JPS62253723A - 歯車の製造方法 - Google Patents
歯車の製造方法Info
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- JPS62253723A JPS62253723A JP9764786A JP9764786A JPS62253723A JP S62253723 A JPS62253723 A JP S62253723A JP 9764786 A JP9764786 A JP 9764786A JP 9764786 A JP9764786 A JP 9764786A JP S62253723 A JPS62253723 A JP S62253723A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は歯車の製造方法に関し、特に車両の変速機等に
用いられる歯車の製造方法に関するものである。
用いられる歯車の製造方法に関するものである。
近年、歯車は、高い疲労強度を有することが要求されて
おり、特に、車両の変速機に用いられる歯車は、エンジ
ンの出力の向上に伴い、高い疲労強度を有することが求
められている。しかし、空力特性の向上を図るためには
、ボンネットを低くしなければならず、加えて、上記エ
ンジンの出力の向上に伴い、エンジンルーム内にターボ
チャージャー等を配置するため、エンジンルーム内の空
所が小さくなっている。このため、変速機に用いられる
歯車は、大型化することなく高い疲労強度を有すること
が必要となる。
おり、特に、車両の変速機に用いられる歯車は、エンジ
ンの出力の向上に伴い、高い疲労強度を有することが求
められている。しかし、空力特性の向上を図るためには
、ボンネットを低くしなければならず、加えて、上記エ
ンジンの出力の向上に伴い、エンジンルーム内にターボ
チャージャー等を配置するため、エンジンルーム内の空
所が小さくなっている。このため、変速機に用いられる
歯車は、大型化することなく高い疲労強度を有すること
が必要となる。
上記の事情から、従来は、特開昭60−218422号
公報に開示されているように、浸炭焼入れを行った鋼に
ショットピーニングを行うことが提案されており、ショ
ット径が0.3〜1.0鶴のスチールショットで行うこ
とが、ショットピーニングの効果を最大限に発揮するこ
とができるとされている。
公報に開示されているように、浸炭焼入れを行った鋼に
ショットピーニングを行うことが提案されており、ショ
ット径が0.3〜1.0鶴のスチールショットで行うこ
とが、ショットピーニングの効果を最大限に発揮するこ
とができるとされている。
ところで、従来は、上記ショットピーニングの効果を表
す尺度として、薄い鋼板をショットピーニングした後の
鋼板の反り′!i(以下アークハイトと称す)を計測す
る方法が用いられている。そして、このアークハイトが
大きくなるほど、疲労強度が向上することが一般に知ら
れており、このアークハイトを大きくするためには、シ
ョット径を所定値以上に設定することが必要である。一
方、ショット径を過度に大きくすると、鋼の表面が荒く
なり、切欠感度を高めるため、却って疲労強度が低下す
る。このため、従来は、第5図に示すように、通常、0
.4〜0.8mmのショット径を有す−るスチールショ
ットを用いて、ショットピーニングが行われていた。
す尺度として、薄い鋼板をショットピーニングした後の
鋼板の反り′!i(以下アークハイトと称す)を計測す
る方法が用いられている。そして、このアークハイトが
大きくなるほど、疲労強度が向上することが一般に知ら
れており、このアークハイトを大きくするためには、シ
ョット径を所定値以上に設定することが必要である。一
方、ショット径を過度に大きくすると、鋼の表面が荒く
なり、切欠感度を高めるため、却って疲労強度が低下す
る。このため、従来は、第5図に示すように、通常、0
.4〜0.8mmのショット径を有す−るスチールショ
ットを用いて、ショットピーニングが行われていた。
しかしながら、真空浸炭焼入れ鋼を上記の条件下でショ
ットピーニングを行った場合には、疲労強度を顕著に向
上させることができない。これは、ショットピーニング
の効果を表す尺度として、アークハイトを用いることが
、必ずしも適切ではないためと考えられる。
ットピーニングを行った場合には、疲労強度を顕著に向
上させることができない。これは、ショットピーニング
の効果を表す尺度として、アークハイトを用いることが
、必ずしも適切ではないためと考えられる。
そこで、浸炭焼き入れ鋼を顕微鏡で観察したときの組織
、及び、浸炭焼き入れ鋼を種々の条件でショットピーニ
ングした場合に形成される残留応力分布と各々の疲労強
度等とについて、詳細な実験と解析を行った結果、以下
に示すような事実が得られた。
、及び、浸炭焼き入れ鋼を種々の条件でショットピーニ
ングした場合に形成される残留応力分布と各々の疲労強
度等とについて、詳細な実験と解析を行った結果、以下
に示すような事実が得られた。
(1)一般的な浸炭焼き入れ鋼では合金元素の内部酸化
に起因して軟質の表面異常組織が生成される。この異常
組織は結晶粒界に沿って形成され、その先端の深さは2
0〜50μmである。
に起因して軟質の表面異常組織が生成される。この異常
組織は結晶粒界に沿って形成され、その先端の深さは2
0〜50μmである。
(2)ショットピーニングのショット径が大きいほど、
圧縮残留応力が最大となる深さが深くなり、従来用いら
れていたショット径0.4〜0.8msのスチールショ
ットでショットピーニングを行った場合には、圧縮残留
応力が最大となる深さは20〜50μmである。この値
は表面異常組織の先端深さとほぼ一致する。
圧縮残留応力が最大となる深さが深くなり、従来用いら
れていたショット径0.4〜0.8msのスチールショ
ットでショットピーニングを行った場合には、圧縮残留
応力が最大となる深さは20〜50μmである。この値
は表面異常組織の先端深さとほぼ一致する。
(3)真空浸炭焼入れ鋼に、ショット径0.1+u及び
0.6mmのスチールショットでショットピーニングを
施し、両者の疲労強度を比較したとごろ、ショット径0
.1mmのスチールショットを用いた方が疲労強度が向
上するという結果が得られた。この結果は従来のショッ
トピーニングの設計法の考え方と矛盾するものである。
0.6mmのスチールショットでショットピーニングを
施し、両者の疲労強度を比較したとごろ、ショット径0
.1mmのスチールショットを用いた方が疲労強度が向
上するという結果が得られた。この結果は従来のショッ
トピーニングの設計法の考え方と矛盾するものである。
これらのことから、ショット径が0.4〜0.8鶴のス
チールショットを用いて、真空浸炭焼入れ鋼にショット
ピーニングを施した場合に、疲労強度が顕著に向上しな
いのは、以下の理由であると考えられる。
チールショットを用いて、真空浸炭焼入れ鋼にショット
ピーニングを施した場合に、疲労強度が顕著に向上しな
いのは、以下の理由であると考えられる。
表面異常組織を有する一般的な浸炭焼き入れ鋼では、疲
労は最表面から開始されず、表面異常組織の先端より開
始される。また、従来のショットピーニングの条件では
圧縮残留応力が最大となる深さと表面異常組織の先端深
さとが一致する。したがって、一般的な浸炭焼き入れ鋼
では、従来のショットピーニングの条件で、疲労クラン
クの生成を効果的に抑止することができる。
労は最表面から開始されず、表面異常組織の先端より開
始される。また、従来のショットピーニングの条件では
圧縮残留応力が最大となる深さと表面異常組織の先端深
さとが一致する。したがって、一般的な浸炭焼き入れ鋼
では、従来のショットピーニングの条件で、疲労クラン
クの生成を効果的に抑止することができる。
これに対し、真空浸炭焼入れ鋼では異常組織がないため
、極表面が切り欠きとなり実質的な疲労開始点となる。
、極表面が切り欠きとなり実質的な疲労開始点となる。
このため、極表面の圧縮残留応力値が低くなる従来のシ
ョットピーニングの条件では疲労クラックの生成を十分
に抑止することができない。
ョットピーニングの条件では疲労クラックの生成を十分
に抑止することができない。
本発明は、上記従来の問題点を考慮して成されたもので
あって、歯車を大型化することなく、疲労強度を向上さ
せることにより歯車の耐久性を向上させることのできる
歯車の製造方法の提供を目的とするものである。
あって、歯車を大型化することなく、疲労強度を向上さ
せることにより歯車の耐久性を向上させることのできる
歯車の製造方法の提供を目的とするものである。
本発明の歯車の製造方法は、上記の目的を達成するため
に、合金鋼から成る歯車素材を機械加工して歯型成形し
た後に、この機械加工された歯車を真空浸炭焼入れ処理
し、次に、この真空浸炭焼入れ処理がなされた歯車を焼
戻しし、その後、この焼戻しがなされた歯車を粒径が0
.05〜0.2++mの鉄系ショットを用いてショット
ピーニングし、表面近傍の残留応力値を高めることがで
きるように構成したことを特徴とするものである。
に、合金鋼から成る歯車素材を機械加工して歯型成形し
た後に、この機械加工された歯車を真空浸炭焼入れ処理
し、次に、この真空浸炭焼入れ処理がなされた歯車を焼
戻しし、その後、この焼戻しがなされた歯車を粒径が0
.05〜0.2++mの鉄系ショットを用いてショット
ピーニングし、表面近傍の残留応力値を高めることがで
きるように構成したことを特徴とするものである。
〔第1実施例〕
本発明の第1実施例を第1図乃至第4図に基づいて以下
に説明する。
に説明する。
歯車は第1図に示すような工程にて作製される。
先ず、円柱状の材料を、所定の大きさに切断する(Fl
)。次に、熱間鍛造を行って歯車粗形材を作製する(F
2)。次いで、必要に応じて所定の温度で規準を行う(
F3)。その後、歯車形状に切削加工を行う (F4)
。しかる後、960℃で1.5時間真空浸炭を行った後
、850℃で0.5時間ソルト焼入れ或いは油焼入れを
行い(F5)、次いで、170℃で2時間焼戻しを行う
(F6)。
)。次に、熱間鍛造を行って歯車粗形材を作製する(F
2)。次いで、必要に応じて所定の温度で規準を行う(
F3)。その後、歯車形状に切削加工を行う (F4)
。しかる後、960℃で1.5時間真空浸炭を行った後
、850℃で0.5時間ソルト焼入れ或いは油焼入れを
行い(F5)、次いで、170℃で2時間焼戻しを行う
(F6)。
その後、ショットピーニングを行う(F7)。。
ここで、合金鋼(SCr420)を、上記の方法で真空
浸炭焼き入れ、及び焼き戻し等を行った後、粒子径の異
なる種々のスチールショットを用いてショットピーニン
グを施した試験片について、疲労試験を行い、その疲労
破損寿命を調べた結果を第2図に示す。第2図において
、ガス浸炭焼入れ鋼におし)では、ショット径が0.4
〜0.5■−のスチールショットでショットピーニング
を行った場合(図中■の実線)に、疲労破損寿命が最大
となる。したがって、真空浸炭焼入れ鋼においては、上
記ガス浸炭焼入れ鋼のグラフを上方に平行移動させたグ
ラフとなると推定される(図中■の破線)。
浸炭焼き入れ、及び焼き戻し等を行った後、粒子径の異
なる種々のスチールショットを用いてショットピーニン
グを施した試験片について、疲労試験を行い、その疲労
破損寿命を調べた結果を第2図に示す。第2図において
、ガス浸炭焼入れ鋼におし)では、ショット径が0.4
〜0.5■−のスチールショットでショットピーニング
を行った場合(図中■の実線)に、疲労破損寿命が最大
となる。したがって、真空浸炭焼入れ鋼においては、上
記ガス浸炭焼入れ鋼のグラフを上方に平行移動させたグ
ラフとなると推定される(図中■の破線)。
しかしながら、実際には、真空浸炭焼入′れ鋼において
はガス浸炭焼入れ鋼の場合と異なり、ショット径が0.
05〜0.2龍のスチールショットでショットピーニン
グを行った場合(図中■の実線)に、疲労破損寿命が最
大となる。即ち、ガス浸炭焼入れ鋼と比べ、より小径側
に最適範囲が存在していることが認められる。
はガス浸炭焼入れ鋼の場合と異なり、ショット径が0.
05〜0.2龍のスチールショットでショットピーニン
グを行った場合(図中■の実線)に、疲労破損寿命が最
大となる。即ち、ガス浸炭焼入れ鋼と比べ、より小径側
に最適範囲が存在していることが認められる。
そこで、合金鋼(SCr420)を、前記の工程にて加
工し、歯車(メーンドライブギアに用いられ、モジュー
ル=2.0、歯数=21、歯幅22■賞)を作製した後
、ショット径及びショット固さを変化させてショットピ
ーニングを行った。そして、表面からの距離と圧縮残留
応力との関係及び破損サイクル数について調べた結果を
第3図及び表1に示す。尚、真空浸炭焼入れ時の真空度
は、10−21−〇 gで行った。
工し、歯車(メーンドライブギアに用いられ、モジュー
ル=2.0、歯数=21、歯幅22■賞)を作製した後
、ショット径及びショット固さを変化させてショットピ
ーニングを行った。そして、表面からの距離と圧縮残留
応力との関係及び破損サイクル数について調べた結果を
第3図及び表1に示す。尚、真空浸炭焼入れ時の真空度
は、10−21−〇 gで行った。
表1
上記表1に示すように、■本発明と■従来例とにおいて
、ショット固さは同一でショット径のみを変えている。
、ショット固さは同一でショット径のみを変えている。
そして、■本発明と■従来例との破損サイクル数を比べ
ると、■本発明の方が■従来例に比べ約10倍の疲労強
度を有するということが認められる。また、第3図に示
すように、圧縮残留応力と表面からの距離との関係にお
いて、■従来例では、表面から約30μmで圧縮残留応
力の最大値を得ているが、■本発明においては、表面か
ら約10μmで圧縮残留応力の最大値を得ている。これ
らのことから、ショット径を従来より小さくしたほうが
(最適範囲は、上記の如くショット径が0.05〜0.
2u+)、真空浸炭焼入れ鋼における実質的な疲労開始
点となる極表面において、圧縮残留応力値を大きくする
ことができるため、疲労クランクの生成を十分に抑止す
ることができる。
ると、■本発明の方が■従来例に比べ約10倍の疲労強
度を有するということが認められる。また、第3図に示
すように、圧縮残留応力と表面からの距離との関係にお
いて、■従来例では、表面から約30μmで圧縮残留応
力の最大値を得ているが、■本発明においては、表面か
ら約10μmで圧縮残留応力の最大値を得ている。これ
らのことから、ショット径を従来より小さくしたほうが
(最適範囲は、上記の如くショット径が0.05〜0.
2u+)、真空浸炭焼入れ鋼における実質的な疲労開始
点となる極表面において、圧縮残留応力値を大きくする
ことができるため、疲労クランクの生成を十分に抑止す
ることができる。
即ち、合金鋼の真空浸炭焼き入れ、焼き戻し等を行った
後、粒径0.05〜0.2m園のスチールショットを用
いてショットピーニングを施すことにより、疲労強度を
顕著に向上させることができる。
後、粒径0.05〜0.2m園のスチールショットを用
いてショットピーニングを施すことにより、疲労強度を
顕著に向上させることができる。
尚、I−IRC50以上ではショットピーニング後に形
成される圧縮残留応力がより大きくなり、疲労強度を一
層向上させることができる。例えば、上記■本発明と■
本発明とにおいては、ショy )径は同一でショット固
さのみを変えているが、この場合の破損サイクル数を比
べると、■本発明の方が■本発明に比べ約10倍の疲労
強度を有するということが認められる。一方、HllC
58以上ではショットが割れやすく、経済性を損なう。
成される圧縮残留応力がより大きくなり、疲労強度を一
層向上させることができる。例えば、上記■本発明と■
本発明とにおいては、ショy )径は同一でショット固
さのみを変えているが、この場合の破損サイクル数を比
べると、■本発明の方が■本発明に比べ約10倍の疲労
強度を有するということが認められる。一方、HllC
58以上ではショットが割れやすく、経済性を損なう。
したがって、ショット固さはH,C50〜58であるこ
とが望ましい。
とが望ましい。
〔第2実施例〕
本第2実施例は、真空浸炭焼入れのうち、最新の真空イ
オン浸炭焼入れにて行った。この真空フイオン浸炭焼入
れは、ヒータを陽極側、部品を陰極側にして高電圧をか
け、真空中のカーボン原子を加速させ浸炭するものであ
る。したがって、浸炭時の温度を通常の真空浸炭より低
温で行うことができるので、結晶粒の粗大化を防止する
ことができると共に、浸炭速度を速くすることができる
。
オン浸炭焼入れにて行った。この真空フイオン浸炭焼入
れは、ヒータを陽極側、部品を陰極側にして高電圧をか
け、真空中のカーボン原子を加速させ浸炭するものであ
る。したがって、浸炭時の温度を通常の真空浸炭より低
温で行うことができるので、結晶粒の粗大化を防止する
ことができると共に、浸炭速度を速くすることができる
。
このようなことから、前記第1図に示すような工程にて
加工する場合に、真空浸炭焼入れ処理(F5)と焼戻し
処理(F6)との条件を第1実施例とは異ならしめてい
る。即ち、940℃で1時間浸炭を行った後、840℃
で0.5時間ソルト焼入れ或いは油焼入れを行い、次い
で、160℃で2時間焼戻しを行う。上記の工程にて作
製された歯車(リングギアに用いられ、モジュール;3
.5、歯数;43、歯幅24m1)を、シヨ・ノド径及
びショット固さを変化させてショットピーニングを行っ
た。そして、表面からの距離と圧縮残留応力との関係及
び破損サイクル数について調べた結果を第4図及び表2
に示す。尚、材料はSCM420を用いており、又、負
荷電圧は480■で、加熱時の真空度はIQ−”mmH
gである。
加工する場合に、真空浸炭焼入れ処理(F5)と焼戻し
処理(F6)との条件を第1実施例とは異ならしめてい
る。即ち、940℃で1時間浸炭を行った後、840℃
で0.5時間ソルト焼入れ或いは油焼入れを行い、次い
で、160℃で2時間焼戻しを行う。上記の工程にて作
製された歯車(リングギアに用いられ、モジュール;3
.5、歯数;43、歯幅24m1)を、シヨ・ノド径及
びショット固さを変化させてショットピーニングを行っ
た。そして、表面からの距離と圧縮残留応力との関係及
び破損サイクル数について調べた結果を第4図及び表2
に示す。尚、材料はSCM420を用いており、又、負
荷電圧は480■で、加熱時の真空度はIQ−”mmH
gである。
表2
上記表2に示すように、■本発明と■従来例との破損サ
イクル数を比べると、■本発明の方が■従来例に比べ約
10倍の疲労強度を有するということが認められる。ま
た、第4図に示すように、圧縮残留応力と表面からの距
離との関係において、■本発明では■従来例と比べ、表
面に近い部位で圧縮残留応力の最大値を得ている。これ
により、第1実施例と同様に、ショット径を従来より小
さくしたほうが(最適値は上述したように0.05〜0
.2m■)、極表面における圧縮残留応力値を向上させ
ることができ、疲労クランクの生成を十分に抑止するこ
とができる。
イクル数を比べると、■本発明の方が■従来例に比べ約
10倍の疲労強度を有するということが認められる。ま
た、第4図に示すように、圧縮残留応力と表面からの距
離との関係において、■本発明では■従来例と比べ、表
面に近い部位で圧縮残留応力の最大値を得ている。これ
により、第1実施例と同様に、ショット径を従来より小
さくしたほうが(最適値は上述したように0.05〜0
.2m■)、極表面における圧縮残留応力値を向上させ
ることができ、疲労クランクの生成を十分に抑止するこ
とができる。
本発明の歯車の製造方法は、以上のように、合金鋼から
成る歯車素材を機械加工して歯型成形した後に、この機
械加工された歯車を真空浸炭焼入れ処理し、この真空浸
炭焼入れ処理がなされた歯車を焼戻しした後、この焼戻
しがなされた歯車を粒径が0.05〜0.2mmの鉄系
ショットを用いてショットピーニングしているので、歯
車を大型化することなく、表面近傍の残留応力値を高め
ることにより疲労強度を向上させ、歯車の耐久性を向上
させることができるという効果を奏する。
成る歯車素材を機械加工して歯型成形した後に、この機
械加工された歯車を真空浸炭焼入れ処理し、この真空浸
炭焼入れ処理がなされた歯車を焼戻しした後、この焼戻
しがなされた歯車を粒径が0.05〜0.2mmの鉄系
ショットを用いてショットピーニングしているので、歯
車を大型化することなく、表面近傍の残留応力値を高め
ることにより疲労強度を向上させ、歯車の耐久性を向上
させることができるという効果を奏する。
第1図は本発明の一実施例を示す工程図、第2図はガス
浸炭焼入れ鋼と真空浸炭焼入れ鋼とを各種のショット径
を有するスチールショットでショソトビーニングを行っ
たときの疲労破損寿命を示すグラフ、第3図は第1実施
例における各種処理材の表面からの距離と圧縮残留応力
との関係を示すグラフ、第4図は第2実施例における各
種処理材の表面からの距離と圧縮残留応力との関係を示
すグラフ、第5図はガス浸炭焼入れ鋼におけるショット
径と疲労強度との関係を示すグラフである。 崖 第1図 第2図 0″「 h・・Iト勿り、 (mm) 第3図 表面からの鹿島能 (/Jm) 第4図
浸炭焼入れ鋼と真空浸炭焼入れ鋼とを各種のショット径
を有するスチールショットでショソトビーニングを行っ
たときの疲労破損寿命を示すグラフ、第3図は第1実施
例における各種処理材の表面からの距離と圧縮残留応力
との関係を示すグラフ、第4図は第2実施例における各
種処理材の表面からの距離と圧縮残留応力との関係を示
すグラフ、第5図はガス浸炭焼入れ鋼におけるショット
径と疲労強度との関係を示すグラフである。 崖 第1図 第2図 0″「 h・・Iト勿り、 (mm) 第3図 表面からの鹿島能 (/Jm) 第4図
Claims (1)
- 1、合金鋼から成る歯車素材を機械加工して歯型成形し
た後に、この機械加工された歯車を真空浸炭焼入れ処理
し、次に、この真空浸炭焼入れ処理がなされた歯車を焼
戻しし、その後、この焼戻しがなされた歯車を粒径が0
.05〜0.2mmの鉄系ショットを用いてショットピ
ーニングすることを特徴とする歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9764786A JPH0672254B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9764786A JPH0672254B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 歯車の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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