JPH02311268A - Shot peening method - Google Patents

Shot peening method

Info

Publication number
JPH02311268A
JPH02311268A JP13044189A JP13044189A JPH02311268A JP H02311268 A JPH02311268 A JP H02311268A JP 13044189 A JP13044189 A JP 13044189A JP 13044189 A JP13044189 A JP 13044189A JP H02311268 A JPH02311268 A JP H02311268A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shot peening
particles
shot
projection time
arc height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13044189A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2712558B2 (en
Inventor
Takashi Matsumoto
隆 松本
Eizaburo Nakanishi
栄三郎 中西
Takuo Yamaguchi
拓郎 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP13044189A priority Critical patent/JP2712558B2/en
Publication of JPH02311268A publication Critical patent/JPH02311268A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2712558B2 publication Critical patent/JP2712558B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gear Processing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute a shot peening process of constant arc height to a material to be processed by controlling projection time so as to make a product of an average grain size of a shot peening grain raised to the third power and projection time a constant value, according to the variation in the average grain size of the operating shot peening grain. CONSTITUTION:In a device in use, relation between a motor current I and an average grain size d of a shot peening grain is experimentally examined, so as to preliminarily determine constants (a), (b), whereby projection time t can be calculated based on an aimed arc height value h and on the motor current I by an operation means B without measuring average grading of a shot each time. By executing a shot peening process of the projection time t, irrespective of a variation in a shot peening grain size, process intensity of the aimed arc height value h can be obtained constantly.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の目的】[Purpose of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、歯車、シャフト、ばねなどの表面にショット
ピーニング粒子を投射して当該部品の疲労強度を向上さ
せるのに利用されるショットピーニング方法に係わり、
さらに詳しくは、ショットピーニング粒子による加工度
を一定に制御して部品の疲労強度のばらつきを小さなも
のとするのに利用されるショットピーニング方法に関す
るものである。 (従来の技術) ショットピーニング処理は、インペラを回転させること
によってショットピーニング粒子と称する金属粒子を被
処理物表面に投射してその表面を加工硬化させると共に
表面層に残留圧縮応力を生じさせるものであって、疲労
強度を向上させる手段として、変速機用歯車や航空機用
構造部材などに対し広く応用されている。 このようなショットピーニング処理の実作業においては
、処理強度の指標としてのアークハイトを測定すること
によって生産管理が行われている。このアークハイトと
は、昭和57年9月1日に社団法人日本ばね工業会から
改訂第3版として発行された「ショットピーニング作業
標準]第4頁〜第6頁に記載されているように、ピーニ
ング処理の程度を一定サイズの試験板(アルメンストリ
ップ)にショットピーニングを施した場合の試験片の反
り量として評価するものであって、このアークハイトは
被処理物の疲労強度と良い相関を有している。 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、このようなショットピーニング処理にお
いては、処理の繰返しによるショットピーニング粒子の
摩耗、破損等の消耗に伴ってアークハイトが次第に低下
するため、新しいショットを補充することとなるが、こ
の補充の前後でのアークハイトに差が生じる結果、製品
の疲労強度がばらつくという問題点があり、このばらつ
き解消がショットピーニング処理における課題のひとつ
となっていた。 (発明の目的) 本発明は、上記のような従来の課題を解決するためにな
されたものであって、ショットピーニング粒子の粒径変
化に応じて投射時間を調整することによって、ショット
ピーニング粒子の粒径が変化してもアークハイトを常に
一定にすることができ、その結果被処理物の疲労強度の
ばらつきを小さなものとすることが可能であって、機械
部品の設計強度の下限値を高めることができるショット
ピーニング方法を提供することを目的としている。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a shot peening method used to project shot peening particles onto the surface of gears, shafts, springs, etc. to improve the fatigue strength of the parts.
More specifically, the present invention relates to a shot peening method that is used to reduce variations in fatigue strength of parts by controlling the degree of processing by shot peening particles to a constant level. (Prior art) Shot peening treatment involves projecting metal particles called shot peening particles onto the surface of a workpiece by rotating an impeller to work harden the surface and generate residual compressive stress in the surface layer. Therefore, it is widely applied to gears for transmissions, structural members for aircraft, etc. as a means to improve fatigue strength. In actual work of such shot peening treatment, production control is performed by measuring arc height as an index of treatment intensity. This arc height is as described in pages 4 to 6 of "Shot Peening Work Standards" published as the revised 3rd edition by the Japan Spring Manufacturers Association on September 1, 1980. The degree of peening treatment is evaluated as the amount of warpage of the test piece when shot peening is applied to a test plate of a certain size (Almen strip), and this arc height has a good correlation with the fatigue strength of the workpiece. (Problem to be solved by the invention) However, in this type of shot peening treatment, the arc height gradually decreases as the shot peening particles are worn out, damaged, etc. due to repeated treatments. Shot is replenished, but as a result of this difference in arc height before and after replenishment, there is a problem in that the fatigue strength of the product varies, and resolving this variation has been one of the challenges in shot peening processing. (Objective of the Invention) The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and it is possible to improve the shot peening particles by adjusting the projection time according to the change in the particle size of the shot peening particles. The arc height can be kept constant even if the grain size of The purpose of the present invention is to provide a shot peening method that can improve

【発明の構成】[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明者は、上記目的を達成するため、ショットピーニ
ング処理強度、すなわちアークバイトに影響を及ぼす諸
因子について鋭意検討を重ね、それらの相互関係につい
ての多くの実験データを調査解析した結果、アークハイ
トhは、一般に次式で表わし得ることを見出した。 h=c 1 og (dja v2 * t)ここで、
Cは使用するショットピーニング装置により決まる定数
、■は前記ショットピーニング装置のインペラ回転数に
よって決まる定数、dはショットの平均粒径、tは投射
時間である。 さらに、本発明者は、前記ショットの平均粒径とインペ
ラモータのモータ電流との間の関係に着目した結果、シ
ョットピーニング粒子の平均粒径とインペラのモータ電
流との間には直線的な関係が認められ、前述のアークハ
イトとショットピーニング粒子の平均粒径との関係式か
らアークハイトはインペラモータのモータ電流と投射時
間の関数として表わすことができ、インペラモータのモ
ータ電流を検出して上記関数が一定となるように投射時
間をコントロールすることによって、ショットピーニン
グ粒子の粒径が変化してもアークハイトを常に一定に制
御することができるという全く新しい知見を得るに到っ
た。 本発明に係るショットピーニング方法は、上記知見に基
づくものであって、操業中のショットピーニング粒子の
平均粒径の変化に応じて、前記ショットピーニング粒子
の平均粒径の3乗と投射時間との積が一定値となるよう
に投射時間を制御する構成としたことを特徴としており
、一実施態様にあってはショットピーニング粒子の平均
粒径を当該平均粒径との間で直線的な相関を有するイン
ペラモータのモータ電流の関数として投射時間を制御す
る構成としたことを特徴とするものであり、本発明に係
るショットピーニング方法を実施するショットピーニン
グ装置の一実施態様は、マニュアル入力された目標とす
るアークハイト値とモータ電流検出手段によって検出さ
れたインペラモータのモータ電流値とから投射時間を算
出して出力する演算手段と、前記演算手段の出力に基づ
いて前記投射時間の間だけインペラモータを駆動するモ
ータ駆動手段とを備えた構成とじたちのであって、本発
明において用いるショットピーニング粒子としては常温
のものだけでなく冷却    −したものや加熱したも
のなどを用いることも可能であって、上述した構成を前
述した従来の課題を解決するための手段としたことを特
徴としている。 (発明の作用) 以下に、本発明の実施態様をショットピーニング粒子の
吹き付は手段としてインペラを使用した場合を例にとっ
て作用と共に詳しく説明する。 前記関係式 %式%(1) において、CおよびVはショットピーニング装置および
インペラ回転数によって決まる定数であるから、d’ 
tすなわちショットの平均粒径と投射時間との積を一定
にすればアークハイトhも一定になることが明らかであ
る。したがって、予め実験を行ってCおよびVを求めて
おき、シヨ・ントの粒径変化に応じてd’ tが前記定
数c、vと目標アークハイト値りとによって決まる一定
値となるように投射時間tを制御するようにすることに
より、常に目標とするアークハイト(ilIhのショッ
トピーニング処理が施されるようになる。 また、前記関係式(1)は、 工 t=10°/d’  v2      −・・(1)’
と変形することができ、前記ショットピーニング粒子の
平均粒径dはインペラモータのモータ電流■との間に相
関があり、一般にモータ電流Iの一次式 %式%(2) で表わされる(a、bはショットピーニング装置によっ
て決まる定数〕ため、投射時間tは口 t=コ了十を璽]子   ・・・(3)と書き表わされ
る。 したがって、使用する装置についてモータ電流工とショ
ットピーニング粒子の平均粒径dとの関係を実験的に調
査し、常数a、bを予め求めておくことによって、その
都度ショットの平均粒径を測定することなく、投射時間
tが目標アークハイト値りとモータ電流■とから算出さ
れ、この投射時間tのショットピーニング処理を施すこ
とによって、ショットピーニング粒子径の変動にもかか
わらず常に目標アークハイト値りの処理強度が得られる
ようになる。 また、本発明に係るショットピーニング方法の実施に使
用されるショットピーニング装置の一実施態様において
は、マニュアル入力された目標とするアークハイト値と
インペラモータのモータ電流検出器の出力とに基づいて
投射時間を算出する演算手段と、前記インペラモータの
回転開始後前記投射時間が経過したときに前記インペラ
モータへの電源供給を遮断するモータ駆動手段とを備え
ており、演算手段がマニュアル入力された目標アークハ
イト値りとモータ電流検出器によって検出されたインペ
ラモータのモータ電流■とから投射時間tを前記関係式
(3)に従って自動的に算出し、モータ駆動手段が前記
演算手段からの投射時間tの出力に応じて、時間tの間
だけインペラモータを回転させるため、ショットの粒子
径が変動しても常に目標アークハイト値りのショットピ
ーニング処理を全自動で行うようになっている。 (実施例) 第1図は、あるショットピーニング装置を用いて、イン
ペラ回転数200 Or p m 、投射時間240 
s e cの条件でショットピーニング処理を行った場
合のアークハイ)hとショットピーニング粒子の平均粒
径dとの関係を調査したものである。なお、このアーク
ハイトhはアルメンストリップAゲージ(板厚1.29
5±0.025mm)により測定したものであり、平均
粒径dは、約1kgのショットピーニング粒子をサンプ
リングし、目開き7001Lm、500ILm。 300JLm−,100gmの4段階の篩で篩い分けた
ときの各篩上の残存ショットピーニング粒子重量から次
式によって求めたものである。 なお、Wrはサンプリング全重量、W7oO9W5゜。 、W3゜。、Wl。。はそれぞれ目開き700ルm 、
 500ルm 、 300島m。 100 gmの篩上に残存したショットピーニング粒子
重量、WtooPは目開き100ルmの篩を通過したシ
ョットピーニング粒子の重量である。 第1図の結果は、インペラ回転数が200Orpm、投
射時間が240 s e cとそれぞれ一定であること
から h=0.311ogd3+0.6  ・・−(4)と近
似することができ、前記一般式(1)と比較することに
より、定数Cおよびv2はそれぞれ0.31および0.
3587であることが求まる。 すなわち、このショットピーニング装置の場合のアーク
ハイトhとショットピーニング粒子の平均粒径dおよび
投射時間tとの関係は h=0.311og (0,3587d’−t)・・・
(5) で与えられ、上記(4)式は、 と書き表わすことができる。 上記(4)7式の右辺は目標とするアークハイト値りを
定めることにより一定値となり、ショットピーニング粒
子の消耗に応じて、ショットピーニング粒子の平均粒径
の3乗と投射時間tとの積djtが前記一定値になるよ
うに投射時間tをコントロールすることによって、アー
クバイトが常に目標値りであるショットピーニング処理
が可能となることになる。 第1表は、目標アークハイト値を0.45mmとして、
すなわち(5)7式よりa3tが78.9になるように
投射時間tを制御してショットピーニング処理を施した
場合のアークハイト実測値を示すものである。なお、シ
ョットピーニング粒子の平均粒径は、前述の篩分は法に
よって、投射前にそれぞれ測定した。 l 第1表から判るように、ショットピーニング粒子の平均
粒径の減少に応じて、d3tの値が78.9になるよう
に投射時間tを増すことによって、前記平均粒径が0 
、78〜0 、62mmまでも変化したにもかかわらず
、アークハイトを0.45±O,01mmの範囲に収め
得ることが確認された。 第2図は、前記実施例に用いたショットピーニング装置
を用いて、ショットピーニング粒子の平均粒径dとイン
ペラモータのモータ電流Iとの関係を調査したものであ
る。 ′ この図から、前記平均粒径dとモータ電流Iの関係は、 d=0.147I−0,56・・・(6)と近似され、
前記(5)7式と(6)式とからが得られる。 第2表は、目標アークハイト値を同じく0.45mmと
して、稼動中のインペラモータのモータ電流偏重を計測
し、(7)式に従って投射時間tを決定してショットピ
ーニング処理を行った場合のアークハイト実測値を示す
ものである。 なお、モータ電流工は、処理終了直前の電流値をもって
次の処理の投射時間を算出した。 第2表から判るように、ショットピーニング処理におけ
る投射時間tをインペラモータのモータ電流偏重に基づ
いて決定することにより、アークハイトを0.45±0
.01mmの範囲内に収めることができ、常に一定の処
理強度が得られることが確認された。この実施例では、
インペラモータのモータ電流から処理時間を算出するこ
とができ、その都度ショットピーニング粒子の平均粒度
を測定する必要がないため、処理時間の算出が早く極め
て実用的である。 第3図は、本発明に係るショットピーニング方法の実施
に使用されるショットピーニング装置の一実施例におけ
る制御回路を示すもので、当該ショットピーニング装置
1は、ショットを被処理物に投射するインペラ2と、こ
のインペラ2を回転させるインペラモータ3を備えると
共に、このインペラモータ3のモータ電流を検出する電
流計4と、後述する演算回路8からの出力に基づく第1
のデジタルタイマ5からの信号によって前記電流計4の
電流値を取り込むトリガ6と、前記トリガ6によって取
り込んだ電流値をデジタル電流値Iに変換するA/Dコ
ンバータ7とからなるモータ電流検出手段Aを備え、さ
らに前記モータ電流検出手段からの電流偏重とマニュア
ル入力された目標アークハイト値りとから投射時間tを
前記関数(3)式に従って算出する演算手段Bである演
算回路8を備え、さらに前記インペラモータ3をON・
OFFするスイッチ9および前記演算回路8からの出力
に基づき前記スイッチ9のON・OFFを指示する第2
のデジタルタイマ10からなるモータ駆動手段Cとを備
えている。 上記構成のショットピーニング装置1を始動させると、
まず始動プログラムが作動し、インペラ2を回転させて
インペラモータ3のモータ電流偏重をトリガ6によって
取り込み、演算回路8に自動入力する。次に、目標アー
クハイト値りをキーボードあるいはテンキーなどにより
前記演算回路8にマニュアル入力すると、投射時間tが
前記関数(3)式 に従って自動的に算出される。 算出された投射時間tは、ショットピーニング処理時間
として第2のデジタルタイマ10に入力され、ショット
ピーニング処理開始後を秒経過時にスイッチ9がOFF
作動し、インペラモータ3を自動停止させるようになっ
ている。また、このとき、第1のデジタルタイマ5には
、t−xが入力され、投射終了X抄部にトリガをかけ、
その時のモータ電流値I′が取り込まれ、次のショット
ピーニング処理のデータとして演算回路8に入力される
。このとき、目標アークハイト値が新たに入力されなけ
れば、目標アークハイトは変らないものとして次のショ
ットピーニング処理における投射時間t′が前記と同様
に自動算出され、前記第2のデジタルタイマ10に入力
され、次のショットピーニング処理開始後t′秒経過後
にインペラモータ3が自動停止するようになっている。 このようにしてショットピーニング処理が繰り返される
。 なお前記Xは予め設定するものであるが、次のショット
ピーニング処理時のモータ電流値に極力近い値を取り込
むようにするため、小さい値とすることが望ましい。 このような自動制御装置を前記実施例に用いたショット
ピーニング装置に組み込み、目標アークバイト値を同じ
<0.45mmとすると共に、装置の各定数をc=0.
31.v2=0.3587.a=0.147.b=−0
,56としてショットピーニング処理を施した結果、ア
ークハイト値は、すべて0.45±0.01mmの範囲
内に収まることが確認された。なお、この時のショット
ピーニング粒子の平均粒径は、当初0.74mmであっ
たものがすべての処理の終了した時点で0.62mmに
まで細粒化していた。 このように、本発明に係るショットピーニング方法の実
施に用いられるショットピーニング装置では、ショット
ピーニング粒子の粒径の減少をモータ電流によって検出
し、それに応じてショットピーニング粒子の投射時間が
自動的に延長されるため、常に一定強度のショットピー
ニング処理を行うことができる。 以上のように、本発明の上記実施例においては、ショッ
トの破損、摩耗による消耗に応じてショットの投射時間
を長くすることによって、常に一定の強度のショットピ
ーニング処理を行うようにし処理品の疲労強度のばらつ
きを小さくして設計強度の下限値を高めることができる
ようにしたものであるが、ショットピーニング粒子の破
損消耗は処理時間の延長を来たし、新しいショットピー
ニング粒子の補充頻度を高めるため、コスト上望ましく
ないことは言うまでもない。 本発明者は、上記観点からショツト粒子の破損防止につ
いて種々検討した結果、被処理品に対して熱による影響
がさほど大きくならない場合には、ショットピーニング
粒子をその素材の延性−脆性遷移温度以上に、望ましく
は80°C〜200°Cの範囲の温度に加熱することに
よってショットの消耗率を大幅に低減できることを見出
した。 第4図は、このような熱間ショットピーニングの実施要
領を示すものである。 図において、被処理物11は、回転テーブル12に据え
付けられ、当該回転テーブル12と共に回転するように
なっている。 ショットピーニング粒子13は、ショットピーニング粒
子加熱器14で加熱され、ショットピーニング粒子出力
管15より高速回転するインペラ16の上に供給され、
前記被処理物11に向けて投射され、被処理物11の表
面に高速衝突する。 上記ショットピーニング処理は、すべてショットピーニ
ング室17内で行われ、ショットピーニング粒子13が
前記ショットピーニング室17の外に飛散しないように
なっている。 ショットピーニング後のショットピーニング粒子は、回
収ショットピーニング粒子輸送管18を通って粒子選別
機19に輸送される。粒子選別機19は、所定の粒子サ
イズ以下の粒子を除去し、残存したショットピーニング
粒子をショットピーユング粒子加熱器14へ送り出す。 前記ショットピーニング粒子加熱器14では、粒子選別
機19から送り出されて来たショットピーニング粒子と
新品ショットピーニング粒子補給機20から補充された
ショットピーニング粒子を所定の温度に加熱して所定量
をショットピーニング粒子出力管15へ送出する。 本例では、平気粒径0.6mm、硬さHRC58のショ
ットピーニング粒子を100±5°Cに加熱して、投射
速度70mm/seeの条件で表面硬さHRC61のS
 0M420浸炭焼入焼戻鋼からなるシャフトにショッ
トピーニング処理を施した。 第5図は、上記のショットピーニングを1時間行なった
場合のショットピーニング粒子消耗量をショットピーニ
ング粒子の加熱を行わない場合と比較して示したもので
ある。このような熱間でのショットピーニング方法とす
ることで、ショットピーニング粒子の消耗量を従来のシ
ョットピーニング方法とくらべて1/2以下とすること
ができた。 この場合、ショットピーニング粒子の加熱温度は、ショ
ットピーニング粒子素材の延性−脆性遷移温度以上であ
ればよく、鋼のショットピーニング粒子においては80
°C以上とし、加熱温度の上限は、ショットピーニング
粒子の焼戻し軟化を考慮して200°C以下とするもの
であり、このような高温のショットピーニング粒子を用
いたショットピーニング方法においても、操業中のショ
ットピーニング粒子の変化に応じて、前記ショットピー
ニング粒子の平均粒径と投射時間とであられされる関係
において前記投射時間を制御することによって、被処理
物のアークハイトのばらつきを小さなものとすることが
可能であり、被処理物の疲労強度のばらつきをより一層
小さなものにできることが認められた。 また、この種のショットピーニング方法において、本発
明者はさらに詳細に検討を加えた結果、被処理物の温度
を制御しない従来のショットピーニング方法では、より
高速で鋼球等を被処理物に投射する場合に、被処理物表
面における塑性変形による発熱が大きくなり過ぎ、この
熱により被熱処理物の加工硬化した表面が同時に回復現
象を起こすことがあって被処理物によってはその疲労強
度が十分に上らないこともないとはいえない。 そこでこのような被処理物の場合には鋼球を温度制御さ
れた高速噴射する水に混合させ、被処理物表面に高速衝
突させることも考えられる。 第6図は、このような対策を施す場合の例を示す図であ
る。図において、ショットピーニング粒子21は、噴射
流水22に混合された状態で、回転テーブル23の上に
据えられた被処理物24に衝突する。衝突後、前記ショ
ットピーニング粒子21と水は、回収室25に回収され
、ショットピーニング粒子21は沈降し、伝送管26を
通ってショットピーニング粒子選別供給装置27へ運ば
れる。回収された水は温度制御装置28にて所定の温度
にコントロールされて水噴射装置29へ送給され、所定
の流速を与えられ噴射される。 ショットピーニング粒子選別供給装置27で選別された
ショットピーニング粒子は、新品ショットピーニング粒
子補給装置30により、ショットピーニング粒の補給が
行なわれ、水噴射装置29から噴射される流水に所定量
だけ混合される。このようにして流水とショットピーニ
ング粒子は、水流噴射管31の中で混合され、被処理物
24に噴射される。 木対策例では、平均粒径0.5mmのショットピーニン
グ粒子を5±1°Cにコントロールした噴射速度100
m/secの流水中に混合して、5Cr420浸炭焼入
焼戻鋼からなる切欠付き回転曲げ試験片にショットピー
ニング処理を施した。 第7図は、木対策例によりショットピーニング処理を施
した前記切欠き付き回転曲げ試験片を用いた疲労試験結
果を示すものであり、同図には比較としてエアノズル式
ショットピーニングにより、同様の切欠き付き曲げ試験
片に同一条件で、室温(20°C)でショットピーニン
グ処理を施した場合の疲労試験結果が併せて示しである
。第7図より明らかなように、木対策例のショットピー
ニング方法とすることにより、疲労強度が約10%向上
した。 この対策例は、冷却媒体(ショットピーニング粒子の輸
送媒体でもある)を特に水に限定するものではなく、ま
たこの媒体の温度を特に限定するものではない。例えば
塩水で一20’Oに温度コントロールしてもよい。少な
くともこの媒体の温度は20℃以下であれば良く、この
ように被処理物の温度を制御して行うショットピーニン
グ方法においても、操業中のショットピーニング粒子の
変化に応じて、前記ショットピーニング粒子の平均粒径
と投射時間とであられされる関係において前記投射時間
を制御することによって、被処理物のアークハイトのば
らつきを小さなものとすることが可能であり、被処理物
の疲労強度のばらつきをより一層小さなものにできるこ
とが認められた。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted extensive studies on shot peening treatment intensity, that is, various factors that affect arc bite, and conducted many experiments on the interrelationships among them. As a result of investigating and analyzing the data, it was found that the arc height h can generally be expressed by the following formula. h=c 1 og (dja v2 * t) where,
C is a constant determined by the shot peening device used, ■ is a constant determined by the impeller rotation speed of the shot peening device, d is the average particle diameter of the shot, and t is the projection time. Further, the present inventor focused on the relationship between the average particle diameter of shot peening particles and the motor current of the impeller motor, and found that there is a linear relationship between the average particle diameter of shot peening particles and the motor current of the impeller. is recognized, and from the above-mentioned relational expression between the arc height and the average particle diameter of shot peening particles, the arc height can be expressed as a function of the motor current of the impeller motor and the projection time, and the motor current of the impeller motor is detected and the above By controlling the projection time so that the function remains constant, we have obtained a completely new finding that the arc height can always be controlled to be constant even if the particle size of the shot peening particles changes. The shot peening method according to the present invention is based on the above-mentioned knowledge, and is based on the relationship between the cube of the average particle size of the shot peening particles and the projection time, depending on the change in the average particle size of the shot peening particles during operation. In one embodiment, the shot peening particles have a linear correlation between the average particle diameter of the shot peening particles and the average particle diameter. An embodiment of the shot peening apparatus for carrying out the shot peening method according to the present invention is characterized by having a configuration in which the projection time is controlled as a function of the motor current of an impeller motor having a shot peening method according to the present invention. calculation means for calculating and outputting a projection time from the arc height value and the motor current value of the impeller motor detected by the motor current detection means; The shot peening particles used in the present invention are not only at room temperature, but can also be cooled or heated. The present invention is characterized in that the above-described configuration is used as a means for solving the conventional problems mentioned above. (Operation of the Invention) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail along with the operation using an example in which an impeller is used as a means for spraying shot peening particles. In the above relational expression % formula % (1), since C and V are constants determined by the shot peening device and the impeller rotation speed, d'
It is clear that if t, that is, the product of the average particle diameter of the shot and the projection time, is made constant, the arc height h will also be constant. Therefore, C and V are determined by conducting an experiment in advance, and projection is performed so that d' t becomes a constant value determined by the constants c and v and the target arc height value according to the change in the grain size of the shot. By controlling the time t, the shot peening process can always be performed at the target arc height (ilIh). Also, the above relational expression (1) is as follows: t=10°/d' v2 -...(1)'
The average particle diameter d of the shot peening particles has a correlation with the motor current of the impeller motor, and is generally expressed by the linear equation of the motor current I, % (2) (a, b is a constant determined by the shot peening equipment], and therefore the projection time t is written as: (3). By experimentally investigating the relationship with the average particle diameter d and determining the constants a and b in advance, the projection time t can be adjusted to the target arc height value without having to measure the average particle diameter of each shot each time. By performing the shot peening treatment for this projection time t, it is possible to always obtain a treatment intensity equal to the target arc height value regardless of fluctuations in the shot peening particle diameter. In one embodiment of the shot peening apparatus used to carry out the shot peening method according to the above, the projection time is calculated based on the manually input target arc height value and the output of the motor current detector of the impeller motor. and a motor drive means for cutting off power supply to the impeller motor when the projection time has elapsed after the start of rotation of the impeller motor, and the calculation means calculates the manually input target arc height value. The projection time t is automatically calculated from the motor current of the impeller motor detected by the motor current detector according to the relational expression (3), and the motor driving means responds to the output of the projection time t from the calculation means. Since the impeller motor is rotated only for the time t, the shot peening process is always performed fully automatically at the target arc height value even if the particle diameter of the shot varies. (Example) First The figure shows a shot peening machine with an impeller rotation speed of 200 Or p m and a projection time of 240
The relationship between the arc height (h) and the average particle diameter d of shot peening particles was investigated when shot peening treatment was performed under the conditions of sec. In addition, this arc height h is Almen strip A gauge (plate thickness 1.29
5±0.025 mm), and the average particle diameter d was measured by sampling shot peening particles of about 1 kg, with an opening of 7001 Lm and 500 ILm. The shot peening particles were determined by the following formula from the weight of the shot peening particles remaining on each sieve when they were sieved through four stages of 300 JLm and 100 gm. In addition, Wr is the total weight of the sample, W7oO9W5°. , W3゜. , Wl. . Each has an opening of 700 lumens,
500 lm, 300 islands m. The weight of shot peening particles remaining on a sieve of 100 gm, WtooP, is the weight of shot peening particles that have passed through a sieve with an opening of 100 lm. The result shown in Figure 1 can be approximated as h=0.311ogd3+0.6...-(4) since the impeller rotation speed is constant at 200 rpm and the projection time is constant at 240 seconds, and the above general formula By comparing with (1), the constants C and v2 are 0.31 and 0.31, respectively.
It is found that it is 3587. That is, in the case of this shot peening apparatus, the relationship between the arc height h, the average particle diameter d of shot peening particles, and the projection time t is h=0.311og (0,3587d'-t)...
(5) The above equation (4) can be written as follows. The right side of the above equation (4)7 becomes a constant value by determining the target arc height value, and depending on the consumption of shot peening particles, the product of the cube of the average particle diameter of shot peening particles and the projection time t By controlling the projection time t so that djt becomes the constant value, it becomes possible to perform shot peening processing in which the arc bite is always at the target value. Table 1 shows that the target arc height value is 0.45 mm.
That is, it shows the actual measured value of the arc height when the shot peening process is performed by controlling the projection time t so that a3t becomes 78.9 from the formula (5). The average particle diameter of the shot peening particles was measured by the sieving method described above before each shot peening. l As can be seen from Table 1, as the average particle size of shot peening particles decreases, by increasing the projection time t so that the value of d3t becomes 78.9, the average particle size can be reduced to 0.
It was confirmed that the arc height could be kept within the range of 0.45±0.01 mm even though the arc height varied from 0.45±0.01 mm. FIG. 2 shows an investigation of the relationship between the average particle diameter d of shot peening particles and the motor current I of the impeller motor using the shot peening apparatus used in the above example. ' From this figure, the relationship between the average particle diameter d and the motor current I is approximated as d=0.147I-0,56...(6),
The above formula (5)7 and (6) can be obtained. Table 2 shows the arc when the target arc height value is also 0.45 mm, the motor current bias of the operating impeller motor is measured, the projection time t is determined according to equation (7), and shot peening is performed. This shows the actual measured height value. The motor electrician calculated the projection time for the next process using the current value immediately before the end of the process. As can be seen from Table 2, by determining the projection time t in the shot peening process based on the motor current bias of the impeller motor, the arc height can be adjusted to 0.45±0.
.. It was confirmed that the treatment strength could be kept within a range of 0.01 mm, and that a constant treatment strength could always be obtained. In this example,
Processing time can be calculated from the motor current of the impeller motor, and there is no need to measure the average particle size of shot peening particles each time, so calculation of processing time is quick and extremely practical. FIG. 3 shows a control circuit in an embodiment of a shot peening apparatus used to carry out the shot peening method according to the present invention. , an impeller motor 3 that rotates the impeller 2, an ammeter 4 that detects the motor current of the impeller motor 3, and a first
motor current detection means A consisting of a trigger 6 that captures the current value of the ammeter 4 in response to a signal from the digital timer 5; and an A/D converter 7 that converts the current value captured by the trigger 6 into a digital current value I; further comprising an arithmetic circuit 8 which is an arithmetic means B for calculating the projection time t according to the function (3) from the current bias from the motor current detection means and the manually input target arc height value; Turn on the impeller motor 3.
A second switch for instructing ON/OFF of the switch 9 based on the switch 9 to be turned OFF and the output from the arithmetic circuit 8.
A motor drive means C consisting of a digital timer 10 is provided. When the shot peening apparatus 1 with the above configuration is started,
First, a starting program is activated to rotate the impeller 2 and take in the motor current imbalance of the impeller motor 3 by the trigger 6, and automatically input it to the arithmetic circuit 8. Next, when the target arc height value is manually input into the arithmetic circuit 8 using a keyboard or numeric keypad, the projection time t is automatically calculated according to the function (3). The calculated projection time t is input to the second digital timer 10 as the shot peening processing time, and the switch 9 is turned off when seconds elapse after the start of the shot peening processing.
The impeller motor 3 is activated and the impeller motor 3 is automatically stopped. Also, at this time, t-x is input to the first digital timer 5, and a trigger is applied to the projection end X extraction section.
The motor current value I' at that time is taken in and input to the arithmetic circuit 8 as data for the next shot peening process. At this time, if a new target arc height value is not input, the projection time t' in the next shot peening process is automatically calculated in the same manner as above, assuming that the target arc height remains unchanged, and the second digital timer 10 The impeller motor 3 is configured to automatically stop t' seconds after the start of the next shot peening process. In this way, the shot peening process is repeated. Although X is set in advance, it is desirable to set it to a small value in order to obtain a value as close as possible to the motor current value during the next shot peening process. Such an automatic control device is incorporated into the shot peening device used in the above example, and the target arc bite value is set to the same <0.45 mm, and each constant of the device is set to c=0.
31. v2=0.3587. a=0.147. b=-0
, 56 was subjected to shot peening treatment, and it was confirmed that the arc height values were all within the range of 0.45±0.01 mm. Note that the average particle diameter of the shot peening particles at this time was initially 0.74 mm, but it had been refined to 0.62 mm by the time all the treatments were completed. As described above, in the shot peening apparatus used to carry out the shot peening method according to the present invention, a decrease in the particle size of shot peening particles is detected by the motor current, and the projection time of shot peening particles is automatically extended accordingly. Therefore, shot peening treatment can always be performed at a constant intensity. As described above, in the above-mentioned embodiment of the present invention, shot peening treatment is always performed at a constant intensity by lengthening the shot projection time in accordance with shot damage and consumption due to wear. This was designed to reduce the variation in strength and raise the lower limit of the design strength, but damage and consumption of shot peening particles prolongs the processing time, and in order to increase the frequency of replenishing new shot peening particles, Needless to say, this is not desirable in terms of cost. As a result of various studies on preventing damage to shot peening particles from the above-mentioned viewpoint, the present inventor found that if the effect of heat on the processed product is not so great, shot peening particles should be heated above the ductile-brittle transition temperature of the material. It has been found that the rate of shot wastage can be significantly reduced by heating the shot to a temperature preferably in the range of 80°C to 200°C. FIG. 4 shows the procedure for carrying out such hot shot peening. In the figure, a workpiece 11 is installed on a rotary table 12 and rotates together with the rotary table 12. The shot peening particles 13 are heated by a shot peening particle heater 14 and supplied from a shot peening particle output pipe 15 onto an impeller 16 rotating at high speed.
The light is projected toward the object to be processed 11 and collides with the surface of the object to be processed 11 at high speed. All of the above shot peening processing is performed within the shot peening chamber 17 so that the shot peening particles 13 are not scattered outside the shot peening chamber 17. The shot peening particles after shot peening are transported to a particle sorter 19 through a recovered shot peening particle transport pipe 18 . The particle sorter 19 removes particles smaller than a predetermined particle size and sends the remaining shot peening particles to the shot peening particle heater 14 . The shot peening particle heater 14 heats the shot peening particles sent out from the particle sorter 19 and the shot peening particles replenished from the new shot peening particle replenishing machine 20 to a predetermined temperature to subject a predetermined amount to shot peening. The particles are sent to the particle output tube 15. In this example, shot peening particles with an average particle diameter of 0.6 mm and a hardness of HRC58 are heated to 100±5°C, and shot peening particles with a surface hardness of HRC61 are heated at a projection speed of 70 mm/see.
A shaft made of 0M420 carburized, quenched and tempered steel was subjected to shot peening treatment. FIG. 5 shows the amount of shot peening particles consumed when the above-mentioned shot peening is performed for one hour in comparison with when the shot peening particles are not heated. By using such a hot shot peening method, the amount of shot peening particles consumed could be reduced to 1/2 or less compared to the conventional shot peening method. In this case, the heating temperature of the shot peening particles may be higher than the ductile-brittle transition temperature of the shot peening particle material;
°C or higher, and the upper limit of the heating temperature is 200 °C or lower in consideration of tempering softening of shot peening particles.Even in shot peening methods using such high-temperature shot peening particles, By controlling the projection time in accordance with the change in the shot peening particles in a relationship established between the average particle diameter of the shot peening particles and the projection time, variations in the arc height of the workpiece are reduced. It has been found that the variation in fatigue strength of the processed object can be further reduced. In addition, as a result of further detailed study of this type of shot peening method, the present inventor found that in conventional shot peening methods that do not control the temperature of the workpiece, steel balls, etc. are projected onto the workpiece at a higher speed. When heat treatment is performed, the heat generated by plastic deformation on the surface of the workpiece becomes too large, and this heat may cause the work-hardened surface of the workpiece to recover at the same time. That's not to say that it won't go up. Therefore, in the case of such a workpiece, it may be possible to mix steel balls with temperature-controlled water that is jetted at high speed, and to make the steel balls collide with the surface of the workpiece at high speed. FIG. 6 is a diagram showing an example of a case where such a measure is taken. In the figure, shot peening particles 21 collide with a workpiece 24 placed on a rotary table 23 while being mixed with jet water 22 . After the collision, the shot peening particles 21 and water are collected in the recovery chamber 25, and the shot peening particles 21 are sedimented and transported to the shot peening particle sorting and supplying device 27 through the transmission pipe 26. The recovered water is controlled to a predetermined temperature by a temperature control device 28, and is sent to a water injection device 29, where it is given a predetermined flow rate and is injected. The shot peening particles sorted by the shot peening particle sorting and supplying device 27 are replenished with shot peening particles by a new shot peening particle supplying device 30, and mixed in a predetermined amount with the running water injected from the water injection device 29. . In this way, the flowing water and shot peening particles are mixed in the water jet pipe 31 and sprayed onto the object 24 to be treated. In the tree control example, shot peening particles with an average particle diameter of 0.5 mm were sprayed at a speed of 100 at a temperature of 5 ± 1°C.
The mixture was mixed in flowing water at a rate of m/sec, and shot peening was applied to a rotary bending test piece with a notch made of 5Cr420 carburized, quenched and tempered steel. Figure 7 shows the results of a fatigue test using the rotary bending test piece with the notch that was subjected to shot peening as a wood countermeasure. Also shown are the fatigue test results when shot peening was performed on the notched bending test piece at room temperature (20°C) under the same conditions. As is clear from FIG. 7, the fatigue strength was improved by about 10% by using the shot peening method for wood treatment. This example of countermeasure does not specifically limit the cooling medium (which is also a transportation medium for shot peening particles) to water, nor does it specifically limit the temperature of this medium. For example, the temperature may be controlled at -20'O with salt water. At least the temperature of this medium should be at most 20°C, and even in the shot peening method performed by controlling the temperature of the object to be treated, the shot peening particles are adjusted according to changes in the shot peening particles during operation. By controlling the projection time based on the relationship between the average particle size and the projection time, it is possible to reduce variations in the arc height of the workpiece, and to reduce variations in the fatigue strength of the workpiece. It was recognized that it could be made even smaller.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上説明して来たように、本発明に係るショットピーニ
ング方法は、操業中のショットピーニング粒子の平均粒
径の変化に応じて前記ショットピーニング粒子の平均粒
径の3乗と投射時間との積が一定値となるように投射時
間を制御する構成としたものであるから、操業中にショ
ットピーニング粒子の粒径が変化したとしても、それに
合わせて投射時間を制御することによって被処理品に対
して常に一定のアークハイトのショットピーニング処理
が可能となり、被処理部品の疲労強度等のばらつき解消
に大きく寄与して機械部品の設計強度の下限値を向上さ
せることができるようになるものであるという著しく優
れた効果がもたらされる。
As explained above, in the shot peening method according to the present invention, the product of the cube of the average particle size of the shot peening particles and the projection time is adjusted according to the change in the average particle size of the shot peening particles during operation. Since the structure is such that the projection time is controlled so that the This makes it possible to perform shot peening treatment with a constant arc height at all times, greatly contributing to eliminating variations in fatigue strength, etc. of the parts to be treated, and improving the lower limit of the design strength of mechanical parts. A significantly better effect is produced.

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

第1図は本発明に係るショットピーニング方法の実施例
におけるショットピーニング粒子の平均粒径とアークハ
イトとの関係を示すグラフ、第2図は同じくショットピ
ーニング粒子の平均粒径とインペラモータのモータ電流
との関係を示すグラフ、第3図は本発明に係るショット
ピーニング方法の実施に使用するショットピーニング装
置の制御回路例を説明するブロック図、第4図は加熱し
たショットピーニング粒子を用いるショットピーニング
方法を示す説明図、第5図は第4図に示すショットピー
ニング方法におけるショットピーニング粒子の消耗率に
対するショットピーニング粒子の加熱の効果を示すグラ
フ、第6図は被処理物の温度を制御するショットピーニ
ング方法を示す説明図、第7図は第6図に示すショット
ピーニング方法における繰返応力と破断繰返数との関係
を示すグラフである。 特許出願人   日産自動車株式会社 代理人弁理士  小  塩   豊 N (LLJ田) LI  AkXtl、−L(V)  I
′1’=専b−1
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the average particle diameter of shot peening particles and arc height in an example of the shot peening method according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the average particle diameter of shot peening particles and the motor current of the impeller motor. 3 is a block diagram illustrating an example of a control circuit of a shot peening apparatus used to implement the shot peening method according to the present invention, and FIG. 4 is a shot peening method using heated shot peening particles. FIG. 5 is a graph showing the effect of heating shot peening particles on the consumption rate of shot peening particles in the shot peening method shown in FIG. An explanatory diagram showing the method, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the repeated stress and the number of rupture cycles in the shot peening method shown in FIG. 6. Patent Applicant Nissan Motor Co., Ltd. Representative Patent Attorney Yutaka Oshio N (LLJ) LI AkXtl, -L(V) I
'1'=Special b-1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)操業中のショットピーニング粒子の平均粒径の変
化に応じて、前記ショットピーニング粒子の平均粒径の
3乗と投射時間との積が一定値となるように前記投射時
間を制御することを特徴とするショットピーニング方法
(1) Controlling the projection time so that the product of the cube of the average particle diameter of the shot peening particles and the projection time becomes a constant value in accordance with changes in the average particle diameter of the shot peening particles during operation. A shot peening method characterized by:
JP13044189A 1989-05-24 1989-05-24 Shot peening method Expired - Lifetime JP2712558B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13044189A JP2712558B2 (en) 1989-05-24 1989-05-24 Shot peening method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13044189A JP2712558B2 (en) 1989-05-24 1989-05-24 Shot peening method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02311268A true JPH02311268A (en) 1990-12-26
JP2712558B2 JP2712558B2 (en) 1998-02-16

Family

ID=15034318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13044189A Expired - Lifetime JP2712558B2 (en) 1989-05-24 1989-05-24 Shot peening method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2712558B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09279229A (en) * 1996-04-15 1997-10-28 Suncall Corp Surface treatment of steel work
US6374961B1 (en) 1998-11-30 2002-04-23 Nsk-Warner K.K. Tube-pressed brake
US6790294B1 (en) 1999-02-19 2004-09-14 Suncall Corporation Spring with excellent fatigue endurance property and surface treatment method for producing the spring
JP2015501224A (en) * 2011-09-30 2015-01-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Titanium aluminide article having improved surface finish and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09279229A (en) * 1996-04-15 1997-10-28 Suncall Corp Surface treatment of steel work
US6374961B1 (en) 1998-11-30 2002-04-23 Nsk-Warner K.K. Tube-pressed brake
US6790294B1 (en) 1999-02-19 2004-09-14 Suncall Corporation Spring with excellent fatigue endurance property and surface treatment method for producing the spring
JP2015501224A (en) * 2011-09-30 2015-01-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Titanium aluminide article having improved surface finish and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2712558B2 (en) 1998-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4067240A (en) Process of shot peening and cleaning and preparing shot pellets therefor
JPH024654B2 (en)
CN107309609A (en) A kind of production technology of small micro- precision bearing steel ball
JPH02311268A (en) Shot peening method
CN109811119A (en) A kind of laser temperature shot-blast unit
JPS63267164A (en) Method and device for handling surface of metal by means of shot peening
US5172580A (en) Non-destructive determination of surface cold work due to a shot peening operation
US2958925A (en) Shot peen inspection technique
Buttery et al. Some factors affecting the efficiency of individual grits in simulated grinding experiments
MacKay et al. Strategies for variability reduction
Radon et al. Fatigue crack growth in polymers. I. Effect of frequency and temperature
JPH02209419A (en) Apparatus for cooling non-heat-treated steel
US3205556A (en) Method for increasing endurance limit of steel articles
JPH06297332A (en) Shot peening method and its equipment
JPS63256362A (en) Shot peening
JPS597325B2 (en) Method of manufacturing cast steel shot
Matuszak et al. and Kazimierz Zaleski D Mechanical Engineering Faculty, Department of Production Engineering, Lublin University of Technology, Lublin, Poland j. matuszak@ pollub. pl
JPH04269166A (en) Reinforcing method for cemented part
CN118036402A (en) Shot blasting coverage rate calculation method based on simulation and experiment
Wagner et al. Extrusion auger improvement project
JP2003285270A (en) Method for improving fatigue strength of component made of light metal
Skoczylas et al. Check for updates Analysis of Selected Surface Layer Properties After Ball Burnishing of Samples Cut with a Laser Parallel and Perpendicular
Liscic Practical measurement of the quenching intensity by the temperature gradient on the surface of a special cylindrical probe
JPH0310770A (en) Centrifugal type shot peening machine
Calvez Deep learning and 3D optical metrology improve complex feature detection and ranking