WO2010100984A1 - ショットピーニング加工条件の設定方法 - Google Patents

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WO2010100984A1
WO2010100984A1 PCT/JP2010/051202 JP2010051202W WO2010100984A1 WO 2010100984 A1 WO2010100984 A1 WO 2010100984A1 JP 2010051202 W JP2010051202 W JP 2010051202W WO 2010100984 A1 WO2010100984 A1 WO 2010100984A1
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projection
condition
time
shot peening
determining
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山田　毅
明子 井上
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三菱重工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like

Definitions

  • the present invention relates to a shot peening processing method.
  • the shot peening method is used to impart compressive residual stress to the metal surface layer.
  • a medium projection material
  • a workpiece is projected onto a workpiece.
  • the processing conditions are determined so as to obtain the intensity and coverage required for the workpiece. There is a need for an effective and systematic method for reducing the time required for shot peening.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-205342 discloses a conventional method for setting shot peening conditions. Using a pneumatic shot peening apparatus, the relationship between the weight of the projection material projected per unit time and the arc height value when 100% coverage is obtained is obtained. In a region where the weight of the projection material projected per unit time is larger than a certain value, the arc height value greatly decreases as the weight of the projection material projected per unit time increases. Based on this value, the optimum value of the weight of the projection material projected per unit time is set.
  • An object of the present invention is to provide a method for setting shot peening processing conditions and a method for manufacturing a metal part in which the time required for shot peening processing is shortened.
  • a shot peening processing condition setting method for a projection time of an arc height value of an almen test piece in each of a plurality of projection conditions for a first combination as a combination of a shot peening apparatus and a medium Obtaining a saturation time based on a saturation curve indicating a change, and determining a first optimum projection condition corresponding to the first combination based on the saturation time.
  • the condition factors of the plurality of projection conditions include a first condition factor and a second condition factor.
  • the plurality of projection conditions include a first projection condition, a second projection condition that differs only in the level of the first projection condition and the first condition factor, a third projection condition, the third projection condition, and the second projection condition. 4th projection conditions from which only the level of a condition factor differs are included.
  • the step of determining the first optimum projection condition based on the saturation time is based on the first saturation time in the first projection condition and the second saturation time in the second projection condition. Determining the level of the first condition factor in the condition, the third saturation time in the third projection condition, and the fourth saturation time in the fourth projection condition, and the first optimal projection condition. Determining a level of a two-condition factor.
  • the shot peening apparatus projects a medium from a nozzle using air.
  • the first condition factor and the second condition factor are: media flow rate, air pressure, distance between the nozzle and the surface to be processed, angle between the nozzle and the surface to be processed, inner diameter of the nozzle, and Any two selected from the moving speed.
  • the shot peening apparatus projects media using an impeller.
  • the first condition factor and the second condition factor are the rotation speed of the impeller, the distance between the impeller and the surface to be processed, the angle between the impeller and the surface to be processed, the size of the injection port, and the object to be processed. These are arbitrary two selected from the moving speed and the rotational speed of the workpiece.
  • the shot peening processing apparatus projects a medium onto a test piece under the first optimum projection condition, and the relationship between the distribution of the indentation area ratio in the test piece and the projection time. And determining the relationship between the projection time and the area or width of the region where the indentation area ratio in the test piece is saturated based on the relationship between the distribution of the indentation area ratio and the projection time.
  • the indentation area ratio represents an area occupied by an indentation by a medium per unit area.
  • the shot peening processing condition setting method further includes a step of determining a spot movement condition based on a relationship between the area or the width and the projection time.
  • the spot movement condition indicates a pitch of parallel movement trajectories in which spots as a region of the workpiece hit by a medium move when the shot peening apparatus is processing the workpiece.
  • the shot peening processing device and the medium are combined.
  • the shot peening processing condition setting method further includes a step of obtaining an intensity in the first optimum projection condition.
  • the shot peening processing condition setting method uses the almen test piece used in the step of obtaining the saturation time, and sets a coverage time as a projection time at which the coverage is 100% in each of the plurality of projection conditions. Determining a third optimum projection condition corresponding to the first combination based on the coverage time; determining a fourth optimum projection condition based on the first optimum projection condition and the third optimum projection condition; And determining.
  • the shot peening processing condition setting method includes a step in which a shot peening processing device projects media onto a test piece, and a step of obtaining a relationship between a distribution of indentation area ratios in the test piece and a projection time. And a step of obtaining a relation between the projection time and the area or width of a region where the indentation area ratio is saturated in the test piece based on the relationship between the distribution of the impression area ratio and the projection time.
  • the indentation area ratio represents an area occupied by an indentation by a medium per unit area.
  • a method for setting shot peening processing conditions, in each of a plurality of projection conditions for a first combination as a combination of a shot peening processing device and a medium, with respect to a projection time of coverage of an almen specimen A step of obtaining a coverage time as a projection time at which the coverage becomes 100% based on the saturation curve shown; and a step of determining an optimum projection condition corresponding to the first combination based on the coverage time.
  • the condition factors of the plurality of projection conditions include a first condition factor and a second condition factor.
  • the plurality of projection conditions include a first projection condition, a second projection condition that differs only in the level of the first projection condition and the first condition factor, a third projection condition, the third projection condition, and the second projection condition. 4th projection conditions from which only the level of a condition factor differs are included.
  • the step of determining the optimum projection condition based on the coverage time includes the step of determining the optimum projection condition based on a first coverage time in the first projection condition and a second coverage time in the second projection condition. Determining a level of one condition factor, and a level of the second condition factor in the optimum projection condition based on a third coverage time in the third projection condition and a fourth coverage time in the fourth projection condition. Determining.
  • a metal part manufacturing method includes a step of determining shot peening processing conditions and a step of processing a workpiece based on the shot peening processing conditions.
  • the step of determining the shot peening processing condition includes a saturation curve indicating a change in arc height value of the almen specimen with respect to the projection time in each of a plurality of projection conditions for the first combination as a combination of the shot peening processing apparatus and the medium. And determining a first optimum projection condition corresponding to the first combination based on the saturation time.
  • the metal part manufacturing method includes a step of determining shot peening processing conditions and a step of processing a workpiece based on the shot peening processing conditions.
  • the step of determining the shot peening processing conditions includes a step in which a shot peening processing apparatus projects a medium onto a test piece, a step of obtaining a relationship between a distribution of an indentation area ratio in the test piece and a projection time, and the indentation area ratio. Determining the relationship between the projection time and the area or width of a region where the indentation area ratio in the test piece is saturated based on the relationship between the distribution and the projection time, and the area or the width and the projection time. Determining a spot movement condition based on the relationship between The spot moving condition indicates a moving condition of a spot as a region of the workpiece that is hit by a medium when the shot peening apparatus is processing the workpiece.
  • the metal part manufacturing method includes a step of determining shot peening processing conditions and a step of processing a workpiece based on the shot peening processing conditions.
  • the step of determining the shot peening processing condition is based on a saturation curve indicating a change of the coverage of the almen specimen with respect to the projection time in each of a plurality of projection conditions for the first combination as a combination of the shot peening processing apparatus and the medium. And determining a coverage time as a projection time at which the coverage is 100%, and determining an optimum projection condition corresponding to the first combination based on the coverage time.
  • a method for setting shot peening processing conditions and a method for manufacturing a metal part in which the time required for shot peening processing is shortened.
  • FIG. 1 is a flowchart of the shot peening processing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of steps for determining shot peening processing conditions.
  • FIG. 3 is a flowchart of steps for determining the optimum processing conditions corresponding to the combination of the apparatus and the media.
  • FIG. 4 is a flowchart of steps for determining the optimum projection condition.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the projection unit and the workpiece surface of the shot peening processing apparatus.
  • FIG. 6 is a table showing projection conditions.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between arc height and projection time.
  • FIG. 8A is a graph showing the relationship between intensity and saturation time and pressure.
  • FIG. 8B is a graph showing the relationship between intensity and saturation time and media flow rate.
  • FIG. 8C is a graph showing the relationship between intensity and saturation time and projection angle.
  • FIG. 8D is a graph showing the relationship between intensity, saturation time, and projection distance.
  • FIG. 9 is a flowchart of steps for determining spot movement conditions.
  • FIG. 10 shows a test piece for determining the relationship between the indentation area ratio distribution and the projection time.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the indentation area ratio distribution and the projection time.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the effective processing width and the projection time.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a spot movement locus.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the effective processing width and the projection time.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the processing time per unit area and the projection time.
  • FIG. 16 is a flowchart of steps for determining an optimum projection condition according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a table showing projection conditions.
  • FIG. 18 is a flowchart of steps for determining an optimum projection condition according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between coverage and projection time.
  • FIG. 1 is a flowchart of the shot peening processing method according to the first embodiment of the present invention.
  • the shot peening processing method includes steps S1 and S2.
  • step S1 shot peening processing conditions are determined.
  • step S2 the workpiece is processed based on the conditions determined in step S1.
  • step S1 for determining shot peening processing conditions includes steps S11 to S13.
  • step S11 a combination of a shot peening apparatus and media is determined.
  • the shot peening apparatus to be evaluated is specifically determined such as which model of the pneumatic shot peening apparatus or which model of the mechanical shot peening apparatus.
  • the pneumatic shot peening apparatus projects air from nozzles using air.
  • the mechanical shot peening apparatus projects media using an impeller.
  • one of the media that can be used in the determined shot peening processing apparatus and managed according to a certain quality standard is determined. By using media managed according to a certain quality standard, reproducibility of shot peening is ensured.
  • the media managed according to a certain quality standard is, for example, media defined by public standards.
  • step S12 an optimum machining condition corresponding to the combination determined in step S11 is determined.
  • step S13 when the workpiece is machined based on the optimum machining conditions determined in step S12 using the shot peening apparatus and media determined in step S11, the intensity required for the workpiece is satisfied. Judge. If the intensity request is not satisfied, the process returns to step S11. If the intensity request is satisfied, the process proceeds to step S2.
  • step S12 for determining the optimum machining condition includes steps S20 and S30.
  • step S20 the optimum projection condition for the case where the shot peening apparatus determined in step S11 projects the medium determined in step S11 is determined.
  • step S30 spot movement conditions are determined.
  • the spot moving condition indicates a moving condition of a spot as a region of the workpiece that is hit by the medium when the shot peening apparatus determined in step S11 is processing the workpiece.
  • step S20 for determining the optimum projection condition includes steps S21 to S26.
  • a condition factor to be evaluated is determined.
  • the evaluation target condition factors in the case of a pneumatic shot peening machine include, for example, the flow rate (kg / min) of the medium, the air pressure (MPa), the nozzle as the projection unit of the pneumatic shot peening machine, the surface of the workpiece Distance (projection distance), angle between nozzle and workpiece surface (projection angle), nozzle inner diameter, and nozzle moving speed.
  • the evaluation target condition factors in the case of the mechanical shot peening apparatus are, for example, the rotational speed (rpm) of the impeller as the projection unit of the mechanical shot peening apparatus, the distance between the impeller and the workpiece surface (projection distance), the impeller And the surface of the object to be processed (projection angle), the size of the ejection port through which the medium is ejected to the object to be processed, the moving speed of the object to be processed, and the rotational speed (rpm) of the object to be processed.
  • a distance D between the projection unit 1 and the workpiece surface 2 of the shot peening apparatus and an angle ⁇ between the projection unit 1 and the workpiece surface 2 are shown.
  • a plurality of projection conditions are determined.
  • the condition factors of the plurality of projection conditions include the flow rate, pressure, angle, distance, and the like as the condition factors determined in step S21.
  • FIG. 6 shows projection conditions 1-1 to 1-3 included in a plurality of projection conditions.
  • the projection conditions 1-1 to 1-3 are different from each other only in the flow rate level, and the levels of other condition factors are the same.
  • the plurality of projection conditions include a projection condition group in which only the pressure level is different, a projection condition group in which only the angle level is different, a projection condition group in which only the distance level is different, and the like.
  • step S23 a saturation curve indicating a change in the arc height value of the almen test piece with respect to the projection time is created in each of the plurality of projection conditions determined in step S22.
  • FIG. 7 shows a saturation curve 10 obtained based on the arc height value when the projection time is 5 seconds, 10 seconds, 20 seconds, and 40 seconds under a certain projection condition.
  • step S24 based on the saturation curve obtained in step S23, the intensity and saturation time in each of the plurality of projection conditions determined in step S22 are obtained.
  • the saturation point 11 the point 11 on the saturation curve 10 where the arc height increment is 10% or less even if the projection time is doubled is called the saturation point 11 and is saturated.
  • the arc height value at the point 11 is intensity I
  • the projection time at the saturation point 11 is the saturation time S.
  • step S25 the optimum level for each condition factor is determined so that the saturation time is minimized.
  • FIG. 8A shows the relationship between intensity and pressure and saturation time and pressure obtained as described above. Based on the relationship between the saturation time and the pressure, the optimum level of pressure is determined to be 0.3 MPa or more.
  • FIG. 8B shows the relationship between the intensity and the flow rate obtained as described above, and the relationship between the saturation time and the flow rate. Based on the relationship between saturation time and flow rate, the optimum level of flow rate is determined to be 4 kg / min.
  • FIG. 8C shows the relationship between intensity and angle and the relationship between saturation time and angle obtained as described above. Based on the relationship between saturation time and angle, the optimum level of angle is determined to be 90 degrees.
  • FIG. 8D shows the relationship between intensity and distance and saturation time and distance obtained as described above. Based on the relationship between saturation time and distance, the optimum level of distance is determined to be 200 mm or less.
  • step S26 the optimum projection condition corresponding to the combination of the shot peening apparatus and media determined in step S11 is determined.
  • the optimum projection condition is a combination of the optimum levels of the condition factors determined in step S25.
  • the projection condition 1-2 shown in FIG. 6 corresponds to the optimum projection condition determined in step S26. Therefore, the intensity in the optimum projection condition is obtained from FIG. 8B. Therefore, the intensity that can be obtained efficiently (with a short processing time) by the combination of the shot peening apparatus and the medium determined in step S11 is 0.011 inch from FIG. 8B. Note that the intensity under the optimum projection condition may be obtained by performing another test.
  • step S26 the process proceeds to step S30.
  • the optimum projection condition that shortens the processing time when processing using the combination determined in step S11 is determined.
  • the shorter the saturation time the shorter the coverage time when the coverage becomes 100%.
  • the saturation time is easier to determine than the coverage time.
  • Step S30 for determining the spot movement condition will be described below.
  • step S30 includes steps S31 to S33.
  • FIG. 10 shows the test piece 5 used in step S31.
  • the test piece 5 is an almen test piece or a plate formed of the same material as the object to be processed. It is preferable that the test piece 5 is sufficiently large with respect to an effective processing width (area) described later.
  • the shot peening apparatus determined in step S11 projects the medium determined in step S11 onto the test piece 5 under the optimal projection conditions determined in step S20.
  • the projection time at this time for example, about three levels are set within a range including the saturation time in the optimum projection condition.
  • the projection part of the shot peening apparatus and the test piece 5 may be relatively moved under a certain condition. In this case, for example, the projection unit translates or swings so that a spot as a region where the medium hits reciprocates along the center line 4 of the test piece 5.
  • the length of the test piece 5 in the direction of the center line 4 is X.
  • step S31 the surface of the test piece 5 after the projection is observed using a magnifying glass, and the indentation area ratio is calculated for each of the plurality of area ratio calculation regions 7 defined on the surface of the test piece 5.
  • the plurality of area ratio calculation regions 7 are arranged along a straight line orthogonal to the center line 4 and the center position 6 on both sides of the center line 4 of the test piece 5.
  • the plurality of area ratio calculation regions 7 are regions having the same shape and the same size.
  • Each area ratio calculation area 7 is, for example, a rectangular area of 2.56 mm square. The figure which shows the measurement position of the area ratio calculation area
  • region 7 is shown by the figure.
  • the absolute value of this number increases with distance from the center position 6, and the sign of this number is positive on one side of the center line 4 and negative on the other side of the center line 4.
  • the indentation area ratio indicates the area occupied by the indentation (dimple) formed by the medium per unit area.
  • step S31 the relationship between the distribution of the indentation area ratio in the test piece 5 and the projection time is obtained.
  • FIG. 11 shows the relationship between the distribution of the indentation area ratio in the test piece 5 and the projection time.
  • the vertical axis and the horizontal axis in FIG. 11 are the indentation area ratio and the measurement position on the test piece 5, respectively.
  • the relationship between the indentation area ratio and the measurement position is shown for each of the cases where the projection time is 1, 2, 3, 4 seconds.
  • step S32 based on the relationship between the distribution of the indentation area ratio shown in FIG. 11 and the projection time, the indentation area ratio in the test piece 5 is saturated for each of the projection times of 1, 2, 3, and 4 seconds. Find the width of the area. A region where the indentation area ratio is saturated is a region where the coverage reaches 100% or more. The width of the region where the indentation area ratio is saturated is called the effective processing width. Note that the area (effective processing area) of this region can be used instead of the width (effective processing width) of the region where the indentation area ratio in the test piece 5 is saturated.
  • FIG. 12 shows the relationship between the effective processing width and the projection time. The vertical axis in FIG. 12 is the effective processing width, and the horizontal axis is the projection time. When the projection time increases, the effective processing width increases, but when the projection time exceeds 1 second, the increase in the effective processing width becomes dull.
  • step S33 the spot movement condition is determined from the relationship between the effective processing width and the projection time in FIG. Referring to FIG. 13, when the shot peening processing apparatus determined in step S11 processes workpiece 3, a spot as a region of workpiece 3 hit by the medium reciprocates along each of movement trajectories 4A to 4C.
  • the movement trajectories 4A to 4C are parallel to each other.
  • the length of the workpiece 3 in the direction of the movement trajectories 4A to 4C is Y
  • the pitch of the movement trajectories 4A to 4C is P.
  • the pitch P is an interval between adjacent ones of the movement trajectories 4A to 4C.
  • the pitch P is 25 mm
  • the projection time for reciprocating the spot along each of the movement trajectories 4A to 4C is 1 second ( (Y / X) times is determined as the spot movement condition.
  • FIG. 14 shows another example of the relationship between the effective processing width w and the projection time t.
  • the coverage in a rectangular area having a length X and a width w is 100% or more. That is, the area Xw is processed at time t.
  • the processing time per unit area is proportional to t / w.
  • FIG. 15 shows the relationship between t / w and t obtained from the relationship between the effective processing width w and the projection time t in FIG.
  • the pitch P is 9 mm based on the t value 1.5 seconds at which the t / w value is minimum and the effective processing width 9 mm at that time, and along each of the movement trajectories 4A to 4C. It is determined as the spot moving condition that the projection time for reciprocating the spot is (Y / X) times 1.5 seconds.
  • step S13 after step S20 and before step S30.
  • step S20 after fixing the level of a specific condition factor, the optimum level of another condition factor may be determined. For example, when the surface of the object to be processed has many irregularities and the entire surface of the object to be processed cannot be projected at a projection angle of 90 degrees, the optimum level of other condition factors is determined after fixing the projection angle to 45 degrees. .
  • the shot peening processing condition setting method according to the second embodiment of the present invention is different from the shot peening processing condition according to the first embodiment except that step S20 is replaced by step S210 that determines the optimum projection condition. This is the same as the setting method.
  • step S210 includes the above-described steps S21 to S24 and steps S211 to S214.
  • step S211 as in step S25, the level at which the saturation time is the shortest for each condition factor is determined.
  • step S212 an additional test is performed near the level determined in step S211.
  • FIG. 17 shows an example of the projection condition in the additional test.
  • the projection condition 1-4 is the same as the projection condition 1-2 except that the flow rate is 3 kg / min.
  • the projection condition 1-5 is the same as the projection condition 1-2 except that the flow rate is 5 kg / min.
  • the projection condition 1-6 is the same as the projection condition 1-2 except that the pressure is 0.2 MPa. Intensity and saturation time are obtained for each projection condition.
  • step S213 the optimum level for each condition factor is determined based on the saturation time obtained in step S212 and the saturation time obtained in step S24.
  • step S214 the optimum projection condition corresponding to the combination of the shot peening apparatus and media determined in step S11 is determined.
  • the optimum projection condition is a combination of the optimum levels of the condition factors determined in step S213.
  • the shot peening processing condition setting method according to the third embodiment of the present invention is based on the shot according to the first or second embodiment except that step S20 is replaced by step S220 and step S30 is omitted. This is the same as the method for setting peening conditions.
  • step S220 includes the aforementioned steps S21 to S26 and steps S221 to S224.
  • step S221 the relationship between the coverage of the entire surface of the almen test piece and the projection time is obtained for each of the plurality of projection conditions determined in step S22 using the almen test piece used in step S23.
  • the coverage is determined based on, for example, a comparison between a coverage determination photograph and the surface of an almen test piece as described in the appendix of JIS B 2711.
  • a saturation curve indicating the change of the coverage with respect to the projection time as shown in FIG. 19 is obtained.
  • the vertical axis in FIG. 19 is the coverage
  • the horizontal axis is the projection time.
  • a coverage time C as a projection time when the coverage becomes 100% is obtained.
  • the coverage time is obtained for each of the plurality of projection conditions.
  • step S222 the optimum level for each condition factor is determined so that the coverage time is minimized.
  • step S223 the optimum projection condition corresponding to the combination of the shot peening apparatus and media determined in step S11 is determined.
  • the optimum projection condition is a combination of the optimum levels of the condition factors determined in step S222.
  • one optimum projection condition is determined based on the optimum projection condition determined in step S26 and the optimum projection condition determined in step S223.
  • the optimal projection condition determined in step S26 may be determined by selecting one of the optimal projection condition determined in step S26 and the optimal projection condition determined in step S223, and the optimal projection condition determined in step S26 is determined in step S223.
  • the optimum projection condition in step S224 may be determined by correcting the optimum projection condition determined in step S224.
  • step S2 the workpiece is processed based on the optimum projection condition determined in step S224.
  • the optimum projection condition is determined so that the coverage time is surely shortened.
  • the optimal projection condition may be determined based only on the coverage time without determining the optimal projection condition based on the saturation time.

Abstract

　ショットピーニング加工条件の設定方法は、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいて飽和時間を求めるステップと、第１組み合わせに対応する第１最適投射条件を飽和時間に基づいて決定するステップとを具備する。

Description

ショットピーニング加工条件の設定方法
　本発明は、ショットピーニング加工方法に関する。
　ショットピーニング加工方法は、金属表面層に圧縮残留応力を付与するために用いられる。ショットピーニング加工方法において、被加工物にメディア（投射材）を投射する。
　従来のショットピーニング加工方法においては、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせを決定した後、被加工物に要求されるインテンシティ及びカバレージが得られるように加工条件を決定していた。ショットピーニング加工の所要時間を短縮するための有効で体系的な方法が必要とされている。
　特開２００６－２０５３４２号公報は、従来のショットピーニング条件の設定方法を開示している。空気式ショットピーニング装置を用いて、単位時間に投射する投射材の重量とカバレージ１００％が得られたときのアークハイト値との関係を求める。単位時間に投射する投射材の重量がある値より大きい領域では、単位時間に投射する投射材の重量が増加するとアークハイト値が大きく低下する。この値に基づいて単位時間に投射する投射材の重量の最適値が設定される。
特開２００６－２０５３４２号公報
　本発明の目的は、ショットピーニング加工の所要時間が短縮されるショットピーニング加工条件の設定方法及び金属部品の製造方法を提供することである。
　本発明の第１の観点によるショットピーニング加工条件の設定方法は、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいて飽和時間を求めるステップと、前記第１組み合わせに対応する第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定するステップとを具備する。
　好ましくは、前記複数の投射条件の条件因子は、第１条件因子と、第２条件因子とを含む。前記複数の投射条件は、第１投射条件と、前記第１投射条件と前記第１条件因子の水準のみが異なる第２投射条件と、第３投射条件と、前記第３投射条件と前記第２条件因子の水準のみが異なる第４投射条件とを含む。前記第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定する前記ステップは、前記第１投射条件における第１飽和時間と前記第２投射条件における第２飽和時間とに基づいて、前記第１最適投射条件における前記第１条件因子の水準を決定するステップと、前記第３投射条件における第３飽和時間と前記第４投射条件における第４飽和時間とに基づいて、前記第１最適投射条件における前記第２条件因子の水準を決定するステップとを含む。
　好ましくは、前記ショットピーニング加工装置は、空気を用いてメディアをノズルから投射する。前記第１条件因子及び前記第２条件因子は、メディア流量、空気の圧力、前記ノズルと被処理面との距離、前記ノズルと被処理面との角度、前記ノズルの内径、及び、前記ノズルの移動速度から選択される任意の二つである。
　好ましくは、前記ショットピーニング加工装置は、インペラーを用いてメディアを投射する。前記第１条件因子及び前記第２条件因子は、前記インペラーの回転速度、前記インペラーと被処理面との距離、前記インペラーと被処理面との角度、噴射口の大きさ、及び、被処理物の移動速度、及び被処理物の回転速度から選択される任意の二つである。
　好ましくは、上記ショットピーニング加工条件の設定方法は、前記ショットピーニング加工装置が前記第１最適投射条件において試験片にメディアを投射するステップと、前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップとを更に具備する。前記圧痕面積率は、単位面積当たりのメディアによる圧痕が占める面積を示す。
　好ましくは、上記ショットピーニング加工条件の設定方法は、前記面積又は前記幅と前記投射時間との関係に基づいてスポット移動条件を決定するステップを更に具備する。前記スポット移動条件は、前記ショットピーニング加工装置が被加工物を加工しているときにメディアが当たっている前記被加工物の領域としてのスポットが移動する互いに平行な移動軌跡のピッチを示す。
　好ましくは、上記ショットピーニング加工条件の設定方法は、前記第１最適投射条件に対応するインテンシティが被加工物に要求されるインテンシティに合わないとき、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第２組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、飽和時間を求めるステップと、前記第２組み合わせに対応する第２最適投射条件を前記第２組み合わせに対応する前記飽和時間に基づいて決定するステップとを更に具備する。
　好ましくは、上記ショットピーニング加工条件の設定方法は、前記第１最適投射条件におけるインテンシティを求めるステップを更に具備する。
　好ましくは、上記ショットピーニング加工条件の設定方法は、前記飽和時間を求めるステップにおいて使用したアルメン試験片を用いて、前記複数の投射条件の各々においてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、前記第１組み合わせに対応する第３最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップと、前記第１最適投射条件及び前記第３最適投射条件に基づいて第４最適投射条件を決定するステップとを更に具備する。
　本発明の第２の観点によるショットピーニング加工条件の設定方法は、ショットピーニング加工装置が試験片にメディアを投射するステップと、前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップとを更に具備する。前記圧痕面積率は、単位面積当たりのメディアによる圧痕が占める面積を示す。
　本発明の第３の観点によるショットピーニング加工条件の設定方法は、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のカバレージの投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、前記第１組み合わせに対応する最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップとを具備する。
　好ましくは、前記複数の投射条件の条件因子は、第１条件因子と、第２条件因子とを含む。前記複数の投射条件は、第１投射条件と、前記第１投射条件と前記第１条件因子の水準のみが異なる第２投射条件と、第３投射条件と、前記第３投射条件と前記第２条件因子の水準のみが異なる第４投射条件とを含む。前記最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定する前記ステップは、前記第１投射条件における第１カバレージ時間と前記第２投射条件における第２カバレージ時間とに基づいて、前記最適投射条件における前記第１条件因子の水準を決定するステップと、前記第３投射条件における第３カバレージ時間と前記第４投射条件における第４カバレージ時間とに基づいて、前記最適投射条件における前記第２条件因子の水準を決定するステップとを含む。
　本発明の第４の観点による金属部品の製造方法は、ショットピーニング加工条件を決定するステップと、前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップとを具備する。前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいて飽和時間を求めるステップと、前記第１組み合わせに対応する第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定するステップとを含む。
　本発明の第５の観点による金属部品の製造方法は、ショットピーニング加工条件を決定するステップと、前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップとを具備する。前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、ショットピーニング加工装置が試験片にメディアを投射するステップと、前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップと、前記面積又は前記幅と前記投射時間との関係に基づいてスポット移動条件を決定するステップとを含む。前記スポット移動条件は、前記ショットピーニング加工装置が前記被加工物を加工しているときにメディアが当たっている前記被加工物の領域としてのスポットの移動条件を示す。
　本発明の第６の観点による金属部品の製造方法は、ショットピーニング加工条件を決定するステップと、前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップとを具備する。前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のカバレージの投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、前記第１組み合わせに対応する最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップとを含む。
　本発明によれば、ショットピーニング加工の所要時間が短縮されるショットピーニング加工条件の設定方法及び金属部品の製造方法が提供される。
　本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るショットピーニング加工方法のフローチャートである。 図２は、ショットピーニング加工条件を決定するステップのフローチャートである。 図３は、装置及びメディアの組み合わせに対応する最適加工条件を決定するステップのフローチャートである。 図４は、最適投射条件を決定するステップのフローチャートである。 図５は、ショットピーニング加工装置の投射部と被加工物面の位置関係を示す概略図である。 図６は、投射条件を示すテーブルである。 図７は、アークハイトと投射時間の関係を示すグラフである。 図８Ａは、インテンシティ及び飽和時間と圧力との関係を示すグラフである。 図８Ｂは、インテンシティ及び飽和時間とメディア流量との関係を示すグラフである。 図８Ｃは、インテンシティ及び飽和時間と投射角度との関係を示すグラフである。 図８Ｄは、インテンシティ及び飽和時間と投射距離との関係を示すグラフである。 図９は、スポット移動条件を決定するステップのフローチャートである。 図１０は、圧痕面積率分布と投射時間との関係を求めるための試験片を示す。 図１１は、圧痕面積率分布と投射時間との関係を示すグラフである。 図１２は、有効処理幅と投射時間との関係を示すグラフである。 図１３は、スポット移動軌跡を示す概略図である。 図１４は、有効処理幅と投射時間との関係を示すグラフである。 図１５は、単位面積当りの処理時間と投射時間との関係を示すグラフである。 図１６は、本発明の第２の実施形態に係る最適投射条件を決定するステップのフローチャートである。 図１７は、投射条件を示すテーブルである。 図１８は、本発明の第３の実施形態に係る最適投射条件を決定するステップのフローチャートである。 図１９は、カバレージと投射時間の関係を示すグラフである。
　添付図面を参照して、本発明によるショットピーニング加工条件の設定方法及びショットピーニング加工方法を実施するための形態を以下に説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るショットピーニング加工方法のフローチャートである。ショットピーニング加工方法は、ステップＳ１及びＳ２を含む。ステップＳ１において、ショットピーニング加工条件を決定する。ステップＳ２において、ステップＳ１で決定した条件に基づいて被加工物を加工する。
　図２を参照して、ショットピーニング加工条件を決定するステップＳ１は、ステップＳ１１～Ｓ１３を含む。ステップＳ１１において、ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせを決定する。ここで、空気式ショットピーニング加工装置のどの機種、又は、機械式ショットピーニング装置のどの機種、というように評価対象となるショットピーニング加工装置を具体的に決定する。空気式ショットピーニング加工装置は、空気を用いてメディアをノズルから投射する。機械式ショットピーニング装置は、インペラーを用いてメディアを投射する。そして、決定されたショットピーニング加工装置で使用可能なメディアであって一定の品質基準にしたがって管理されているメディアの中から一つを決定する。一定の品質基準にしたがって管理されているメディアを用いることで、ショットピーニング加工の再現性が確保される。一定の品質基準にしたがって管理されているメディアとは、例えば、公共規格で規定されたメディアである。ステップＳ１２において、ステップＳ１１で決定した組み合わせに対応する最適加工条件を決定する。ステップＳ１３において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置及びメディアを用いてステップＳ１２で決定した最適加工条件に基づいて被加工物を加工した場合、被加工物に要求されるインテンシティが満足されるか判断する。インテンシティ要求が満足されない場合、ステップＳ１１に戻る。インテンシティ要求が満足される場合、ステップＳ２に進む。
　図３を参照して、最適加工条件を決定するステップＳ１２は、ステップＳ２０及びＳ３０を含む。ステップＳ２０において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置がステップＳ１１で決定したメディアを投射するときの最適投射条件を決定する。ステップＳ３０において、スポット移動条件を決定する。スポット移動条件は、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置が被加工物を加工しているときにメディアが当たっている被加工物の領域としてのスポットの移動条件を示す。
　図４を参照して、最適投射条件を決定するステップＳ２０は、ステップＳ２１～Ｓ２６を含む。
　ステップＳ２１において、評価対象条件因子を決定する。空気式ショットピーニング加工装置の場合における評価対象条件因子は、例えば、メディアの流量（ｋｇ／分）、空気圧力（ＭＰａ）、空気式ショットピーニング加工装置の投射部としてのノズルと被処理物面との距離（投射距離）、ノズルと被処理物面との角度（投射角度）、ノズル内径、及びノズルの移動速度である。機械式ショットピーニング加工装置の場合における評価対象条件因子は、例えば、機械式ショットピーニング装置の投射部としてのインペラーの回転速度（ｒｐｍ）、インペラーと被処理物面との距離（投射距離）、インペラーと被処理物面との角度（投射角度）、メディアが被処理物に対して噴射される噴射口の大きさ、被処理物の移動速度、及び被処理物の回転速度（ｒｐｍ）である。
　図５を参照して、ショットピーニング加工装置の投射部１と被加工物面２との距離Ｄと、投射部１と被加工物面２との角度θとが示されている。
　ステップＳ２２において、複数の投射条件を決定する。例えば、複数の投射条件の条件因子は、ステップＳ２１で決定した条件因子としての流量、圧力、角度、距離などを含む。図６は、複数の投射条件に含まれる投射条件１－１～１－３を示す。投射条件１－１～１－３は、流量の水準のみが互いに異なり、他の条件因子の水準は同じである。複数の投射条件は、圧力の水準のみが異なる投射条件群、角度の水準のみが異なる投射条件群、距離の水準のみが異なる投射条件群などを含む。
　ステップＳ２３において、ステップＳ２２で決定した複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線を作成する。図７は、ある投射条件において投射時間を５秒、１０秒、２０秒、４０秒としたときのアークハイト値に基づいて得られた飽和曲線１０を示す。
　ステップＳ２４において、ステップＳ２３において得られた飽和曲線に基づいて、ステップＳ２２で決定した複数の投射条件の各々におけるインテンシティ及び飽和時間を求める。図７を参照して、インテンシティ及び飽和時間を求める方法を説明する。米国の航空宇宙規格であるＡＭＳ‐Ｓ‐１３１６５Ａによれば、投射時間を２倍にしてもアークハイト値の増分が１０％以下である飽和曲線１０上の点１１を飽和点１１と呼び、飽和点１１におけるアークハイト値がインテンシティＩ、飽和点１１における投射時間が飽和時間Ｓである。
　ステップＳ２５において、飽和時間が最短になるように、各条件因子での最適水準を決定する。例えば、図８Ａは、上述のようにして得られたインテンシティと圧力との関係及び飽和時間と圧力との関係を示す。飽和時間と圧力との関係に基づいて、圧力の最適水準を０．３ＭＰａ以上と決定する。図８Ｂは、上述のようにして得られたインテンシティと流量との関係及び飽和時間と流量との関係を示す。飽和時間と流量との関係に基づいて、流量の最適水準を４ｋｇ／分と決定する。図８Ｃは、上述のようにして得られたインテンシティと角度との関係及び飽和時間と角度との関係を示す。飽和時間と角度との関係に基づいて、角度の最適水準を９０度と決定する。図８Ｄは、上述のようにして得られたインテンシティと距離との関係及び飽和時間と距離との関係を示す。飽和時間と距離との関係に基づいて、距離の最適水準を２００ｍｍ以下と決定する。
　ステップＳ２６において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置及びメディアの組み合わせに対応する最適投射条件を決定する。最適投射条件は、ステップＳ２５で決定した各条件因子の最適水準を組み合わせたものである。
　図６に示す投射条件１－２は、ステップＳ２６で決定された最適投射条件に該当する。したがって、図８Ｂから、最適投射条件におけるインテンシティを求める。したがって、ステップＳ１１で決定したショットピーニング装置及びメディアの組み合わせによって効率的に（短い処理時間で）得ることが可能なインテンシティは図８Ｂから０．０１１ｉｎｃｈＮである。なお、あらためて試験を行って最適投射条件におけるインテンシティを求めてもよい。
　ステップＳ２６の後、ステップＳ３０に進む。
　上述したように、飽和時間に基づいて、ステップＳ１１で決定した組み合わせを用いて加工を行うときの処理時間が短くなる最適投射条件が決定される。一般的には、飽和時間が短いほどカバレージが１００％となるカバレージ時間が短いと考えられる。飽和時間はカバレージ時間に比べて決定が容易である。
　スポットの移動条件を最適化すれば、処理時間を更に短くすることができる。スポット移動条件を決定するステップＳ３０を以下に説明する。
　図９を参照して、ステップＳ３０は、ステップＳ３１～Ｓ３３を含む。
　ステップＳ３１を説明する。図１０は、ステップＳ３１で用いられる試験片５を示す。試験片５は、アルメン試験片、又は、被処理物と同じ材質で形成された板である。試験片５は、後述する有効処理幅（面積）に対して十分大きいことが好ましい。ステップＳ３１において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置がステップＳ２０で決定した最適投射条件においてステップＳ１１で決定したメディアを試験片５に投射する。このときの投射時間は、例えば、最適投射条件における飽和時間を含む範囲内において３水準程度を設定する。ここで、ショットピーニング加工装置の投射部と試験片５とは、一定条件で相対的に移動していてもよい。この場合、例えば、メディアが当たる領域としてのスポットが試験片５の中心線４に沿って往復するように投射部が平行移動又は首振りする。試験片５の中心線４の方向の長さはＸである。
　ステップＳ３１において、投射を行った後の試験片５の表面を拡大鏡を用いて観察し、試験片５の表面上に定義される複数の面積率算出領域７の各々について、圧痕面積率を算出する。複数の面積率算出領域７は、試験片５の中心線４の両側において中心線４と中心位置６で直交する直線に沿って配置される。複数の面積率算出領域７は、同形状且つ同サイズの領域である。各面積率算出領域７は、例えば、２．５６ｍｍ角の矩形領域である。面積率算出領域７の測定位置を示す数字が図に示されている。この数字の絶対値は中心位置６から離れるほど大きく、この数字の符号は中心線４の一方側で正であり、中心線４の他方側で負である。圧痕面積率は、単位面積当たりのメディアにより形成された圧痕（ディンプル）が占める面積を示す。
　ステップＳ３１において、試験片５における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求める。図１１は、試験片５における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を示す。図１１の縦軸及び横軸は、それぞれ圧痕面積率及び試験片５上の測定位置である。図１１において、投射時間が１、２、３、４秒の場合の各々について、圧痕面積率と測定位置の関係が示されている。
　ステップＳ３２において、図１１に示された圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、投射時間が１、２、３、４秒の場合の各々について試験片５における圧痕面積率が飽和している領域の幅を求める。圧痕面積率が飽和している領域は、カバレージが１００％以上に達している領域である。圧痕面積率が飽和している領域の幅は、有効処理幅と呼ばれる。なお、試験片５における圧痕面積率が飽和している領域の幅（有効処理幅）のかわりに、この領域の面積（有効処理面積）を用いることも可能である。図１２は、有効処理幅と投射時間の関係を示す。図１２の縦軸は有効処理幅であり、横軸は投射時間である。投射時間が増加すると有効処理幅が増加するが、投射時間が１秒を超えると、有効処理幅の増加が鈍くなる。
　ステップＳ３３において、図１２の有効処理幅と投射時間の関係からスポット移動条件を決定する。図１３を参照して、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置が被加工物３を加工するとき、メディアが当たる被加工物３の領域としてのスポットを移動軌跡４Ａ～４Ｃの各々に沿って往復させる。移動軌跡４Ａ～４Ｃは互いに平行である。ここで、移動軌跡４Ａ～４Ｃの方向の被加工物３の長さはＹであり、移動軌跡４Ａ～４ＣのピッチはＰである。ピッチＰは、移動軌跡４Ａ～４Ｃのうちの隣り合うものどうしの間隔である。図１２において投射時間が１秒のときの有効処理幅が２５ｍｍであるから、ピッチＰが２５ｍｍであり、且つ、移動軌跡４Ａ～４Ｃの各々に沿ってスポットを往復させる投射時間が１秒の（Ｙ／Ｘ）倍であることを、スポット移動条件として決定する。
　ステップＳ３０の他の例を説明する。図１４は、有効処理幅ｗと投射時間ｔの関係の他の例を示す。投射時間ｔにおいて、長さがＸ、幅がｗの矩形の領域内のカバレージが１００％以上になる。つまり、面積Ｘｗが時間ｔで処理される。ここで、長さＸは定数であるから、単位面積当たりの処理時間はｔ／ｗに比例する。図１５は、図１４の有効処理幅ｗと投射時間ｔの関係から求めたｔ／ｗとｔの関係を示す。この場合、ｔ／ｗの値が最小となるｔの値１．５秒とそのときの有効処理幅９ｍｍに基づいて、ピッチＰが９ｍｍであり、且つ、移動軌跡４Ａ～４Ｃの各々に沿ってスポットを往復させる投射時間が１．５秒の（Ｙ／Ｘ）倍であることを、スポット移動条件として決定する。
　なお、処理すべき被加工物が具体的に決まっているときは、ステップＳ２０の後且つステップＳ３０の前にステップＳ１３を実行することが好ましい。
　なお、ステップＳ２０において、特定の条件因子の水準を固定した上で他の条件因子の最適水準を決定してもよい。例えば、被処理物の表面に凹凸が多く、投射角度が９０度では被処理物の表面全体を投射できない場合、投射角度を４５度に固定した上で、他の条件因子の最適水準を決定する。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係るショットピーニング加工条件の設定方法は、ステップＳ２０が最適投射条件を決定するステップＳ２１０で置き換えられている点を除いて第１の実施形態に係るショットピーニング加工条件の設定方法と同じである。
　図１６に示すように、ステップＳ２１０は、上述のステップＳ２１～Ｓ２４と、ステップＳ２１１～Ｓ２１４を備える。ステップＳ２１１において、ステップＳ２５と同様に各条件因子で飽和時間が最短となる水準を判定する。ステップＳ２１２において、ステップＳ２１１において判定した水準の近傍において追加試験を実施する。
　図１７は、追加試験における投射条件の例を示す。投射条件１－４は、流量が３ｋｇ／分である点を除いて投射条件１－２と同じである。投射条件１－５は、流量が５ｋｇ／分である点を除いて投射条件１－２と同じである。投射条件１－６は、圧力が０．２ＭＰａである点を除いて投射条件１－２と同じである。各投射条件についてインテンシティと飽和時間を求める。
　ステップＳ２１３において、ステップＳ２１２において求めた飽和時間とステップＳ２４において求めた飽和時間とに基づいて、各条件因子での最適水準を決定する。
　ステップＳ２１４において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置及びメディアの組み合わせに対応する最適投射条件を決定する。最適投射条件は、ステップＳ２１３で決定した各条件因子の最適水準を組み合わせたものである。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係るショットピーニング加工条件の設定方法は、ステップＳ２０がステップＳ２２０で置き換えられ、ステップＳ３０が除かれている点を除いて第１又は第２の実施形態に係るショットピーニング加工条件の設定方法と同じである。
　図１８を参照して、ステップＳ２２０は、上述のステップＳ２１～Ｓ２６と、ステップＳ２２１～Ｓ２２４を備える。ステップＳ２２１において、ステップＳ２３で使用したアルメン試験片を用い、ステップＳ２２で決定した複数の投射条件の各々において、アルメン試験片全面のカバレージと投射時間の関係を求める。カバレージは、例えば、ＪＩＳ　Ｂ　２７１１の付録にあるようなカバレージ判定用の写真とアルメン試験片表面との比較に基づいて判断される。そして、各投射条件について、図１９に示すようなカバレージの投射時間に対する変化を示す飽和曲線を求める。図１９の縦軸はカバレージであり、横軸は投射時間である。そして、飽和曲線に基づいて、カバレージが１００％になる投射時間としてのカバレージ時間Ｃを求める。このように、複数の投射条件の各々において、カバレージ時間を求める。
　ステップＳ２２２において、カバレージ時間が最短になるように、各条件因子での最適水準を決定する。
　ステップＳ２２３において、ステップＳ１１で決定したショットピーニング加工装置及びメディアの組み合わせに対応する最適投射条件を決定する。最適投射条件は、ステップＳ２２２で決定した各条件因子の最適水準を組み合わせたものである。
　ステップＳ２２４において、ステップＳ２６で決定した最適投射条件とステップＳ２２３で決定した最適投射条件とに基づいて、一つの最適投射条件を決定する。例えば、ステップＳ２６で決定した最適投射条件及びステップＳ２２３で決定した最適投射条件の一方を選択することでステップＳ２２４における最適投射条件を決定してもよく、ステップＳ２６で決定した最適投射条件をステップＳ２２３で決定した最適投射条件に基づいて修正してステップＳ２２４における最適投射条件を決定してもよい。
　本実施形態においては、ステップＳ２において、ステップＳ２２４で決定した最適投射条件に基づいて被加工物を加工する。
　飽和時間だけに基づいて決定された最適投射条件におけるカバレージ時間が長いことが起こる可能性がある。本実施形態によれば、カバレージ時間が確実に短くなるように最適投射条件が決定される。
　なお、飽和時間に基づいて最適投射条件を決定せずに、カバレージ時間だけに基づいて最適投射条件を決定してもよい。
　上記各実施形態に係るショットピーニング加工方法を金属部品の製造方法に適用することが可能である。
　以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に様々な変更を行うことが可能である。
　この出願は、２００９年３月４日に出願された日本出願特願２００９－０５０６７３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (15)

  1. 　ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいて飽和時間を求めるステップと、
    　前記第１組み合わせに対応する第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定するステップと
    を具備する
    　ショットピーニング加工条件の設定方法。
  2. 　前記複数の投射条件の条件因子は、第１条件因子と、第２条件因子とを含み、
    　前記複数の投射条件は、第１投射条件と、前記第１投射条件と前記第１条件因子の水準のみが異なる第２投射条件と、第３投射条件と、前記第３投射条件と前記第２条件因子の水準のみが異なる第４投射条件とを含み、
    　前記第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定する前記ステップは、
    　前記第１投射条件における第１飽和時間と前記第２投射条件における第２飽和時間とに基づいて、前記第１最適投射条件における前記第１条件因子の水準を決定するステップと、
    　前記第３投射条件における第３飽和時間と前記第４投射条件における第４飽和時間とに基づいて、前記第１最適投射条件における前記第２条件因子の水準を決定するステップとを含む
    　請求項１のショットピーニング加工条件の設定方法。
  3. 　前記ショットピーニング加工装置は、空気を用いてメディアをノズルから投射し、
    　前記第１条件因子及び前記第２条件因子は、メディア流量、空気の圧力、前記ノズルと被処理面との距離、前記ノズルと被処理面との角度、前記ノズルの内径、及び、前記ノズルの移動速度から選択される任意の二つである
    　請求項２のショットピーニング加工条件の設定方法。
  4. 　前記ショットピーニング加工装置は、インペラーを用いてメディアを投射し、
    　前記第１条件因子及び前記第２条件因子は、前記インペラーの回転速度、前記インペラーと被処理面との距離、前記インペラーと被処理面との角度、噴射口の大きさ、及び、被処理物の移動速度、及び被処理物の回転速度から選択される任意の二つである
    　請求項２のショットピーニング加工条件の設定方法。
  5. 　前記ショットピーニング加工装置が前記第１最適投射条件において試験片にメディアを投射するステップと、
    　前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、
    　前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップと
    を更に具備し、
    　前記圧痕面積率は、単位面積当たりのメディアによる圧痕が占める面積を示す
    　請求項１又は２のショットピーニング加工条件の設定方法。
  6. 　前記面積又は前記幅と前記投射時間との関係に基づいてスポット移動条件を決定するステップを更に具備し、
    　前記スポット移動条件は、前記ショットピーニング加工装置が被加工物を加工しているときにメディアが当たっている前記被加工物の領域としてのスポットが移動する互いに平行な移動軌跡のピッチを示す
    　請求項５のショットピーニング加工条件の設定方法。
  7. 　前記第１最適投射条件に対応するインテンシティが被加工物に要求されるインテンシティに合わないとき、
    　ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第２組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、飽和時間を求めるステップと、
    　前記第２組み合わせに対応する第２最適投射条件を前記第２組み合わせに対応する前記飽和時間に基づいて決定するステップと
    を更に具備する
    　請求項１乃至６のいずれかに記載のショットピーニング加工条件の設定方法。
  8. 　前記第１最適投射条件におけるインテンシティを求めるステップを更に具備する
    　請求項１乃至７のいずれかに記載のショットピーニング加工条件の設定方法。
  9. 　前記飽和時間を求めるステップにおいて使用したアルメン試験片を用いて、前記複数の投射条件の各々においてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、
    　前記第１組み合わせに対応する第３最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップと、
    　前記第１最適投射条件及び前記第３最適投射条件に基づいて第４最適投射条件を決定するステップと
    を更に具備する
    　請求項１乃至４のいずれかに記載のショットピーニング加工条件の設定方法。
  10. 　ショットピーニング加工装置が試験片にメディアを投射するステップと、
    　前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、
    　前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップと
    を具備し、
    　前記圧痕面積率は、単位面積当たりのメディアによる圧痕が占める面積を示す
    　ショットピーニング加工条件の設定方法。
  11. 　ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のカバレージの投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、
    　前記第１組み合わせに対応する最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップと
    を具備する
    　ショットピーニング加工条件の設定方法。
  12. 　前記複数の投射条件の条件因子は、第１条件因子と、第２条件因子とを含み、
    　前記複数の投射条件は、第１投射条件と、前記第１投射条件と前記第１条件因子の水準のみが異なる第２投射条件と、第３投射条件と、前記第３投射条件と前記第２条件因子の水準のみが異なる第４投射条件とを含み、
    　前記最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定する前記ステップは、
    　前記第１投射条件における第１カバレージ時間と前記第２投射条件における第２カバレージ時間とに基づいて、前記最適投射条件における前記第１条件因子の水準を決定するステップと、
    　前記第３投射条件における第３カバレージ時間と前記第４投射条件における第４カバレージ時間とに基づいて、前記最適投射条件における前記第２条件因子の水準を決定するステップと
    を含む
    　請求項１１のショットピーニング加工条件の設定方法。
  13. 　ショットピーニング加工条件を決定するステップと、
    　前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップと
    を具備し、
    　前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、
    　ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のアークハイト値の投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいて飽和時間を求めるステップと、
    　前記第１組み合わせに対応する第１最適投射条件を前記飽和時間に基づいて決定するステップと
    を含む
    　金属部品の製造方法。
  14. 　ショットピーニング加工条件を決定するステップと、
    　前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップと
    を具備し、
    　前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、
    　ショットピーニング加工装置が試験片にメディアを投射するステップと、
    　前記試験片における圧痕面積率の分布と投射時間の関係を求めるステップと、
    　前記圧痕面積率の分布と投射時間の関係に基づいて、前記試験片における前記圧痕面積率が飽和している領域の面積又は幅と前記投射時間との関係を求めるステップと、
    　前記面積又は前記幅と前記投射時間との関係に基づいてスポット移動条件を決定するステップと
    を含み、
    　前記スポット移動条件は、前記ショットピーニング加工装置が前記被加工物を加工しているときにメディアが当たっている前記被加工物の領域としてのスポットの移動条件を示す
    　金属部品の製造方法。
  15. 　ショットピーニング加工条件を決定するステップと、
    　前記ショットピーニング加工条件に基づいて被加工物を加工するステップと
    を具備し、
    　前記ショットピーニング加工条件を決定する前記ステップは、
    　ショットピーニング加工装置とメディアの組み合わせとしての第１組み合わせに対する複数の投射条件の各々において、アルメン試験片のカバレージの投射時間に対する変化を示す飽和曲線に基づいてカバレージが１００％となる投射時間としてのカバレージ時間を求めるステップと、
    　前記第１組み合わせに対応する最適投射条件を前記カバレージ時間に基づいて決定するステップと
    を含む
    　金属部品の製造方法。
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