微細ショットピーニング加工による 金属部品の機械的特性の向上

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1 微細ショットピーニング加工による 金属部品の機械的特性の向上
塑性加工研究室　上杉 秀人 測定距離 / mm 変位 / mm 通常サイズのショット　　　　 切り欠き効果 通常サイズのショット (d = 0.6～1.0mm) d = 0.6～1.0mm d = 0.1mm以下 圧縮残留応力 のピーク値 測定距離 / mm 変位 / mm 微細ショット　　　　 表面粗さ減少 微細ショット (d = 0.1mm以下)

2 表面近傍のクラック発生を抑制し,疲労寿命の更なる向上
微細ショットピーニング 表面近傍のクラック発生を抑制し,疲労寿命の更なる向上 本研究 微細ショット 超硬合金製 ｱﾓﾙﾌｧｽ合金製 鋳鋼製 直径：d = 1.0，0.1 mm 比重：7.5 硬度：490 HV 直径：d = 0.1 mm 比重：14.0 硬度：1405 HV 直径：d = 0.1 mm 比重：7.5 硬度：925 HV 1.0mm 1.0mm 1.0mm 塑性変形量 大 圧縮残留応力 大 温間ピーニング

3 加工条件 圧縮空気 投射圧力 ：p = 0.3，0.6，0.8 MPa 供試材料 低炭素鋼S25C (硬度：176 HV) 浸炭鋼SCM420 (硬度：863 HV) 形状：φ25×10 微細ショット C = 100 ％ カバレージ

4 低炭素鋼におけるショット材質の影響 ～表面粗さの変化～ 加工温度 : 室温 微細ショット　　 表面粗さを 1/2に低減

5 ～残留応力分布～ 投射圧力 : p = 0.6MPa 加工温度 : 室温

6 浸炭鋼におけるショット材質の影響 ～表面粗さの変化～ 加工温度 : 室温

7 ～残留応力分布～ 投射圧力 : p = 0.6MPa 加工温度 : 室温 超硬合金製ショット 圧縮残留応力が 約2倍に向上

8 温間ショットピーニング加工 被加工材 冷間加工（硬） 加工量　少 供試材料 ・ばね鋼ＳＵＰ9Ａ 硬度：546 HV 　400 ℃ 高温焼戻 被加工材 温間加工（軟） 加工量　多

9 高温焼戻処理ばね鋼への温間ショットピーニング
～温度変化と残留応力分布の関係～ 応力測定位置 : 表面近傍 焼戻温度 未加工 高温焼戻処理ばね鋼 加工温度300℃付近が最適 焼戻余熱の利用 　消費エネルギの低減

10 冷間工具鋼への微細ショットピーニング加工
微細ショットピーング 加工硬化による 耐摩耗性の向上が期待 ・冷間工具鋼ＳＫＤ11 (硬度：766 HV) 供試材料

11 ～硬度分布～ 投射圧力 : p = 0.6 MPa 加工温度 : 室温

12 大越式摩耗試験 試験片 比摩耗量測定部 ～摩耗試験結果～

13 微細ショットを用いることで,表面粗さの低減と 材料表面近傍の圧縮残留応力が向上できた. ばね鋼に対する温間ピーニングの最適温度300℃
まとめ 　微細ショットを用いることで,表面粗さの低減と 　　材料表面近傍の圧縮残留応力が向上できた. 　ばね鋼に対する温間ピーニングの最適温度300℃　 　　付近であり,余熱を利用して加工することで消費 　　ｴﾈﾙｷﾞの削減が可能となる. 　高硬度な超硬合金製,ｱﾓﾙﾌｧｽ合金製ショットにより,　　 　　冷間工具鋼の耐摩耗性が向上できた．