JPH01310868A

JPH01310868A - 板状金属材料の強化方法

Info

Publication number: JPH01310868A
Application number: JP14330488A
Authority: JP
Inventors: Isao Matsumoto; 勲松本; Seiji Ebara; 江原　誠二
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1989-12-14
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0653348B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ａ、　産業上の利用分野本発明は、ショットピーニング加工を施すことにより板
状金属材料の強度を向上させるようにしだ板状金属材料
の強化方法に関する。

ｂ、従来の技術板状金属材料の強度の向上を図るために、板状金属材料
にショット粒を投射し、ショット粒投射部分を局部的に
圧縮して圧縮応力（残留応力）を付与せしめるようなシ
ョットピーニング加工方法が従来より広く用いられてい
る。

第５図及び第６図は従来より一般に用いられているショ
ットピーニング加工方法を示すものである。

ショットピーニング加工を行なうに当っては、板状金属
材料１０を垂直状に立てた状態で固定支持すると共に、
その上下左右の縁部を覆う一対の遮蔽部材１１ａ。

１１ｂを板状金属材料１０の表裏両面に取付ける。しか
る後に、一対のショット粒投射装置（図示せず）から金
属材料１０の両面に向けてショット粒を矢印で示す如く
投射し、これによりショットピーニング加工を施すよう
にしている。

Ｃ９発明が解決しようとする課題上述の如くショットピーニング加工を施した場合、金属
材料１０から遮蔽部材１１ａ、　ｌｌｂを取り外すと、
それに伴って金属材料１０に変形（反り）が発生してし
まうことが多々ある。この変形が発生ずるのは、ショッ
ト粒投射前において金属材料１０の有する残留応力が両
面共に全く同じ大きさとなることは非常に稀であり、両
面の残留応力が互いに異なることと、それに加えて初め
から反りが発生していることに起因する。そして、この
変形の形状は、異なる残留応力及び反りを有する両面に
向って、両側より同一速度のショット粒を投射した場合
、どちらか一方の側の面が湾曲状にへこみ、その反対側
の面が湾曲状にふくらむ形状となる。また、金属材料１
０の変形量は、ショット粒投射速度が高速であればある
ほど大きくなる。

従って、この変形を小さく押えるためには、ショット粒
投射速度を比較的低速に抑えざるを得ない。

しかしながら、ショット粒投射速度を金属材料１０に変
形が発生しない程度の速度にしてショット粒投射時間を
長く設定することによって成る程度の圧縮応力を金属材
料１０に付与することは可能であるが、材料強化に必要
な程度の大きさの圧縮応力値を得ることができない場合
が多々ある。

本発明は、」二連の如き実状に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、強化すべき領域の全面ではなくそれ
よりも狭い領域のみのショットピーニング加工であって
も板状金属材料に充分な圧縮応力を付与でき、しかも変
形を少く抑えることができ、その上に良好な衝撃吸収能
を付与し得るような板状金属材料の強化方法を提供する
ことにある。

ｄ、　課題を解決するための手段上述の目的を達成するために、本発明では、ショットピ
ーニング加工を施すことにより板状金属材料の強度を向
上させるようにした板状金属材料の強化方法において、
互いに直交するＸ及びＹ方向に沿ってそれぞれ整列され
た多数の散在箇所にショット粒を投射することにより、
前記散在箇所に圧縮応力を付与すると共に、整列方向に
沿って互いに隣接する散在箇所の間の中間領域における
前記Ｘ方向の残留応力を、これらの散在箇所の前記Ｘ方
向の圧縮応力よりも大きな圧縮応力とし、前記中間領域
における前記Ｙ方向の残留応力を、これらの散在箇所の
前記Ｙ方向の圧縮応力よりも小さな圧縮応力となすよう
にしている。

以下、本発明の一実施例に付き第１図〜第４図を参照し
て説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る強化方法を説明するた
めのものであって、本例においては、被加工物である板
状金属材料１の外形寸法と同一の寸法を有する一対の遮
蔽部材２ａ、２ｂが用いられる。これら一対の遮蔽部材
２ａ、２ｂは矩形板に多数の円形開孔３を縦方向及び横
方向にそれぞれ規則正しく整列配置して成るものである
。

次に、上述の遮蔽部材２ａ、２ｂを用いて板状金属材料
１をショットピーニング加工する場合に付き説明する。

まず、一対の遮蔽部材２ａ、２ｂを板状金属材料１の両
面に外縁を合わせた状態で当てがって、これらの遮蔽部
材２ａ、２ｂ間に板状金属材料１を挾持する。そして、
図外の締付治具によって板状金属材料１及び遮蔽部材２
ａ、２ｂを三者一体の状態で固定すると共に、図外の保
持手段にてこれを所定位置に保持する。

これにより、板状金属材料１は前記円形開孔３に対応す
る部分Ａが露出された状態で保持手段に取付けられ、か
つ第２図に示すように、表裏一対の遮蔽部材２ａ、２ｂ
の各円形開孔３が互いに対向配置されている。

このようにして、板状金属材料１をセツティングした後
に、左右両側のショット粒投射装置を作動させて多数の
ショット粒を板状金属材料１の表裏両面に対してそれぞ
れ直角方向に投射し、前記円形開孔３に対応する散在箇
所Ａにショットピーニング加工（塑性加工）を施す。な
お、この際、板状金属材料１の表裏両面のうち前記円形
開孔３に対応する散在箇所Ａ以外の部分は、既述の如く
完全にマスキングされているのでショットピーニング加
工は全く施されない。　以上のようにして、所定時間に
亘るショット粒の投射により塑性加工を完了した後、シ
ョット粒の投射を停止し、一連のショットピーニング加
工作業を終了する。

次に、上述の如きショットピーニング加工の具体例を以
下に示す。

具体例（１）板状金属材料１の材質　　　５Ｋ５（２）板状金
属材料１の寸法　　　横１００ｍｍ縦１８５ｍｎ厚さ２１真（６）加工条件くイ〉ショット粒の直径　　　　　　０．８１璽く口〉
ショット粒の硬度　　　　　ＨＲＣ５８くハ〉ショット
粒の材質　　　　　鋳鋼く二〉ショット粒の投射速度　
　　　５０ｍ／ｓ〈ホ〉ショット粒の投射時間　　　　
４分くへ〉ショット粒の投射角度　　　　９０゜＜ト〉
　　アークハイ　ト　　　　　　　　　　０，５璽ｌこ
の具体例によって得られた板状金属材料の表面のうち、
縦方向（Ｙ方向）に沿って配列された散在箇所Ａの中心
を結ぶ直線Ｌ（第１図参照）上の箇所の残留応力を測定
したところ第３図に示す如き結果となった。

第３図における実線は前記直線Ｌ　ｌの箇所の横方向（
Ｙ方向と直交するＸ方向）の残留応力をプロットしたも
のであって、その測定結果から明らかなように、ショッ
ト粒が投射された部分すなわちショットピーニング加工
部分Ａには符号ａで示されるような充分な圧縮応力（負
の応力）の発生が認められる。

また、横方向に沿って互いに隣接するショットピーニン
グ加工部分Ａの間の中間領域（ショットピーニング加工
されていない箇所）の残留応力は、符号すで示すように
両側のショットピーニング加工部分Ａの残留応力よりも
更に大きな圧縮応力が生じていることが認められる。し
かして、ショット粒を投射する部分が散在箇所であり、
ショットピーニング加工領域の面積が相対的に小さくて
も、板状金属材料１のＸ方向には充分な圧縮応力が付与
されてこの板状金属材料１が充分に強化されていること
が確認された。

また、第３図における破線は前記直線り上の箇所の縦方
向（前記Ｘ方向に直交するＹ方向）の残留応力をプロッ
トしたものであって、その測定結果から明らかなように
、Ｘ方向の残留応力よりも小さな値であり、しかもその
特性とほぼ逆の特性が付与されていることが認められる
。すなわち、ショットピーニング加工部分ＡのＹ方向の
圧縮応力は、縦方向に沿って互いに隣接する散在箇所Ａ
の間の中間領域の圧縮応力よりも大きな値となっている
ことが認められる。従って、比較的小さな値ではあるが
、板状金属材料１のＹ方向にも圧縮応力が付与されてこ
の板状金属材料１が強化されていることが確認された。

なお、第４図はショットピーニング加工前の板状金属材
料１の残留応力が零であるとして実験データを修正した
結果を示すものである。

以上、本発明の実施例につき述べたが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基づいて各種の変更が可能である。

例えば、ショット粒投射方萌、投射速度、投射時間２粒
径材質等の加工条件並びに円形開孔３の直径及びその間
隔等を適宜変更することによって、圧縮応力の調整を容
易に行なうことが可能である。さらに、板状金属材料１
を回転させつつショットピーニング加工するようにして
もよく、また板状金属材料１の片面のみを固定状態の下
でショッＩ−ピーニング加工し、その後に１８０°反転
させてもう一方の片面をショットピーニング加工するよ
うにしてもよい。

さらに、遮蔽部材２ａ、２ｂに円形以外（四角形、楕円
等）の形状の開孔を設けてもよい。

また、既述の実施例では、板状金属材料１の表裏両面の
対向箇所を同時にショットピーニング加工するようにし
たが、金属材料１が薄板の場合には、片面のみショット
ピーニング加工するだけでもよい。

ｅ、　発明の効果以上の如く、本発明は、互いに直交するＸ及びＹ方向に
沿ってそれぞれ整列された多数の散在箇所にショット粒
を投射することにより、前記散在箇所に圧縮応力を付与
すると共に、整列方向に沿って互いに隣接する散在箇所
の間の中間領域における前記Ｘ方向の残留応力を、これ
らの散在箇所の前記Ｘ方向の圧縮応力よりも大きな圧縮
応力となしく第３図及び第４図の実線参照）、前記中間
領域における前記Ｙ方向の残留応力を、これらの散在箇
所の前記Ｙ方向の圧縮応力よりも小さな圧縮応力となす
ようにしたものであるから（第３図及び第４図の破線参
照）、強化すべき領域の全面をショットピーニング加工
する場合よりも狭い面積部分（散在箇所）に通常の強さ
のうショットピーニング加工を施すことによって充分に
大きな圧縮応力を付与することができ、板状金属材料の
強化を図ることができる。さらに、このような作用効果
を奏し得るにも拘わらず、狭い領域（散在箇所）へのシ
ョットピーニング加工すなわち全体としては比較的弱い
ショットピーニング加工で済むため、板状金属材料の変
形の程度もそれに応じて少なく抑えることができる。

また、本発明に係る方法により得られた板状金属材料の
残留応力（圧縮応力）は、散在箇所（ショットピーニン
グ加工部分）の配列方向すなわち互いに直交するＸ及び
Ｙ方向に沿ってそれぞれ強弱が交互に生じると共に、そ
の強弱の繰り返しのパターンはＸ方向とＹ方向とでは逆
の特性となるため、強弱の平均値に相当する残留応力が
均一に付与されている場合に比べて、全ての方向に対し
てより効果的な衝撃吸収能を有することとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を説明するだめのも
のであって、第１図は板状金属材料に遮蔽部材を取付け
た状態を示す正面図、第２図は第１図における■−■線
断面図、第３図は本発明の強化方法にて板状金属材料を
強化した場合の残留応力の測定結果を示すグラフ、第４
図は残留応力の測定結果を修正したグラフ、第５図及び
第６図は従来例を説明するためのものであって、第５図
は第１図と同様の正面図、第６図は第５図における■−
ｖ’ｒ線断面図である。１・・・板状金属材料、　　２ａ、２ｂ・・・遮蔽部材
、３・・・円形開孔、Ａ・・・散在箇所（ショソ１−ピーニング加工部分）。Ｅ祭ＦｌゆＲ８； −と

Claims

【特許請求の範囲】

ショットピーニング加工を施すことにより板状金属材料
の強度を向上させるようにした板状金属材料の強化方法
において、互いに直交するＸ及びＹ方向に沿ってそれぞ
れ整列された多数の散在箇所にショット粒を投射するこ
とにより、前記散在箇所に圧縮応力を付与すると共に、
整列方向に沿って互いに隣接する散在箇所の間の中間領
域における前記Ｘ方向の残留応力を、これらの散在箇所
の前記Ｘ方向の圧縮応力よりも大きな圧縮応力とし、前
記中間領域における前記Ｙ方向の残留応力を、これらの
散在箇所の前記Ｙ方向の圧縮応力よりも小さな圧縮応力
としたことを特徴とする板状金属材料の強化方法。