JPS6284974A - 金属表面の高強度化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は例えば自動車用クランクシャフトのような金
属表面の研削面を荒らすことなく疲労強度を向上させる
金属表面の高強度化方法に関するものでおる。

従来の技術 周知のように、金属成形品であるクランクシャフトのビ
ンフィレット部のように応力が集中する部位では疲労強
度に優れていることが必要とされ、このような部位には
高強度化方法として金１胛表面を硬化させる表面焼入が
１１なわれている。またこの表面焼入によりピン軸部の
耐摩耗性が向上し、ピン軸部の焼きっけを防止する効果
もある。しかし、表面焼入により成形品に相当の曲がり
が生じてあり、この曲がりを修正するとともに所定の面
粗度を１９るために研削が行なわれている。

しかしながら表面焼入により金属表面か硬化して疲労強
度が向上するにもかかわらず、その後に必要に応じてな
される研削により表面焼入で硬化した金属表面を削り取
ることとなるため、最終的には疲労強度の向上は僅かで
おり、所望の疲労強度を確保することができず、製品の
耐久性能に満足する結果が得られないという問題点が市
る。ところで表面焼入による硬化層は強度の表［ｍ：晩
人を行なうほど深くなるが、焼入材の曲がりも大きくな
るため、表面焼入を強度にし、硬化層を深くして最終的
な疲労強度８増人させることは困難−〇ある。

また、金属表面の疲労強度を向上させる手段として従来
性なわれている鋼球を用いたショットピーニングを採用
することが可能である。

発明が解決しようとする問題点 ところでこのショットピーニングの採用に当っては研削
前に行なう方法と研削後に行なう方法とが考えられる。

しかしながら研削前にショットピーニングを行なうと前
述のように疲労強度が向上した表面近傍が削り取られて
しまうので最終的な疲労強度の向上には満足する結果が
得られない。また研削後にショットピーニングを行なう
と鋼球からなるショツト材により研削面が荒れて、表面
粗度が低下してしまい研削効果が阻害される。この結果
としては例えば可動部分では焼きつきを起すなどの問題
点か生じる。

この発明は上記問題点を解決することを基本的な目的と
し、金属表面の研削面を荒らすことなく疲労強度を向上
させることのできる金属表面の高強度化方法を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 すなわら、この発明は金属成形品を表面焼入し、次いで
金属表面を研削した後にカラスビーズを投射することを
特徴とする。

また前記カラスビーズをその粒径が０．２〜０゜６調で
あるようにすることが望ましい。

作用 この発明によれば第一におこなわれる表面焼入により金
属表面は硬化して疲労強度が向上する。

次いで行なわれる研削により硬化した表面近傍が削り取
られて疲労強度の向上効果は低減するもののその後に行
なわれるガラスビーズの投射により疲労強度が向上され
る。このため金属成形品に曲がりが生じない程度に表面
焼入を行なうことができる。また、研削の後に、従来性
なわれている鋼球のショットピーニングに代え、より比
重の小さいガラスビーズを投射するものとしたので、研
削面を荒らすことなく疲労強度を向上させることができ
る。

なお前記ガラスビーズは、一般的には比重が２．００〜
４．００である。またその粒径が０．２〜０．６！ｒ１
ｍで必るようにすれば、研削面を荒らすことなく前記疲
労強度をより有効的に向上させることができる。

このガラスビーズの粒径を０．２＃未渦にすると疲労強
度の向上効果は不十分であり、０．６＝を越えると研削
面が荒れて面粗度が低下するという問題点かおる。この
ためガラスビーズの粒径は０．２〜０．６ｍの範囲内に
おるのが望ましい。

ただし、疲労強度の向上およびガラスビーズの投射によ
る面粗度は表面処理が行なわれる金属の測置にも関わる
ものでおり上記範囲に必ずしも限定されるものではない
。しかしクランクシャフトに用いられるような一般的な
焼入、焼戻鍛鋼品ではカラスビーズの粒径は前記範囲内
でおるのが望ましい。

また、このような研削後のショツト材としてはガラスビ
ーズの他にこのガラスビーズと同等の比重および硬度を
有する材料を用いることも可能である。この場合の粒径
としては前記ガラスビーズの粒径と同様でおる。

実施例 以下にこの発明の実施例を従来例と比較して説明する。

金属成形品としてピン２の径が４２順、ビンフィレット
３の半径が２．５簡、ジャーナル４の１子が５５１ｗの
クランクシャフト（ＪＩＳ　５５０Ｃ）　、１を用いる
。このクランクシャフト１を用いた各比較例および実施
例は第１図に示される。

比較例１はクランクシャフト１に高周波焼入を行なうこ
となく研磨を行ない、その後に鋼球によるショトピーニ
ングもガラスビーズの投射も行なわないもので必り、第
２の比較例は高周波焼入をおこなうことなく研削および
鋼球によるショットピーニングを行なったものであり、
第３の比較例は高周波焼入をおこなった後に研磨もショ
トピーニングも行なわなかったものである。第４の比較
例は高周波焼入を行なった後に研削を行ない、その後に
ショットピーニングを行なわなかったものであり、実施
例は高周波焼入を行ない、次いで研磨を行なった後にガ
ラスビーズを投射したものである。この実施例で用いら
れるガラスビーズはその化学成分かＳｌ０２７２％、Ｎ
ａ２０１４％、ＣａＯ３％、１，１１０４％、△ｂ０３
１％からなり、直比重２．５２、硬ざｌ」■４５０〜５
２０の性状を有してあり、形状として８０％以上か粒１
￥２５０〜３４４ｕｍの球形からなる。このガラスビー
ズ５を、第４図に示されるように回転台７に固定されて
回転させられ、ピン２がテープでマスキングされたクラ
ンクシャ７１〜１のフィレット部３の金属表面にエアー
圧５に３ｆ／Ｃ（ｉでノズル６から２分間投射した。そ
の結果アークハイトは０．１゜Ｓであった。

第１図に示されるように高周波焼入を行なわずに研削し
、その後に鋼球によるショットピーニングを行なわない
もの（比較例１）は疲労強度は最も低く、比較例１と比
較例２とから研削後のショットピーニングよりも研削前
の高周波焼入の方が疲労強度の向上効果は大である。こ
の高周波焼入を行なったもののを研削する（比較例４）
と、疲労強度は研削しないもの（比較例３）に対して１
５％低下する。これは第２図に示されるように残留圧面
応力の人さい表面近傍か削り取られるためておる。

この高周波：晩入に次いて研削したものにカラスビーズ
を投射する（′実施例）と第２図に示されるように表面
近傍の残留圧、俸１芯力（よ非常に増７４ｊｊ　ｌ−、
、第１図に示されるようにその疲労強度は高周波焼入の
みを行ない研削を行なわなかったものよりも浸れている
。この実施例にあける金属表面は」−）ホのように疲労
強度が大幅に向上するとともに、第３図に示されるよう
に表面粗度の低下はわずかであり、面粗度は焼きつきを
生じさせないための規格内にある。−万従来の鋼球を用
いたショク１〜ピーニングではその面粗度の低下は大で
必り、焼きつきの生じない規格範囲外に必って、焼きつ
きを生じさせるおそれが高い。

なお、この実施例では表面焼入として高周波焼入を用い
たがこれに限定されるものではなく、火炎焼入などの他
の表面焼入を用いることもできる。

また、表面処理を行なう金属成形品として自動小用のク
ランクシャフトを用い−Ｃ説明したが、本発明としては
これに限定されるものではなく、研削面の表面粗度を低
下させることなく疲労強度を増大させたい金属成形品に
応用することができる。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明によれば、曲がりか生じ
ないように表面焼入した金属成形品の金属表面を研削し
た後にガラスビーズを投射することができるので研削面
を荒らして表面粗度を低下させることなく表面の疲労強
度を向上させることができ、材料の耐久性を向上させる
ことができる。

なお、ガラスビーズの粒径を０．２〜０．６ｍとすれば
、金属材料の性状により研削面の表面粗度を低下させる
ことなく疲労強度の向上効果を最も有効的とすることが
できる。

労強度を示ずグラフ、第２図はこの発明の実施例と比較
例の表面からの距８ｆｆに対する残留応力を示すグラフ
、第３図はこの発明の実施例と鋼球を用いたショットピ
ーニングとの表面にあける面粗度（十点平均必らさ）を
示すグラフ、第４図はこの発明の実施例にあけるガラス
ビーズの投射工程を示す斜面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属成形品を表面焼入し、次いで金属表面を研削
   した後に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。
2. （２）前記ガラスビーズは粒径が０．２〜０．６ｍｍで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
   表面の高強度化方法。