JPH09201771A - ショットピーニングによる表面改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ショット材を被処理物品の任意の部位に集中
的に当てたり、ショット材が被処理物品の局部に集中的
に当たるのを防止する。 【解決手段】 反射板２６,２６を、各インペラ１０か
ら投射されて左レール部２０の上方を通過したショット
材を、左レール部２０の脚部１８における頭部１４の陰
となってショット材が直接当たり難い部位に向けて反射
するよう角度調整する。インペラ１０,１０からショッ
ト材を左レール部２０に向けて投射すると、左レール部
２０の頭部１４および座部１６にはショット材が直接当
たる。なお脚部１８にも、頭部１４の陰となっていない
部位にはショット材が直接当たる。左レール部２０の上
方を通過して反射板２６,２６で反射したショット材
は、脚部１８における頭部１４の陰となってショット材
が当たり難い部位に当たる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ショットピーニ
ング装置から投射されるショット材を、被処理物品の表
面に当てることにより、該物品の表面改質を行なうショ
ットピーニングによる表面改質方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】各種の産業分野で使用される鉄鋼製品
は、その使用部位によっては高度の耐久性が要求される
ために、その製品の表面には適宜の表面改質処理が施さ
れる。この表面改質処理としては、鋼球やカットワイヤ
等のショット材を被処理物品の表面に高速で当てるショ
ットピーニングが知られている。このショットピーニン
グ処理を行なうには、例えば図５に示すように、高速回
転する２基のインペラ１０,１０の下方に、被処理物品
としてのマンガンクロッシングレール１２(以後、単に
「レール」とも称す)を位置決めした状態で、各インペラ
１０にショット材を供給する。インペラ１０に供給され
たショット材は、レール１２に向けて高速で投射されて
表面に当たり、これによりレール表面の強度、耐久性、
特性等が高められるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記マンガンクロッシ
ングレール１２は、頭部１４と座部１６および頭部１４
と座部１６とを連設する垂直な脚部１８からなる２本の
レール部２０,２２が交差する形状を呈しているため、
該レール１２のショットピーニング処理に際しては、左
レール部２０または右レール部２２を対象として別々に
処理している。例えば左レール部２０を対象としてショ
ットピーニング処理を行なう場合は、前記２基のインペ
ラ１０,１０の間の略中央下部に左レール部２０が臨む
ようにレール１２を位置決めする。この状態で各インペ
ラ１０から投射されるショット材が、左レール部２０の
表面に当たって改質処理が施される。この場合におい
て、左レール部２０に対して各インペラ１０からのショ
ット材は斜め上方から投射されるため、頭部１４より細
い脚部１８には、頭部１４の陰となってショット材が当
たらない部位を生ずる。また脚部１８は垂直であるた
め、頭部１４や座部１６と比較してショット材の当たる
量は少なく、左レール部全体の均一な改質ができない問
題があった。

【０００４】更に、前記インペラ１０から投射されたシ
ョット材の一部が、処理対象となっている左レール部２
０に当たることなく処理対象となっていない隣接する右
レール部２２の頭部１４に当たり、このショット材が左
レール部２０側に反射して座部１６に集中的に当たるこ
とがある。この場合は、右レール部２２側に位置する座
部１６には、インペラ１０から投射されて直接当たるシ
ョット材とは別に右レール部２２から反射するショット
材も当たることとなり、該部位の改質度合が他の部位よ
りも高くなってしまう難点が指摘される。すなわち、イ
ンペラと被処理物品との位置関係や被処理物品の形状等
によって、被処理物品全体の改質度合を均一にすること
は困難で、品質の低い製品が製造される欠点があった。

【０００５】なお、被処理物品によっては、改質度合を
部分的に高くしたり低くすることが要請される場合もあ
るが、前述したインペラ１０を用いた装置ではショット
材の投射範囲が広いために特定部分のみにショット材を
集中的に当てたり、または当てないようにすることはで
きなかった。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、前述した従来の技術に内在
している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、ショット材を被処理物品の任意
の部位に集中的に当てたり、またはショット材が被処理
物品の局部に集中的に当たるのを防止することで、被処
理物品の全体を均一に改質処理したり、任意の部位の改
質度合を変えることのできるショットピーニングによる
表面改質方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した課題を克服し、
所期の目的を好適に達成するため本発明に係るショット
ピーニングによる表面改質方法は、ショットピーニング
装置から投射されるショット材を、被処理物品の表面に
当てることにより、該物品の表面改質を行なうショット
ピーニングにおいて、前記ショットピーニング装置から
投射されるショット材を、反射板を介して被処理物品の
任意の個所に向けて反射させるようにしたことを特徴と
する。

【０００８】前記目的を好適に達成するため本願の別の
発明に係るショットピーニングによる表面改質方法は、
ショットピーニング装置から投射されるショット材を、
被処理物品の表面に当てることにより、該物品の表面改
質を行なうショットピーニングにおいて、前記ショット
ピーニング装置から投射されて、被処理物品の処理部位
以外の部位や他の部材等に当たって反射したショット材
が、被処理物品の処理部位における局部に集中的に当た
る場合に、前記処理部位以外の部位や他の部材等を、表
面に凹凸が形成されてショット材を乱反射させる乱反射
板で覆い、この乱反射板によりショット材を乱反射させ
ることによって、被処理物品の処理部位における局部に
ショット材が集中的に当たるのを防止するようにしたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るショットピー
ニングによる表面改質方法につき、好適な実施例を挙げ
て、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、図５
を参照して従来の技術で説明した部材と同一の部材につ
いては、同じ符号を付して説明するものとする。

【００１０】図１は、本発明に係る請求項１の方法を好
適に実施し得る装置の概略構成図であって、２基のイン
ペラ１０,１０を回転自在に備えたショットピーニング
装置２４は、各インペラ１０を適宜の駆動手段(図示せ
ず)により高速で回転させるよう構成されている。ま
た、図示しない供給器を介して鋼球やカットワイヤ等の
ショット材を各インペラ１０に供給するよう構成され、
該インペラ１０に供給されたショット材は、ショットピ
ーニング装置２４の下方に位置決めされた被処理物品と
してのマンガンクロッシングレール１２に向けて投射さ
れるようになっている。なおレール１２は、両インペラ
１０,１０の間における略中央部下方に、左レール部２
０が臨むよう位置決めされて、該左レール部２０の改質
処理を行なうよう設定される。前記ショット材として
は、直径が約２ｍｍの鋼球が好適に使用される。

【００１１】前記レール１２における処理部位となる左
レール部２０を挟む両側に、ショット材が反射する材料
から形成された反射板２６,２６が配設され、各反射板
２６は、適宜の調整手段(図示せず)によって左レール部
２０に対する対向角度が可変されるよう構成される。な
お反射板２６の材質としては、例えば高マンガン鋼が好
適に使用される。

【００１２】前述したショットピーニング処理を実施す
る基本構成において、前記反射板２６,２６を、各イン
ペラ１０から投射されて左レール部２０に当たることな
く上方を通過したショット材を、該レール部２０の脚部
１８における頭部１４の陰となってショット材が直接当
たり難い部位に向けて反射するよう角度調整する。この
状態で両インペラ１０,１０からショット材を左レール
部２０に向けて投射すると、該左レール部２０の頭部１
４および座部１６にはショット材が直接当たる。なお脚
部１８にも、頭部１４の陰となっていない部位にはショ
ット材が直接当たる。また、左レール部２０の上方を通
過したショット材は、前記反射板２６,２６に当って左
レール部２０側に反射して脚部１８における頭部１４の
陰となってショット材が当たり難い部位に当たる。更
に、右側の反射板２６によって右レール部２２で反射す
るショット材の発生も防ぐことができるから、座部１６
に反射ショット材が集中的に当たるのを防止し得る。す
なわち、処理対象である左レール部２０の表面全体にシ
ョット材を均一に当てることができ、表面改質の均一化
を図ることができる。

【００１３】図１に示す実施例では、次の条件で本発明
に係るショットピーニングによる表面改質方法を実施し
た。 被処理物品 ：マンガンクロッシングレール ショット材 ：直径２ｍｍの鋼球 インペラの回転数 ：２４００Ｒ.Ｐ.Ｍ 処理時間 ：８分 処理後における左レール部２０の各部における表面のア
ークハイト値(ｍｍＡ)を測定したところ、頭部１４が
１.０〜１.５、脚部１８が１.０〜１.５、座部１６が
１.０〜１.５であった。すなわち、反射板２６,２６を
使用することによって左レール部２０の表面全体にショ
ット材を均一に当てることができ、これによりアークハ
イト値を均一にすることができた。なお、実施例ではレ
ール表面の改質度合を均一にする場合としたが、反射板
２６,２６の角度を可変することにより、ショット材を
任意の部位に集中的に当てることにより、表面改質の度
合を故意に変えるようにすることも可能である。また、
表面改質方法を実施している間、前記反射板２６,２６
を所要範囲で揺動させることで、インペラ１０,１０か
ら投射されたショット材を所要範囲の部位に向けて反射
させることもできる。

【００１４】なお、前述した実施例と同一の条件で、反
射板２６,２６を使用しない状態で左レール部２０の表
面改質を実施した比較例では、処理後における左レール
部２０の各部における表面のアークハイト値(ｍｍＡ)
は、頭部１４が１.０〜１.５、脚部１８が０.５〜０.
８、座部１６が２.０以上であった。

【００１５】図２は、本発明に係る請求項２の方法を好
適に実施し得る装置の概略構成図であって、前記ショッ
トピーニング装置２４の下方に、マンガンクロッシング
レール１２における左レール部２０を改質処理するよう
該レール１２を位置決めした状態で、右レール部２２を
乱反射板２８で覆う。この乱反射板２８は、ショット材
が反射する、例えば高マンガン鋼を材質として表面に多
数の凸部３０を形成した反射面３４を備えたものであっ
て(図３参照)、この反射面３４が左レール部２０を指向
する状態で右レール部２２に被覆される。

【００１６】この状態で両インペラ１０,１０からショ
ット材を左レール部２０に向けて投射すると、左レール
部２０の頭部１４、脚部１８および座部１６にショット
材が直接当たる。またショット材の一部は、右レール部
２２に被覆された乱反射板２８の凹凸面に当って乱反射
し、この反射後のショット材も左レール部２０に当た
る。この場合に、乱反射板２８から反射するショット材
は左レール部２０の特定部位(座部１６)に集中的に当た
ることはないので、改質処理の度合が局部的に高くなる
のを防止することができる。

【００１７】なお、ショットピーニングを行なう際に、
ショット材の飛散を防止するために設けられるカバー等
に反射したショット材が被処理物品の処理対象部位に当
たる場合には、該カバーの内面に乱反射板２８を配設す
るようにしてもよい。また、改質処理を必要としない部
位を乱反射板２８で覆って、必要な個所のみを改質処理
することも可能である。

【００１８】図４は、乱反射板２６の別例を示すもので
あって、平面において三角形を呈する上下に延在する凸
条３２を幅方向に多数突設したものである。この別例に
係る乱反射板２６においても、インペラ１０から投射さ
れたショット材を乱反射させて、左レール部２０の局部
にのみ反射ショット材が集中的に当たるのを防止するこ
とができる。

【００１９】実施例では被処理物品として２本のレール
部が隣接するマンガンクロッシングレールを例に挙げて
説明したが、１本のレールの表面改質を行なう場合にも
好適に使用し得る。またレールに限らず、ショットピー
ニング装置と被処理物品との位置関係や被処理物品の形
状によって、ショット材が物品全体に亘って均一に当た
らなかったり局部に集中する他の物品の表面改質にも好
適に使用し得るものである。なお、乱反射板に形成され
る凸部や凸条は、実施例の形状や配置に限定されるもの
でなく、ショット材を乱反射し得る形状や配置であれ
ば、三角形状の凸部や多角形の凸条または千鳥状の配置
等のものが適宜に採用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るショッ
トピーニングによる表面改質方法によれば、ショットピ
ーニング装置と被処理物品との相対的な位置関係や、被
処理物品の形状等によって該物品の表面全体にショット
材を直接当てることができない場合であっても、反射板
を用いて間接的にショット材を当てることができる。す
なわち、被処理物品の表面全体にショット材を均一に当
てて、改質処理の均一化を達成し得る。また反射板を利
用することで、被処理物品の任意の部位にショット材を
集中的に当てることも可能となり、被処理物品の改質度
合を部分的に変えることができる。なおこの効果は、シ
ョット材の直径が１.０ｍｍ以上の大径のものの場合に
顕著に得られる。

【００２１】また、被処理物品の処理部位以外の部位や
他の部材等に当たって反射したショット材が、被処理物
品の処理部位における局部に集中的に当たる場合は、処
理部位以外の部位や他の部材等を乱反射板で覆うこと
で、反射するショット材が処理部位の局部に集中的に当
たるのを防ぐことができる。これにより、被処理物品の
局部のみの改質度合が高くなるのを防止し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係るショットピーニングによる表
面改質方法を好適に実施する装置の概略構成図である。

【図２】第２の発明に係るショットピーニングによる表
面改質方法を好適に実施する装置の概略構成図である。

【図３】図２に示す実施例装置に使用される乱反射板を
示す要部概略斜視図である。

【図４】図２に示す実施例装置に使用される別例に係る
乱反射板を示す要部概略斜視図である。

【図５】従来技術に係るショットピーニングによる表面
改質方法を説明する概略図である。

【符号の説明】

１２ マンガンクロッシングレール(被処理物品) ２４ ショットピーニング装置 ２６ 反射板 ２８ 乱反射板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショットピーニング装置(24)から投射さ
   れるショット材を、被処理物品(12)の表面に当てること
   により、該物品(12)の表面改質を行なうショットピーニ
   ングにおいて、 前記ショットピーニング装置(24)から投射されるショッ
   ト材を、反射板(26)を介して被処理物品(12)の任意の個
   所に向けて反射させるようにしたことを特徴とするショ
   ットピーニングによる表面改質方法。
2. 【請求項２】 ショットピーニング装置(24)から投射さ
   れるショット材を、被処理物品(12)の表面に当てること
   により、該物品(12)の表面改質を行なうショットピーニ
   ングにおいて、 前記ショットピーニング装置(12)から投射されて、被処
   理物品(12)の処理部位以外の部位や他の部材等に当たっ
   て反射したショット材が、被処理物品(12)の処理部位に
   おける局部に集中的に当たる場合に、前記処理部位以外
   の部位や他の部材等を、表面に凹凸が形成されてショッ
   ト材を乱反射させる乱反射板(28)で覆い、この乱反射板
   (28)によりショット材を乱反射させることによって、被
   処理物品(12)の処理部位における局部にショット材が集
   中的に当たるのを防止するようにしたことを特徴とする
   ショットピーニングによる表面改質方法。
3. 【請求項３】 前記被処理物品(12)は、マンガンクロッ
   シングレールである請求項１または２記載のショットピ
   ーニングによる表面改質方法。