JPH0873930A - 金属部材の高強度化方法 - Google Patents
金属部材の高強度化方法Info
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- JPH0873930A JPH0873930A JP21721494A JP21721494A JPH0873930A JP H0873930 A JPH0873930 A JP H0873930A JP 21721494 A JP21721494 A JP 21721494A JP 21721494 A JP21721494 A JP 21721494A JP H0873930 A JPH0873930 A JP H0873930A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】面粗さおよび疲労強度を確実に向上させること
ができ、しかも作業の効率化を容易に遂行可能にする。 【構成】切削加工により歯切り加工が施された歯車２４
の歯底３０に向かって、互いに混合された水１６とガラ
スビーズ２０が噴射される。このため、ガラスビーズ２
０が指向性を有して歯底３０に噴射されるとともに、こ
のガラスビーズ２０および水１６を介して前記歯底３０
の表面に圧縮応力が付与されかつ該表面の研磨が行われ
る。
ができ、しかも作業の効率化を容易に遂行可能にする。 【構成】切削加工により歯切り加工が施された歯車２４
の歯底３０に向かって、互いに混合された水１６とガラ
スビーズ２０が噴射される。このため、ガラスビーズ２
０が指向性を有して歯底３０に噴射されるとともに、こ
のガラスビーズ２０および水１６を介して前記歯底３０
の表面に圧縮応力が付与されかつ該表面の研磨が行われ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削加工後の金属部材
の強度を高めるための金属部材の高強度化方法に関す
る。
の強度を高めるための金属部材の高強度化方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】金属部材、例えば、歯車のように使用に
際して繰り返し荷重を受ける部品では、その表面の疲労
強度を高める必要がある。このため、従来より、前記部
品の表面に鋼球等を衝突させて圧縮応力を付与するショ
ットピーニングが広く行われている。
際して繰り返し荷重を受ける部品では、その表面の疲労
強度を高める必要がある。このため、従来より、前記部
品の表面に鋼球等を衝突させて圧縮応力を付与するショ
ットピーニングが広く行われている。
【０００３】ところが、ショットピーニングでは、ショ
ット材として鋼球が使用されるため、部品の表面が荒れ
てしまい、表面粗度が低下するという不具合があった。
そこで、例えば、特公平５−２１７１１号公報に開示さ
れているように、金属成形品を表面焼入れし、次いで金
属表面を研削した後に、粒径が０．２〜０．６ｍｍのガ
ラスビーズを投射することを特徴とする金属表面の高強
度化方法が知られている。これにより、金属表面を荒ら
すことなく、疲労強度を向上させようとするものであ
る。
ット材として鋼球が使用されるため、部品の表面が荒れ
てしまい、表面粗度が低下するという不具合があった。
そこで、例えば、特公平５−２１７１１号公報に開示さ
れているように、金属成形品を表面焼入れし、次いで金
属表面を研削した後に、粒径が０．２〜０．６ｍｍのガ
ラスビーズを投射することを特徴とする金属表面の高強
度化方法が知られている。これにより、金属表面を荒ら
すことなく、疲労強度を向上させようとするものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、金属表面の面粗さの向上が認められるも
のの、付与される圧縮応力が低下して疲労強度を所望の
値まで向上させることができないという問題が指摘され
ている。しかも、投射されるガラスビーズの指向性が悪
いため、このガラスビーズが種々の方向に飛散し易くな
り、特に歯車の歯底に前記ガラスビーズを投射する際
に、効率が著しく悪くなるという問題が指摘されてい
る。
従来技術では、金属表面の面粗さの向上が認められるも
のの、付与される圧縮応力が低下して疲労強度を所望の
値まで向上させることができないという問題が指摘され
ている。しかも、投射されるガラスビーズの指向性が悪
いため、このガラスビーズが種々の方向に飛散し易くな
り、特に歯車の歯底に前記ガラスビーズを投射する際
に、効率が著しく悪くなるという問題が指摘されてい
る。
【０００５】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、面粗さおよび疲労強度を確実に向上させることが
でき、しかも作業の効率化が容易に遂行可能な金属部材
の高強度化方法を提供することを目的とする。
あり、面粗さおよび疲労強度を確実に向上させることが
でき、しかも作業の効率化が容易に遂行可能な金属部材
の高強度化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、金属部材の強度を高めるための方法で
あって、切削加工後の前記金属部材に向かって、ガラス
ビーズが混在した液体を噴射させることを特徴とする。
めに、本発明は、金属部材の強度を高めるための方法で
あって、切削加工後の前記金属部材に向かって、ガラス
ビーズが混在した液体を噴射させることを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明に係る金属部材の高強度化方法では、ガ
ラスビーズが混在した液体を金属部材に噴射させるた
め、このガラスビーズが、指向性を有して前記金属部材
の所望の表面に正確に衝突する。このため、金属部材の
表面は、ガラスビーズを介して圧縮応力が付与されると
ともに、研磨される。さらに、ガラスビーズが衝突によ
り破壊される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴
射される液体によってこの金属部材の表面に押し付けら
れ、該表面の研磨が行われる。
ラスビーズが混在した液体を金属部材に噴射させるた
め、このガラスビーズが、指向性を有して前記金属部材
の所望の表面に正確に衝突する。このため、金属部材の
表面は、ガラスビーズを介して圧縮応力が付与されると
ともに、研磨される。さらに、ガラスビーズが衝突によ
り破壊される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴
射される液体によってこの金属部材の表面に押し付けら
れ、該表面の研磨が行われる。
【０００８】また、液体が、金属部材の表面に衝突する
ため、ガラスビーズと同様にこの液体の作用下に前記表
面に圧縮応力が付与されかつ該表面の研磨が行われる。
従って、ガラスビーズが指向性を有して金属部材に衝突
するとともに、このガラスビーズと液体が、前記金属部
材の高強度化並びに研磨に有効に機能する。
ため、ガラスビーズと同様にこの液体の作用下に前記表
面に圧縮応力が付与されかつ該表面の研磨が行われる。
従って、ガラスビーズが指向性を有して金属部材に衝突
するとともに、このガラスビーズと液体が、前記金属部
材の高強度化並びに研磨に有効に機能する。
【０００９】
【実施例】本発明に係る金属部材の高強度化方法につい
てこれを実施するための装置との関連で実施例を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
てこれを実施するための装置との関連で実施例を挙げ、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１０】図１において、参照数字１０は、本実施例
に係る高強度化方法を実施するための装置を示す。装置
１０は、サージタンク１２に接続されたノズル１４と、
このサージタンク１２から圧送される水（液体）１６と
ホッパー１８から供給されるガラスビーズ２０を混合す
るためのミキシングチャンバ２２と、このガラスビーズ
２０が混合された水１６を歯車（金属部材）２４に噴射
するためのフォーカシングチューブ２６とを備える。
に係る高強度化方法を実施するための装置を示す。装置
１０は、サージタンク１２に接続されたノズル１４と、
このサージタンク１２から圧送される水（液体）１６と
ホッパー１８から供給されるガラスビーズ２０を混合す
るためのミキシングチャンバ２２と、このガラスビーズ
２０が混合された水１６を歯車（金属部材）２４に噴射
するためのフォーカシングチューブ２６とを備える。
【００１１】サージタンク１２には、高圧ポンプ２８が
設けられており、この高圧ポンプ２８は、ガラスビーズ
２０が混合された水１６を歯車２４に向かって９８Ｍｐ
ａ以上、より好ましくは、９８Ｍｐａ〜２３８Ｍｐａの
噴射圧力で噴射させるように設定されている。ホッパー
１８に充填されているガラスビーズ２０は、その直径が
０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍに設定されている。
設けられており、この高圧ポンプ２８は、ガラスビーズ
２０が混合された水１６を歯車２４に向かって９８Ｍｐ
ａ以上、より好ましくは、９８Ｍｐａ〜２３８Ｍｐａの
噴射圧力で噴射させるように設定されている。ホッパー
１８に充填されているガラスビーズ２０は、その直径が
０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍに設定されている。
【００１２】次に、このように構成される装置１０を使
用し、本実施例に係る高強度化方法について説明する。
用し、本実施例に係る高強度化方法について説明する。
【００１３】まず、切削加工により歯切り加工が施され
たＪＩＳ規格ＳＣｒ４２０からなる歯車２４には、図３
に示す熱処理条件下で浸炭焼入れ処理が行われる。そし
て、焼入れ後の歯車２４が、高強度化方法を実施するた
めの位置にセットされる一方、装置１０を構成するフォ
ーカシングチューブ２６が、この歯車２４の歯底３０に
対応して配置される（図１参照）。
たＪＩＳ規格ＳＣｒ４２０からなる歯車２４には、図３
に示す熱処理条件下で浸炭焼入れ処理が行われる。そし
て、焼入れ後の歯車２４が、高強度化方法を実施するた
めの位置にセットされる一方、装置１０を構成するフォ
ーカシングチューブ２６が、この歯車２４の歯底３０に
対応して配置される（図１参照）。
【００１４】そこで、高圧ポンプ２８の作用下にサージ
タンク１２内の水１６が装置１０のノズル１４からミキ
シングチャンバ２２に圧送される一方、このミキシング
チャンバ２２には、ホッパー１８からガラスビーズ２０
が供給される。このため、水１６とガラスビーズ２０
は、ミキシングチャンバ２２内で混合した後、フォーカ
シングチューブ２６の先端から歯車２４の歯底３０に向
かって噴射される。
タンク１２内の水１６が装置１０のノズル１４からミキ
シングチャンバ２２に圧送される一方、このミキシング
チャンバ２２には、ホッパー１８からガラスビーズ２０
が供給される。このため、水１６とガラスビーズ２０
は、ミキシングチャンバ２２内で混合した後、フォーカ
シングチューブ２６の先端から歯車２４の歯底３０に向
かって噴射される。
【００１５】この場合、本実施例では、ガラスビーズ２
０が、水１６に混合した状態で噴射されるため、指向性
を有して歯底３０の所望の表面に正確に衝突することが
できる。従って、ガラスビーズ２０が飛散することがな
く、このガラスビーズ２０を歯底３０に向けて効率的に
噴射することが可能になるという効果が得られる。
０が、水１６に混合した状態で噴射されるため、指向性
を有して歯底３０の所望の表面に正確に衝突することが
できる。従って、ガラスビーズ２０が飛散することがな
く、このガラスビーズ２０を歯底３０に向けて効率的に
噴射することが可能になるという効果が得られる。
【００１６】ガラスビーズ２０が歯底３０に衝突する
と、この歯底３０の表面は、前記ガラスビーズ２０を介
して圧縮応力が付与されるとともに、研磨される。さら
に、図２に示すように、ガラスビーズ２０が衝突により
破壊される際には、その破壊片２０ａが歯底３０に向け
て噴射される水１６によってこの歯底３０の表面に押し
付けられる。これにより、破壊片２０ａを介して歯底３
０の表面に研磨処理が施されることになる。
と、この歯底３０の表面は、前記ガラスビーズ２０を介
して圧縮応力が付与されるとともに、研磨される。さら
に、図２に示すように、ガラスビーズ２０が衝突により
破壊される際には、その破壊片２０ａが歯底３０に向け
て噴射される水１６によってこの歯底３０の表面に押し
付けられる。これにより、破壊片２０ａを介して歯底３
０の表面に研磨処理が施されることになる。
【００１７】一方、水１６は、ガラスビーズ２０と同様
に歯底３０の表面に衝突している。このため、水１６に
より歯底３０の表面に圧縮応力が付与されるとともに、
該表面の研磨が行われる。
に歯底３０の表面に衝突している。このため、水１６に
より歯底３０の表面に圧縮応力が付与されるとともに、
該表面の研磨が行われる。
【００１８】従って、本実施例では、水１６およびガラ
スビーズ２０を介して歯底３０に有効に圧縮応力を付与
することができ、この歯車２４の疲労強度が向上して該
歯車２４の高強度化が容易かつ確実に遂行されるという
効果が得られる。しかも、歯底３０の面粗度が改善さ
れ、歯車２４の精度が向上するという利点がある。
スビーズ２０を介して歯底３０に有効に圧縮応力を付与
することができ、この歯車２４の疲労強度が向上して該
歯車２４の高強度化が容易かつ確実に遂行されるという
効果が得られる。しかも、歯底３０の面粗度が改善さ
れ、歯車２４の精度が向上するという利点がある。
【００１９】さらに、本実施例では、切削加工後の歯車
２４の歯底３０に焼入れ処理が施された後、ガラスビー
ズ２０および水１６を介してこの歯底３０の表面に研磨
処理が施される。このため、従来のように研削後の金属
部材にガラスビーズを投射する方法に比べ、歯車２４全
体の加工作業が簡単かつ迅速に遂行されるという効果が
ある。
２４の歯底３０に焼入れ処理が施された後、ガラスビー
ズ２０および水１６を介してこの歯底３０の表面に研磨
処理が施される。このため、従来のように研削後の金属
部材にガラスビーズを投射する方法に比べ、歯車２４全
体の加工作業が簡単かつ迅速に遂行されるという効果が
ある。
【００２０】次いで、水１６および直径が０．１ｍｍの
ガラスビーズ２０を用いて高強度化処理を行ったもの
（実験例１）、水１６および直径が０．２ｍｍのガラス
ビーズ２０を用いて高強度化処理を行ったもの（実験例
２）、高強度化処理を行わないもの（比較例１）、水１
６のみで高強度化処理を行ったもの（比較例２）、０．
６ｍｍのガラスビーズ２０のみで高強度化処理を行った
もの（比較例３）を用意し、次に、各々の歯車２４の歯
元曲げ疲労強度を測定した。
ガラスビーズ２０を用いて高強度化処理を行ったもの
（実験例１）、水１６および直径が０．２ｍｍのガラス
ビーズ２０を用いて高強度化処理を行ったもの（実験例
２）、高強度化処理を行わないもの（比較例１）、水１
６のみで高強度化処理を行ったもの（比較例２）、０．
６ｍｍのガラスビーズ２０のみで高強度化処理を行った
もの（比較例３）を用意し、次に、各々の歯車２４の歯
元曲げ疲労強度を測定した。
【００２１】具体的な高強度化処理条件は、図４に示す
ように、装置１０のノズル１４の直径が０．２ｍｍ、フ
ォーカシングチューブ２６の直径が１ｍｍ、このフォー
カシングチューブ２６の先端と歯車２４の歯先の距離が
５０ｍｍ、水１６の噴射圧力が２０００ｋｇ／ｃｍ2 、
ガラスビーズ２０の流量が５０ｇ／ｍｉｎであり、前記
装置１０を左右に２ｍ／ｍｉｎの速度で振りながら１往
復につき１ｍｍだけ歯幅方向に移動させた。
ように、装置１０のノズル１４の直径が０．２ｍｍ、フ
ォーカシングチューブ２６の直径が１ｍｍ、このフォー
カシングチューブ２６の先端と歯車２４の歯先の距離が
５０ｍｍ、水１６の噴射圧力が２０００ｋｇ／ｃｍ2 、
ガラスビーズ２０の流量が５０ｇ／ｍｉｎであり、前記
装置１０を左右に２ｍ／ｍｉｎの速度で振りながら１往
復につき１ｍｍだけ歯幅方向に移動させた。
【００２２】そこで、実験例１、実験例２および比較例
１〜比較例３を油圧疲労試験機（図示せず）にセット
し、３０Ｈｚで加震させて各歯車２４の歯元に応力をか
けた。その実験結果が、図５に示されている。
１〜比較例３を油圧疲労試験機（図示せず）にセット
し、３０Ｈｚで加震させて各歯車２４の歯元に応力をか
けた。その実験結果が、図５に示されている。
【００２３】これにより、水１６のみで高強度化処理を
行った場合（比較例２）では、比較例１に比べて強度の
向上がなく、ガラスビーズ２０のみで高強度化処理を行
った場合（比較例３）でも、強度の向上は僅かであっ
た。これに対して、実験例１および実験例２では、未処
理の場合（比較例１）に比べて低サイクルで約３７％、
高サイクルで５０％以上の強度アップが認められた。
行った場合（比較例２）では、比較例１に比べて強度の
向上がなく、ガラスビーズ２０のみで高強度化処理を行
った場合（比較例３）でも、強度の向上は僅かであっ
た。これに対して、実験例１および実験例２では、未処
理の場合（比較例１）に比べて低サイクルで約３７％、
高サイクルで５０％以上の強度アップが認められた。
【００２４】次に、図４に示す条件下で、ガラスビーズ
２０の直径と疲労強度並びに面粗さの関係を検出する実
験を行った。ガラスビーズ２０の直径と疲労強度の関係
が図６に示されており、このガラスビーズ２０の直径と
面粗さの関係が図７に示されている。
２０の直径と疲労強度並びに面粗さの関係を検出する実
験を行った。ガラスビーズ２０の直径と疲労強度の関係
が図６に示されており、このガラスビーズ２０の直径と
面粗さの関係が図７に示されている。
【００２５】この場合、図６に示すように、ガラスビー
ズ２０の直径が０．０５ｍｍ以下では、吸湿によりこの
ガラスビーズ２０が装置１０内で詰まってしまい、高強
度化処理を施すことができなかった。また、図７に示す
ように、ガラスビーズ２０の直径が０．３ｍｍ以上で
は、面粗さが粗くなって規格範囲（３μｍ）以上になっ
た。
ズ２０の直径が０．０５ｍｍ以下では、吸湿によりこの
ガラスビーズ２０が装置１０内で詰まってしまい、高強
度化処理を施すことができなかった。また、図７に示す
ように、ガラスビーズ２０の直径が０．３ｍｍ以上で
は、面粗さが粗くなって規格範囲（３μｍ）以上になっ
た。
【００２６】さらにまた、水１６の噴射圧力と疲労強度
の関係を検出する実験を行った。その結果が図８に示さ
れている。これにより、水１６の噴射圧力が９８Ｍｐａ
以下では、素材強度に対して顕著な効果が得られなかっ
た。なお、噴射圧力が２３８Ｍｐａ以上になると、ガラ
スビーズ２０が粉砕されてしまい、後処理に不具合が生
ずるおそれがあった。
の関係を検出する実験を行った。その結果が図８に示さ
れている。これにより、水１６の噴射圧力が９８Ｍｐａ
以下では、素材強度に対して顕著な効果が得られなかっ
た。なお、噴射圧力が２３８Ｍｐａ以上になると、ガラ
スビーズ２０が粉砕されてしまい、後処理に不具合が生
ずるおそれがあった。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明に係る金属部材の高
強度化方法によれば、以下の効果が得られる。
強度化方法によれば、以下の効果が得られる。
【００２８】ガラスビーズが混在した液体が金属部材に
噴射されるため、前記ガラスビーズおよび液体を介して
この金属部材の表面に圧縮応力が付与されかつ該表面の
研磨が行われる。また、ガラスビーズが衝突により破壊
される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴射され
る液体によってこの金属部材の表面に押し付けられ、該
表面の研磨が行われる。従って、ガラスビーズが、指向
性を有して金属部材に効率的に衝突するとともに、この
ガラスビーズと液体が、前記金属部材の高強度化並びに
研磨に有効に機能する。
噴射されるため、前記ガラスビーズおよび液体を介して
この金属部材の表面に圧縮応力が付与されかつ該表面の
研磨が行われる。また、ガラスビーズが衝突により破壊
される際には、その破壊片が金属部材に向けて噴射され
る液体によってこの金属部材の表面に押し付けられ、該
表面の研磨が行われる。従って、ガラスビーズが、指向
性を有して金属部材に効率的に衝突するとともに、この
ガラスビーズと液体が、前記金属部材の高強度化並びに
研磨に有効に機能する。
【図１】本発明に係る金属部材の高強度化方法を実施す
るための装置の概略構成図である。
るための装置の概略構成図である。
【図２】前記高強度化方法の説明図である。
【図３】歯車の熱処理条件の説明図である。
【図４】金属部材の高強度化方法の実験条件の説明図で
ある。
ある。
【図５】実験例と比較例の疲労強度の説明図である。
【図６】ガラスビーズの直径と疲労強度の関係図であ
る。
る。
【図７】ガラスビーズの直径と面粗さの関係図である。
【図８】水の噴射圧力と疲労強度の関係図である。
【符号の説明】 １０…装置 １２…サージタ
ンク １４…ノズル １６…水 １８…ホッパー ２０…ガラスビ
ーズ ２０ａ…破壊片 ２２…ミキシン
グチャンバ ２４…歯車 ２６…フォーカ
シングチューブ ３０…歯底
ンク １４…ノズル １６…水 １８…ホッパー ２０…ガラスビ
ーズ ２０ａ…破壊片 ２２…ミキシン
グチャンバ ２４…歯車 ２６…フォーカ
シングチューブ ３０…歯底
Claims (3)
- 【請求項１】金属部材の強度を高めるための方法であっ
て、 切削加工後の前記金属部材に向かって、ガラスビーズが
混在した液体を噴射させることを特徴とする金属部材の
高強度化方法。 - 【請求項２】請求項１記載の高強度化方法において、前
記ガラスビーズの直径が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであ
り、 前記液体の噴射圧力が９８Ｍｐａ以上であることを特徴
とする金属部材の高強度化方法。 - 【請求項３】請求項１記載の高強度化方法において、前
記金属部材は、歯車であることを特徴とする金属部材の
高強度化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6217214A JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6217214A JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873930A true JPH0873930A (ja) | 1996-03-19 |
| JP2990020B2 JP2990020B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=16700658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6217214A Expired - Lifetime JP2990020B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 金属部材の高強度化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990020B2 (ja) |
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
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1994
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