JPH0360977A - ショット加工用金属粒 - 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〉 この発明は、ショットピーニングやショツトブラスト等
のショット加工に用いられる金属粒およびその製造方法
に関するものである。

（従来の技術） ショットピーニングは、例えば歯車の疲れ強さを高める
ために用いられ、例えば第５図に示すように、高速回転
するインペラ１の中心部に一定方向から金属粒２を供給
して、その金属粒２を、ターンテーブル３上のワークと
しての歯車４へ向けて噴出させ、歯車４に高速でぶつか
る金属粒２の衝撃により歯車４の表面を硬化させる加工
方法であり、また、ショツトブラストは、例えば砂型か
ら取出した鋳物の砂落としに用いられ、上述したと同様
の方法によって金属粒を鋳物の周囲に高速でぶつけて、
その衝撃により鋳物の周囲および内部の砂を除去する加
工方法である。

ところで、かかるショット加工に用いられる金属粒は、
硬度が低いと、ワークに与える衝撃エネルギーが小さく
なってショット加工の効率が悪くなり、また摩耗による
消耗も激しくなるので、ある程度以上高い硬度を持つ必
要がある。

すなわち、例えばショットピーニングにおいては、第６
図（ａ）に示すように金属粒２をアルメンストリップと
呼ばれるサンプル鋼板１２の片面にぶつけ、これによっ
て同図（ｂ）　に示すように綱板に生じた反りの程度を
、同図（Ｃ）　に示すようにアルメンゲージと呼ばれる
高さ計測器１３で高さｈとして計測した値であるアーク
ハイトｈがショット加工の加工程度を表すものとして用
いられ、歯車やばねの疲れ強さを高める場合は通常アー
クハイトが０．５以上となるようにショットピーニング
を行うが、そのアークハイトｈは第７図に示すように金
属粒の硬度が高い程高くなる。

尚、第７図に示すショットピーニングはカバレージ３０
０％、金属粒投射速度７Ｑ　ｍ／ｓｅｃ、の条件で行っ
ている。

従って、例えば上記条件でショットピーニングを歯車に
施すとすれば、金属粒の硬度は概ねＨＲｃ５０以上であ
る必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかして、ショット加工に用いられる金属粒は、従来は
熱処理によって硬度を調整されているため表面から内部
にかけて硬度が概ね一様であることから、その高い硬度
のゆえに破砕率が高く、金属粒がワークにぶつかって破
砕され、その破砕に運動エネルギーの多くが費されて加
工の効果（加工硬化及び圧縮残留応力の付与〉にばらつ
きが生じ、さらには、破砕による微粉末化が、作業環境
を悪化させるという問題があった。

そしてこのことは、近年の、歯車等の疲れ強さをさらに
高めるための高アークハイト化の要求に伴ってますます
重大になって来た。

この発明は、かかる従来のショット加工用金属粒の課題
を有利に解決した金属粒およびその製造方法を提供する
ものである。

（課題を解決するための手段） この発明のショット加工用金属粒は、高い硬度を持つ表
層部と、その表層部よりも低い硬度を持つ内部とからな
るものであり、前記表層部は浸炭および窒化の少なくと
も一方の処理を施されたものであっても良い。

（作　用） かかるショット加工用金属粒にあっては、表層部の硬度
が高いことから、ワークに充分な衝撃力を与えることが
でき、この一方、内部の硬度が表層部に比べて低いこと
から、ワークに当っても破砕されにくい。

従ってこの発明の金属粒によれば、安定した加工の効果
をもたらすことができ、さらに、微粉末化による環境悪
化を防止することができる。

しかして、上記金属粒の、内部に比べて硬度が高い表層
部は、浸炭や窒化あるいはその両者によって容易に形成
することができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの発明のショット加工用金属粒の一実施例の
製造に用いる流動層炉を示す断面図であり、図中５は炉
体、６は加熱装置、７はガス流量調整装置、８はガス分
散板、９は窒素ガスもしくは空気のボンベ、１０はプロ
パンガスのボンベ、１１はアンモニアガスのボンベをそ
れぞれ示す。

かかる流動層炉にあっては、炉体５内に金属粒２を厚い
層状に入れ、上記各ボンベ９〜１１からのガスの混合比
をガス流量調整装置７により調整して得た浸炭性ガスを
炉体５内に下方から供給しながら加熱装置６により炉体
５内を加熱すると、金属粒２の層内を下方から上方へ向
かうガスの流れによって金属粒２の層が液体の如く流動
し、その流動層全体の温度分布が均一化して、表層部の
み浸炭された均質な金属粒が容易にかつ多量に得られる
。

例えば本出願人の実験により、下表の成分を持った直径
０．８ｍｍの鋼粒に、以下の条件で上述の流動層炉によ
り浸炭処理を施したことろ、第２図に示す如く、概ね０
．１５＋ｎｍの厚さで硬度がＨＲｃ６０程度の表層部が
その鋼粒に形成された。

く浸炭条件〉 （１）浸炭ガス；Ｎｘガス（キャリヤガス）＋プロパン
（Ｃ３Ｈ８）カーホンポテンシャル１゜０％（２〉浸炭
温度；８６０℃ （３）浸炭時間；１時間 （４）拡散時間；１０分 第３図は上記高硬度の表層部とそれよりも低硬度の内部
とを持つ鋼粒を用いた場合および従来の硬度が概ね均一
な鋼粒を用いた場合のショットピーニングにおける排出
微粉量（０，２ｍω以下の微粉末のみ通過させるフィル
ターを通して排出される量〉をアークハイトｈ　＝０．
９　（Ａ、　Ｂ）　　とアークハイトｈ＝　０．５　（
Ｃ，Ｄ）とについて比較したものであり、図中Δ、Ｃは
従来の鋼粒、Ｂ、　Ｄは上記鋼粒を用いた場合を示す。

図から明らかなように、上記実施例の鋼粒を用いた場合
にはアークハイトが同一でも排出微粉量が大幅に減少し
、このことから、破砕率が、従来の鋼粒よりも大幅に低
下していることが判明する。

また第４図は上記実施例の鋼粒を用いた場合および従来
の鋼粒を用いた場合のワークの圧縮残留応力の大きさを
比較したものであり、図中Ｅは従来の鋼粒、Ｆは上記実
施例の鋼粒を用いた場合を示す。

図から明らかなように、上記実施例の鋼粒を用いた場合
にはワークの圧縮残留応力のばらつきが大幅に減少し、
このことから、加工の効果を極めて安定させ得ることが
判明する。

従って上記実施例の鋼粒によれば、ショット加工のコス
トを大幅に引下げ得るとともに、安定した加工効果をも
たらすことができ、さらに、微粉′末による環境悪化を
防止することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例
に限定されるものでなく、例えば金属粒の表層部は、浸
炭と同時に窒化を施して硬化させたものでも良く窒化の
みで硬化させたものでも良い。

また、浸炭ガスとしてはキャリアガスとしてＮＸガスを
用いたがＲｘガスに代えても良い。

さらに、上記表層部は金属粒、例えば鋼粒の表面に硬質
メツキを施して形成したメツキ層でも良い。

（発明の効果） かくしてこの発明のショット加工用金属粒によれば、安
定した加工の効果をもたらすことができ、さらに、微粉
末化による環境悪化を防止することができる。

しかして、上記金属粒の、内部に比べて硬度が高い表層
部は、浸炭や窒化あるいはその両者によって容易に形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のショット加工用金属粒の一実施例の
製造に用いる流動層炉を示す断面図、第２図は上記実施
例の金属粒の表層部および内部の硬度分布を示す説明図
、 第３図は上記例の金属粒と従来の金属粒との排出微粉量
を比較して示す説明図、 第４図は上記例の金属粒と従来の金属粒とによるワーク
の圧縮残留応力のばらつき状況を比較して示す説明図、 第５図はショットピーニングの方法を示す説明図、 第６図（ａ）〜（Ｃ）はアークハイトの計測方法を示す
説明図、 第７図は金属粒の硬度とアークハイトとの関係を示す関
係線図である。 １・・・インペラ　　　　　　　２・・・金属粒３・・
・ターンテーブル　　　４・・・歯車５・・・炉体 ７・・・ガス流量調整装置 ９〜１１・・・ガスボンベ １３・・・高さ計測器 ６・・・加熱装置 ８・・・ガス分散板 １２・・・サンプル潤板 第１ 図 フ 第２図 第３図 第４図 第６図 （２１） （Ｃ） 第７図 石突　！’ｌ　　Ｈｇｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高い硬度を持つ表層部と、その表層部よりも低い硬
   度を持つ内部とからなる、ショット加工用金属粒。 ２、前記表層部は浸炭および窒化の少なくとも一方の処
   理を施されたものであることを特徴とする、請求項１記
   載のショット加工用金属粒。