JPH03256672A - 機械構造部品の製造方法およびショットピーニング装置 - Google Patents

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】 【産業上の利用分野】

本発明は、ショットピーニングにより疲労強度を高めた
、機械構造部品の製造方法に関する。 本発明はまた、その方法の実施に使用するショットピー
ニング装置に関する。 （従来の技術］ 機械構造部品のうちでも、歯車、スプライン、シャフト
、ビン、カム、ステアリング部品など繰返し応力が加わ
るものは、高い疲労強度をもつことが要求される。　こ
の要求をみたす部品を製造する上で重要なポイントは、
■表面硬化を適切に行なうこと、■内部残留圧縮応力を
高めること、■表面の平坦化すなわち切欠きをなくすこ
と、および■表層部に異常層を存在させないこと、であ
る。 これまで行なわれてきた方策は、機械構造用鋼を材料と
して製作した機械構造部品に、浸炭、窒化、軟窒化（浸
炭窒化）、高周波焼入れなどの表面硬化処理を施したの
ち、ショットピーニングを行なって内部残留圧縮応力を
増大させるとともに、表面の平坦化を行なうことである
。 ところが、このショットピーニングは、内部残留圧縮応
力が効果的に増大するよう激しく、ハードショットピー
ニングのレベルで行なうと、かえって部品の表面に凹凸
を生じさせ、とくに硬さが口Ｖで７００を超えるような
高硬度鋼ではこの凹凸が切欠きとなって、むしろ疲労強
度が低下するおそれがある。　部品表面の凹凸が、歯車
の場合には雑音の原因となるという問題もある。　ハー
ドショットピーニングにより生じた凹凸を切削や研削に
よって除去しようとすると、部品形状の複雑さや工程の
追加によるコスト増の問題は解決できたとしても、過切
削により残留圧縮応力の高い表面層をなくしてしまう危
険がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明のひとつの目的は、上述のような技術の現状にか
んがみ、表面硬化処理とハードショットピーニングの工
程を含む機械構造部品の製造において、疲労強度を確実
に高め、しかもハードショットピーニングに伴う問題を
解消した製造方法を提供することにある。 本発明のいまひとつの目的は、上記の機械構造部品の製
造方法を実施するときに使用して好適な、ショットピー
ニング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明の機械構造部品の製造方法は、機械構造用鋼を材
料として用い、表面硬化処理を施して得た機械構造部品
に、アークハイトが０．６ａａｙＡを超えるハードショ
ットピーニングを行なったのち、粒径２００μＴｒＬ以
下の小径ショット粒を使用してさらにショットピーニン
グを行なうことにより、部品表面の残留圧縮応力を増加
させて疲労強度を高めることを特徴とする。 材料として用いる機械構造用鋼には、まずＪＩＳに規格
が定められている炭素鋼（ＳＣ，５−ＣＫ）、ニッケル
クロム鋼（ＳＮＣ）　、ニッケルクロムモリブデン鋼（
ＳＮＣＭ）、クロム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼
（ＳＣＭ＞　、マンガン鋼（ＳＭｎ）、マンガンクロム
鋼（ＳＭｎＣ）などの機械構造用鋼か挙げられる。　そ
のほか、出願人が提案し、特開昭６０−２１３５８号、
特開昭６０−２４３２５２号に開示された機械構造用鋼
を含めて、表面硬化処理およびショットピーニングが有
効な限り、任意の鋼を用いることができる。 表面硬化処理は、それぞれの材料に適した方法をえらん
で、既知の技術に従って実施すればよい。 本発明のショットピーニング装置は、第１図に示すよう
に、被処理部品（１）に対して大径のハードショット粒
（２Ａ〉および小径ショット粒（２Ｂ）を順次ブラスト
するそれぞれのノズル（５Ａ、５Ｂ＞をそなえた処理チ
ャンバー〈４〉、ブラストにより生じたショット粒混合
物（３）を運び出すコンベア手段（６）、運び出された
混合物を受け入れ、これをハードショット粒と微細ショ
ット粒とに分級するとともに、ショット粒屑を分離する
ためのフルイ（８八、８Ｂ、８Ｇ＞をそなえたショット
粒タンク（７）、およびショットブラストのための高圧
エア供給源（９）から本質的に成る。 ハードショットピーニングは、代表的には、鋳鋼や高硬
練製の、粒径０．６〜１．Ｏ＃ｌ１１１、平均０゜８８
の大径のショット粒を用いる。　続く小径ショット粒の
ピーニングには、同様な材質の粒径０゜２１１！１１１
以下のものを用いる。

【作　用】

ハードショットピーニングを大径のショットを用いてア
ークハイト０．６ｓｘＡを超える強さで行なうことによ
り、機械構造部品の表層部の比較的深い部分に高い残留
圧縮応力が発生する。　発明者らがこのピーニング効果
を精査したところ、表面近くではく深さ５０μ仇までの
部分）、内部にくらべかえって残留圧縮応力が低くなっ
ていることがわかった。　そこで続いて小径ショット粒
によるショットピーニングを行なうことにより、表面近
くの部分の残留圧縮応力が増大し、かつ表面の平坦化、
切欠きの解消が実現することが確認された。 第１図の装置では、被処理部分（１）に対して、大径の
ショット粒（２Ａ）をノズル（５Ａ）から、微細ショッ
ト粒（２Ｂ）をノズル（５Ｂ）からそれぞれまたは交互
にブラストし、たとえば被処理部品を回転させながら上
下動させることにより順次当てる。　必要に応じて、ノ
ズルの数を増加させてもさしつかえない。　ショット粒
は混合物（３〉となって処理チャンバー（４）の底にた
まるから、コンベア手段（６〉でショット粒タンク（７
〉に運ぶ。　そこでは、フルイ〈８Ａ〉により大径ショ
ット粒（２Ａ〉とそれ以外の粒子とを分け、フルイ（８
Ｂ）で大径ショット粒の破砕により生じた屑を除き、フ
ルイ（８Ｃ〉で微細ショット粒の破砕により生じた屑を
除いて、これらのショット粒を再使用する。　それぞれ
のショット粒のロスに見合う分は、循環路の適宜の個所
で補給することはもちろんである。 このような装置を用いれば、１基のショットブラスト装
置で２段のショットピーニングを連続的に実現できる。

【実施例］ 第１表に示す合金組成の３０Ｍ４２０鋼を溶製後、直径
９０＃２の丸棒に熱間鍛造し、歯車に加工した。　歯車
は、歯数２８または３２、モジュール２．５である。 この歯車を第２図に示す熱処理パターンで浸炭処理した
。 第　　　１　　　表 （重量％） その後、第２表のショット条件で、２段のショットピー
ニングを行なった。 第　　　２ 表 なわち浸炭およびハードショットピーニングだけ（比較
例１）および浸炭まま（比較例２）について、表層部の
残留応力を測定して、第３図の結果を得た。　第３図の
グラフは、前述した、ハードショットピーニング後の表
面の残留応力が小径ショットピーニングにより増大する
ことを示している。 歯車についての疲労曲線（Ｓ−Ｎ曲線Ａ〉は第４図に示
すとおりであって、この結果から、疲労強度としては、
それぞれ第３表の値が得られる。 第　　　３　　　表 本発明に従って製造した部品と、中途の製品す【発明の
効果】 本発明の製造方法によるときは、機械構造部品の製造に
当って、浸炭その他の方法による表面硬化とショットピ
ーニングによる残留圧縮応力の増大とが適切に組み合わ
され、疲労強度の確実な向上を、切欠き発生の危険なく
実現することができる。　製品の表面が平坦であること
は、歯車の場合に騒音を低く抑えることができるから、
本発明の方法は、とくに歯車の製造に有用である。 本発明のショットピーニング装置は、上記の方法を１回
のショットブラストで実施できるものであって、工程数
を増さず、コストの上昇を避けて、疲労強度の向上した
機械構造部品を製造することを可能にした￥＆置である
。 ２図は浸炭時の熱処理パターン、第３図は残留応力分布
のグラフ、第４図は疲労曲線のグラフである。 １・・・被処理部品 ２Ａ・・・大径ショット粒　　２Ｂ・・・微細ショット
粒３・・・ショット粒混合物　　　４・・・処理チャン
バー５Ａ、５Ｂ・・・プラストノズル ６・・・コンベア手段 ７・・・ショット粒タンク ８Ａ、８８．８Ｇ・・・フルイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械構造用鋼を材料として用い、表面硬化処理を
   施して得た機械構造部品に、アークハイトが０．６ｍｍ
   Ａを超えるハードショットピーニングを行なったのち、
   粒径２００μｍ以下の小径ショット粒を使用してさらに
   ショットピーニングを行なうことにより、部品表面の残
   留圧縮応力を増加させて疲労強度を高めることを特徴と
   する機械構造部品の製造方法。
2. （２）被処理部品に対してハードショット粒および小径
   ショット粒を順次ブラストするそれぞれのノズルをそな
   えた処理チャンバー、ブラストにより生じたショット粒
   混合物を運び出すコンベア手段、運び出された混合物を
   受け入れ、これをハードショット粒と微細ショット粒と
   に分級するとともに、ショット粒屑を分離するためのフ
   ルイをそなえたショット粒タンク、およびショットブラ
   ストのための高圧エア供給源から本質的に成る機械構造
   部品のショットピーニング装置。