JPH0557613A - シヨツトピーニング方法 - Google Patents
シヨツトピーニング方法Info
- Publication number
- JPH0557613A JPH0557613A JP21864791A JP21864791A JPH0557613A JP H0557613 A JPH0557613 A JP H0557613A JP 21864791 A JP21864791 A JP 21864791A JP 21864791 A JP21864791 A JP 21864791A JP H0557613 A JPH0557613 A JP H0557613A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shot
- shot peening
- residual stress
- temperature
- steel
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大深度高残留応力分布を得ることにより、自
動車部品、建設機械部品または、高張力線材、形鋼など
構造用鋼材の、耐疲れ性を向上させるものである。 【構成】 表面硬さＨｖが１５０以上の鋼製機械部品、
または鋼構造部材、および溶援部の表面温度を室温より
４０℃以上低くした後、必要に応じて冷媒をかけながら
ショット粒を投射する、ショットピーニング法。 【効果】 自動車の燃費向上、構造物の軽量化など、多
方面への用途があり産業上極めて有用である。
動車部品、建設機械部品または、高張力線材、形鋼など
構造用鋼材の、耐疲れ性を向上させるものである。 【構成】 表面硬さＨｖが１５０以上の鋼製機械部品、
または鋼構造部材、および溶援部の表面温度を室温より
４０℃以上低くした後、必要に応じて冷媒をかけながら
ショット粒を投射する、ショットピーニング法。 【効果】 自動車の燃費向上、構造物の軽量化など、多
方面への用途があり産業上極めて有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車部品、建設機械
部品などの鋼製部品または、高張力線材、形鋼などの鋼
構造部材のように、高い疲労強度を要求されている部分
に適用されるショットピーニングに関するものである。
部品などの鋼製部品または、高張力線材、形鋼などの鋼
構造部材のように、高い疲労強度を要求されている部分
に適用されるショットピーニングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に機械部品や鋼構造部材は使用時に
外部から繰返し荷重を受けるため、金属疲労を起こすこ
とがある。これを防止するためには、構造的な対策によ
り局部に加わる応力を低減させるのが有効であるが、設
計上の制約によりこの対策が取れない場合には金属疲労
し易い部分にショットピーニングを施して、圧縮残留応
力を発生せしめ、外部応力による材料の損傷を抑制する
方法が採られる。ショットピーニングは硬球などの硬い
微小粒を高速で部材に投射することによって、極く表面
だけを塑性変形させることによって、圧縮残留応力を発
生させる技術であり、機械部品に幅広く適用されてき
た。しかしながら、近年地球環境問題に端を発して、厳
しい炭酸ガス規制が検討されるに及んで、自動車部品の
大幅な軽量化が必要になり、疲労強度を高めるために一
層高い残留応力の導入が要望されるようになってきた。
そこで、ショットピーニングによって発生する残留応力
を高める工夫が種々なされている。
外部から繰返し荷重を受けるため、金属疲労を起こすこ
とがある。これを防止するためには、構造的な対策によ
り局部に加わる応力を低減させるのが有効であるが、設
計上の制約によりこの対策が取れない場合には金属疲労
し易い部分にショットピーニングを施して、圧縮残留応
力を発生せしめ、外部応力による材料の損傷を抑制する
方法が採られる。ショットピーニングは硬球などの硬い
微小粒を高速で部材に投射することによって、極く表面
だけを塑性変形させることによって、圧縮残留応力を発
生させる技術であり、機械部品に幅広く適用されてき
た。しかしながら、近年地球環境問題に端を発して、厳
しい炭酸ガス規制が検討されるに及んで、自動車部品の
大幅な軽量化が必要になり、疲労強度を高めるために一
層高い残留応力の導入が要望されるようになってきた。
そこで、ショットピーニングによって発生する残留応力
を高める工夫が種々なされている。
【０００３】例えば、特公昭６０−３９５１２号公報
「コイルばねのストレスショットピーニング方法」にあ
るように、コイルばねに圧縮力を加えながら、コイルの
内側および外側に均一なショットピーニングをすると、
使用時に要求される高い有効な残留応力を得ることがで
きる、と記載されている。しかし、この場合は圧縮状態
を保持するために、コイルばね一個々々を固定台でその
都度挟持して押圧するため極めて効率が悪い。しかも、
コイル内面側にショット粒子を当てる為の機構が必要と
なる。
「コイルばねのストレスショットピーニング方法」にあ
るように、コイルばねに圧縮力を加えながら、コイルの
内側および外側に均一なショットピーニングをすると、
使用時に要求される高い有効な残留応力を得ることがで
きる、と記載されている。しかし、この場合は圧縮状態
を保持するために、コイルばね一個々々を固定台でその
都度挟持して押圧するため極めて効率が悪い。しかも、
コイル内面側にショット粒子を当てる為の機構が必要と
なる。
【０００４】さらには、特開昭６３−７６７３０号公報
「弁ばねの製造方法」にあるように弁ばねの表面に窒化
処理を施すと、表面に硬化層が形成されるとともに内部
に圧縮残留応力が形成される。しかる後、粒径の大きい
ショットでショットピーニングを施すと表面の応力は小
さいが深く圧縮残留応力が形成され、続いて、粒径の小
さいショットでショットピーニングをほどこすことによ
り表面の圧縮残留応力が上昇し、これにより、表面の応
力が高く、かつ、深さも十分な圧縮残留応力が得られる
とある。ところがこのような各種のショットピーニング
法を用いても与えられる残留応力には限界があり、上述
の市場の要求に対応できない。
「弁ばねの製造方法」にあるように弁ばねの表面に窒化
処理を施すと、表面に硬化層が形成されるとともに内部
に圧縮残留応力が形成される。しかる後、粒径の大きい
ショットでショットピーニングを施すと表面の応力は小
さいが深く圧縮残留応力が形成され、続いて、粒径の小
さいショットでショットピーニングをほどこすことによ
り表面の圧縮残留応力が上昇し、これにより、表面の応
力が高く、かつ、深さも十分な圧縮残留応力が得られる
とある。ところがこのような各種のショットピーニング
法を用いても与えられる残留応力には限界があり、上述
の市場の要求に対応できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術で達
し得なかった大深度高残留応力分布を得ることにより、
自動車部品、建設機械部品などの機械部品または、高張
力線材、形鋼などの構造用鋼材の、耐疲れ性を飛躍的に
向上させようとするものである。
し得なかった大深度高残留応力分布を得ることにより、
自動車部品、建設機械部品などの機械部品または、高張
力線材、形鋼などの構造用鋼材の、耐疲れ性を飛躍的に
向上させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、表面硬さＨｖが１５０以上の鋼製機械部品、また
は鋼構造部材、および溶接部の表面温度を室温より４０
℃以上低くした後、必要に応じて冷媒をかけながら、シ
ョット粒子を投射することを特徴とするショットピーニ
ング方法、およびその方法において、予め室温より４０
℃以上低い温度に冷却したショット粒子を投射するショ
ットピーニング方法、そして、室温中で予めショットピ
ーニングしたものについて、上記２方法を適用するショ
ットピーニング方法である。
ろは、表面硬さＨｖが１５０以上の鋼製機械部品、また
は鋼構造部材、および溶接部の表面温度を室温より４０
℃以上低くした後、必要に応じて冷媒をかけながら、シ
ョット粒子を投射することを特徴とするショットピーニ
ング方法、およびその方法において、予め室温より４０
℃以上低い温度に冷却したショット粒子を投射するショ
ットピーニング方法、そして、室温中で予めショットピ
ーニングしたものについて、上記２方法を適用するショ
ットピーニング方法である。
【０００７】
【作用】以下、これらの詳細について、説明する。
【０００８】部材の表面にショットピーニングをかける
と、塑性変形を生じる。塑性変形エネルギーの大半は熱
に変換されるので、表面温度は上昇しショットピーニン
グ終了後に冷えて室温に戻る。このとき表面温度の低下
によって、部材表面は収縮するが、内部はほぼもとのま
まなので部材表面には引張応力が付加されることにな
る。ただし、ショットピーニングによって大きな圧縮残
留応力が与えられているので、上記の引張応力が付加さ
れても合成された応力としては一般には圧縮にはなる。
しかしながら、ショットピーニングの発熱によって圧縮
残留応力のかなりの部分を損失していることは明かであ
る。これが、残留応力を十分高められない大きな原因で
ある。
と、塑性変形を生じる。塑性変形エネルギーの大半は熱
に変換されるので、表面温度は上昇しショットピーニン
グ終了後に冷えて室温に戻る。このとき表面温度の低下
によって、部材表面は収縮するが、内部はほぼもとのま
まなので部材表面には引張応力が付加されることにな
る。ただし、ショットピーニングによって大きな圧縮残
留応力が与えられているので、上記の引張応力が付加さ
れても合成された応力としては一般には圧縮にはなる。
しかしながら、ショットピーニングの発熱によって圧縮
残留応力のかなりの部分を損失していることは明かであ
る。これが、残留応力を十分高められない大きな原因で
ある。
【０００９】本発明においては、ショットピーニングを
かける対象の部材の表面を予め冷却しておく。こういう
状態で、ショットピーニングをかけると塑性変形する部
分の温度は、冷却しないでショットピーニングした場合
に比べて大幅に低くできるので、ショットピーニング終
了後の表面冷却によって生じる引張応力の付加を抑制で
きる。そして、本発明の冷却を強力に施しておけば、シ
ョットピーニング終了後の温度を室温以下にすることも
でき、その場合は表面は室温になるまで温度上昇するの
でそれによって熱膨張し、部材内部に対して相対的に体
積が大きくなるため、ショットピーニングで生じた圧縮
残留応力に加えて、非常に高い圧縮残留応力を付与する
ことが可能となる。 この現象は表層と内部に温度差の
あることによって実現できるものであるから、ショット
ピーニングする前の部材の温度分布は、表層近傍のみが
低温になっていることが望ましく、従って部材の冷却後
直ちにショットピーニングし、しかも短時間に終了する
のが良い。冷却には冷却水程度のものから、液体窒素の
ような極低温のものまで、各種の冷媒を用いることがで
きる。表面の冷却温度を−２０℃以下としたのはそれ以
下において、圧縮残留応力が顕著に増加するからであ
る。上記の原理からして冷却温度が低いほど高い圧縮残
留応力が得られる。
かける対象の部材の表面を予め冷却しておく。こういう
状態で、ショットピーニングをかけると塑性変形する部
分の温度は、冷却しないでショットピーニングした場合
に比べて大幅に低くできるので、ショットピーニング終
了後の表面冷却によって生じる引張応力の付加を抑制で
きる。そして、本発明の冷却を強力に施しておけば、シ
ョットピーニング終了後の温度を室温以下にすることも
でき、その場合は表面は室温になるまで温度上昇するの
でそれによって熱膨張し、部材内部に対して相対的に体
積が大きくなるため、ショットピーニングで生じた圧縮
残留応力に加えて、非常に高い圧縮残留応力を付与する
ことが可能となる。 この現象は表層と内部に温度差の
あることによって実現できるものであるから、ショット
ピーニングする前の部材の温度分布は、表層近傍のみが
低温になっていることが望ましく、従って部材の冷却後
直ちにショットピーニングし、しかも短時間に終了する
のが良い。冷却には冷却水程度のものから、液体窒素の
ような極低温のものまで、各種の冷媒を用いることがで
きる。表面の冷却温度を−２０℃以下としたのはそれ以
下において、圧縮残留応力が顕著に増加するからであ
る。上記の原理からして冷却温度が低いほど高い圧縮残
留応力が得られる。
【００１０】なお、ショットピーニングを長時間かけて
いると、表面温度は次第に上昇して来るために初期冷却
の効果は薄れてくる。そこで、ショットピーニングをか
けながら冷却を持続すると一層効果がある。冷却手段と
して、冷風を吹き付ける方法や、液体そのものや霧状の
液体を吹き付ける方法、あるいはショットピーニング粒
子を予め−２０℃以下に冷却しておいて投射する方法も
有効である。ここでショット粒子の冷却温度を−２０℃
以下とするのは、その温度域に冷却したショット粒子を
投射すると、部材の極く表層だけを冷却することがで
き、圧縮残留応力の発生に非常に有効だからである。さ
らに、室温中で予めかなりの程度までショットをかけて
おいて、その部分を急冷してから短時間ショットをかけ
ると一層有効である。
いると、表面温度は次第に上昇して来るために初期冷却
の効果は薄れてくる。そこで、ショットピーニングをか
けながら冷却を持続すると一層効果がある。冷却手段と
して、冷風を吹き付ける方法や、液体そのものや霧状の
液体を吹き付ける方法、あるいはショットピーニング粒
子を予め−２０℃以下に冷却しておいて投射する方法も
有効である。ここでショット粒子の冷却温度を−２０℃
以下とするのは、その温度域に冷却したショット粒子を
投射すると、部材の極く表層だけを冷却することがで
き、圧縮残留応力の発生に非常に有効だからである。さ
らに、室温中で予めかなりの程度までショットをかけて
おいて、その部分を急冷してから短時間ショットをかけ
ると一層有効である。
【００１１】いっぽう、本発明において、部材の表面硬
さをＨｖｌ５０以上とするのは、これ以上の部材であれ
ば、素材の弾性変形ひずみが大きいために十分な残留応
力を付与できるからである。
さをＨｖｌ５０以上とするのは、これ以上の部材であれ
ば、素材の弾性変形ひずみが大きいために十分な残留応
力を付与できるからである。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて、さらに具
体的に示す。
体的に示す。
【００１３】部材表面硬度Ｈｖが１８２、３５７、５５
１、８３５の鋼材に従来法と本発明法のショットピーニ
ングを施した。投射条件は同じで、０．８ｍｍ径のスチ
ールカットワイヤで、投射速度を７５ｍ／ｓｅｃとし
た。
１、８３５の鋼材に従来法と本発明法のショットピーニ
ングを施した。投射条件は同じで、０．８ｍｍ径のスチ
ールカットワイヤで、投射速度を７５ｍ／ｓｅｃとし
た。
【００１４】本発明法においては部材を予め冷却した場
合と、それに冷却を継続しながらショットピーニングを
施した場合、さらには冷却したショット粒子を投射した
場合、そして、それらの前工程として室温下で予備ショ
ットした場合（本発明法５）も示す。なお、このときの
室温は２２℃であった。
合と、それに冷却を継続しながらショットピーニングを
施した場合、さらには冷却したショット粒子を投射した
場合、そして、それらの前工程として室温下で予備ショ
ットした場合（本発明法５）も示す。なお、このときの
室温は２２℃であった。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の結果から明らかなように、比較法１
〜４より、部材の強度とともに残留応力は高まるが、Ｈ
ｖ８３５ではもう高くならない。それに対し本発明法の
結果は、それぞれの部材硬度同士で比較すると、いずれ
の場合も本発明法ははるかに高い残留応力を生じてい
る。しかも、部材を低い温度の予冷するほど残留応力は
高くなり、さらに、ショット中に冷媒をかけたり、冷却
したショット粒子を投射するのが有効である。さらに本
発明法５のように室温中で予めショットをかけておいて
から、部材表面を急冷しておいて再度ショットを施すと
本発明法３との比較で明らかなように一段と高い残留応
力を導入することができる。
〜４より、部材の強度とともに残留応力は高まるが、Ｈ
ｖ８３５ではもう高くならない。それに対し本発明法の
結果は、それぞれの部材硬度同士で比較すると、いずれ
の場合も本発明法ははるかに高い残留応力を生じてい
る。しかも、部材を低い温度の予冷するほど残留応力は
高くなり、さらに、ショット中に冷媒をかけたり、冷却
したショット粒子を投射するのが有効である。さらに本
発明法５のように室温中で予めショットをかけておいて
から、部材表面を急冷しておいて再度ショットを施すと
本発明法３との比較で明らかなように一段と高い残留応
力を導入することができる。
【００１７】
【発明の効果】こうしてつくられた部材は、高い疲労強
度を示す。したがって、軽量の部材で十分用をなすこと
になり、自動車の燃費向上、構造物の軽量化など多方面
の用途があり、産業上極めて有用である。
度を示す。したがって、軽量の部材で十分用をなすこと
になり、自動車の燃費向上、構造物の軽量化など多方面
の用途があり、産業上極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】 表面硬さＨｖが１５０以上の鋼製機械部
品、または鋼構造部材、および溶接部の表面温度を室温
より４０℃以上低くした後、必要に応じて冷媒をかけな
がら、ショット粒子を投射することを特徴とするショッ
トピーニング方法。 - 【請求項２】 予め室温より４０℃以上低い温度に冷却
したショット粒子を投射することを特徴とする請求項１
記載のショットピーニング方法。 【請求項З】 室温中で予めショットピーニングしたも
のについて、さらに請求項１あるいは２の処置を施すこ
とを特徴とするショットピーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864791A JPH0811366B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | ショットピーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21864791A JPH0811366B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | ショットピーニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557613A true JPH0557613A (ja) | 1993-03-09 |
| JPH0811366B2 JPH0811366B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16723228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21864791A Expired - Lifetime JPH0811366B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | ショットピーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811366B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102189492A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-21 | 中国第一汽车集团公司 | 乘用车钢制车轮抛丸工艺 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5059386B2 (ja) * | 2006-11-29 | 2012-10-24 | 旭テック株式会社 | 車両用アルミニウムホイールの塗装方法 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP21864791A patent/JPH0811366B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102189492A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-21 | 中国第一汽车集团公司 | 乘用车钢制车轮抛丸工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0811366B2 (ja) | 1996-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960723 |