JPH08277417A - Method for treating surface of steel worked slab having corner part - Google Patents

Method for treating surface of steel worked slab having corner part

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JPH08277417A
JPH08277417A JP8269395A JP8269395A JPH08277417A JP H08277417 A JPH08277417 A JP H08277417A JP 8269395 A JP8269395 A JP 8269395A JP 8269395 A JP8269395 A JP 8269395A JP H08277417 A JPH08277417 A JP H08277417A
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JP
Japan
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shot peening
treatment
shot
gear
primary
Prior art date
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Application number
JP8269395A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Yoshizaki
正敏 吉崎
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To impart high residual stress even to the one having a complicated shape such as a gear to a further depth and to moreover improve its fatigue strength. CONSTITUTION: A steel worked piece having a corner part is subjected to carburizing and quenching treatment and tempering treatment and is thereafter subjected to primary shot peening, and the treated face is subjected to grinding or cutting treatment and is thereafter subjected to secondary shot peening as well. As the cutting treatment, hard shaving is preferably executed. Moreover, in the case a gear is subjected to surface treatment, the primary shot peening is executed preferably in such a manner that shot grains having >=60HRc hardness and 0.6 to 0.8mm grain diameter are projected at 70 to 90m/sec projecting rate, and the secondary shot peening is executed preferably in such a manner that shot grains having 800 to 2000HV hardness and 0.05 to 0.2mm grain diameter projected at 70 to 90m/sec projecting rate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、角部を備えた複雑な形
状の加工片、特に、車両の駆動系ユニットを構成する歯
車の表面処理方法に関する。より詳細には、本発明は、
角部を備えた鋼加工片に従来より優れた疲労強度を付与
することのできる表面処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work piece having a complicated shape with corners, and more particularly to a method for surface treatment of a gear forming a drive system unit of a vehicle. More specifically, the present invention provides
The present invention relates to a surface treatment method capable of imparting a fatigue strength superior to that of a conventional steel work piece having a corner portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】高い疲労強度を要求される機械構造用鋼
部品には、車両の駆動系ユニットを構成する歯車のよう
に角部を備えた複雑な形をしており、その機械的性質に
対する要求も表面が耐摩耗性を有し、動的の繰り返し衝
撃に強く、しかも歪みの最も少ないというような複雑な
特性を要求されるものがある。近年、特に、歯車は、エ
ンジンの出力の増大に伴い、更に高速及び高負荷の苛酷
な条件下で耐え得るよう、より高い疲労強度を有するこ
とが求められているが、軽量化及び小型化の要請から大
型化することはできず、また、形状が複雑なため、オー
スフォーミングなどの加工熱処理も圧延などの加工を伴
うためできない。そこで、一般的な疲労強度の向上方法
として、歯車に浸炭処理を施して内部を靭性に保持しつ
つ表面を硬くし、それにショットピーニングを施すこと
が提案されている。この方法によれば、理論的には、浸
炭焼入れ焼戻し処理によって残留していたオーステナイ
トがショットピーニングによって加わった応力によりマ
ルテンサイトに誘起変態されることにより、表層部に、
表面硬化と共に圧縮残留応力を導入できると考えられて
いる。
2. Description of the Related Art Steel parts for mechanical structures, which are required to have high fatigue strength, have a complicated shape with corners like a gear forming a drive train unit of a vehicle. Some of them are required to have complicated properties such as a surface having abrasion resistance, strong resistance to repeated dynamic impact, and minimal distortion. In recent years, in particular, gears have been required to have higher fatigue strength so as to withstand the severe conditions of higher speed and higher load as the output of the engine increases. It cannot be increased in size due to a request, and since the shape is complicated, thermomechanical processing such as ausforming cannot be performed due to processing such as rolling. Therefore, as a general method of improving fatigue strength, it has been proposed to subject a gear to a carburizing treatment to harden the surface while maintaining the internal toughness, and then subject the gear to shot peening. According to this method, theoretically, the austenite remaining by the carburizing, quenching and tempering treatment is induced to be transformed into martensite by the stress applied by shot peening, so that the surface layer portion,
It is believed that compressive residual stress can be introduced with surface hardening.

【0003】浸炭された鋼加工片に対するショットピー
ニングの具体的な条件に関しては、ショットピーニング
では、ショット粒の粒径が大きいほど、また、投射速度
が大きいほど、ショットのエネルギーが大きくなること
から、ショットピーニング効果を向上させるためには、
粒径の大きいショット粒を高速度で投射する必要がある
が、ショット粒が大きすぎると複雑な形状物(例えば、
歯車の溝部分)へのピーニングができず、また、投射速
度が大きすぎると表面粗さが増したり表面に微小亀裂が
発生すること、更に投射は一定期間実施すれば疲労強度
は飽和になることから、特開昭60−218422号で
は、ショットピーニングの最適条件として、ショット粒
の径を0.3〜1.0mm、投射時間を5〜40分、投
射速度を35〜50m/sと選択することが提案されて
いる。
Regarding the specific conditions of shot peening for a carburized steel work piece, in shot peening, the larger the particle size of the shot grains and the higher the projection speed, the greater the energy of the shot. To improve the shot peening effect,
It is necessary to project shot particles having a large particle size at a high speed, but if the shot particles are too large, a complicated shape (for example,
If the projection speed is too high, the surface roughness will increase or minute cracks will occur on the surface, and if the projection is carried out for a certain period, the fatigue strength will be saturated. From this, in JP-A-60-218422, the optimum conditions for shot peening are to select a shot grain diameter of 0.3 to 1.0 mm, a projection time of 5 to 40 minutes, and a projection speed of 35 to 50 m / s. Is proposed.

【0004】更に、特開昭61−79719号公報に
は、ショットピーニングを2段階に分けて行い、一次シ
ョットピーニングでは比較的大きいショット粒を用い、
二次ショットピーニングでは比較的小さいショット粒を
用いることにより、最適な残留応力分布形態が得られる
ことが報告されている。そして、特開昭6−14578
5号公報には、上記2段階ショットピーニング法を歯車
を備えた浸炭鋼加工片に適用する場合には、浸炭鋼加工
片に対して、一次ショットピーニングを硬度Hv700
以上で粒径0.6〜1.2mmのショット粒を用いて行
い、100〜200℃の焼戻し処理を施した後に、更
に、二次ショットピーニングを硬度Hv700以上で粒
径0.1〜0.5mmのショット粒を用いて行えば、刃
先部のような角部を欠落することなく大幅に疲労強度を
向上させることができると報告されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 61-79719, shot peening is performed in two steps, and relatively large shot grains are used in primary shot peening.
It has been reported that in secondary shot peening, the optimum residual stress distribution morphology can be obtained by using relatively small shot grains. And, JP-A-6-14578
No. 5, in the case of applying the above-described two-step shot peening method to a carburized steel processed piece equipped with a gear, a primary shot peening is applied to the carburized steel processed piece by hardness Hv700.
As described above, shot particles having a grain size of 0.6 to 1.2 mm are used, and after tempering treatment at 100 to 200 ° C., secondary shot peening is further performed with a hardness of Hv 700 or more and a grain size of 0.1 to 0. It has been reported that the use of 5 mm shot grains can significantly improve the fatigue strength without missing corners such as the cutting edge.

【0005】しかしながら、近年では、更に苛酷な状況
下でも耐えうる疲労強度を有することが、一部の機械部
品、特に歯車には求められている。
However, in recent years, some mechanical parts, particularly gears, are required to have fatigue strength that can withstand even more severe conditions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明は、車
両の駆動系ユニットを構成する歯車のように複雑な形を
しており、その機械的性質に対する要求も表面が耐摩耗
性を有し、動的の繰り返し衝撃に強く、しかも歪みの最
も少ないというような複雑な特性を要求される機械構造
用鋼部品として適し、しかも従来よりも高い疲労強度を
備えた鋼加工片を得るべく、その加工片の処理方法を提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention has a complicated shape like a gear constituting a drive train unit of a vehicle, and the surface of the gear has a wear resistance as a requirement for its mechanical properties. However, in order to obtain a steel work piece that is strong against repeated dynamic impact and is suitable as a steel part for machine structural use that requires complex characteristics such as minimal distortion, and has higher fatigue strength than before, An object is to provide a method for treating the processed piece.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】歯車などに使用する場合
に適した機械的強度を有すると従来から認識されている
二段ショットピーニング法による効果を鋭意考察した。
表面異常組織を有する浸炭焼入れ・焼戻し鋼では、合金
元素の内部酸化に起因する軟質の表面異常組織が結晶粒
界に沿って表面からある深さで形成されているため、疲
労は最表面から必ずしも開始されるとは限らず、先端か
ら開始される場合があるため、該先端においてある程度
の大きさの圧縮残留応力が存在していなければならない
が、二段ショットピーニング法でも結局のところ一次シ
ョットピーニングのみが上記先端における残留応力を導
入していることから、浸炭焼入れ・焼戻し鋼に更に高い
疲労強度を付与せしめるためには、一次ショットピーニ
ングを更に強力に行う必要があるが、しかしながら、一
方であまりに強力に一次ショットピーニングを行うと、
表面粗さを増大させまた表面に微小亀裂をもたらし、二
次ショットピーニングがそれを更に悪化させて、かえっ
て疲労寿命を低下させてしまう。鋼加工片が歯車のよう
に角部を備えた形状の場合には、実際の使用に供する前
に又は供して直ぐに、歯車の角部が欠落してしまう可能
性もある。
[Means for Solving the Problems] The effect of the two-step shot peening method, which has been conventionally recognized as having a mechanical strength suitable for use in a gear or the like, has been earnestly studied.
In carburizing and tempering steels with abnormal surface structure, fatigue is not always from the outermost surface because a soft surface abnormal structure due to internal oxidation of alloy elements is formed along the grain boundaries at a certain depth from the surface. Since it does not always start, and it may start from the tip, there must be a certain amount of compressive residual stress at the tip, but even with the two-stage shot peening method, after all, primary shot peening Since only the residual stress at the tip is introduced, in order to impart even higher fatigue strength to the carburized and tempered steel, it is necessary to perform the primary shot peening more strongly, but on the other hand, too much. If you perform strong primary shot peening,
Surface roughness is increased, and microcracks are generated on the surface, and secondary shot peening worsens it, which in turn reduces the fatigue life. If the steel workpiece has a shape with a corner like a gear, the corner of the gear may be missing before or immediately after it is actually used.

【0008】特開平6−145759号公報には、一次
ショットピーニングと二次ショットピーニングとの間に
処理面に130〜200℃の焼戻し処理を施すことによ
って、二次ショットピーニングのときの衝撃に耐え得る
よう高靭化することが提案されているが、焼戻し処理は
熱変形をも必然的に伴う。また、焼戻しによる組織変態
の深さは高精度に制御することが困難であり、必要以上
に高靭化が進んでしまう。更に、重要なことには、上記
方法では、一次ショットピーニングによって粗くなった
表面がそのまま二次ショットピーニングに供されること
である。従って、一次ショットピーニングを強力にすれ
ば、二次ショットピーニングのときに歯面が削り取られ
てしまう。一方、二次ショットピーニング後に後処理と
して研削したのでは二段ショットピーニング本来の利点
が生かせない。
In Japanese Patent Laid-Open No. 6-145759, a treated surface is subjected to a tempering treatment at 130 to 200 ° C. between the primary shot peening and the secondary shot peening to withstand the impact during the secondary shot peening. Although it has been proposed to increase the toughness so as to obtain, the tempering process necessarily involves thermal deformation. Further, it is difficult to control the depth of structural transformation due to tempering with high accuracy, and the toughness will be increased more than necessary. More importantly, in the above method, the surface roughened by the primary shot peening is directly subjected to the secondary shot peening. Therefore, if the primary shot peening is strengthened, the tooth surface is scraped off during the secondary shot peening. On the other hand, if grinding is performed as a post-treatment after the secondary shot peening, the original advantage of the two-step shot peening cannot be utilized.

【0009】これに対して、本発明の発明者は、意外な
ことに、浸炭焼入れ処理及び焼戻し処理が施された、角
部を備えた鋼加工片に対して、一次ショットピーニング
を施した後、処理面を切削又は研削処理をすれば、一次
ショットピーニングを従来より強力に行っても、切削又
は研削処理により処理面を整えた上で、更にその処理面
に二次ショットピーニングを施せば、角部部分の欠落は
無論のこと、処理面には微小亀裂も観察されず、また、
熱が発生しないので熱変形も生じなかったことを見いだ
し、上記知見に基づき本発明を完成させた。
On the other hand, the inventor of the present invention surprisingly found that after carburizing and tempering the steel work piece having the corners, the shot peening was performed. , If the treated surface is subjected to cutting or grinding treatment, even if the primary shot peening is performed stronger than before, if the treated surface is prepared by the cutting or grinding treatment, and then the secondary shot peening is further applied to the treated surface, Needless to say, the corners are missing, no microcracks are observed on the treated surface, and
It was found that heat was not generated and therefore thermal deformation was not generated, and the present invention was completed based on the above findings.

【0010】本発明の角部を備えた鋼加工片の処理方法
は、浸炭焼入処理及び焼戻処理を施した後に、一次ショ
ットピーニングを施し、その処理面を研削又は切削処理
して、その後に更にその処理面に二次ショットピーニン
グを施すことを特徴とするものである。
According to the method for treating a steel work piece having a corner of the present invention, after carburizing and tempering treatment, primary shot peening is performed, the treated surface is ground or cut, and then, In addition, secondary shot peening is further applied to the treated surface.

【0011】一次ショットピーニングは、従来の二段シ
ョットピーニング法で用いられていたものより強力に行
う。具体的には、硬度Hc:60以上で粒径0.6〜
0.8mmのショット粒を、投射速度70〜90m/秒
で投射する。この範囲でショットピーニングを行うと、
表面からの深さが50〜60μmのところで1400M
Pa以上の残留応力が付与される。なお、投射時間は、
6秒未満のときにはピーニング効果が不十分であったが
19秒後にはほぼ飽和状態になることから、好ましくは
6〜19秒間である。浸炭の表面からの深さは、採用し
た浸炭法が液体浸炭のときには固体浸炭より浅くなる
が、精密な歯車では歯面が0.05mm程度摩滅したら
使用できないことから、それに施す浸炭焼入れ・焼戻し
処理では、一般的に表面異常組織の先端が、50〜60
μm又はその付近に存在するように処理するため、本発
明の方法によれば、結果として、該先端に一致する地点
の圧縮残留応力の大きさを増大できたことになる。
The primary shot peening is more powerful than that used in the conventional two-stage shot peening method. Specifically, hardness Hc: 60 or more and particle size 0.6 to
0.8 mm shot particles are projected at a projection speed of 70 to 90 m / sec. When shot peening is performed in this range,
1400M when the depth from the surface is 50-60μm
Residual stress of Pa or more is applied. The projection time is
The peening effect was insufficient when it was less than 6 seconds, but after 19 seconds, it was almost saturated, so that it is preferably 6 to 19 seconds. The depth from the surface of carburizing is shallower than that of solid carburizing when the carburizing method used is liquid carburizing, but it cannot be used with precision gears if the tooth surface wears out by about 0.05 mm. In general, the tip of the abnormal surface tissue is 50-60.
Since the treatment is performed so as to exist at or near μm, the method of the present invention can consequently increase the magnitude of the compressive residual stress at the point corresponding to the tip.

【0012】ショット粒の硬度に関しては、相原らの論
文「ショットピーニングによる浸炭焼き入れ材の疲労向
上」(日本機械学会材料力学講演会講演論文集319
(1990)269−271)において報告されている
ように、硬度が高いほど、衝撃力が大きくなり、浸炭焼
入れ焼戻し状態で存在していた残留オーステナイトのマ
ルテンサイトへの加工誘起変態が促進されるめ、Hc:
60以上とした。なお、安定的に量産できるものをショ
ット粒として使用するという観点から、ショット粒の硬
度に上限があることは当業者ならば理解されるであろ
う。材料は、特に限定はされないが、スチール又は鋳鋼
である。また、粒径に関しては、0.6mmより小さく
すると、表面からの深さが50〜60μmのところで圧
縮残留応力の最大値を付与することができず、また、
0.8mmより大きくすると、特に慣用されている歯車
の形状では、歯車の溝部分へのピーニングが不可能とな
ることから、0.6〜0.8mmとした。投射速度は、
70〜90m/秒である。
Regarding the hardness of shot grains, Aihara et al., "Improvement of Fatigue of Carburized and Quenched Material by Shot Peening" (Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers, Material Mechanics Conference 319)
As reported in (1990) 269-271), the higher the hardness is, the larger the impact force is, and the work-induced transformation of retained austenite existing in the carburizing and tempering state to martensite is promoted. , Hc:
It was set to 60 or more. It will be understood by those skilled in the art that the hardness of shot particles has an upper limit from the viewpoint of using shot particles that can be stably mass-produced. The material is, but is not limited to, steel or cast steel. Regarding the particle size, if it is smaller than 0.6 mm, the maximum value of the compressive residual stress cannot be given at the depth of 50 to 60 μm from the surface, and
If it is larger than 0.8 mm, peening to the groove portion of the gear becomes impossible with a commonly used gear shape, so the thickness is set to 0.6 to 0.8 mm. The projection speed is
It is 70 to 90 m / sec.

【0013】切削又は研削処理は、一次ショットピーニ
ングによって粗化したり、突起部となった部分を平滑化
すべく行う。切削代又は研削代は、なるべく小さくし、
多くとも、30μm以下とするのが好ましい。あまり多
いと、浸炭焼入れ・焼戻し処理をし更に一次ショットピ
ーニングをすることより形成した圧縮残留応力層が減少
してしまうからである。加工方式としては、シェービン
グ加工やホーニング加工のような切削方式の他に、歯車
の形に対応した研削方式が利用できる。このうち、好ま
しい処理方式は、ハードシェービング法である。ハード
シェービング法は、基本的には、歯型成形すべく歯切り
した後の仕上げ加工として利用されているシェービング
法と同じく、使用するカッタは、歯面に多数の溝をもっ
ており、この溝と歯面との交線が切刃となって歯車の歯
面を切り取っていく。このカッタは、2番がついていな
いので切削力は小さいが、その反面精度を高くすること
ができる。ハードシェービング法では、シェービングカ
ッタにCBNをコーティングした工具を用い、シェービ
ングカッタと歯車を共に回転させて同期加工することが
特徴であり、その結果として、シェービング代を他の方
式を利用した場合に比べて小さくできる利点がある。こ
のときに利用する切削剤は、潤滑性と洗浄性の優れた油
が望ましい。
The cutting or grinding treatment is performed to roughen the surface by primary shot peening or to smooth the portion that has become the protrusion. The cutting or grinding allowance should be as small as possible,
At most, it is preferably 30 μm or less. This is because if it is too much, the compressive residual stress layer formed by carburizing and tempering treatment and further primary shot peening will decrease. As a processing method, in addition to a cutting method such as shaving processing or honing processing, a grinding method corresponding to the shape of the gear can be used. Of these, the preferred processing method is the hard shaving method. The hard shaving method is basically the same as the shaving method used as a finishing process after cutting a tooth to form a tooth mold, and the cutter used has a large number of grooves on the tooth surface. The line of intersection with the surface serves as a cutting edge to cut off the tooth flank of the gear. Since this cutter does not have No. 2, the cutting force is small, but the accuracy can be increased. The hard shaving method is characterized by using a tool with a CBN coating on the shaving cutter and rotating the shaving cutter and the gear together to perform synchronous processing. It has the advantage of being small. The cutting agent used at this time is preferably an oil having excellent lubricity and detergency.

【0014】ハードシェービングに使用するカッタの材
料は、高速切削でき効率よく切削できることから、好ま
しくは、CBNである。
The material of the cutter used for hard shaving is preferably CBN because it can be cut at high speed and can be cut efficiently.

【0015】なお、歯車にハードシェービングを行う
と、刃具のドレッシング前後及びその摩耗具合によって
大なり小なりのシェービング段差が必然的に形成されて
しまうが、本発明では、二次ショットピーニングのとき
に、該シェービング段差は除去されるので、平滑度は満
足する程度に保たれる。
When the gear is hard shaving, a shaving step of a larger or smaller size is inevitably formed before and after the dressing of the cutting tool and the degree of wear thereof. However, in the present invention, during the secondary shot peening. Since the shaving step is removed, the smoothness is maintained to a satisfactory level.

【0016】歯車の処理として利用する場合には、二次
ショットピーニングは、適切な表面硬化効果を達成する
ために、好ましくは、最表面に−1000MPa程度の
圧縮残留応力が付与されるよう、ショット粒の硬度及び
投射速度を調整して行う。具体的には、粒径は0.05
〜0.2mmであり、硬度は、Hv800〜2000で
ある。また、投射速度は、70〜90m/sであり、投
射時間は、4〜6秒である。通常、ガラスビースをショ
ット粒として使用する。
When used as a gear treatment, the secondary shot peening is performed so that a compressive residual stress of about -1000 MPa is preferably applied to the outermost surface in order to achieve an appropriate surface hardening effect. The hardness and projection speed of the grains are adjusted. Specifically, the particle size is 0.05
Is 0.2 mm and the hardness is Hv 800-2000. The projection speed is 70 to 90 m / s, and the projection time is 4 to 6 seconds. Usually, glass beads are used as shot grains.

【0017】[0017]

【作用】本発明の処理方法によれば、従来の処理方法に
比べて、表面異常組織の先端には大きい残留圧縮応力を
付与され、且つ、最表面には大きい表面硬度が付与され
る。しかも、角部を備えた表面に上記処理を施した場合
にも、従来の処理方法と利用した場合と少なくとも同程
度の処理面が得られる。すなわち、処理物が角部を備え
たものであったとしても、欠落も生じないし、また、表
面も平滑であり、変形もなく、実際の利用に供する前に
矯正する必要はない。
According to the treatment method of the present invention, a large residual compressive stress is applied to the tip of the abnormal surface tissue and a large surface hardness is imparted to the outermost surface, as compared with the conventional treatment methods. Moreover, even when the above-mentioned treatment is applied to the surface provided with the corners, at least the same treated surface as that obtained when the conventional treatment method is used can be obtained. That is, even if the processed product has a corner, no chipping occurs, the surface is smooth, there is no deformation, and it is not necessary to correct it before using it for practical use.

【0018】[0018]

【実施例】以下の本発明の実施例は、単に例示のために
記載したものであって、本発明の範囲を限定するもので
はない。
EXAMPLES The following examples of the present invention are provided solely for the purpose of illustration and are not intended to limit the scope of the invention.

【0019】実施例1 機械構造用低合金鋼(例えば、SCM420)から、疲
れ試験法の標準試験片を製作し、それに、有効硬化深さ
55μmをねらって浸炭焼入処理及び焼戻処理を施した
後に、一次ショットピーニングを以下の条件で実施し
た。
Example 1 A standard test piece of a fatigue test method was prepared from a low alloy steel for machine structure (for example, SCM420), and carburized and tempered for an effective hardening depth of 55 μm. After that, primary shot peening was performed under the following conditions.

【0020】 ショット粒の硬度: HRc60 粒径: 0.6mmのショット粒 材料: スチール 空気圧力 : 5.5kg/cm2 投射量 : 18kg/分 投射距離 : 120mm 投射時間 : 6秒 この条件下では、投射速度は、70〜90m/秒の範囲
内であった。
Hardness of shot particles: HRc60 Particle size: Shot particles of 0.6 mm Material: Steel Air pressure: 5.5 kg / cm 2 Projection amount: 18 kg / min Projection distance: 120 mm Projection time: 6 seconds Under these conditions, The projection speed was within the range of 70 to 90 m / sec.

【0021】得られた、試験片の表面からの深さ(μ
m)と圧縮残留応力(MPa)との関係を図1に示す。
図1から明らかなように、表面からの深さが50〜60
μmのところで、最大−1400MPa程度の圧縮残留
応力が付与されていた。
The depth from the surface of the obtained test piece (μ
The relationship between m) and compressive residual stress (MPa) is shown in FIG.
As is clear from FIG. 1, the depth from the surface is 50-60.
The maximum compressive residual stress of about -1400 MPa was applied at the position of μm.

【0022】続けて、一次ショットピーニングで用いた
ものより径の小さいショット粒を用いて、以下の条件下
で二次ショットピーニングを行った。
Subsequently, secondary shot peening was performed under the following conditions using shot particles having a smaller diameter than that used in the primary shot peening.

【0023】 ショット粒の硬度: Hv2000 粒径: 0.2mm 材料: ガラスビーズ 空気圧力 : 5.0kg/cm2 投射距離 : 120mm 投射量 : 1.6kg/分 投射時間 : 6秒 なお、投射速度は80m/秒であった。得られた、試験
片の表面からの深さ(μm)と圧縮残留応力(MPa)
との関係は図2に示す通りであった。図2から明らかな
ように、最表層に−1000MPa程度の圧縮残留応力
が付与されていた。しかしながら、処理面は荒れてい
た。
Shot particle hardness: Hv2000 Particle size: 0.2 mm Material: Glass beads Air pressure: 5.0 kg / cm 2 Projection distance: 120 mm Projection amount: 1.6 kg / min Projection time: 6 seconds The projection speed is It was 80 m / sec. Depth (μm) from the surface of the obtained test piece and compressive residual stress (MPa)
The relationship with was as shown in FIG. As is clear from FIG. 2, a compressive residual stress of about −1000 MPa was applied to the outermost surface layer. However, the processing surface was rough.

【0024】これに対して、本発明の方法を評価するた
めに、一次ショットピーニングと二次ショットピーニン
グとの間に、処理面に以下の条件下で研削仕上げを施し
て、表面から深さ30μm程度まで研削した。
On the other hand, in order to evaluate the method of the present invention, the treated surface was ground and finished under the following conditions between the primary shot peening and the secondary shot peening to obtain a depth of 30 μm from the surface. Grinded to a degree.

【0025】この場合には、表面が平滑化され、突起部
が消滅していた。得られた、試験片の表面からの深さ
(μm)と圧縮残留応力(MPa)との関係は図3に示
す通りであった。図3から明らかなように、最表層に−
1000MPa程度の圧縮残留応力が付与されていた。
また、異常組織の先端部分と思われる表面からの深さが
50〜60μm部分に−1400MPa程度の残留圧縮
応力が付与されていることが分かる。
In this case, the surface was smoothed and the protrusions disappeared. The obtained relationship between the depth (μm) from the surface of the test piece and the compressive residual stress (MPa) was as shown in FIG. As is clear from FIG. 3, the outermost layer-
A compressive residual stress of about 1000 MPa was applied.
Further, it can be seen that the residual compressive stress of about -1400 MPa is applied to a portion having a depth of 50 to 60 μm from the surface which is considered to be the tip portion of the abnormal tissue.

【0026】実施例2 上記の実施例で使用したものと同じ材料から、下記に示
す形状のヘリカル・ギアを製作した。
Example 2 A helical gear having the following shape was manufactured from the same material as that used in the above example.

【0027】モジュール:3.5、ねじれ角:23° 歯数 :31 歯幅 :30 そして、該ギアに対して、同じ条件下で浸炭焼入れ・焼
戻し処理、一次ショットピーニング、及び、二次ショッ
トピーニングを施した。
Module: 3.5, helix angle: 23 ° Number of teeth: 31 Tooth width: 30 And carburizing and tempering treatment, primary shot peening, and secondary shot peening of the gear under the same conditions. Was applied.

【0028】このとき、一次ショットピーニングと二次
ショットピーニングとの間に、以下の条件下で、ハード
シェービングを施した。なお、シェービング代は、実施
例1での切削代と同じである。
At this time, hard shaving was performed between the primary shot peening and the secondary shot peening under the following conditions. The shaving allowance is the same as the cutting allowance in the first embodiment.

【0029】送り速度:0.1mm/回転 周速度 :2000m/分 歯先には欠落部分は観察されなかった。また、表面も、
更に研削する必要がない程度の平滑度(具体的には、R
max:3〜4μm程度)であった。
Feed rate: 0.1 mm / rotation Circumferential speed: 2000 m / min No missing part was observed at the tooth tip. Also, the surface
Smoothness that does not require further grinding (specifically, R
max : about 3 to 4 μm).

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の表面処理方法によれば、歯車の
ような複雑な形状のものでも、更に深くまで大きい圧縮
残留応力を付与することができ、疲労強度を更に向上さ
せることができる。
According to the surface treatment method of the present invention, even in a complicated shape such as a gear, a large compressive residual stress can be applied deeper and fatigue strength can be further improved.

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

【図1】標準試験片に一次ショットピーニングを施した
後の、圧縮残留応力と表面からの深さとの関係を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the compressive residual stress and the depth from the surface after primary shot peening of a standard test piece.

【図2】標準試験片に、一次ショットピーニングに続け
て二次ショットピーニングを施した後の、圧縮残留応力
と表面からの深さとの関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the compressive residual stress and the depth from the surface of a standard test piece after the primary shot peening and the secondary shot peening.

【図3】標準試験片に、一次ショットピーニング後、ハ
ードシェービングを挟んで二次ショットピーニングを施
した後の、圧縮残留応力と表面からの深さとの関係を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the compressive residual stress and the depth from the surface of the standard test piece after the primary shot peening and the secondary shot peening with the hard shaving interposed therebetween.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 角部を備えた鋼加工片に、浸炭焼入処理
及び焼戻処理を施した後に、一次ショットピーニングを
施し、その処理面を研削又は切削処理して、その後に更
にその処理面に二次ショットピーニングを施すことを特
徴とする鋼加工片の表面処理方法。
1. A steel work piece having a corner portion is subjected to carburizing quenching treatment and tempering treatment, followed by primary shot peening, and the treated surface is ground or cut, and then further treated. A surface treatment method for a steel work piece, characterized by subjecting a surface to secondary shot peening.
【請求項2】 切削処理としてハードシェービングを実
施することを特徴とする請求項1又は2に記載の角部を
備えた鋼加工片の表面処理方法。
2. The surface treatment method for a steel workpiece having a corner according to claim 1, wherein hard shaving is performed as the cutting treatment.
【請求項3】 加工片として歯車を使用し、一次ショッ
トピーニングを、硬度がHRc:60以上で粒径が0.
6〜0.8mmのショット粒を、70〜90m/秒の投
射速度で投射することにより実施することを特徴とする
請求項1又は2に記載の鋼加工片の表面処理方法。
3. A gear is used as a processed piece, and primary shot peening is performed, and the hardness is HRc: 60 or more and the grain size is 0.
The method for surface treatment of a steel work piece according to claim 1 or 2, which is carried out by projecting shot particles of 6 to 0.8 mm at a projecting speed of 70 to 90 m / sec.
【請求項4】 二次ショットピーニングを、硬度がH
V:800〜2000で、粒径が0.05〜0.2mm
のショット粒を、70〜90m/秒の投射速度で投射す
ることにより実施することを特徴とする請求項3に記載
の鋼加工片の表面処理方法。
4. Secondary shot peening, hardness H
V: 800 to 2000, particle size 0.05 to 0.2 mm
The method for surface treatment of a steel workpiece according to claim 3, which is carried out by projecting the shot particles of No. 2 at a projection speed of 70 to 90 m / sec.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0962539A1 (en) * 1998-06-02 1999-12-08 Fuji Kihan Co., Ltd. Method for a surface treatment of metallic product
EP3253900A4 (en) * 2015-02-04 2018-07-25 Sikorsky Aircraft Corporation Methods and processes of forming gears

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