TW201927478A - 珠擊方法 - Google Patents

Abstract

珠擊方法包括作為第一段，將預定粒徑的第一投射材投射至金屬製品的表面的工序；及在前述第一段之前，作為前段，將具有前述第一投射材的粒徑的一半以下的粒徑的第二投射材投射至前述金屬製品的表面的工序。

Description

珠擊方法

本揭示係關於珠擊方法。

以往，在以疲勞強度為必須的金屬製品，例如齒輪或彈簧等中，若表面粗糙度大，有著起因於表面粗糙度的裂痕而使金屬製品的疲勞強度降低的情形。

相對於此，已提出一種藉由珠擊加工來使金屬製品的表面粗糙度降低的方法。但是，若在金屬製品的表面有起伏，難以改善表面粗糙度。

因此，已提出一種若在零件表面有起伏等較大凹凸時，首先以使金屬製品的表面粗糙度或峰值計數值大於金屬製品表面初期，亦即比表面的初期狀態為更粗的方式施行相對較強的第一段的珠擊加工，第二段的珠擊加工係比第一段較為減慢投射速度、或較為減小投射材粒徑、或使投射材硬度較為降低，而使粗糙面一樣地平滑者（參照日本特開第2002-361559號公報）。

[發明所欲解決之課題]

若為上述習知技術，若目標在改善金屬製品的處理面的表面粗糙度而使段數更加增加時，雖然金屬製品的表面粗糙度被改善，但是有發生金屬製品的表面的壓縮殘留應力惡化等不良情形的情形。

本揭示係考慮上述事實，提供一種使段數增加來改善金屬製品的表面粗糙度，並且防止在金屬製品所產生的壓縮殘留應力的惡化的珠擊方法。 [解決課題之手段]

申請專利範圍第1項之珠擊方法係包括：作為第一段，將預定粒徑的第一投射材投射至金屬製品的表面的工序；及在前述第一段之前，作為前段，將具有前述第一投射材的粒徑的一半以下的粒徑的第二投射材投射至前述金屬製品的表面的工序。

在該珠擊方法中，在作為第一段，將預定粒徑的第一投射材投射至金屬製品的表面之前，作為前段，將第一投射材的粒徑的一半以下的粒徑的第二投射材投射至金屬製品的表面。藉由該投射，可一邊抑制使金屬製品的表面粗糙度惡化，一邊使金屬製品的表面硬化。因此，可抑制因第一段之後的投射所致之金屬製品的表面粗糙度的惡化，而改善金屬製品的表面粗糙度。

另一方面，由於在最終段（若第一段之後為複數段，為最後之段，若僅有第一段，即為第一段）的投射材沒有變更，因此防止被賦予至金屬製品的壓縮殘留應力惡化。

申請專利範圍第2項之珠擊方法係如申請專利範圍第1項所述之珠擊方法，其中前述第二投射材的粒徑係0.3mm以下，該第二投射材的維氏硬度係為前述金屬製品的維氏硬度-100以上。

若第二投射材的維氏硬度比金屬製品的維氏硬度低100以上，即使作為前段而將第二投射材投射至金屬製品，亦無法使金屬製品的表面充分加工硬化。結果，因作為第一段而將第一投射材投射至金屬製品的表面，有金屬製品的表面粗糙度惡化之虞。

但是，若第二投射材的維氏硬度為金屬製品的維氏硬度-100以上，藉由前段的投射，金屬製品的表面充分加工硬化，可充分抑制因第一段之後的投射所致之金屬製品的表面粗糙度的惡化。

此外，由於第二投射材的粒徑為0.3mm以下，因此抑制因前段的投射而金屬製品的表面粗糙度惡化的情形。

申請專利範圍第3項之珠擊方法係如申請專利範圍第1項或第2項所述之珠擊方法，其中，前述前段的覆蓋率係300%以上。

在該珠擊方法中，由於前段的覆蓋率為300%以上，因此可使藉由前段的投射所致之金屬製品的表面安定地加工硬化。

申請專利範圍第4項之珠擊方法係如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之珠擊方法，其中，前述金屬製品係經熱處理者，維氏硬度係600以上。

未被熱處理的金屬製品的表面因投射所致之加工硬化小。因此，該珠擊方法係適用於被熱處理且維氏硬度為600以上的金屬製品的表面。藉此，藉由前段的投射所致之金屬製品的表面的加工硬化被充分達成。

申請專利範圍第5項之珠擊方法係如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之珠擊方法，其中，在前述第一段之後，作為第二段，將具有粒徑小於前述第一投射材的粒徑的第三投射材投射至前述金屬製品的表面。

在該珠擊方法中，在作為第一段，將第一投射材投射至金屬製品的表面之後，由於將粒徑小於第一投射材的粒徑的第3投射材投射至金屬製品的表面，因此與以第一段的投射而加工結束的情形相比較，金屬製品的表面粗糙度更進一步被改善，並且壓縮殘留應力被改善。 [發明之效果]

申請專利範圍第1項或第2項之珠擊方法係形成為上述構成，因此可在使段數增加而改善表面粗糙度的同時，防止被賦予至金屬製品的壓縮殘留應力的惡化。

申請專利範圍第3項或第4項之珠擊方法係形成為上述構成，因此藉由前段的投射，可將金屬製品的表面充分加工硬化。

申請專利範圍第5項之珠擊方法係形成為上述構成，因此可在使段數增加而改善表面粗糙度的同時，改善被賦予至金屬製品的壓縮殘留應力。

參照第1圖～第14圖，說明本揭示之一實施形態之珠擊方法。 ［構成］

首先，說明適用珠擊方法的（空氣式）珠擊裝置10。

珠擊裝置10係如第1圖所示，具有：對試驗片T投射投射材S的投射室12；設在投射室12的下方，使投射材S與空氣相混合的加壓室14；及將在加壓室14被混合的投射材S與空氣供給至投射室12，且由被安裝在前端的噴嘴16投射至試驗片T的供給軟管18。

此外，在投射室12中設有可在前端安裝試驗片T、且以可旋轉方式設置的旋轉軸20。此外，在投射室12的下方係設有將被投射的投射材S供給至加壓室14的錐體部22。

亦即，為與在加壓室14被加壓的空氣相混合的投射材S由噴嘴16的前端被投射至被支持在旋轉軸20的試驗片T的構成。 ［作用］

為了說明本實施形態之珠擊方法的作用，以下針對比較例與實施例，進行第1試驗、第2試驗。其中，第1試驗、第2試驗中的試驗片、投射材、投射條件為共通。此外，第3圖～第6圖、第10圖～第13圖的未處理係表示試驗片T的表面的投射前的狀態。 （試驗內容）

1.試驗片 試驗片T係鉻鉬鋼SCM420H（JIS規格）（真空滲碳淬火），初期表面粗糙度Ra為0.4μm前後，表面硬度（維氏硬度）為HV700前後。此外，試驗片T係直徑25mm且長度100mm的圓柱體。

2.投射材 投射材S係使用以下3種類的投射材。

（1）由鐵系材質所成，直徑0.6mm且維氏硬度HV650～750； （2）由鐵系材質所成，直徑0.1mm且維氏硬度HV700～830； （3）由鐵系材質所成，直徑0.05mm且維氏硬度HV900～950。

有將（1）～（3）的投射材在圖示等中分別記載為「大」、「中」、「小」的情形。

3.投射條件 如第2圖（A）及第9圖（A）所示，空氣壓力在投射材「小」、「中」為0.2MPa，在投射材「大」為0.3MPa。此外，覆蓋率為後述在前段為300%或500%，在第一段與第二段分別為300%。

4.第1試驗的內容 如第2圖（B）所示，針對NO.1～6，以各個的投射順序，將各投射材投射至試驗片T的表面，針對該被投射的試驗片T的表面，求出算術平均粗糙度Ra（參照第3圖）、最大高度Rz（參照第4圖）、最大剖面高度Pt（參照第5圖）、十點平均粗糙度Rzjis（參照第6圖），並且計測出被賦予至該試驗片T的壓縮殘留應力（參照第7圖、第8圖）。其中，NO.1、4係比較例，NO.2、3、5、6係實施例。

首先，將NO.1與NO.2、3進行比較。相對於對試驗片T，僅將投射材「大」作為第一段進行投射的NO.1，NO.2、3係藉由在投射材「大」之前作為前段而投射投射材「小」，且試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis確認有被改善（參照第3圖～第6圖）。

此係被認為由於將第一段的投射材「大」的粒徑（0.6mm）的一半（0.3mm）以下的粒徑（0.05mm）亦即投射材「小」作為前段來進行投射，因此可一邊抑制在第一段的投射材「大」被投射之前使試驗片T的表面粗糙度變粗，一邊使表面加工硬化之故。

此外，在前段被投射的投射材「小」的維氏硬度係HV900，被形成為試驗片T的維氏硬度HV700-HV100＝HV600以上，因此被認為可藉由前段的投射而使試驗片T的表面充分加工硬化之故。

亦即，被認為藉由第一段的投射材「大」的投射，使試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis變粗的情形受到抑制之故。

此外，與NO.1相比較，NO.2、3係成為追加有前段，但是如第7圖所示，被賦予至試驗片T的壓縮殘留應力的惡化並未被發現。

此係被賦予至試驗片T的壓縮殘留應力取決於最終段（NO.1～3中為第一段）的投射材「大」的粒徑。在此，相對於NO.1，NO.2、3係僅追加有前段，因此最終段（NO.1～3中為第一段）係投射材「大」而與NO.1相同。因此，與NO.1相比較，能防止被賦予至NO.2、3之試驗片T的壓縮殘留應力較為惡化的情形。

此外，若將NO.2與NO.3相比較，確認出藉由將前段的投射材「小」的覆蓋率由300%變為500%，試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis更進一步被改善（參照第3圖～第6圖）。

接著，將在第一段投射投射材「大」、在第二段投射投射材「中」之作為比較例的NO.4、與在其之前將投射材「小」作為前段進行追加的NO.5、6相比較。此時亦確認出與NO.4相比較，NO.5、6的試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis被改善（參照第3圖～第6圖）。尤其，若將NO.5與NO.6相比較，確認出藉由將前段的投射材「小」的覆蓋率由300%變為500%，試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis更進一步被改善（參照第3圖～第6圖）。

此外，與NO.4相比較，NO.5、6係成為追加有前段，如第8圖所示，被賦予至試驗片T的壓縮殘留應力的惡化並未被發現。

該NO.4～6的試驗結果亦被認為與NO.1～3為同樣的理由。

5.第2試驗內容 第2試驗亦與第1試驗同樣地進行，但是NO.7～9係將第1試驗的NO.4～NO.6中的第二段的投射材「中」變更為投射材「小」者。亦即，將前段與第二段的投射材，以投射材「小」而形成為相同。針對該NO.7～9，以各個的投射順序，對試驗片T投射各投射材，針對該被投射的試驗片T，求出算術平均粗糙度Ra（參照第10圖）、最大高度Rz（參照第11圖）、最大剖面高度Pt（參照第12圖）、十點平均粗糙度Rzjis（參照第13圖），並且計測出被賦予至該試驗片T的壓縮殘留應力（參照第14圖）。其中，NO.7係比較例，NO.8、9係實施例。

其中，NO.7係在第一段的投射材「大」之後，作為第二段而將投射材「小」投射至金屬製品的表面，因此算術平均粗糙度Ra（參照第10圖）、最大高度Rz（參照第11圖）、最大剖面高度Pt（參照第12圖）、十點平均粗糙度Rzjis（參照第13圖）受到抑制。

接著，將對試驗片T作為第一段投射投射材「大」、作為第二段投射投射材「小」的NO.7、及在投射材「大」之前另外作為前段而投射投射材「小」的NO.8、9相比較。與NO.7相比較，確認出NO.8、9係試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis獲得改善（參照第10圖～第13圖）。尤其，若將NO.8與NO.9相比較，確認出藉由使前段的投射材「小」的覆蓋率由300%變為500%，試驗片T的算術平均粗糙度Ra、最大高度Rz、最大剖面高度Pt、十點平均粗糙度Rzjis更進一步被改善（參照第10圖～第13圖）。

此外，與NO.7相比較，NO.8、9係成為追加有前段，但是如第14圖所示，被賦予至試驗片T的壓縮殘留應力的惡化並未被發現。

該NO.7～9的試驗結果亦被認為與NO.1～3為同樣的理由。 （其他）

本實施形態之珠擊方法係適用在空氣式的珠擊裝置10，但是若為將投射材投射至試驗片T的珠擊方法，亦可適用在其他裝置。

本案係主張2017年12月22日申請之日本專利申請案第2017-246720號的優先權，並且藉由參照，將其全文沿用於本說明書中。

10‧‧‧珠擊裝置

12‧‧‧投射室

14‧‧‧加壓室

16‧‧‧噴嘴

18‧‧‧供給軟管

20‧‧‧旋轉軸

22‧‧‧錐體部

S‧‧‧投射材

T‧‧‧試驗片

[第1圖] 係一實施形態之珠擊裝置的概略構成圖。 [第2圖] （A）、（B）係顯示第1試驗的投射條件的表。 [第3圖] 係顯示作為第1試驗結果之各試驗片的算術平均粗糙度Ra的圖表。 [第4圖] 係顯示作為第1試驗結果之各試驗片的最大高度Rz的圖表。 [第5圖] 係顯示作為第1試驗結果之各試驗片的最大剖面高度Pt的圖表。 [第6圖] 係顯示作為第1試驗結果之各試驗片的十點平均粗糙度Rzjis的圖表。 [第7圖] 係顯示第1試驗的NO.1～3的試驗片中離表面的深度與壓縮殘留應力的關係的圖表。 [第8圖] 係顯示第1試驗的NO.4～NO.6的試驗片中離表面的深度與壓縮殘留應力的關係的圖表。 [第9圖] （A）、（B）係顯示第2試驗的投射條件的表。 [第10圖] 係顯示作為第2試驗結果之各試驗片的算術平均粗糙度Ra的圖表。 [第11圖] 係顯示作為第2試驗結果之各試驗片的最大高度Rz的圖表。 [第12圖] 係顯示作為第2試驗結果之各試驗片的最大剖面高度Pt的圖表。 [第13圖] 係顯示作為第2試驗結果之各試驗片的十點平均粗糙度Rzjis的圖表。 [第14圖] 係顯示第2試驗的NO.7～NO.9的試驗片中離表面的深度與壓縮殘留應力的關係的圖表。

Claims (5)

1. 一種珠擊方法，包括： 作為第一段，將預定粒徑的第一投射材投射至金屬製品的表面的工序；及 在前述第一段之前，作為前段，將具有前述第一投射材的粒徑的一半以下的粒徑的第二投射材投射至前述金屬製品的表面的工序。
2. 如申請專利範圍第1項所述之珠擊方法，其中，前述第二投射材的粒徑係0.3mm以下，該第二投射材的維氏硬度係為前述金屬製品的維氏硬度-100以上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之珠擊方法，其中，前述前段的覆蓋率係300%以上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之珠擊方法，其中，前述金屬製品係經熱處理者，維氏硬度係600以上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之珠擊方法，其中，在前述第一段之後，作為第二段，將具有粒徑小於前述第一投射材的粒徑的第三投射材投射至前述金屬製品的表面。