20. ショットの跳返りを利用した機械部品内面への ショットピーニング加工法の開発 ショットピーニング加工法の開発 塑性加工研究室 藤岡武洋 内面の加工は困難 一般的なショットピ－ニング加工 (a) 圧縮空気式 (b) 遠心投射式 シリンダブロック
跳返りショットピーニング加工 円筒部品 ばね の適用 圧縮空気 ノズル ショット 加工部 接続板 (a) 固定式 (b) 回転式 反射治具 跳返りショットピーニング加工 圧縮空気 ノズル ショット 加工部 接続板 (a) 固定式 (b) 回転式 反射治具 円筒部品 ばね の適用 SKD11, HV840, θ=45°
円筒部品への適用 ショット 圧縮空気 試験片 反射治具 送り 高炭素鋳鉄, HV500 p= 0.2～0.8MPa d=0.3, 0.6, 1.0mm p= 0.2～0.8MPa 試験片 円管 内径46mm, 肉厚2mm ・A6063, HV40 ・STK41, HV83 送り 反射治具
回転式反射治具による投射密度の向上 100 80 / % 60 投射密度 40 回転式 固定式 20 ノズル断面 60 120 180 60 120 180 240 300 360 円周方向 α / ° (A6063, d=1.0mm, p=0.6MPa)
加工条件と残留応力分布の関係 (b) ショット直径の影響 (a) 噴射圧力の影響 (STK41, P=0.6MPa) (STK41, d=1.0mm) (b) ショット直径の影響 (STK41, P=0.6MPa) 内面をX線回折により測定
コイルばねへの適用 内面から破壊したばね (a) 引張ばね (b) 圧縮ばね
ストレスピ－ニング加工方法 回転 加工条件； d=1mm, p=0.6MPa 投射密度100%(内面) 試験片；バルブスプリング 試験片；バルブスプリング SWOSC－VHV, HV512 回転 初期応力；σpre =712MPa(内面) 初期応力；σpre =306MPa(内面) 跳返り法 (b) 従来法
疲労試験片の残留応力分布と表面粗さ 50 100 150 -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 200 表面粗さRa(μm) 未加工 0.74 従来法 0.47 0.25 跳返り法 従来法 + 跳返り法 0.32 50 100 150 -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 200 残留応力 / MPa 加工面からの深さ / μ m 応力測定 粗さ測定 45° 内側 外側 測定方向
疲労試験における破壊までの繰り返し回数 （σm±σａ＝700MPa±569MPa） 端部
まとめ ・跳返りを利用し部品内面のショットピーニング加工を行うことができた． ・噴射圧力やショット直径を増加させる ことによって，圧縮残留応力の値と発生する領域を増加させることができた． ・ストレスピ－ニング加工によりばねの 疲労寿命を向上させることができた． 特に従来法と跳返り法の２段ストレス ピーニングの効果が大きかった．