JPH10100069A - ショットピ−ニング方法及び処理物品 - Google Patents

ショットピ−ニング方法及び処理物品

Info

Publication number
JPH10100069A
JPH10100069A JP27730796A JP27730796A JPH10100069A JP H10100069 A JPH10100069 A JP H10100069A JP 27730796 A JP27730796 A JP 27730796A JP 27730796 A JP27730796 A JP 27730796A JP H10100069 A JPH10100069 A JP H10100069A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shot
hardness
stage
peening
article
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27730796A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Rokutanda
等 六反田
Hitoshi Takeda
仁 竹田
Etsuichi Nagashima
悦一 長島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sintokogio Ltd
Original Assignee
Sintokogio Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sintokogio Ltd filed Critical Sintokogio Ltd
Priority to JP27730796A priority Critical patent/JPH10100069A/ja
Publication of JPH10100069A publication Critical patent/JPH10100069A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 疲労強度及び長疲労寿命の処理物品の製造に
好適なショットピ−ニング方法及び処理物品を提供す
る。 【解決手段】 処理物品に複数段のショットピ−ニング
をする方法において,複数段のショットピ−ニングのう
ち,少なくとも1段を,粒径が30〜250ミクロンで
硬度が800HV〜2000HVで概ね球状形で比重が
11〜20である投射材を投射することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,ショットピ−ニン
グ方法及び処理物品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,金属製品の表面に残留圧縮応力を
付与して機械的性質及び疲労寿命の向上を図る方法とし
て,スチ−ルショットなどの投射材を金属製品に投射す
るショットピ−ニング方法は古くから用いられている。
このショットピ−ニング方法の中で,同一の金属製品に
対して複数段のピ−ニングをする方法も公知である。た
とえば,特開昭60−96717号に開示される方法で
は,ショットピ−ニングで圧縮残留応力を付与後,表面
粗さの改善と応力値のピ−ク位置を被処理品の表面近傍
に生成するためにドライ・液体ホ−ニングあるいはサン
ドブラストで表面層を削除する方法も提案されている。
【0003】
【従来の技術の問題点】しかし,近年,金型や工具等の
金属製品について強疲労強度・長疲労寿命が要求される
ようになってくると,ショットピ−ニング前の金属製品
表面の硬度が従来の投射材に匹敵する高い硬度を有する
ため,第1段目のピ−ニング処理が最適にできずに,処
理物品の最表面の微細塑性変形による所望の残留圧縮応
力の付与ができない問題が生じてきた。また,第1段目
のショットピ−ニングにより従来の投射材以上に金属表
面が加工硬化された場合には,第2段目のピ−ニング処
理による処理物品の最表面の微細塑性変形は実質的にで
きなかった。このため,残留圧縮応力が生じず,これら
の疲労強度・疲労寿命の長い処理物品に最適な2段のシ
ョットピ−ニング方法は確立されていなかった。
【0004】
【発明の目的】本発明はこれらの問題に鑑みなされたも
のであり,本発明の目的は,近年要求される強疲労強度
・長疲労寿命の処理物品の製造に好適な複数段のショッ
トピ−ニング方法及び処理物品を提供することである。
【0005】
【問題解決のための手段】上記の目的を達成するために
本発明における処理物品をショットピ−ニングする方法
は,処理物品に複数段のショットピ−ニングをする方法
において,複数段のショットピ−ニングのうち,少なく
とも1段を,粒径が30〜250ミクロンで硬度が80
0HV〜2000HVで概ね球形状で比重が11〜20
である投射材を投射することを特徴とする。また,上記
の目的を達成するために本発明における処理物品は,上
記方法により処理した処理物品である。
【0006】
【作用】本発明によれば,ピ−ニング前の処理物品の表
面の硬度が従来の投射材に匹敵する高い硬度を有してい
ても,ピ−ニング処理ができる。また,第1段目のショ
ットピ−ニングにより従来の投射材以上に金属表面が加
工硬化された場合でも,第2段目のピ−ニング処理によ
る処理物品の最表面の微細塑性変形をさせ,残留圧縮応
力のピ−ク値を処理品の最表面近くに,かつ応力の影響
層を深くまで生じさせ,これらの高疲労強度・疲労寿命
の長い処理物品を提供することができる。
【0007】本発明において,処理物品とは,金属材料
からなる機械要素,動力伝達構成部品の軸,歯車等の製
品をいう。材料としては,JIS規格でいうと特にSK
D,SKH鋼種等の耐衝撃及び耐摩不変形用の金型用鋼
又は工具用鋼の合金鋼が好適である。処理物品として金
型用鋼の合金鋼であるのが好適であるのは,金型用鋼の
使用に際して最も応力がかかり摩耗が激しいのは金型の
最表面であるからである。また,処理物品として工具用
鋼の合金鋼が好適であるには,工具用鋼の使用に際して
最も応力,加熱及び摩耗が激しいのは工具の最表面であ
ることからである。
【0008】本発明において,複数段とは,少なくとも
2段をいう。請求項1における投射材又は請求項2にお
ける第2段目の投射材の粒子径が30〜250ミクロン
の粒子としたのは,あまり大きな表面粗さはマイクロク
ラックの原因となり疲労寿命を要求される製品には適さ
ないからである。請求項2に係る発明において,第1段
目の投射材の粒子径の大きさは特に限定されないが,好
ましくは0.3〜1.0mmがよい。
【0009】請求項1に係る発明において用いられる,
概ね球形状である比重11〜20かつ硬度が800HV
〜2000HVの投射材とは,超硬ショット及びこれら
の熱処理投射材若しくは表面硬化投射材をいう。したが
って,グリッド,砂など角のある材料や,スチ−ルカッ
トワイヤ,ステンレスカットワイヤなどの線材料,不定
形材料は含まない。請求項2に係る発明において,第1
段目の投射に用いられる,硬度が800HV〜2000
HVで概ね球形状である投射材とは,スチ−ルショッ
ト,鋳鋼ショット,超硬ショット,アルミナショット,
安定化ジルコニアショット及びこれらの熱処理投射材若
しくは表面硬化投射材をいう。したがって,請求項1に
係る投射材と同様に角のある材料や線材料,不定形材料
は含まない。また,請求項2に係る発明において投射材
の硬度を800HV以上としたのは,投射材が還元鉄
粉,亜鉛ショット,樹脂などの低い硬度では,被処理品
の表面の塑性変形が得られないからである。
【0010】本発明において,ピ−ニング処理前に行わ
れる熱処理としては,浸炭,窒化,ホウ化等をいう。熱
処理に使用される浸炭処理には,真空浸炭等の浸炭を含
むものである。前記熱処理に使用される窒化熱処理に
は,イオン窒化,軟窒化等の窒化を含むものである。さ
らに,前記熱処理に使用されるホウ化処理には,粉末,
溶融塩,ガスによるホウ化などその方法は問わず,各種
のホウ化を含むものである。浸炭による表面硬化の場
合,表面処理後の表面硬度が800〜1200HVであ
る場合に本発明は好適である。窒化による表面硬化の場
合,表面処理後の表面硬度が850〜2000HVであ
る場合に本発明は好適である。ホウ化による表面硬化の
場合,表面処理後の表面硬度が1200〜1800HV
である場合に本発明は好適である。
【0011】前記第1段及び第2段を逆の順序で行って
も,従来の複数段のピ−ニング方法に比べ効果は良好で
ある。
【0012】
【実施の形態】以下本発明の実施の形態を詳細に説明す
る。熱間鍛造に用いられる金型(材質はSKD61)を
焼き入れ焼き戻し処理をし,その後イオン窒化し表面が
(1200HV)の被処理金属材を得た。この被処理金
属材に対し,表2の投射材を用い遠心投射方式により,
投射速度を,75m/secで第1段目のピ−ニング処
理した。次いで,第2段目のピ−ニング処理として,第
1段目のピ−ニング処理した被処理金属材料に対し,表
3の投射材を用い遠心投射方式により,25m/sec
でピ−ニング処理した。尚,従来方法と効果を比較する
ために,表1の実験符号I,Jのピ−ニング方法条件は
従来一般に用いられている条件とした。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】この結果を表1に示す。従来方法のI,J
に比べ,圧縮残留応力値が大幅に向上し,ピ−ク値が表
面に形成された(図1)。さらに,応力の影響層も従来
法に比べ深くなることが判った。得られた試験片を用
い,疲労試験を行った結果,従来法に比べ,実施例では
6〜7倍の大幅な向上が得られた。大きい径の投射材
は,粒径0.3〜1.0mmの直径が良く,処理物品硬
さに対して低くなりすぎないのがよい。応力の表面から
の影響層が浅くなるからである。
【0017】一連の実験結果より,第2段目の投射材
は,0.03〜0.25mmφが適正であることが判っ
た。粒径が小さいとピ−ニング強度が低く(残留応力が
低下傾向),逆に大きい径になると表面粗さが大きくな
る傾向があり,いずれも疲労寿命の低下傾向が見られ
る。また,本発明に使用される投射速度としては,投射
速度が低くても高くても同様の傾向があり,おおむね1
0〜50m/sが良好な速度である。
【0018】該被処理処理物品の最表面に応力を発生さ
せることとしたのは,表面に最高の残留応力があれば,
表面を除去する等の処理が不要であり,破壊起点が表面
層にある場合には残留圧縮応力も有効に働くからであ
る。ここに最表面とは,X線有効浸透深さにより決定さ
れる値であり,表面から4ミクロン程度までの場合も含
まれる。X線回折応力測定装置のCrKα特性X線を用
いて残留圧縮応力を計測した場合に,表面に最大残留圧
縮応力が生ずるからである。
【0019】本実験では,投射材を遠心投射方式で加速
したが,加速手段は圧縮エア−方式でもよく方式を限定
するものではない。
【0020】さらに,他の実験では,表3に示す投射材
を複数段ピ−ニング加工したのち,表2の投射材でピ−
ニング加工しても,表1と同様な結果を得ることができ
た。これは,第1段目の投射により処理品の硬度が高く
なり,表2の硬度の投射材では表面は荒くならないため
である。
【0021】表1の実験符号N〜Sは,SKD以外の材
質について,伝動軸,歯車等の製品で,種々適正な硬度
に製造後,本ピ−ニング加工方法で処理したものであ
る。
【0022】その結果,圧縮残留応力値も従来方法に比
べて,応力のピ−クが表面に,かつ深くまで応力影響層
が生成されていることが判った。
【0023】尚,その中のサンプルを実際の装置に組み
込んでフィ−ルド評価した。この結果,従来のピ−ニン
グ加工製品に比べ大幅な疲労寿命の向上が認められた。
【0024】本発明は,被処理物品に対して投射材の適
正な硬度及び粒子径を設定することで,被処理物品の硬
度,残留圧縮応力値及び疲労寿命を効果的に付与するこ
とができる。 投射材の粒径が35ミクロンでは,硬
度,残留圧縮応力,疲労寿命ともに低下する傾向があ
る。本発明では,したがって少なくとも30ミクロンの
粒子径が必要であると判断した。また,投射材の粒径が
250ミクロンでは,硬度,残留圧縮応力は高くなる
が,疲労寿命が低下する。これは処理後の荒さが増加す
るためである。本発明では,したがって大きくとも25
0ミクロンの粒子径にする必要があると判断した。
【0025】投射材の硬度が被処理物品に対して低い場
合は,残留圧縮応力値は低下傾向となり,この結果,疲
労寿命比は減少した。
【0026】また,本実施例において投射材の比重が1
1〜20の場合は,従来より高比重の粒子であるため,
ピ−ニング時の速度が低速度でも衝突エネルギが得ら
れ,かつ,粒子径が30〜200ミクロンの小径である
ため−最表面に最大残留圧縮応力が生じるという効果が
ある。これらには,材質が超硬であるショットが該当す
る。
【0027】また,本実施例において,投射速度として
は,10〜50m/secが好適である。この理由は,
55m/sec以上であると,投射材の寿命が短くなる
傾向が見られるからである。また,10m/sec以下
であると製品の疲労寿命が短くなる傾向がある。充分な
衝撃エネルギが得られないためである。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば,表面硬度が高い処理製
品のピ−ニングが可能であり,また,第1段目のピ−ニ
ングの工程により表面硬度が極めて高くなった処理物品
に対しても,第2段目のショットピ−ニングによる処理
物品からなる金型,工具等の疲労寿命が大幅に向上する
ことができた。さらに,ピ−ニングによる残留圧縮応力
のピ−ク値を最表面に,かつ,応力の影響層を深く形成
しているから,これによっても疲労寿命が増大するとと
に,後処理をしなくても済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来方法と本発明方法とにより2段ショットピ
−ニングされた後の処理品の残留圧縮応力の分布状態を
示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理物品に複数段のショットピ−ニン
    グをする方法において,複数段のショットピ−ニングの
    うち,少なくとも1段を,粒径が30〜250ミクロン
    で硬度が800HV〜2000HVで概ね球形状で比重
    が11〜20である投射材を投射することを特徴とする
    ショットピ−ニング方法。
  2. 【請求項2】 処理物品に複数段のショットピ−ニン
    グをする方法において,複数段のショットピ−ニングの
    うち,投射材の硬度が800HV〜2000HVで概ね
    球形状である投射材を投射する第1段目のピ−ニングの
    工程と,第1段目の後に,前記投射材と同等以上の高い
    硬度を有し,概ね球形状であり比重が11〜20であ
    り,粒径が30〜250ミクロンである投射材を投射す
    る第2段目のピ−ニングの工程と,を含むことを特徴と
    するショットピ−ニング方法。
  3. 【請求項3】 前記第2段目の投射材の硬度が800
    HV〜2000HVである投射材を投射することを特徴
    とする請求項2に記載のショットピ−ニング方法。
  4. 【請求項4】 前記第2段目の直前までの投射材によ
    りショットピ−ニングされて表面硬化された金属表面に
    対して,該処理物品の表面硬度と同等以上に硬度が高い
    投射材を投射することを特徴とする請求項2若しくは請
    求項3に記載のショットピ−ニング方法。
  5. 【請求項5】 前記処理物品が,熱処理により表面を
    硬化された処理物品であり,かつ第1段目の投射材の材
    質が超硬合金であることを特徴とする請求項2から請求
    項4のいずれか1つに記載のショットピ−ニング方法。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれか1つ
    に記載のショットピ−ニング方法により処理された処理
    物品。
  7. 【請求項7】 前記処理物品の材質が金型用鋼,工具
    用鋼であることを特徴とする請求項6に記載の処理物
    品。
JP27730796A 1996-09-27 1996-09-27 ショットピ−ニング方法及び処理物品 Pending JPH10100069A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27730796A JPH10100069A (ja) 1996-09-27 1996-09-27 ショットピ−ニング方法及び処理物品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27730796A JPH10100069A (ja) 1996-09-27 1996-09-27 ショットピ−ニング方法及び処理物品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10100069A true JPH10100069A (ja) 1998-04-21

Family

ID=17581723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27730796A Pending JPH10100069A (ja) 1996-09-27 1996-09-27 ショットピ−ニング方法及び処理物品

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10100069A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002082087A (ja) * 2000-06-30 2002-03-22 Denso Corp ガスセンサの製造方法
JP2008223122A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Fuji Wpc:Kk 熱間金型用合金鋼の強化方法及び該方法による熱疲労き裂の発生を抑止して成る熱間金型用合金鋼
JP2011025348A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Sanyo Special Steel Co Ltd 軟質金属で被覆されたショットピーニング用粉末
JP2012139790A (ja) * 2011-01-04 2012-07-26 Sanyo Special Steel Co Ltd 投射材の寿命に優れたショットピーニング方法
JP2013228137A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd 流動床反応炉及びその製造方法
WO2014178367A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 山陽特殊製鋼株式会社 高い圧縮残留応力を得るショットピーニング方法
CN114574800A (zh) * 2022-02-17 2022-06-03 合肥力和机械有限公司 一种微型钢球及表面渗碳与硬化协调处理工艺

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002082087A (ja) * 2000-06-30 2002-03-22 Denso Corp ガスセンサの製造方法
JP4552342B2 (ja) * 2000-06-30 2010-09-29 株式会社デンソー ガスセンサの製造方法
JP2008223122A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Fuji Wpc:Kk 熱間金型用合金鋼の強化方法及び該方法による熱疲労き裂の発生を抑止して成る熱間金型用合金鋼
JP2011025348A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Sanyo Special Steel Co Ltd 軟質金属で被覆されたショットピーニング用粉末
JP2012139790A (ja) * 2011-01-04 2012-07-26 Sanyo Special Steel Co Ltd 投射材の寿命に優れたショットピーニング方法
JP2013228137A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd 流動床反応炉及びその製造方法
WO2014178367A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 山陽特殊製鋼株式会社 高い圧縮残留応力を得るショットピーニング方法
JP2014213441A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 山陽特殊製鋼株式会社 高い圧縮残留応力を得るショットピーニング方法
US9440329B2 (en) 2013-04-30 2016-09-13 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Shot peening method with which high compressive residual stress is obtained
CN114574800A (zh) * 2022-02-17 2022-06-03 合肥力和机械有限公司 一种微型钢球及表面渗碳与硬化协调处理工艺
CN114574800B (zh) * 2022-02-17 2023-12-01 合肥力和机械有限公司 一种微型钢球及表面渗碳与硬化协调处理工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1029160A (ja) 高硬度金属製品のショットピ−ニング方法及び高硬度金属製品
JP3730015B2 (ja) 金属成品の表面処理方法
EP2849920B1 (en) Manufacturing process for aerospace bearing rolling elements
KR101482619B1 (ko) 쇼트 피닝용 투사재의 제조방법
JPH10100069A (ja) ショットピ−ニング方法及び処理物品
JP6649991B2 (ja) 金型成型面の表面処理方法
CN114986399A (zh) 喷丸硬化方法
WO2016027207A1 (en) A method of hardening die surfaces
JP6644334B2 (ja) 金型冷却孔の表面処理方法及び金型
JP3227492B2 (ja) ばねのショットピ−ニング方法及びばね製品
JP2008223122A (ja) 熱間金型用合金鋼の強化方法及び該方法による熱疲労き裂の発生を抑止して成る熱間金型用合金鋼
JP3830119B2 (ja) ブラスト用のカットワイヤ式鉄系ショット
JPH10217122A (ja) 金型表面の処理方法
JP2001079766A (ja) ショットピーニング用投射材
JP2003253422A (ja) マンドレルあるいは成形金型などの工具の高寿命化方法および高寿命化されたマンドレルあるいは成形金型などの工具
JP3028624B2 (ja) 浸炭処理部品の強化方法
Huuki et al. Process limitation of ultrasonic burnishing for commercially available martensitic stainless steel
JP4131389B2 (ja) ショットピーニング方法
JP4131384B2 (ja) ショットピーニング方法
JP2014213441A (ja) 高い圧縮残留応力を得るショットピーニング方法
Shaban et al. EffEct of flap pEEning SpEEd on thE SurfacE Quality and Micro hardnESS of aircraft aluMinuM alloyS
JPH0413573A (ja) 金属製品の表面仕上げ方法
JPH0718408A (ja) 表面拡散処理金属成品のひずみ発生防止方法
JPH08267400A (ja) ウォータージェットによる表面異質層を有する材料表面の処理方法
JP6996700B2 (ja) 金属加工方法