPを行うことができるため、特許文献1に記載の装置に比して、SP投射装置自体をコンパクト化することができる。このため、従来に比してより小さな目玉部の内面にもSPを行うことができるとともに、軽量化等を図ることもできる。
2A and 2B are perspective views showing an example of the shot peening apparatus of the present invention described above. FIG. 2A is a view when the
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。
超音波SPを板ばねの目玉部の内面に施した際の効果について調査した。サンプルとして、厚さ14mm×幅80mm×内径42mmの目玉部を使用した。また、超音波SPは図2に示すショットピーニング装置を用い、投射材としては鋼球A(SUJ2:径2.0mm)および鋼球B(SUJ2:径2.5mm)を使用した。なお、板ばねの目玉部において、実際に超音波SPを施した箇所(遅れ破壊に対してSPが有効であると考えられる目玉部の頭頂部付近)を図3に斜線部分で示す。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.
The effect when ultrasonic SP was applied to the inner surface of the center part of the leaf spring was investigated. As a sample, an eyeball portion having a thickness of 14 mm, a width of 80 mm, and an inner diameter of 42 mm was used. Moreover, the ultrasonic SP used the shot peening apparatus shown in FIG. 2, and used the steel ball A (SUJ2: diameter 2.0mm) and the steel ball B (SUJ2: diameter 2.5mm) as a projection material. In addition, in the eyeball portion of the leaf spring, a portion where the ultrasonic wave SP is actually applied (near the top of the eyeball portion where SP is considered effective against delayed fracture) is indicated by a hatched portion in FIG.
このような条件の下、超音波SP実施後の圧縮残留応力分布について調査した。その結果を図4に示す。図4によれば、鋼球Aを使用した場合には、測定したいかなる箇所においても、SPを施さなかった場合に比して大きな残留応力を得ることができた。また、鋼球Aを使用した場合には、表面からの距離が30μm以上の位置では、−400MPa程度の圧縮残留応力が発生していることが確認された。さらに、鋼球Bを使用した場合には、鋼球Aを使用した場合に比して、圧縮残留応力がさらに増大するとともに、表面からの距離が30μm以上の位置では、−800MPa以上の圧縮残留応力が発生していることも確認された。したがって、これらの結果から、本発明の装置を使用した場合には、高い残留応力を得ることができるため、遅れ破壊時間を従来に比して長くすることができることが推認される。 Under such conditions, the compressive residual stress distribution after ultrasonic SP was investigated. The result is shown in FIG. According to FIG. 4, when the steel ball A was used, a large residual stress could be obtained at any measured location as compared with the case where SP was not applied. In addition, when the steel ball A was used, it was confirmed that a compressive residual stress of about −400 MPa was generated at a position where the distance from the surface was 30 μm or more. Further, when the steel ball B is used, the compressive residual stress is further increased as compared with the case where the steel ball A is used, and at a position where the distance from the surface is 30 μm or more, a compressive residual of −800 MPa or more. It was also confirmed that stress was generated. Therefore, it can be inferred from these results that when the apparatus of the present invention is used, a high residual stress can be obtained, so that the delayed fracture time can be made longer than before.
板ばねの目玉部に超音波SPを施さなかったサンプルと、超音波SPを施したサンプルとについて、ブッシュ圧入時に目玉部に種々の応力(1100MPa程度)が発生する各ブッシュを用意し、これらのブッシュを各サンプルの目玉部に圧入して、目玉部内へSPを施した場合に、遅れ破壊時間が長くなるか否かについての調査を行った。なお、板ばねの目玉部において、実際に超音波SPを実施した箇所は、実施例1に示す箇所(図3参照)と同じである。 For the sample in which the ultrasonic SP is not applied to the center part of the leaf spring and the sample to which the ultrasonic SP is applied, each bush in which various stresses (about 1100 MPa) are generated in the eye part when the bush is press-fitted is prepared. When the bush was press-fitted into the eyeball part of each sample and SP was applied into the eyeball part, an investigation was made as to whether or not the delayed fracture time would be longer. In addition, in the center part of a leaf | plate spring, the location where ultrasonic wave SP was actually implemented is the same as the location shown in Example 1 (refer FIG. 3).
このような条件の下、表1に示す6つのサンプル(目玉部の寸法は、図3に示す目玉部と同一)について、ブッシュの圧入応力を種々変更し、圧入時、圧入直後、48時間後、96時間後、および1ヶ月後の目玉部内面の状態を調査した。その結果を表1に併記する。 Under these conditions, for the six samples shown in Table 1 (the size of the eyeball portion is the same as that of the eyeball portion shown in FIG. 3), the press-fitting stress of the bush is variously changed. The state of the inner surface of the eyeball part after 96 hours and 1 month was investigated. The results are also shown in Table 1.
表1によれば、目玉部の内面にSPを施したサンプルNo.1,3,5については、総じて、優れた結果を示した。なお、サンプルNo.3については、割れを生じたものの、この割れは、SP施工位置以外において生じたものであるため、SP実施効果は奏されているものと考えられる。 According to Table 1, Sample No. with SP on the inner surface of the eyeball part. As for 1, 3 and 5, generally, excellent results were shown. Sample No. About 3, although the crack produced, since this crack was produced in places other than SP construction position, it is thought that SP implementation effect is played.
これに対し、目玉部の内面にSPを施さなかったサンプルNo.2,4,6については、圧入時、圧入直後、および24時間後のいずれかにおいて割れ等が発生しており、サンプルNo.4,6については目玉部の破損が確認された。したがって、この実験結果から、目玉部内面へのSPは目玉部の遅れ破壊には十分効果があると考えられる。また、SP照射位置を変更することで急停車時等に発生する水平前後方向入力による目玉部損傷にも同等の効果を得ることができるものと推認される。 On the other hand, Sample No. in which SP was not applied to the inner surface of the center part. For Nos. 2, 4, and 6, cracks and the like occurred at the time of press-fitting, immediately after press-fitting, and after 24 hours. For 4 and 6, damage to the eyeball was confirmed. Therefore, from this experimental result, it is considered that SP on the inner surface of the eyeball part is sufficiently effective for delayed fracture of the eyeball part. In addition, it is presumed that by changing the SP irradiation position, the same effect can be obtained for eyeball damage caused by horizontal front-and-rear direction input that occurs when the vehicle stops suddenly.
以上に示すように、本発明によれば、近年、板ばねの軽量化に伴う高硬度化、目玉部に装着されるブッシュの厚肉剛体化等が要請されている中で、目玉部内面に発生する応力が増大した場合や、新技術としてモノリーフ化が進んだとしても、目玉部の早期損傷対策としてSP施工をすることで、上記要請に十分に応えることができる。よって、本発明は、車体や一般機械を懸架するための板ばね端部の目玉部に圧縮残留応力を与え、その遅れ破壊時間を長くすることができる点で有望である。 As described above, according to the present invention, in recent years, there has been a demand for higher hardness accompanying weight reduction of a leaf spring, thickening of a bush attached to the centerpiece, etc. Even if the generated stress increases or even if monoleafing is advanced as a new technology, it is possible to sufficiently meet the above requirements by performing SP construction as an early damage countermeasure for the eyeball part. Therefore, the present invention is promising in that a compressive residual stress can be applied to the center part of a leaf spring end for suspending a vehicle body or a general machine, and the delayed fracture time can be extended.
Claims (4)
前記ハウジングと前記ワークとの係合状態においては、前記ハウジングを前記ワーク内部で移動させ、前記ワークの内周面が前記ハウジングの前記開口を閉塞することにより、前記ワーク、前記ハウジング、前記反射部材、および前記振動子により閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間内で超音波振動によって前記鋼球を連続的に前記ワークに投射して、前記ワークの少なくとも一部に−300MPa以上の圧縮残留応力を付与し、
前記ハウジングと前記ワークとの非係合状態においては、前記ハウジング上部の前記反射部材を前記ワークの下側に配置し、前記シャッタが前記ハウジングの前記開口を閉塞することにより、前記ハウジング、前記反射部材、前記振動子、および前記シャッタにより閉鎖空間を形成して、前記鋼球の外部への脱落を防止し、
前記ハウジングと前記ワークとの前記非係合状態と前記係合状態との間の状態移行においては、前記シャッタを前記ワークの下縁部に接触させた状態で、前記ハウジングを前記ワークに対して相対的に上下移動させることにより、前記ハウジングの前記開口の閉塞部位を前記シャッタと前記ワークとの間で連続的に切り換え、前記ハウジング、前記反射部材、前記振動子、前記シャッタ、および前記ワークにより閉鎖空間を形成して、前記鋼球の外部への脱落を防止することを特徴とするショットピーニング方法。 A housing that can move vertically from the bottom to the inside of the workpiece and that can rotate about a vertical axis, a reflective member that is disposed at an upper portion of the housing, and the reflective member that is disposed in the housing. The vibrator disposed below and the opening formed on the side of the housing by moving up and down with respect to the housing opens and closes, and always contacts the lower edge of the workpiece in the vertical movement with respect to the housing. In a shot peening method using a shot peening apparatus having a shutter capable of
In the engaged state between the housing and the workpiece, the housing is moved inside the workpiece, and the inner peripheral surface of the workpiece closes the opening of the housing, whereby the workpiece, the housing, and the reflecting member And a closed space is formed by the vibrator, and the steel balls are continuously projected onto the workpiece by ultrasonic vibration in the closed space, and a compressive residual stress of −300 MPa or more is applied to at least a part of the workpiece. Grant,
In the non-engagement state of the housing and the work, the reflecting member on the upper part of the housing is disposed below the work, and the shutter closes the opening of the housing, so that the housing, the reflecting A closed space is formed by the member, the vibrator, and the shutter to prevent the steel ball from falling off,
In the state transition between the non-engaged state and the engaged state of the housing and the work, the housing is in contact with the work while the shutter is in contact with the lower edge of the work. By relatively moving up and down, the closed portion of the opening of the housing is continuously switched between the shutter and the work, and the housing, the reflection member, the vibrator, the shutter, and the work are used. A shot peening method characterized in that a closed space is formed to prevent the steel balls from dropping out .
前記ハウジングと前記ワークとの係合状態においては、前記ハウジングを前記ワーク内部で移動させ、前記ワークの内周面が前記ハウジングの前記開口を閉塞することにより、前記ワーク、前記ハウジング、前記反射部材、および前記振動子により閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間内で超音波振動によって前記鋼球を連続的に前記ワークに投射して、前記ワークの少なくとも一部に−300MPa以上の圧縮残留応力を付与するように構成し、
前記ハウジングと前記ワークとの非係合状態においては、前記ハウジング上部の前記反射部材を前記ワークの下側に配置し、前記シャッタが前記ハウジングの前記開口を閉塞することにより、前記ハウジング、前記反射部材、前記振動子、および前記シャッタにより閉鎖空間を形成して、前記鋼球の外部への脱落を防止するように構成し、
前記ハウジングと前記ワークとの前記非係合状態と前記係合状態との間の状態移行においては、前記シャッタを前記ワークの下縁部に接触させた状態で、前記ハウジングを前記ワークに対して相対的に上下移動させることにより、前記ハウジングの前記開口の閉塞部位を前記シャッタと前記ワークとの間で連続的に切り換え、前記ハウジング、前記反射部材、前記振動子、前記シャッタ、および前記ワークにより閉鎖空間を形成して、前記鋼球の外部への脱落を防止するように構成したことを特徴とするショットピーニング装置。 A housing rotatable about a vertical axis together with the movable from below against the workpiece to the vertically inside a reflecting member disposed at an upper portion in the housing, of the reflecting member in the housing The vibrator disposed below and the opening formed on the side of the housing by moving up and down with respect to the housing opens and closes , and always contacts the lower edge of the workpiece in the vertical movement with respect to the housing. In a shot peening apparatus comprising a shutter capable of
In the engaged state between the said housing work, the housing is moved in the work internally, by the inner peripheral surface of the workpiece to close the opening of said housing, said workpiece, said housing, said reflecting member , and the transducer by forming a closed space, in this closed space is projected continuously the work the steel ball by ultrasonic vibration, at least a portion beyond -300MPa compressive residual stress of the workpiece Configured to grant,
In non-engagement state between the said housing work, the reflection member of the housing top is disposed under the workpiece, by the shutter to close the opening of said housing, said housing, said reflector member, the vibrator, and to form a closed space by said shutter, and configured to prevent falling to the outside of the steel ball,
In the state transition between the non-engaged state and the engaged state of the housing and the work, the housing is in contact with the work while the shutter is in contact with the lower edge of the work. By relatively moving up and down, the closed portion of the opening of the housing is continuously switched between the shutter and the work, and the housing, the reflection member, the vibrator, the shutter, and the work are used. A shot peening apparatus characterized in that a closed space is formed to prevent the steel ball from falling off .
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