JPH07188738A - 金属成品の摺動部の摩耗防止方法 - Google Patents

金属成品の摺動部の摩耗防止方法

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JPH07188738A
JPH07188738A JP5337121A JP33712193A JPH07188738A JP H07188738 A JPH07188738 A JP H07188738A JP 5337121 A JP5337121 A JP 5337121A JP 33712193 A JP33712193 A JP 33712193A JP H07188738 A JPH07188738 A JP H07188738A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】金属成品の摺動部の表面付近の組織を微細化し
た高硬度の靭性に富む金属組織に形成し、且つ前記摺動
部の表面に油膜切れが生じにくい微小な断面円弧状を成
す凹部の油溜りを無数に形成するための金属製品の摺動
部の摩耗防止。 【構成】金属成品の摺動部の表面に、金属成品の硬度と
同等以上の硬度を有し且つ略球状を成す２０〜２００μ
のショットを噴射速度５０ｍ／ｓｅｃ以上で噴射し、金
属成品の表面付近の温度を、鉄系の金属成品はＡ３変態
点以上に、もしくは非鉄系の金属成品は再結晶温度以上
に上昇させると共に、前記金属成品の摺動部の表面に微
小な略断面弧状を成す無数の凹部から成る油溜りを形成
した、金属成品の摺動部の摩耗防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械部品などの金属成
品の摺動部の表面にショットピーニングを行ない、該摺
動部の表面の金属組織を変化させ且つ摺動部の表面形状
を一定の表面面粗さに形成し、油膜切れが発生しにくい
油溜りを形成し、金属成品の表面の摺動部の耐摩耗性を
向上する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属成品の摺動部においては、該
摺動部の表面の摩耗を防止するために、焼入れ、浸炭、
窒化等の熱処理方法によって金属成品の素材の硬度を向
上させたり、旋盤、フライス盤等の工作機械による切
削、研削、研磨等の機械加工を施して金属成品の表面粗
さを向上させていた。さらに、油浴法、飛沫法、滴下
法、循環法、噴霧法等の給油法により、金属成品の摺動
部の表面に油膜を形成し、前記摺動部の摩耗を防止して
いるが、これらの給油法において金属成品の摺動部の表
面に効果的に油膜を形成する方法を開発したり、あるい
は油膜切れを防止するために潤滑油の成分を向上させた
り、種々の開発が行なわれている。
【０００３】また、金属成品の表面の潤滑油の保持能力
を向上させるために、金属成品の摺動部の表面に、きさ
げ加工、クロス研磨等を行ない、金属成品の表面に油溜
りとなる凹部を形成していた。なお、きさげ加工は、ば
ねきさげ、平きさげ、ささばきさげなどのきさげで金属
成品の摺動部の表面を少量づつ削り取る加工方法であ
る。また、前記クロス研磨は、ホーニング盤を用いてホ
ーニングの送り速度を速くして金属成品の表面に交叉状
にホーニング加工し研磨する方法である。このクロス研
磨は、例えばエンジンのシリンダ内面の研磨加工に適用
されている。
【０００４】そして、従来の金属成品の摺動部の摩耗防
止方法においては、より一層効果的な摩耗防止を行なう
べく、金属成品の摺動部の表面の表面粗さを向上させ、
熱処理により表面硬度を高くし、且つ種々の給油法によ
り金属成品の摺動部に油膜を形成するというように、上
記の方法を幾つか組合わせていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属成品の摺動
部の摩耗防止方法においては、以下の問題点があった。 （１）熱処理により金属成品の摺動部の表面の硬度を高
くすると、金属成品に歪みが発生し、この歪みを修正す
るために多くの時間を必要とし、あるいは修正不可能な
不良品が発生するという問題点があった。
【０００６】また、焼入れあるいは浸炭、窒化などの熱
処理により金属成品の母材ないしは摺動部の表面の硬度
を高くすると、靭性が低下し脆くなるため、ピッチング
を発生するという問題点があった。例えば、金属成品が
ギヤの場合、摺動部であるギアの刃先コーナにピッチン
グ現象が生じる。
【０００７】（２）前述した給油法は、装置が複雑にな
るとコストアップになるという問題点があった。
【０００８】（３）きさげ加工法により金属成品の摺動
部の表面に油溜りを形成する方法においては、金属成品
の表面の硬度が高すぎると、きさげ加工をすることが難
しくなるので、金属成品の表面の硬度を高くするため熱
処理などを施すことができず、耐摩耗性向上には限界が
あった。そのため、長時間摺動すると、金属成品の摺動
部は該摺動部の油溜りが摩滅もしくは変形し油膜切れが
生じやすくなるという問題点があった。さらには、前記
摺動部の摩耗状態によっては、前記摺動部の調整あるい
は金属成品そのものの交換を要するものであった。
【０００９】また、きさげ加工では油溜りの数が少ない
ので、金属成品を長時間摺動すると油膜切れが生じるた
め、定期的な潤滑油の交換ないしは補給をしなければな
らなかった。
【００１０】（４）切削、研削、研磨等の機械加工によ
る加工面は、表面粗さの大小にかかわらず、凹凸の断面
形状の凹部が鋭角にスジ状に形成されているので、この
加工面に潤滑油を供給し金属成品を摺動した場合、摺動
するときの面圧により潤滑油が前記凹部の先端鋭角部に
毛細管現象により流動してしまい、油膜切れが生じてし
まうという問題点があった。この問題点は、クロス研磨
においても同様に生じるものであった。
【００１１】本発明は、叙上の問題点を解決するために
開発されたもので、金属成品の摺動部の表面付近の組織
を微細化した高硬度の靭性に富む金属組織に形成し、且
つ前記摺動部の表面に油膜切れが生じにくい微小な断面
円弧状を成す凹部の油溜りを無数に形成するための金属
成品の摺動部の摩耗防止方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の金属成品の摺動部の摩耗防止方法において
は、サンドブラストないしはショットピーニングにおい
てショットを高速に噴射させると、被加工物たる金属成
品の噴射面に熱が発生し、金属成品の噴射表面温度がシ
ョットの噴射速度の増加に伴って上昇することに基づい
て成されたもので、金属成品の摺動部の表面に、金属成
品の硬度と同等以上の硬度を有し且つ略球状を成す２０
〜２００μのショットを噴射速度５０m/sec以上で噴射
し、金属成品の表面付近の温度を、鉄系の金属成品はＡ
3変態点以上に、もしくは非鉄系の金属成品は再結晶温
度以上に上昇させると同時に、前記金属成品の摺動部の
表面に微小な断面円弧状を成す無数の凹部から成る油溜
りを形成する。
【００１３】なお、前記ショットは真球に近い形状ほ
ど、より効果的である。
【００１４】また、前記凹部はその頂辺が略円形を成
し、該凹部の径を０．１〜５μに形成することが望まし
い。
【００１５】なお、前記ショットの材質は、金属、金属
とセラミック、セラミック又はガラス等を用い、ガラス
より硬いアルミナ・シリカビーズ、あるいはガラスビー
ズが好ましい。
【００１６】また、ショットの形状は、できるだけ真球
に近いほど良好な断面円弧状の凹部を形成できるので後
述するように、優れた効果を示す。ちなみに、ショット
が角形の場合、凹部の内面にＶ字状の切欠きが形成され
るなど凹部の表面が円滑面ではなくなるため潤滑油の表
面張力が弱くなり効果が低い。
【００１７】
【作用】ショットの衝撃力によって金属成品の摺動部の
表面層の温度が上昇して、金属成品が炭素鋼などの鉄−
炭素系の鋼であれば母材のＡ3変態点以上に、アルミニ
ウム、銅合金などの非鉄系であれば母材の再結晶温度以
上に達すると、表面層の金属組織が軟化し、ほぼ球状を
成すショットの衝撃力により摺動部の表面に無数の微小
な断面円弧状の凹部が形成され、さらに、摺動部の表面
層の組織は微細化し内部応力が高くなり高硬度で靭性に
富む組織となる。さらに、ショットされる前の金属成品
の摺動部の表面の断面形状は、Ｖ字状の凹みを成すので
あるが、このＶ字状の凹みは前記ショットにより断面円
弧状の凹部が形成される時に消去する。
【００１８】したがって、この金属成品の摺動部の表面
に潤滑油を給油すると、潤滑油は表面張力により前記断
面円弧状の凹部に油玉となり、しかも、摺動部の表面に
は微小な断面円弧状の凹部が無数に形成されるので、各
凹部の大きさに応じた油玉が形成され且つ各凹部の隣接
する油玉が互いに連結し、全体として摺動部全面に安定
した油膜が形成される。そして金属成品の摺動部を摺動
し面圧をかけても各凹部の油玉の表面張力が失われるこ
となく、長時間の摺動に対しても油膜切れが生じにくく
なる。
【００１９】さらに、金属成品の摺動部の表面層の金属
組織は微細化した内部応力が高い高硬度で靭性に富む組
織となるので、摺動時間が長時間に及んでも、各凹部の
形状変化が生じない。そのため、油膜は安定し油膜切れ
が生じにくくなる。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。
【００２１】〔実施例１〕ブラスト加工装置及び該装置
で実施したブラスト加工処理条件をまとめると下表のよ
うになる。
【００２２】
【表１−１】
【００２３】実施例１で使用した微粉用ブラスト装置
は、微粉の研磨材をブラストする装置である。微粉は、
ＪＩＳ規格では粒径５〜８０μの研磨材をいい、普通粒
度の研磨材とは異なり、円錐形の山に積み上げてもさら
さらと山の裾野へ流れていくことがなく、極端な場合に
は垂直に近い角度に積み上げられるほどに微粉同士の吸
着性を有するものである。微粉用ブラスト装置は、タン
ク内の微粉をエアバイブレータによって撹拌と同時に振
動を与えるなどして一定量の微粉が平均して噴射ノズル
へ供給されるようにし、基本的には重力式ブラスト装置
とほぼ同じ構造を持つ装置である。
【００２４】以下に、微粉用ブラスト装置について説明
するために、図５の重力式ブラスト装置３０（以下、
「重力式装置」という）について説明する。
【００２５】重力式装置３０は、被加工物Ｗたる金属成
品を出し入れする出入口３５を備えたキャビネット３１
内にショット等の研磨材３６を噴出するノズル３２が設
けられ、このノズル３２には管４４を連結し、この管４
４は図示せざる圧縮機に連通しており、この圧縮機から
圧縮空気が供給される。キャビネット３１の下部にはホ
ッパ３８が設けられ、ホッパ３８の最下端は導管４３を
介してキャビネット３１の上方に設置された回収タンク
３３の上方側面に連通し、回収タンク３３の下端は管４
１を介して前記ノズル３２へ連通される。回収タンク３
３内の研磨材は重力あるいは所定の圧力を受けて回収タ
ンク３３から落下し、前記管４４を介してノズル３２へ
供給された圧縮空気と共にキャビネット３１内へ噴射さ
れる。
【００２６】回収タンク３３内には、研磨材３６として
被加工物Ｗたる等速ジョイント用ボールベアリングの母
材硬度より高い硬度、約１０００Ｈv（モース７．５）
を有し且つショット粒径が４０μのセラミック・シリカ
ビーズで成るショットを投入する。なお、この研磨材３
６は、球もしくは球に近い形状を成しており、真球に近
ければ近いほど効果的である。
【００２７】２００個の金属成品の等速ジョイント用ボ
ールベアリングを出入口３５からキャビネット３１内の
バレルの中に投入し、該バレルを毎分３回転の速度で回
転させ、前記ショットはノズル３２より噴射圧力４．５
kg/cm2、噴射速度１２０m/sec、噴射距離２００mmでバ
レル内で反転する等速ジョイント用ボールベアリングへ
噴射される。尚、前記バレルは横断面８角形を成す篭状
の容器であり、前記ノズル３２はバレル内に向けてキャ
ビネット内に固定されている。
【００２８】噴射された研磨材３６およびこのとき発生
した粉塵３７は、キャビネット３１の下部のホッパ３８
に落下し、導管４３内に生じている上昇気流によって上
昇して回収タンク内に送られ、研磨材３６が回収され
る。回収タンク３３内の粉塵３７は回収タンク３３内の
気流によって回収タンク３３の上端から管４２を介して
ダストコレクタ３４へ導かれ、ダストコレクタ３４の底
部に集積され、正常な空気がダストコレクタ３４の上部
に設けられた排風機３９から放出される。
【００２９】上記の条件でブラストされた等速ジョイン
ト用ボールベアリングの摺動部の表面付近の温度は上昇
し、金属成品の摺動部の表面に無数の微小な断面円弧状
の凹部が形成され、且つ摺動部の表面層の組織は微細化
し内部応力が高くなり高硬度で靭性に富む組織を得たの
である。
【００３０】実施例１においては、後述する〔表１−
２〕実施例１の比較例１に示すような良好な結果が得ら
れたが、その理由を以下に詳しく説明する。先ず、金属
成品の表面に前記ショットを投射したときの温度上昇に
ついて説明する。
【００３１】ショットの衝突前と衝突後の速度の変化
は、金属成品及びショットの硬度により異なるが、衝突
後の速度は低下する。この速度の変化はエネルギー不変
の法則により、音以外にその大部分は熱エネルギーに変
換される。熱エネルギーは衝突時に衝突部が変形するこ
とによる内部摩擦と考えられるが、ショットの衝突した
変形部分のみで熱交換が行なわれるので部分的には高温
になる。
【００３２】すなわち、ショットにより変形して温度上
昇する部分の重量は、ショットの衝突前の速度に比例し
て大きくなるが、金属成品の全体重量に対する比率は小
さいものであるので、温度上昇は金属成品の表面付近に
局部的に生ずる。
【００３３】なお、ショット及び金属成品の表面硬度が
共に高い場合の衝突においては反発係数ｅは１に近い
が、この場合は変形部分が小さいため局部的にはより高
温になる。
【００３４】また、温度上昇はショットの衝突前の速度
に比例するので、ショットの噴射速度を高速にする必要
があり、ショット径を２０μ〜２００μと小さい方が５
０m/sec以上の高速で噴射でき、しかも金属成品の表面
の温度上昇を均一にできる。
【００３５】ショットの衝撃力によって金属成品の摺動
部の表面層の温度が上昇して、金属成品が高炭素クロム
軸受鋼などの鉄−炭素系鋼は、母材のＡ3変態点以上に
達すると、表面層の金属組織が軟化し、ほぼ球状を成す
ショットの衝撃力により、摺動部の表面に無数の微小な
断面円弧状の凹部が形成される。このように断面円弧状
の凹部が形成されると同時に、金属成品の摺動部の表面
層の組織は微細化し内部応力が高くなり高硬度で靭性に
富む組織となる。
【００３６】実際、本願の処理を実施しない金属成品
（以下、「従来品」という。）と、本願の処理を実施し
たもの（以下、「処理品」という。）を比較すると、そ
れぞれの摺動部の表面層の組織状態は、処理品において
表面層の組織が微細化していることがはっきりと認めら
れる。さらに、ショットされる前の金属成品の摺動部の
表面の断面形状は、断面Ｖ字状の凹みもしくは微小な溝
を成すのであるが、処理品では前記断面Ｖ字状の凹みも
しくは微小な溝は、前記ショットにより金属成品の摺動
部の表面に断面円弧状の凹部が形成される時に消去す
る。
【００３７】前記処理品の表面形状を模式化した斜視図
で表すと図１のようであり、処理品の表面の断面形状を
模式図で表すと図２に示すように滑らかな曲線である。
【００３８】なお、図３および図４は、後述する実施例
４のアルミニウムの材質で成る金属成品の処理品の表面
の顕微鏡写真を示すものであるが、この実施例１のよう
に鉄−炭素系鋼で成る金属成品も、基本的には図３およ
び図４と同様な状態になる。
【００３９】したがって、この金属成品の摺動部の表面
に潤滑油を給油すると、潤滑油は表面張力により前記断
面円弧状の各凹部の表面で油玉となる。そして、摺動部
の表面には図１に示すように微小な断面円弧状の凹部が
無数に形成されているので、各凹部の隣接する油玉が互
いに連結し、全体として摺動部全面に安定した油膜が形
成される。そして金属成品の摺動部を摺動し面圧をかけ
ても各凹部の油玉の表面張力が失われることなく、長時
間の摺動に対しても油膜切れが生じにくくなる。
【００４０】ちなみに、従来品では摺動部の表面に前述
したような断面Ｖ字状の凹みがあると、潤滑油は断面Ｖ
字状の凹みに流れて行き、特に切削、研削により断面Ｖ
字状の凹みが摺動部の表面に沿ってスジ状に形成されて
いる場合、摺動部に面圧がかかると潤滑油が前記断面Ｖ
字状の凹みのスジに沿って流れて行き、潤滑油の表面張
力が失われ、摺動部の表面の油膜がなくなることが判明
している。
【００４１】なお、凹部と凹部間の表面に角部がある
と、金属成品の摺動部の表面に面圧がかかるとき前記角
部により油膜が切れ易くなるが、処理品の表面は図２の
ように角部がないので油膜切れが生じにくい。
【００４２】さらに、金属成品の摺動部の表面層の金属
組織は微細化した内部応力が高く高硬度で靭性に富む組
織であるので、摺動時間が長くなると、互いに摺動する
金属成品の摺動部が互いになじむため、前記摺動部での
摩擦抵抗が減少する。しかも各凹部の形状変化が生じな
いので、摺動部の摺動時間が長時間に及んでも油膜は安
定し油膜切れが生じにくくなる。
【００４３】本実施例の処理が非常に効果的であること
は、等速ジョイント用ボールベアリングの従来品と処理
品とを比較することにより明確である。その比較例を以
下の表１−２に示す。
【００４４】
【表１−２】
【００４５】なお、摩耗試験の方法は、従来品と処理品
を、それぞれ実際の機械に装着し、３０００ｒｐｍの回
転速度で回転した。潤滑油はミッションオイルである。
【００４６】表１−２の摩耗試験の結果をみると、従来
品は１５０時間の摩耗試験でボールベアリングの内外輪
のリテーナに表面剥離現象（ピーリング）が発生し異常
摩耗となったが、本願の処理品は４００時間経過しても
摩耗していなかった。なお、本願の実施例の効果を明確
にするためには充分であるので、この実施例１では摩耗
試験を４００時間で中止した。
【００４７】また、処理品の表面硬度が従来品に比して
約１．５倍高く、また処理品の表面層の内部応力が従来
品に比して約１．６倍高いことは、前述したようにショ
ットにより金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化し
内部応力が高くなり且つ高硬度に変化したことを裏付け
ている。
【００４８】また、処理品の表面粗さは従来品より若干
大きくなっているが、この表面粗さの違いが、金属成品
の摺動部の耐摩耗性の向上に寄与する要因ではなく、前
述したように金属成品の表面の形状や金属組織の状態が
影響するものである。しかし、処理品の表面粗さが１．
２〜１．０Ｒmax(μm)程度であることから、摺動部の表
面に形成された凹部の深さが１．２μm以下で微小であ
ることを示している。以下、他の実施例について、ブラ
スト加工装置及び該装置で実施したブラスト加工処理条
件を各表で示し、その結果の比較例を各表で示す。
【００４９】〔実施例２〕実施例２では、直径４mm、長
さ５０mmの減速機用ニードルローラの金属成品に対し
て、ブラスト加工を実施した。以下に、ブラスト加工装
置及び該装置で実施したブラスト加工処理条件、並びに
その結果の比較例を示す。
【００５０】
【表２−１】
【００５１】
【表２−２】
【００５２】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ実際の機械に装着し、３８００ｒｐｍの回転速度で
回転した。潤滑油はマシンオイルである。
【００５３】摩耗試験の結果は、従来品は２００時間経
過後、ニードルローラの摺動部の表面に剥離現象（ピー
リング）が発生し異常摩耗となったが、本願の処理品は
４００時間経過しても摩耗していなかった。なお、実施
例では摩耗試験を４００時間で中止した。
【００５４】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て約１．６倍高く、また表面層の内部応力は処理品が従
来品に比して約２．７倍高い。これは前述したようにシ
ョットにより金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化
し内部応力が高くなり且つ高硬度に変化したことを裏付
けている。
【００５５】また、処理品の表面粗さは、実施例１とは
異なり、従来品より若干小さくなっているが、処理品の
表面硬度及び表面層の内部応力は表２−２に示すよう
に、従来品に比してはるかに大きい。このことから表面
粗さの違いが金属成品の摺動部の耐摩耗性の向上に寄与
する要因ではなく、金属成品の表面の形状や金属組織の
状態が金属成品の耐摩耗性向上に大きく影響するもので
あることがわかる。なお、処理品の表面粗さが０．６〜
０．４Ｒmax(μm)程度であることから、摺動部の表面の
凹部の深さが０．６μｍ以下で微小であることを示して
いる。
【００５６】〔実施例３〕実施例３では、直径５０mm、
長さ６００mmの工作機械用スプライン軸の金属成品に対
して、第１工程及び第２工程の２つのブラスト加工処理
を連続して実施した。以下に、各工程のブラスト加工装
置及び該装置で実施したブラスト加工処理条件、並びに
その結果の比較例を示す。
【００５７】
【表３−１】
【００５８】
【表３−２】
【００５９】
【表３−３】
【００６０】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ実際の機械に装着し、３００mmの距離を６００mm/s
ecの速度で往復運動した。潤滑油はマシンオイルであ
る。
【００６１】摩耗試験の結果は、従来品は２００時間経
過後、スプライン軸のスプライン部の表面に異常摩耗が
発生したが、本願の処理品は４００時間経過しても摩耗
していなかった。なお、実施例では摩耗試験を４００時
間で中止した。
【００６２】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て２倍高く、また表面層の内部応力は処理品が従来品に
比して約２．７倍高い。これは前述したようにショット
により金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化し内部
応力が高くなり且つ高硬度に変化したことを裏付けてい
る。
【００６３】また、表面粗さにおいては、実施例１、実
施例２に比して大きいのであるが、処理品の表面粗さ
３．０〜２．０Ｒmax(μm)は、凹部の深さが３．０μｍ
以下で微小であることを示している。
【００６４】〔実施例４〕実施例４では、エアコン用ア
ルミ部品のカム溝に対してブラスト加工を実施した。以
下に、ブラスト加工装置及び該装置で実施したブラスト
加工処理条件、並びにその結果の比較例を示す。
【００６５】
【表４−１】
【００６６】
【表４−２】
【００６７】実施例４の金属成品の材質はアルミニウム
である。実施例１、実施例２、実施例３のような鉄−炭
素系の鋼ではないが、本願の処理を施した結果をみれば
その効果は顕著である。
【００６８】すなわち、実施例１で説明したように、シ
ョットの衝撃力によって金属成品の摺動部の表面層の温
度が上昇し、アルミニウムの再結晶温度以上に達する
と、表面層の金属組織が軟化し、ほぼ球状を成すショッ
トの衝撃力により、図３及び図４に示すように微小な断
面円弧状の凹部が形成される。なお、図３及び図４にお
いて、黒い部分は凹みを示している。
【００６９】さらに、ショットの衝撃力によりアルミニ
ウムの金属成品の摺動部の表面層の組織は微細化し、表
４−２のデータが示すように処理品は従来品に比して表
面硬度が高くなっている。
【００７０】摩耗試験の結果は、従来品は１００時間経
過後、エアコン用のアルミニウム部品のカム溝の表面に
異常摩耗が発生したが、本願の処理品は２００時間経過
しても摩耗していなかった。なお、実施例では摩耗試験
を２００時間で中止した。
【００７１】また、処理品の表面粗さ１．６〜０．８Ｒ
max(μm)は、凹部の深さが１．６μｍ以下で微小である
ことを示している。
【００７２】〔実施例５〕実施例５では、直径１５mmの
ソレノイドのアーマチュア（電磁バルブ用部品）の金属
成品に対してブラスト加工を実施した。以下に、ブラス
ト加工装置及び該装置で実施したブラスト加工処理条
件、並びにその結果の比較例を示す。
【００７３】
【表５−１】
【００７４】
【表５−２】
【００７５】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ１回につき０．５秒間、接触させた。潤滑油は市販
の潤滑油（ＣＲＣ：商品名）である。
【００７６】摩耗試験の結果は、従来品及び処理品に対
してそれぞれ１０万回の摩耗試験を行なったところ、従
来品の表面に異常摩耗が発生したが、本願の処理品は摩
耗していなかった。なお、処理品は摩耗試験を１００万
回実施しても使用可能であった。
【００７７】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て約１．３倍高い。これは前述したようにショットによ
り金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化し内部応力
が高くなり且つ高硬度に変化したことを裏付けている。
【００７８】また、処理品の表面粗さ０．８〜０．６Ｒ
max(μm)は、凹部の深さが０．８μｍ以下で微小である
ことを示している。
【００７９】〔実施例６〕実施例６では、直径５０mm、
長さ５０mmの工作機械シャフトメタル軸受部の金属成品
に対して、第１工程及び第２工程の２つのブラスト加工
処理を連続して実施した。以下に、各工程のブラスト加
工装置及び該装置で実施したブラスト加工処理条件、並
びにその結果の比較例を示す。
【００８０】
【表６−１】
【００８１】
【表６−２】
【００８２】金属成品が超硬溶射品で高硬度であるの
で、第１工程ではＷＡ（ホワイトアランダム）の研磨材
でブラスト加工し金属成品の表面の硬度を増加させる。
しかし、第１工程では金属成品の表面形状は鋭角突起状
で、その谷部は断面Ｖ字状になる。そこで、第２工程
で、アルミナシリカビーズの研磨材でブラスト加工する
と、金属性品の表面に断面円弧状の凹部が形成され、表
面は滑らかになり且つ硬度も増加する。
【００８３】
【表６−３】
【００８４】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ実際の機械に装着し、５０００ｒｐｍの回転速度で
回転した。潤滑油はマシンオイルである。
【００８５】摩耗試験の結果は、従来品は１万時間経過
後、シャフトメタル軸受部の表面に異常摩耗が発生した
が、本願の処理品は１０万時間経過しても摩耗していな
かった。なお、この実施例では摩耗試験を１０万時間で
中止した。
【００８６】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て２００Ｈｖほど高い。これは前述したようにショット
により金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化し高硬
度に変化したことを裏付けている。
【００８７】また、処理品の表面粗さ０．８〜０．６Ｒ
max(μm)は、凹部の深さが０．８μｍ以下で微小である
ことを示している。
【００８８】〔実施例７〕実施例７では、直径１００m
m、長さ３０mmのエンジン用ギヤの金属成品に対して、
第１工程及び第２工程の２つのブラスト加工処理を連続
して実施した。以下に、各工程のブラスト加工装置及び
該装置で実施したブラスト加工処理条件、並びにその結
果の比較例を示す。
【００８９】
【表７−１】
【００９０】
【表７−２】
【００９１】金属成品が鉄系の場合、第１工程及び第２
工程の２つのブラスト加工により金属成品の表面硬度を
増加させ、且つ金属成品の表面を滑らかにし断面円弧状
の凹部を形成することもできる。
【００９２】
【表７−３】
【００９３】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ実際の機械に装着し、６０００ｒｐｍの回転速度で
回転した。潤滑油はミッションオイルである。
【００９４】摩耗試験の結果は、従来品は２０時間経過
後、エンジン用ギヤの表面にピッチングが発生し摩耗し
ていたが、本願の処理品は２００時間経過してもピッチ
ングがなく摩耗していなかった。なお、この実施例では
摩耗試験を２００時間で中止した。
【００９５】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て約１．６倍高く、また表面層の内部応力は処理品が従
来品に比して約２．１倍高い。これは前述したようにシ
ョットにより金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化
し高硬度に変化したことを裏付けている。
【００９６】また、処理品の表面粗さ０．８〜０．６Ｒ
max(μm)は、凹部の深さが０．８μｍ以下で微小である
ことを示している。
【００９７】なお、この実施例で処理したエンジン用ギ
ヤの処理品を噛合させ、５０００〜８０００ｒｐｍで回
転した。回転開始後の前記ギヤの表面の温度は約１００
゜Ｃであった。この状態で１時間ほど回転させると、ギ
ヤの表面に油膜を形成するために供給した潤滑油の温度
が低下しギヤの回転音が静かになった。
【００９８】なお、エンジン用ギヤの表面に浸炭等の熱
処理を施した後に本願のブラスト加工処理を施した処理
品も、上記と同様の結果になった。すなわち、前記エン
ジン用ギヤを１時間ほど回転すると、油温が低下し回転
音が静かになった。
【００９９】以上のことから、本願の処理を施したこと
によって、ショットによりギヤの表面層の組織が微細化
し、表面硬度が高い靭性に富む組織となったので、互い
に噛み合うギヤ同士が互いに馴染んでいき、その結果、
ギヤの噛み合いが円滑になり摩擦抵抗が小さくなるた
め、ギヤの回転音が静かになり油温が低下したのであ
る。しかも、ギヤの表面硬度が高いので、ギヤを長時間
噛合してもギヤの表面に形成された凹部の形状は変化し
ないため表面張力が低下することのない安定した油膜の
状態が維持され、表７−３に示すように摩耗試験の結果
が極めて良好になったものと考えられる。
【０１００】〔実施例８〕実施例８では、直径５０mm、
長さ２０mmのクランクシャフトの金属成品に対して、ブ
ラスト加工を実施した。以下に、ブラスト加工装置及び
該装置で実施したブラスト加工処理条件、並びにその結
果の比較例を示す。
【０１０１】
【表８−１】
【０１０２】
【表８−２】
【０１０３】実施例８の金属成品の材質は銅合金で非鉄
金属である。実施例４の金属成品がアルミニウムの場合
と同様に、ショットの衝撃力によって金属成品の摺動部
の表面層の温度が上昇し、主要金属である銅の再結晶温
度以上に達すると、表面層の金属組織が軟化し、ほぼ球
状を成すショットの衝撃力により、微小な断面円弧状の
凹部が形成される。さらに、ショットの衝撃力により銅
合金の金属成品の摺動部の表面層の組織は微細化し表面
硬度が高くなる。
【０１０４】摩耗試験方法は、従来品と処理品を、それ
ぞれ実際の機械に装着し、６０００ｒｐｍの回転速度で
回転した。潤滑油はエンジンオイルである。
【０１０５】摩耗試験の結果は、従来品は２００時間経
過後、クランクシャフトの表面に異常摩耗が発生した
が、本願の処理品は４００時間経過しても摩耗していな
かった。なお、実施例では摩耗試験を４００時間で中止
した。
【０１０６】また、表面硬度は、処理品が従来品に比し
て約１．９倍高い。これは前述したようにショットによ
り金属成品の摺動部の表面層の組織が微細化し高硬度に
変化したことを裏付けている。
【０１０７】また、処理品の表面粗さ０．６〜０．４Ｒ
max(μm)は、凹部の深さが０．６μｍ以下で微小である
ことを示している。
【０１０８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【０１０９】（１）金属成品の摺動部の表面に潤滑油を
給油すると、潤滑油は表面張力により前記断面円弧状の
各凹部に油玉となり、摺動部全面に安定した油膜が形成
されるので、金属成品の摺動部に面圧がかかっても各凹
部の潤滑油の表面張力が失われることなく、長時間の摺
動に対しても油膜切れが生じにくくなるため、金属成品
の摺動部の表面の摩耗を効果的に防止する方法を提供で
きた。
【０１１０】（２）金属成品の摺動部の表面層の金属組
織は微細化した内部応力が高く高硬度で靭性に富む組織
であるため、摺動部の摺動時間が長時間に及んでも、各
凹部の形状変化が生じない。
【０１１１】（３）上記（１）及び（２）の理由から、
油膜は安定し油膜切れが生じにくくなり、金属成品の摺
動部の表面の摩耗を効果的に防止する方法を提供でき
た。又、金属成品の摺動部の表面の摩擦係数を小さくで
きるので、該摺動部に生じる摩擦熱を低く抑え、むしろ
低温化できる。したがって、前記摺動部は熱膨張しない
ので、予め熱膨張を考慮した寸法に形成する必要がない
ため、金属成品の寸法精度を高めることができた。
【０１１２】（４）上記（３）の理由から、金属成品の
摺動部における回転速度などの摺動速度を高くすること
ができ、時代の趨勢に伴って要求される高速化、高速回
転化、高荷重化に対応することができた。
【０１１３】（５）金属成品の摺動部が高硬度で靭性に
富むので、高い圧力を繰返し受ける部分が局部的な疲れ
のため欠損するというピッチング現象を防止できた。
【０１１４】（６）上記（３）の理由から、摺動部の表
面がスムーズに摺動するので、摺動による振動音や他の
発生音を小さくすることができ、この金属成品を装着す
る構造物の耐久性や環境性を向上することに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラスト加工処理をした処理品の表面
形状を模式化した斜視図である。
【図２】本発明のブラスト加工処理をした処理品の表面
の断面形状の模式図である。
【図３】本発明のブラスト加工処理をしたアルミニウム
でなる金属成品の摺動部の表面の顕微鏡写真（×１０
０）を基にした拡大図である。
【図４】図３と同じ金属成品の摺動部の表面の顕微鏡写
真（×５００）を基にした拡大図である。
【図５】本発明の実施例の重力式ブラスト加工装置の全
体図である。
【符号の説明】
３０ 重力式ブラスト加工装置 ３１ キャビネット ３２ ノズル ３３ 回収タンク ３４ ダストコレクタ ３５ 出入口 ３６ 研磨材 ３８ ホッパ ３９ 排風機 ４１ 管 ４２ 管 ４３ 導管 ４４ 管

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属成品の摺動部の表面に、金属成品の
    硬度と同等以上の硬度を有し且つ略球状を成す２０〜２
    ００μのショットを噴射速度５０m/sec以上で噴射し、
    金属成品の表面付近の温度を、鉄系の金属成品はＡ3変
    態点以上に、もしくは非鉄系の金属成品は再結晶温度以
    上に上昇させると共に、前記金属成品の摺動部の表面に
    微小な略断面円弧状を成す無数の凹部から成る油溜りを
    形成したことを特徴とする金属成品の摺動部の摩耗防止
    方法。
  2. 【請求項２】前記ショットが真球に近い形状を成す請求
    項１記載の金属成品の摺動部の摩耗防止方法。
  3. 【請求項３】 前記凹部の頂辺が略円形を成し、該凹部
    の径を０．１〜５μに形成した請求項１又は２記載の金
    属成品の摺動部の摩耗防止方法。
  4. 【請求項４】前記ショットを投射する前の金属成品の摺
    動部の表面の表面粗さより大きい凹部を形成した請求項
    １、２又は３記載の金属成品の摺動部の摩耗防止方法。
  5. 【請求項５】 前記凹部を０．１μ以上の表面粗さに形
    成した請求項４記載の金属成品の摺動部の摩耗防止方
    法。
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