TWI592259B - Impact treatment method, ballistic evaluation method, and ballistic evaluation assembly structure - Google Patents

Description

衝擊處理方法、噴珠評價方法、及噴珠評價用裝配構造

本發明係關於一種衝擊處理方法、噴珠評價方法、及噴珠評價用裝配構造。

先前，於各種領域中利用噴珠處理，其係藉由使金屬或陶瓷等之硬球以高速碰撞至被加工物之表面而使成為被加工物之金屬之表面硬化。於噴珠處理中，使硬球以高速碰撞至被加工物之表面，而於被加工物之表面形成被賦予殘留壓縮應力之壓縮應力部，藉此而謀求被加工物之表面之硬化、及耐磨耗性之提高。

於專利文獻1中記載有一種鑄造模具，其對冷卻水通路之表面層實施噴珠處理而對冷卻水通路賦予殘留壓縮應力。於該鑄造模具中，對冷卻水通路之表面層實施噴珠處理，而提高針對產生於冷卻水通路之表面層之拉伸應力的疲勞強度，藉此而謀求裂紋之防止。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平7-290222號公報

且說，為了對冷卻水通路之表面賦予充分之殘留壓縮應力，必需根據適當之衝擊條件進行噴珠處理。例如，存在為了提高耐磨耗性而對模具實施氮化處理之情形，但存在如下情形，即，若對已實施如此 之氮化處理之模具進行過量之噴珠處理，則會導致模具表面之氮化層被去除，從而無法對冷卻水通路之表面有效地賦予殘留壓縮應力。但，就不考慮用以對水冷孔之表面實施良好之加工之衝擊條件而對水冷孔之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理之觀點而言，專利文獻1中所記載之噴珠加工方法尚有改善之餘地。

本發明之目的在於獲得可對水冷孔之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理之衝擊處理方法，或者獲得可用於設定針對水冷孔之表面之較佳之衝擊條件的噴珠評價方法或噴珠評價用裝配構造。

本發明之一態樣之衝擊處理方法包括：預行衝擊步驟，其係對形成有有底之水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理；評價步驟，其係於上述預行衝擊步驟之後，測定上述預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果而評價上述預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度；及衝擊步驟，其係於上述評價步驟之後，以根據上述預行衝擊步驟之衝擊條件及上述評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件，對上述水冷孔之表面進行噴珠處理。

根據本發明之一態樣之衝擊處理方法，於預行衝擊步驟中，對形成有底之水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理。於預行衝擊步驟之後之評價步驟中，測定預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果來評價預行衝擊步驟之噴珠加工之程度。於評價步驟之後之衝擊步驟中，以根據預行衝擊步驟之衝擊條件及評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件對模具之水冷孔之表面進行噴珠處理。因此，可對水冷孔之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理。

本發明之一態樣之衝擊處理方法亦可為，於上述衝擊步驟之前，交替地進行複數次上述預行衝擊步驟與上述評價步驟，且於上述衝擊 步驟中，以根據複數個上述預行衝擊步驟之衝擊條件及複數個上述評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件對上述水冷孔之表面進行噴珠處理。

根據本發明之一態樣之衝擊處理方法，於衝擊步驟之前，交替地進行複數次預行衝擊步驟與評價步驟。而且，於衝擊步驟中，以根據複數個預行衝擊步驟之衝擊條件及複數個評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件，對模具之水冷孔之表面進行噴珠處理。如此，藉由根據複數個預行衝擊步驟之衝擊條件及複數個評價步驟之評價結果而設定衝擊步驟之衝擊條件，可對水冷孔之表面以更佳之衝擊條件進行噴珠處理。

本發明之一態樣之衝擊處理方法亦可為，作為開始上述預行衝擊步驟之前之準備步驟，包括：夾具固定步驟，其係將形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具，以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具背面之方式固定於上述模具背面；及噴嘴預行插入步驟，其係於上述夾具固定步驟之後，將噴珠用之噴嘴插入至上述貫通孔；且作為開始上述衝擊步驟之前之準備步驟，具有於上述評價步驟之後使上述噴珠用之噴嘴插入至上述水冷孔的噴嘴插入步驟。

根據本發明之一態樣之衝擊處理方法，作為開始預行衝擊步驟之前之準備步驟，執行夾具固定步驟及噴嘴預行插入步驟。於夾具固定步驟中，將形成有設定為與水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具以使貫通孔之開口端部朝向模具背面之方式固定於模具背面。於噴嘴預行插入步驟中，於夾具固定步驟之後，將噴珠用之噴嘴插入至貫通孔。又，作為開始衝擊步驟之前之準備步驟，執行噴嘴插入步驟。於噴嘴插入步驟中，於評價步驟之後將噴珠用之噴嘴插入至水冷孔。藉此，即便水冷孔為細徑且較深者，仍可將高速之投射材料投至水冷孔之底部。又，由於噴嘴預行插入步驟中已完成噴嘴插入步驟之實質 性之預行，預行衝擊步驟中已完成衝擊步驟之實質性之預行，且評價步驟中已評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度，故可避免過量之噴珠處理。

本發明之一態樣之衝擊處理方法亦可為，於上述夾具固定步驟中，對在上述夾具與上述模具背面之對向部包圍上述貫通孔之開口端部而配置之密封部，賦予向上述夾具與上述模具背面之對向方向之按壓力。

根據本發明之一態樣之衝擊處理方法，由於在夾具固定步驟中，對在夾具與模具背面之對向部包圍貫通孔之開口端部而配置之密封部賦予向夾具與模具背面之對向方向之按壓力，故於預行衝擊步驟中之噴珠處理時，可藉由密封部而防止來自夾具與模具背面之間之空氣洩漏。即，可將預行衝擊步驟於使之更近似於衝擊步驟之環境下執行。因此，可提高所要設定之衝擊條件之精度。

本發明之一態樣之噴珠評價方法包括：預行衝擊步驟，其係於對模具之有底之水冷孔之表面進行噴珠處理之前，對形成有上述水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理；及評價步驟，其係於對上述水冷孔之表面進行噴珠處理之前且於上述預行衝擊步驟之後，測定上述預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果而評價上述預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度。

根據本發明之一態樣之噴珠評價方法，於預行衝擊步驟中，於對模具之有底之水冷孔之表面進行噴珠處理之前，對形成有水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理。又，於對水冷孔之表面進行噴珠處理之前且於預行衝擊步驟之後，執行評價步驟。於評價步驟中，測定預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果來評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度。

預行衝擊步驟之衝擊條件及評價步驟中之評價可用於設定針對 水冷孔之表面之較佳之衝擊條件。而且，若根據預行衝擊步驟之衝擊條件及評價步驟之評價結果，設定針對水冷孔之表面之衝擊條件，並以該衝擊條件對模具之水冷孔之表面進行噴珠處理，則可對模具之水冷孔之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理。

本發明之一態樣之噴珠評價方法亦可為，於對上述水冷孔之表面進行噴珠處理之前，交替地進行複數次上述預行衝擊步驟與上述評價步驟。

根據本發明之一態樣之噴珠評價方法，由於在對水冷孔之表面進行噴珠處理之前，交替地進行複數次預行衝擊步驟與評價步驟，故可發現更佳之衝擊條件。

本發明之一態樣之噴珠評價方法亦可為，作為開始上述預行衝擊步驟之前之準備步驟，包括：夾具固定步驟，其係將形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具，以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具背面之方式固定於上述模具背面；及噴嘴預行插入步驟，其係於上述夾具固定步驟之後，使噴珠用之噴嘴插入至上述貫通孔。

根據本發明之一態樣之噴珠評價方法，作為開始預行衝擊步驟之前之準備步驟，執行夾具固定步驟及噴嘴預行插入步驟。於夾具固定步驟中，將形成有設定為與水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具以使貫通孔之開口端部朝向模具背面之方式固定於模具背面。於噴嘴預行插入步驟中，於夾具固定步驟之後，將噴珠用之噴嘴插入至貫通孔。因此，於將噴嘴插入至水冷孔而進行噴珠處理之情形時，由於可於噴嘴預行插入步驟及預行衝擊步驟進行實質性之預行，且在評價步驟中評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度，故可避免對水冷孔之表面之過量之噴珠處理。

本發明之一態樣之噴珠評價方法亦可為，於上述夾具固定步驟 中，對在上述夾具與上述模具背面之對向部包圍上述貫通孔之開口端部而配置之密封部，賦予向上述夾具與上述模具背面之對向方向之按壓力。

根據本發明之一態樣之噴珠評價方法，由於在夾具固定步驟中，對在夾具與模具背面之對向部包圍貫通孔之開口端部而配置之密封部賦予向夾具與模具背面之對向方向之按壓力，故於預行衝擊步驟中之噴珠處理時，可藉由密封部而防止來自夾具與模具背面之間之空氣洩漏。即，可使預行衝擊步驟之執行環境更近似於對模具之有底之水冷孔之表面進行噴珠處理之情形時之執行環境，作為其結果，可提高應設定之衝擊條件之精度。

本發明之一態樣之噴珠評價用裝配構造包含：模具，其係在與接合面側為相反側之背面側形成有有底之水冷孔；及夾具，其係形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔，且以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具之背面之方式固定於上述模具之背面。

根據本發明之一態樣之噴珠評價用裝配構造，於模具上，在與接合面側為相反側之背面側形成有底之水冷孔，於夾具上，形成有設定為與水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔。而且，夾具係以使貫通孔之開口端部朝向模具之背面之方式固定於模具之背面。

因此，例如於將噴珠用之噴嘴插入至模具之水冷孔而對水冷孔之底部表面進行噴珠處理之情形時，若將該噴嘴插入至夾具之貫通孔而對模具之背面進行噴珠處理，則可進行實質性之預行。而且，若測定於模具之背面已進行噴珠處理之部分之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果來評價噴珠加工之程度，則可用於設定針對水冷孔之表面之較佳之衝擊條件。

本發明之一態樣之噴珠評價用裝配構造亦可設置有密封部，該密封部係於上述夾具與上述模具之背面之對向部包圍上述貫通孔之開口 端部而配置，且被賦予向上述夾具與上述模具之背面之對向方向之按壓力。

根據本發明之一態樣之噴珠評價用裝配構造，由於在夾具與模具之背面之對向部包圍貫通孔之開口端部而配置密封部，且對密封部賦予向夾具與模具之背面之對向方向之按壓力，故於已將噴珠用之噴嘴插入至夾具之貫通孔而對模具之背面進行噴珠處理之情形時，可防止來自夾具與模具之背面之間之空氣洩漏。即，可使對模具之背面進行噴珠處理之情形時之執行環境更近似於對模具之水冷孔之表面進行噴珠處理之情形時之執行環境。

如以上所說明般，根據本發明之一態樣之衝擊處理方法，具有可對水冷孔之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理之優異效果。

又，根據本發明之一態樣之噴珠評價方法，具有可用於設定針對水冷孔之表面之較佳之衝擊條件之優異效果。

又，根據本發明之一態樣之噴珠評價用裝配構造，具有可用於設定針對水冷孔之表面之較佳之衝擊條件之優異效果。

10‧‧‧衝擊處理裝置

12‧‧‧投射單元

14‧‧‧投射材料

16‧‧‧槽

16A‧‧‧空氣流入口

16B‧‧‧衝擊球流出口

18‧‧‧連接配管

20‧‧‧連接配管

20A‧‧‧混合部

20B‧‧‧連接部

22‧‧‧壓縮機

24‧‧‧空氣流量控制閥

26‧‧‧連接配管

28‧‧‧衝擊球流量控制閥

30‧‧‧空氣流量控制閥

32‧‧‧噴嘴

34‧‧‧操作單元

36‧‧‧控制單元

38‧‧‧噴珠評價用裝配構造

40‧‧‧模具

40A‧‧‧設計面(接合面)

40B‧‧‧背面(模具背面)

40B1‧‧‧預行加工區域

42‧‧‧水冷孔

42A‧‧‧底部

44‧‧‧螺栓孔

44A‧‧‧母螺紋部

46‧‧‧夾具

46A‧‧‧支撐面

46B‧‧‧安裝槽

48‧‧‧螺栓插通孔

48A‧‧‧埋頭孔部

50‧‧‧貫通孔

50A‧‧‧開口端部

52‧‧‧密封部

52A‧‧‧密封構件

54‧‧‧螺栓

54A‧‧‧公螺紋部

54B‧‧‧頭部

56‧‧‧殘留應力測定器

58‧‧‧表面粗糙度測定器

A‧‧‧二點鏈線

B‧‧‧二點鏈線

d‧‧‧距離

f‧‧‧拉伸應力

圖1係表示應用於本發明之一實施形態之衝擊處理方法及噴珠評價方法之衝擊處理裝置之模式圖。

圖2係用以說明本發明之一實施形態之衝擊處理方法、噴珠評價方法、及噴珠評價用裝配構造之剖面圖。

圖3係表示本發明之一實施形態之衝擊處理方法及噴珠評價方法之流程圖。

圖4係表示最佳之噴珠處理、過量之噴珠處理、及噴珠未處理之各情形時之壓縮殘留應力之分佈之曲線圖。

使用圖1~圖4對本發明之一實施形態之衝擊處理方法、噴珠評價方法、及噴珠評價用裝配構造進行說明。

(衝擊處理裝置及模具等之構成)

圖1係表示應用於本實施形態之衝擊處理方法及噴珠評價方法之衝擊處理裝置10等之模式圖。圖2係用以說明本實施形態之衝擊處理方法、噴珠評價方法、及噴珠評價用裝配構造38之剖面圖。首先，對該衝擊處理裝置10及成為衝擊處理之對象之模具40進行說明。

如圖1所示，衝擊處理裝置10包含投射單元12。投射單元12係用以將投射材料14噴射(投射)至被處理對象物(本實施形態中為模具40)者，且包括用以供給投射材料14之槽16。再者，投射材料14(亦稱為衝擊球(shot)或衝擊材料)於本實施形態中係應用金屬球，其維氏硬度設為與被處理對象為相同程度或其以上。

於槽16之上部，形成有空氣流入口16A，於該空氣流入口16A，連接有連接配管18之一端部。連接配管18之另一端部連接於位於連接配管20之流路中間部之連接部20B，連接配管20之流路上游側(圖中右側)之一端部連接於壓縮空氣之供給用之壓縮機22(壓縮空氣供給裝置)。即，槽16經由連接配管18、20而連接於壓縮機22。又，於連接配管18之流路中間部設置有空氣流量控制閥24(電空比例閥)，藉由打開該空氣流量控制閥24，將來自壓縮機22之壓縮空氣供給至槽16內。藉此，槽16內可加壓。

又，於槽16之下部，形成設置有截斷閘門(省略圖示)之衝擊球流出口16B，於該衝擊球流出口16B，連接有連接配管26之一端部。連接配管26之另一端部係於較連接部20B更下游側與連接配管20之流路中間部連接，於連接配管26之流路中間部，設置有衝擊球流量控制閥28。作為衝擊球流量控制閥28，應用例如馬格納閥或混合閥等。連接配管20中之與連接配管26之合流部係設為混合部20A。於連接配管20中， 於較混合部20A更靠流路上游側(圖中右側)且較連接部20B更靠流路下游側(圖中左側)，設置有空氣流量控制閥30(電空比例閥)。

即，於在槽16內經加壓之狀態下打開上述截斷閘門及衝擊球流量控制閥28且打開空氣流量控制閥30之情形時，自槽16供給之投射材料14、與自壓縮機22供給之壓縮空氣於混合部20A混合，而流動至連接配管20之流路下游側(圖中左側)。

於連接配管20之流路下游側之端部，連接有噴射用(噴珠用)之噴嘴32。藉此，流動至混合部20A之投射材料14以與壓縮空氣混合之狀態而從噴嘴32之前端部噴射。噴嘴32係應用形成為筒狀且具有可插入至模具40之水冷孔42之直徑者。

再者，衝擊處理裝置10可設為包含握持噴嘴32之機械臂(省略圖示)之構成，亦可設為如上述機械臂使噴嘴32相對於水冷孔42進退移動(往復移動)之構成。

衝擊處理裝置10包括操作單元34。操作單元34構成為可輸入進行噴珠處理時之處理條件(例如包含利用壓縮機22供給之壓縮空氣之壓力、噴射之投射材料14之量之衝擊條件之一部分)，且設為將與輸入操作相應之信號輸出至控制單元36之構成。控制單元36例如包含記憶裝置或運算處理裝置等而構成，且設為根據自操作單元34輸出之信號而控制壓縮機22、空氣流量控制閥24、30、衝擊球流量控制閥28、及上述截斷閘門(省略圖示)等的構成。即，於控制單元36中，預先記憶有用以於與自操作單元34輸出之信號相應之衝擊條件下進行噴珠處理之程式。

另一方面，模具40之構成接合面側之設計面40A形成為成形用之形狀。相對於此，於模具40之背面40B(與設計面40A為相反側之面)側，以於模具40之厚度方向上延伸之細徑形成有複數個(參照圖2)有底之水冷孔42。再者，雖於圖1及圖2中，水冷孔42之底部42A圖示為平坦， 但水冷孔42之底部42A亦可設為錐形狀之凹形狀或半球狀之凹形狀。

本實施形態之模具40係設為氮化處理後之合金(本實施形態中，作為一例，為SKD61之軟氮化材料)製之壓鑄用模具。再者，壓鑄為模具鑄造法之一，且為藉由將已熔融之金屬壓入至模具40中而可於短時間內大量生產高尺寸精度之鑄件之鑄造方式。如此之模具40係於熔態金屬壓入時暴露於高溫中，並且於使用水冷孔42之水冷時進行冷卻。而且，為了快速冷卻模具40，水冷孔42之底部42A與設計面40A之距離d設定得較短。

又，所謂對模具40所實施之氮化處理係指如下熱處理，其係藉由將例如含有Al、Cr、Mo、Ti及V之任一種以上之合金鋼於NH₃氣體中以約500℃附近之低溫進行加熱，從而於其表面獲得極硬之氮化層。基本而言，氮化層包括：擴散層，其形成母材之合金鋼側；及化合物層，其形成表面側。擴散層係將氮擴散至合金鋼中之層。又，化合物層係以氮化物、碳化物、碳氮化等為主體之層，具有非常硬且脆之特徵。再者，氮化層亦存在自最初便作為僅擴散層之健全層而存在之情形。此處，所謂本實施形態中之「健全層」係指具有可辨識為處於正常之層狀態者之程度之厚度而形成者。

於模具40之背面40B之未形成水冷孔42之位置，形成有於模具40之厚度方向上延伸之複數個有底之螺栓孔44。該等螺栓孔44係設為下述夾具46之固定用。於螺栓孔44之內表面形成有母螺紋部44A。

夾具46係設為噴珠評價用。於夾具46中，貫通形成有設為向模具40之固定用之複數個螺栓插通孔48。複數個螺栓插通孔48係以於夾具46之向模具40之固定位置與螺栓孔44對應之方式設定其形成位置。又，於螺栓插通孔48中，形成有用以支撐圖2所示之螺栓54之頭部54B之埋頭孔部48A。

如圖2所示，螺栓54係藉由將貫通夾具46之螺栓插通孔48之公螺 紋部54A螺合於模具40之母螺紋部44A，而於頭部54B與模具40之間緊固夾具46。即，夾具46係螺栓固定於模具40。

於夾具46中形成貫通孔50。貫通孔50之貫通方向係設定為與螺栓插通孔48之貫通方向平行之方向。夾具46之貫通孔50之直徑係設定為與模具40之水冷孔42之直徑為相同尺寸。又，夾具46之貫通孔50之深度尺寸(圖中左右方向之長度)係設定為與模具40之水冷孔42之深度尺寸(圖中左右方向之長度)為相同尺寸。

夾具46係以使貫通孔50之開口端部50A朝向背面40B之狀態固定於模具40之背面40B。模具40、夾具46、及螺栓54構成噴珠評價用裝配構造38。

於夾具46中，於成為與模具40之背面40B之對向部之支撐面46A，形成有用以安裝環狀之密封構件52A之安裝槽46B。安裝槽46B自與支撐面46A垂直之方向而觀察係以包圍貫通孔50之開口端部50A之方式形成為環狀。嵌入至安裝槽46B而安裝之密封構件52A構成密封部52。密封部52係包圍貫通孔50之開口端部50A而配置，於螺栓54之緊固狀態下，向夾具46與模具40之背面40B之對向方向賦予按壓力。再者，構成密封部52之密封構件52A係以即便安裝槽46B之開口側朝向下方側仍藉由自身之張力而不落下之方式安裝，此點就使處理變得容易之觀點而言為較佳。

根據上文，夾具46之貫通孔50、及於模具40之背面40B面向貫通孔50之開口端部50A之預行加工區域40B1係一體化而成為模仿模具40之水冷孔42之構造部。

又，如圖1所示，於衝擊處理裝置10，設置有用以測定模具40之特定部位之壓縮殘留應力之殘留應力測定器56(例如X射線繞射殘留應力測定裝置)。又，於衝擊處理裝置10，設置有用以測定模具40之特定部位之表面粗糙度之表面粗糙度測定器58。

再者，於本實施形態中，殘留應力測定器56及表面粗糙度測定器58雖作為衝擊處理裝置10之一部分而設置，但殘留應力測定器56及表面粗糙度測定器58亦可為與衝擊處理裝置10分開獨立地設置者。又，殘留應力測定器56及表面粗糙度測定器58亦可設為如分別與控制單元36連接(參照圖中之二點鏈線A、B)而將殘留應力測定器56之測定結果及表面粗糙度測定器58之測定結果輸出至控制單元36般之裝置構成。

(衝擊處理方法及噴珠評價方法)

接下來，一面參照圖3對衝擊處理方法及噴珠評價方法進行說明，一面對其作用及效果進行說明。圖3係表示衝擊處理方法及噴珠評價方法之流程圖。

於衝擊處理方法及噴珠評價方法中，首先，執行夾具固定步驟(步驟S1)。於夾具固定步驟中，形成圖2所示之貫通孔50之夾具46以使貫通孔50之開口端部50A朝向模具40之背面40B之狀態藉由螺栓固定而固定於模具40之背面40B。又，於該夾具固定步驟中，對在夾具46與模具40之背面40B之對向部包圍貫通孔50之開口端部50A而配置之密封部52，賦予向夾具46與模具40之背面40B之對向方向之按壓力。繼而，執行噴嘴預行插入步驟(步驟S2)。於噴嘴預行插入步驟中，將噴珠用之噴嘴32插入至夾具46之貫通孔50。夾具固定步驟及噴嘴預行插入步驟係作為開始下文中所要說明之預行衝擊步驟之前之準備步驟而執行。

繼而，執行預行衝擊步驟(步驟S3)。於預行衝擊步驟中，對形成有底之水冷孔42之開口之模具40之背面40B實施噴珠處理。於預行衝擊步驟中之噴珠處理時，藉由密封部52而防止來自夾具46與模具40之背面40B之間之空氣洩漏。藉此，可使預行衝擊步驟之執行環境極近似於對模具40之有底之水冷孔42之表面進行噴珠處理之情形時(下述衝擊步驟)之執行環境。

然後，於預行衝擊步驟之後，自模具40之背面40B拆卸夾具46，其後執行評價步驟(步驟S4)。於評價步驟中，測定預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度(廣義而言，確認被處理部位之狀態)，並根據其測定結果來評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度。預行衝擊步驟中之評價作為一例，亦可藉由預先記憶於控制單元36(參照圖1)之程式而執行。預行衝擊步驟之衝擊條件及評價步驟中之評價係用於設定針對水冷孔42之表面(內表面)之較佳之衝擊條件。於本實施形態中，衝擊條件係設為關於投射材料14之種類、利用壓縮機22(參照圖1)供給之壓縮空氣之壓力、及噴射之投射材料14之量之條件。

再者，於本實施形態之評價步驟中，雖測定預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度，並根據其測定結果來評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度，但作為本實施形態之變化例，亦可於評價步驟中，測定預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之任一者，並根據其測定結果來評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度。即，評價步驟中之評價用之參數為預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者即可。

又，如上所述，由於藉由將密封部52設置在夾具46，可將預行衝擊步驟於極近似於衝擊步驟之環境下執行，故亦可提高所要設定之衝擊條件之精度。

以上說明之夾具固定步驟、噴嘴預行插入步驟、預行衝擊步驟、及評價步驟為衝擊處理方法之一部分之步驟，且為噴珠評價方法之所有步驟。

繼而，於本實施形態中，判定是否已對預行加工區域40B1賦予所期望之壓縮殘留應力或表面粗糙度(所期望之噴珠加工)(步驟S5)。於步 驟S5中判定未進行所期望之噴珠加工之情形時，可變更衝擊條件(步驟S6)，重複實施預行衝擊步驟與評價步驟，直至進行所期望之噴珠加工為止。重複步驟S3~S6而獲得之衝擊條件係根據評價步驟之評價結果而設定之較佳之衝擊條件。又，預行衝擊步驟中進行噴珠處理之部位可為模具40之背面40B之相同部位，亦可為模具40之背面40B之不同部位。再者，於複數次預行衝擊步驟中進行噴珠處理之部位為模具40之背面40B之不同部位之情形時，於預行衝擊步驟中，以各種衝擊條件對模具40之背面40B進行噴珠處理。

於步驟S5中判定已進行所期望之噴珠加工之情形時，執行噴嘴插入步驟(步驟S7)。於噴嘴插入步驟中，將噴珠用之噴嘴32插入至水冷孔42(參照二點鏈線)。藉此，即便水冷孔42為細徑且較深者，仍可將高速之投射材料投至水冷孔42之底部。於本實施形態中，噴嘴插入步驟中之噴嘴32插入至水冷孔42之插入量，設為與噴嘴預行插入步驟中之噴嘴32插入至貫通孔50之插入量相同之插入量。該噴嘴插入步驟係作為開始下文中所要說明之衝擊步驟之前之準備步驟而執行。

繼而，執行衝擊步驟(步驟S8)。於衝擊步驟中，以根據預行衝擊步驟之衝擊條件及評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件，對模具40之水冷孔42之表面(內表面)進行噴珠處理。因此，可對水冷孔42之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理。

換言之，由於在噴嘴預行插入步驟中已完成噴嘴插入步驟之實質性之預行，在預行衝擊步驟中已完成衝擊步驟之實質性之預行，且在評價步驟中已評價預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度，故可避免例如過度之噴珠處理。

又，於本實施形態中，由於衝擊步驟之衝擊條件係根據複數個預行衝擊步驟之衝擊條件及複數個評價步驟之評價結果而設定，故對於水冷孔42之表面，可以更佳(接近於理想)之衝擊條件進行噴珠處理。 再者，於複數次預行衝擊步驟中進行噴珠處理之部位為模具40之背面40B之相同部位之情形時，成為用以設定衝擊步驟之衝擊條件之判斷材料之預行衝擊步驟之衝擊條件係預行衝擊步驟中之累積之衝擊條件。

如以上說明般，根據本實施形態之衝擊處理方法，可對水冷孔42之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理。又，本實施形態之噴珠評價方法及噴珠評價用裝配構造38可用於設定針對水冷孔42之表面之較佳之衝擊條件。

又，若藉由對水冷孔42之表面以較佳之衝擊條件進行噴珠處理，可對水冷孔42之表面有效地賦予壓縮殘留應力，則作為其結果，可防止或有效地抑制模具40之水冷孔42附近之應力腐蝕裂紋(SCC)。

此處，對應力腐蝕裂紋進行補充說明。模具40係於熔態金屬壓入時使設計面40A暴露於高溫中，其後，於使冷卻水流入至水冷孔42之水冷時進行冷卻。若連續地重複該循環，則存在產生熱裂或熱裂紋之可能性，而可能成為模具破壞之原因。而且，由於在水冷孔42與設計面40A之距離較近之情形時，熱梯度變大，故水冷孔42之表面所受之熱應力(拉伸應力f)變大，應力腐蝕裂紋之可能性亦變大。

作為該應力腐蝕裂紋之產生因素，一般而言列舉材料因素、環境因素、拉伸應力f之三個，於該三個條件重疊之情形時產生應力腐蝕裂紋。相對於此，於本實施形態中，藉由以較佳之衝擊條件進行噴珠處理而賦予壓縮之殘留應力，抑制作為應力腐蝕裂紋之產生因素之一的拉伸應力f之影響，進而，抑制應力腐蝕裂紋之產生。

且說，於對細徑且較深之未穿孔之水冷孔42(有底之細深孔)進行噴珠處理之情形時，自噴嘴32向水冷孔42之內部噴射之壓縮空氣之逃逸較差。於如此之情形時，與在開放之空間進行噴珠處理之情形相比，與壓縮空氣混合之投射材料14之速度不易提高。而且，亦考慮如下可 能性，即，若該情況成為原因，而導致與壓縮空氣混合之投射材料14之速度無法達到所需之速度，則無法於水冷孔42之底部42A(末端部)充分地獲得噴珠處理之效果。相對於此，於本實施形態中，由於藉由自插入至水冷孔42之噴嘴32將投射材料14與壓縮空氣一併噴射而對水冷孔42之表面進行噴珠處理，故即便未穿孔之水冷孔42為細徑且較深者，仍可將高速之投射材料14投至水冷孔42之底部42A。因此，對水冷孔42之底部42A有效地賦予壓縮殘留應力。

另一方面，由於亦考慮根據水冷孔42之表面之氮化層之有無而無法有效地賦予壓縮殘留應力之可能性，故以較佳之衝擊條件進行噴珠處理較為重要。若對此點進行說明，則壓鑄用之模具40所使用之材質較多為熱工具鋼之SKD61，對模具40所實施之熱處理較多為氮化處理。而且，作為於對已實施氮化處理之模具40進行噴珠處理時應注意之方面之一，存在氮化層(化合物層及擴散層)之去除(切削)。若以較強之衝擊條件進行噴珠處理，則會導致亦削去氮化層，但氮化層與其正下方之層(作為母材之坯料)中機械性質不同，於已進行噴珠處理時所賦予之殘留應力存在較大差異。

此處，於圖4中表示已測定最佳之噴珠處理、過度之噴珠處理、及噴珠未處理之各情形時之壓縮殘留應力之分佈之結果。橫軸表示距水冷孔42之表面之距離(相對於表面為模具40之母材側且垂直之方向之深度)。如由圖4亦可明確，若對在完成噴珠處理之前處於有氮化層之狀態之部位完成過度之噴珠處理而成為無氮化層之狀態，則無法對對象部位有效地賦予壓縮殘留應力。而且，於噴珠時會導致削去氮化層，於視為對母材進行噴珠處理者之狀況下，可賦予之殘留應力較氮化時所賦予之殘留應力變低。亦即，水冷孔42之表面之壓縮殘留應力之狀態就結果而言，成為較進行噴珠處理之前更差之狀態。

關於此點，於本實施形態中，由於以根據預行衝擊步驟之衝擊條 件及評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件對圖2所示之模具40之水冷孔42之表面進行噴珠處理，故對水冷孔42之表面有效地賦予壓縮殘留應力。

若進而自其他觀點來進行補充說明，則一般而言，對被加工材料(本實施形態中為模具)所實施之熱處理(氮化處理)之條件係針對每個被加工材料而不同，對被加工材料所實施之氮化之程度亦各不相同。因此，必需對成為對象之每個模具40於不去除氮化層之範圍內設定衝擊條件(噴珠條件)。而且，由於基本而言有若噴珠處理之時間較長則會去除氮化層之虞，故必需使處理時間之設定合理。又，噴珠之作用亦受到被加工材料(本實施形態中為模具)之材質或熱處理(氮化處理)等之差異的影響。因此，對成為對象之每個模具40設定較佳之衝擊條件變得重要。

相對於此，於本實施形態中，由於在執行衝擊步驟之前，對成為對象之每個模具40執行預行衝擊步驟及評價步驟而評價噴珠加工之程度，故可以更確實之衝擊條件對水冷孔42之表面進行噴珠處理(加工)。

(實施形態之補充說明)

再者，於上述實施形態中之衝擊處理方法及噴珠評價方法中，於衝擊步驟之前，交替地進行複數次預行衝擊步驟與評價步驟，如此雖較佳，但衝擊處理方法及噴珠評價方法亦可將預行衝擊步驟與評價步驟各執行一次。

又，於上述實施形態中之衝擊處理方法及噴珠評價方法中執行夾具固定步驟及噴嘴預行插入步驟，但例如於如對粗徑且較淺之水冷孔之表面進行噴珠處理之情形且如以不將噴嘴插入至水冷孔之狀態進行衝擊步驟之情形時，亦可不執行夾具固定步驟及噴嘴預行插入步驟。

又，於上述實施形態中之夾具固定步驟中，對在夾具46與模具40之背面40B之對向部包圍貫通孔50之開口端部50A而配置之密封部52 賦予向夾具46與模具40之背面40B之對向方向之按壓力，如此之構成雖較佳，但於如即便不設置如此之密封部52仍可確保夾具46與模具40之背面40B之間之密封性之情形時，亦可採用不設置密封部之構成。

又，於上述實施形態中，夾具46螺栓固定於模具40上，但亦可例如藉由如利用虎鉗等緊固夾具與模具等之其他固定構造將夾具固定於模具。

進而，於申請專利範圍中記載之「相同直徑且相同深度」之概念中，如上述實施形態般，除了包含嚴格意義上之相同直徑且相同深度之情形以外，亦包含如下情形，即，雖於嚴格意義上不可謂相同直徑且相同深度，但可獲得與嚴格意義上之相同直徑且相同深度之情形實質上相同之作用及效果，且被辨識為實質上相同直徑且相同深度者。例如，於水冷孔之底部成為錐形狀之凹形狀或半球狀之凹形狀之情形且去除凹形狀部分之水冷孔之深度、與夾具之貫通孔之深度相同之情形時，可能存在被辨識為實質上相同深度者之情形。

再者，上述實施形態及上述複數個變化例可適當組合而實施。

14‧‧‧投射材料

32‧‧‧噴嘴

38‧‧‧噴珠評價用裝配構造

40‧‧‧模具

40A‧‧‧設計面(接合面)

40B‧‧‧背面(模具背面)

40B1‧‧‧預行加工區域

42‧‧‧水冷孔

42A‧‧‧底部

44A‧‧‧母螺紋部

46‧‧‧夾具

46A‧‧‧支撐面

46B‧‧‧安裝槽

48‧‧‧螺栓插通孔

48A‧‧‧埋頭孔部

50‧‧‧貫通孔

50A‧‧‧開口端部

52‧‧‧密封部

52A‧‧‧密封構件

54‧‧‧螺栓

54A‧‧‧公螺紋部

54B‧‧‧頭部

f‧‧‧拉伸應力

Claims (10)

1. 一種衝擊處理方法，其包括：預行衝擊步驟，其係對形成有有底之水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理；評價步驟，其係於上述預行衝擊步驟之後，測定上述預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果而評價上述預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度；及衝擊步驟，其係於上述評價步驟之後，以根據上述預行衝擊步驟之衝擊條件及上述評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件，對上述水冷孔之表面進行噴珠處理。
2. 如請求項1之衝擊處理方法，其係於上述衝擊步驟之前，交替地進行複數次上述預行衝擊步驟與上述評價步驟；且於上述衝擊步驟中，以根據複數個上述預行衝擊步驟之衝擊條件及複數個上述評價步驟之評價結果而設定之衝擊條件對上述水冷孔之表面進行噴珠處理。
3. 如請求項1或2之衝擊處理方法，其中作為開始上述預行衝擊步驟之前之準備步驟，包括：夾具固定步驟，其係將形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具，以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具背面之方式固定於上述模具背面；及噴嘴預行插入步驟，其係於上述夾具固定步驟之後，將噴珠用之噴嘴插入至上述貫通孔；且作為開始上述衝擊步驟之前之準備步驟，具有於上述評價步驟之後使上述噴珠用之噴嘴插入至上述水冷孔的噴嘴插入步驟。
4. 如請求項3之衝擊處理方法，其中於上述夾具固定步驟中，對在上述夾具與上述模具背面之對向部包圍上述貫通孔之開口端部而配置之密封部，賦予向上述夾具與上述模具背面之對向方向之按壓力。
5. 一種噴珠評價方法，其包括：預行衝擊步驟，其係於對模具之有底之水冷孔之表面進行噴珠處理前，對形成有上述水冷孔之開口之模具背面進行噴珠處理；及評價步驟，其係於對上述水冷孔之表面進行噴珠處理之前且於上述預行衝擊步驟之後，測定上述預行衝擊步驟中經噴珠處理之部位之壓縮殘留應力及表面粗糙度之至少一者，並根據其測定結果而評價上述預行衝擊步驟中之噴珠加工之程度。
6. 如請求項5之噴珠評價方法，其中於對上述水冷孔之表面進行噴珠處理之前，交替地進行複數次上述預行衝擊步驟與上述評價步驟。
7. 如請求項5或6之噴珠評價方法，其中作為開始上述預行衝擊步驟之前之準備步驟，包括：夾具固定步驟，其係將形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔之夾具，以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具背面之方式固定於上述模具背面；及噴嘴預行插入步驟，其係於上述夾具固定步驟之後，使噴珠用之噴嘴插入至上述貫通孔。
8. 如請求項7之噴珠評價方法，其中於上述夾具固定步驟中，對在上述夾具與上述模具背面之對向部包圍上述貫通孔之開口端部而配置之密封部，賦予向上述夾具與上述模具背面之對向方向之按壓力。
9. 一種噴珠評價用裝配構造，其包含：模具，其係在與接合面側為相反側之背面側形成有有底之水冷孔；及夾具，其係形成有設定為與上述水冷孔為相同直徑且相同深度之貫通孔，且以上述貫通孔之開口端部朝向上述模具之背面之方式固定於上述模具之背面。
10. 如請求項9之噴珠評價用裝配構造，其設置有密封部，該密封部係於上述夾具與上述模具之背面之對向部包圍上述貫通孔之開口端部而配置，且被賦予向上述夾具與上述模具之背面之對向方向之按壓力。