JPH04176563A - チタン合金のショットピーニング加工方法 - Google Patents
チタン合金のショットピーニング加工方法Info
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- JPH04176563A JPH04176563A JP30465490A JP30465490A JPH04176563A JP H04176563 A JPH04176563 A JP H04176563A JP 30465490 A JP30465490 A JP 30465490A JP 30465490 A JP30465490 A JP 30465490A JP H04176563 A JPH04176563 A JP H04176563A
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Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はチタン合金のショットピーニング加工方法に
関する。
関する。
（発明の背景）
従来より、疲労寿命を延ばす等の目的で浸炭焼入れした
鋼材等に対してショットピーニング加工を施すことが行
われている。このショットピーニング加工は、ショット
粒を被加工物表面に勢い良く衝突させて表層を微小塑性
変形させ、以て圧縮残留応力を生せしめるとともに加工
硬化を起させる等により、耐疲労性を高めるものである
。
鋼材等に対してショットピーニング加工を施すことが行
われている。このショットピーニング加工は、ショット
粒を被加工物表面に勢い良く衝突させて表層を微小塑性
変形させ、以て圧縮残留応力を生せしめるとともに加工
硬化を起させる等により、耐疲労性を高めるものである
。
ところてチタン合金の場合、一般にはこのようなショッ
トピーニング加工は行われていないか、特に耐疲労性か
要求される場合に限って、かかるショットピーニング加
工か採用されている。
トピーニング加工は行われていないか、特に耐疲労性か
要求される場合に限って、かかるショットピーニング加
工か採用されている。
チタン合金に対してショットピーニング加工を施した場
合、第１図に示しているように硬さ、圧縮残留応力か増
大し、また表面粗さも粗くなる。
合、第１図に示しているように硬さ、圧縮残留応力か増
大し、また表面粗さも粗くなる。
但しそれらの増大の程度は一様でなく、例えば圧縮残留
応力についてはピーニングの強さが強くなるにつれてほ
ぼ連続的に増大するが、硬さはある働域を境に飽和した
感じとなる。
応力についてはピーニングの強さが強くなるにつれてほ
ぼ連続的に増大するが、硬さはある働域を境に飽和した
感じとなる。
このようなシ、ットピーニング加工によるチタン合金の
疲労寿命の向上度合は、それら硬さ、残留応力、粗さ等
の増大の程度によって左右されるが、それら因子は複雑
に絡まりあった形で疲労寿命に影響を及ぼす、従ってそ
れらをどの程度に抑え、制御したら疲労寿命が最も効果
的に向上するかといったことについては明らかでない。
疲労寿命の向上度合は、それら硬さ、残留応力、粗さ等
の増大の程度によって左右されるが、それら因子は複雑
に絡まりあった形で疲労寿命に影響を及ぼす、従ってそ
れらをどの程度に抑え、制御したら疲労寿命が最も効果
的に向上するかといったことについては明らかでない。
特にチタン合金の場合、柔らかい割には変形能が小さく
て傷が付き易く、従ってショットピーニング加工の条件
によっては、加工を施すことによって却って疲労寿命が
低下してしまうことも有り得る。特に従来のピニーング
においてガラスピーズを使用した場合、ヘアークラック
の発生が著しく、また破壊したビーズが表面に打ち込ま
れる場合もあり、疲労強度の安定的向上を望めなかった
。
て傷が付き易く、従ってショットピーニング加工の条件
によっては、加工を施すことによって却って疲労寿命が
低下してしまうことも有り得る。特に従来のピニーング
においてガラスピーズを使用した場合、ヘアークラック
の発生が著しく、また破壊したビーズが表面に打ち込ま
れる場合もあり、疲労強度の安定的向上を望めなかった
。
（課題を解決するための手段）
本発明はかかるチタン合金に対するンコットビーニング
加工の条件を確立し、適正に加工を施し得る方法を提供
すべくなされたもので、その要旨は、チタン合金から成
る被加工物に対してソヨトトピーニング加工を施すに際
し、ショット粒の硬さ、ショット粒の大きさ、投射速度
、投射量の各条件を下記条件に設定することにある。
加工の条件を確立し、適正に加工を施し得る方法を提供
すべくなされたもので、その要旨は、チタン合金から成
る被加工物に対してソヨトトピーニング加工を施すに際
し、ショット粒の硬さ、ショット粒の大きさ、投射速度
、投射量の各条件を下記条件に設定することにある。
（イ）ショット粒の硬さ：被加工物の硬さ以上で且つ該
被加工物の硬さにビッカース硬さで３００を加えた値以
下。
被加工物の硬さにビッカース硬さで３００を加えた値以
下。
（ロ）ショット粒の大きさ：平均粒径で０ 、０４〜０
、４層重。
、４層重。
（ハ）投射速度二投射速度を秒速でＶｍとし、ンヨット
粒の平均粒径をＤ■ｌとしたとき、Ｄｒ−Ｖｍ ０ 、
５〜４ 、 Ｏ、！−ナルｍＪ！。
粒の平均粒径をＤ■ｌとしたとき、Ｄｒ−Ｖｍ ０ 、
５〜４ 、 Ｏ、！−ナルｍＪ！。
（ニ）投射量：被加工物全面にショット粒が当った時点
をカバレージ１００％としたとき、該カバレージ値が２
００％以上となる量。
をカバレージ１００％としたとき、該カバレージ値が２
００％以上となる量。
（作用及び発明の効果）
本発明においてシ厘ット粒の硬さを被加工物の硬さ以上
とするのは、これよりもショット粒の硬さが低いとショ
ットピーニング加工の効果が生しないからであり、また
硬さの上限値を被加工物の硬さにビルカース硬ざで３０
０を加えた値としているのは、これよりもショット粒の
硬さが硬くなると、シ、ット粒の靭性、寿命が低下して
割れや欠けを生じ易くなること、ショト粒の割れや欠け
によってエツジの鋭いショット粒の破片が発生し、これ
が被加工物の表面に当って傷付けるようになり、被加工
物の疲労寿命を低下させるようになることによる。
とするのは、これよりもショット粒の硬さが低いとショ
ットピーニング加工の効果が生しないからであり、また
硬さの上限値を被加工物の硬さにビルカース硬ざで３０
０を加えた値としているのは、これよりもショット粒の
硬さが硬くなると、シ、ット粒の靭性、寿命が低下して
割れや欠けを生じ易くなること、ショト粒の割れや欠け
によってエツジの鋭いショット粒の破片が発生し、これ
が被加工物の表面に当って傷付けるようになり、被加工
物の疲労寿命を低下させるようになることによる。
尚本発明においては、ショット粒として各種材質のもの
を使用することが可能であるが、好適なのは炭素鋼系、
オーステナイトステンレス鋼系のものであり、ガラスピ
ーズやセラミックス粒等は望ましくない、理由は、それ
ら粒子は靭性に乏しくて割れ易く１発生した鋭い破片が
被加工物の表面に食い込んで被加工物表面に介在物が埋
まったような状態となるからである。
を使用することが可能であるが、好適なのは炭素鋼系、
オーステナイトステンレス鋼系のものであり、ガラスピ
ーズやセラミックス粒等は望ましくない、理由は、それ
ら粒子は靭性に乏しくて割れ易く１発生した鋭い破片が
被加工物の表面に食い込んで被加工物表面に介在物が埋
まったような状態となるからである。
また炭素鋼系、オーステナイトステンレス鋼系のうち、
より望ましいのはオーステナイトステンレス鋼系のもの
である。理由はオーステナイトステンレス鋼系の場合、
炭素鋼系のものと比較して同じ硬さのもとで靭性が高く
、使い勝手も良好であるからである。
より望ましいのはオーステナイトステンレス鋼系のもの
である。理由はオーステナイトステンレス鋼系の場合、
炭素鋼系のものと比較して同じ硬さのもとで靭性が高く
、使い勝手も良好であるからである。
本発明においては、ショット粒として大きさが平均粒径
で０．０４〜０．４ｍ＋ｓのものを用いる。
で０．０４〜０．４ｍ＋ｓのものを用いる。
０．０４厘厘より小さいとショットピーニングの効果が
表われず、逆に０．４■膳より大きいと、必要以上に大
きい圧痕が生じるようになって、被加工物の表面粗さが
増大し、疲労寿命に悪影響を及ぼすからである。
表われず、逆に０．４■膳より大きいと、必要以上に大
きい圧痕が生じるようになって、被加工物の表面粗さが
増大し、疲労寿命に悪影響を及ぼすからである。
ショットピーニング加工に際しては、ショット粒の投射
速度も重要な因子であり、本発明ではこの投射速度を所
定速度範囲に制御する。即ち、本発明では投射速度を秒
速でＶｍ、ショット粒の粒径をＤａｍとしたとき、Ｄ√
Ｖが０．５〜４．０の範囲に入るようにする。
速度も重要な因子であり、本発明ではこの投射速度を所
定速度範囲に制御する。即ち、本発明では投射速度を秒
速でＶｍ、ショット粒の粒径をＤａｍとしたとき、Ｄ√
Ｖが０．５〜４．０の範囲に入るようにする。
１つ１つのショット粒について見た場合、被加上物への
衝突時によるピーニング効果は、ショット粒の硬さの影
響を除いて考えればその大きさＤと速度■の関数となる
。
衝突時によるピーニング効果は、ショット粒の硬さの影
響を除いて考えればその大きさＤと速度■の関数となる
。
本発明においてはそのピーニング効果がＤＪＶで規定さ
れることを見出し、そこでＤ√Ｖが０．５以上となるよ
うに投射速度を制御する。投射速度がこの速度よりも遅
い場合にはピーニング効果が充分表われず、逆に４，０
よりも大きいと、被加工物の表面粗さが増大すると共に
亀裂が発生し、またショット粒の寿命が低下して上述し
たような不具合を生ずる。
れることを見出し、そこでＤ√Ｖが０．５以上となるよ
うに投射速度を制御する。投射速度がこの速度よりも遅
い場合にはピーニング効果が充分表われず、逆に４，０
よりも大きいと、被加工物の表面粗さが増大すると共に
亀裂が発生し、またショット粒の寿命が低下して上述し
たような不具合を生ずる。
本発明では、更に、ショット粒の投射量をカバレージが
２００％以上となるようにする。ここでカバレージ２０
０％とは、被加工物表面においてショット粒が当ってい
ない部分がなくなったとき、換言すれば加工面の全ての
部位に対してショット粒が当った時点をカバレージ１０
０％とし、その倍量のショット粒が当った時の投射量を
意味する。即ち被加工物表面の何れの部位に対してもシ
ョット粒が少なくとも二回は当るに必要な投射量を意味
する。この投射量は、ノヨ・・ト粒の投射時間をコント
ロールとすることによって制御できる。
２００％以上となるようにする。ここでカバレージ２０
０％とは、被加工物表面においてショット粒が当ってい
ない部分がなくなったとき、換言すれば加工面の全ての
部位に対してショット粒が当った時点をカバレージ１０
０％とし、その倍量のショット粒が当った時の投射量を
意味する。即ち被加工物表面の何れの部位に対してもシ
ョット粒が少なくとも二回は当るに必要な投射量を意味
する。この投射量は、ノヨ・・ト粒の投射時間をコント
ロールとすることによって制御できる。
このように投射量をカバレージ２００％以上に多くする
必要があるのは、ショット粒の投射量が少ないと被加工
物全面が均一にピーニングされず、局部的に硬さ等のば
らつきを生じるからである。
必要があるのは、ショット粒の投射量が少ないと被加工
物全面が均一にピーニングされず、局部的に硬さ等のば
らつきを生じるからである。
（実施例）
次に本発明の特徴を更に明確にすへく、以下に実施例を
詳述する。
詳述する。
第１表、化学成分（重量％）・硬さ
第１表に示す組成のチタン合金を次の製造工程、即ちプ
ラズマ溶解、これに統〈真空アーク２次溶解、２５１雪
φへの熱間圧延、歪とり焼なましく７００℃×１時間）
の各工程を経て製造した。
ラズマ溶解、これに統〈真空アーク２次溶解、２５１雪
φへの熱間圧延、歪とり焼なましく７００℃×１時間）
の各工程を経て製造した。
そして第２図（Ｂ）に示す形状の試験片１０を作成して
酸洗（フッ硝酸）を行い、これに対して下記条件の下に
第２図（Ａ）に示す方法（図中１２はショットピーニン
グ機のインペラを表わす）でショットピーニング加工を
施した上で疲労試験を行った。結果が第２表に示しであ
る。尚第２表中波れ限度向上率の欄の数値は、被加工材
質３ＡＶの場合はＮｏ、Ａに対する比率であり、また６
ＡＶの場合はＮｏ、Ｋに対する比率である。
酸洗（フッ硝酸）を行い、これに対して下記条件の下に
第２図（Ａ）に示す方法（図中１２はショットピーニン
グ機のインペラを表わす）でショットピーニング加工を
施した上で疲労試験を行った。結果が第２表に示しであ
る。尚第２表中波れ限度向上率の欄の数値は、被加工材
質３ＡＶの場合はＮｏ、Ａに対する比率であり、また６
ＡＶの場合はＮｏ、Ｋに対する比率である。
［ショットピーニング方法］
■ショットピーニング機 （第２図（Ａ））炭素鋼
系、ステンレス鋼ショット用として遠心投射式ショット
ピーニング機を用い、セラミック、ガラス系ビーズ用と
して直圧式エアプラス機を用いた。
系、ステンレス鋼ショット用として遠心投射式ショット
ピーニング機を用い、セラミック、ガラス系ビーズ用と
して直圧式エアプラス機を用いた。
■ピーニング条件
カバレージ １００〜１ｏｏｏ％ 各種投射速度Ｖ
２０〜２００−八ｅＣ各種投射角度 ９００ 投射量＠Ｌ ６００膳■ ＠）シゴット粒 材質 炭素鋼系。
２０〜２００−八ｅＣ各種投射角度 ９００ 投射量＠Ｌ ６００膳■ ＠）シゴット粒 材質 炭素鋼系。
オーステナイト系ステンレス鋼系
硬さ Ｈｖ ２６８，３００，５５０，７０
０，８３０平均粒径（■薦） ０．０４，０．０６
，０．１０，０．２０゜０．４０，０．８０ ［疲労試験方法］ 小野式回転曲げ疲れ試験 試験片形状 （第２図（Ｂ））（図中数
値の単位はＩ） （以下余白） 以上の結果から分かるように、本発明の各条件に従って
ショットピーニング加工を施した場合、疲労寿命が効果
的に向上する。
０，８３０平均粒径（■薦） ０．０４，０．０６
，０．１０，０．２０゜０．４０，０．８０ ［疲労試験方法］ 小野式回転曲げ疲れ試験 試験片形状 （第２図（Ｂ））（図中数
値の単位はＩ） （以下余白） 以上の結果から分かるように、本発明の各条件に従って
ショットピーニング加工を施した場合、疲労寿命が効果
的に向上する。
以上本発明の実施例を詳述したが、これはあくまで本発
明の一例示であって、本発明は、その主旨を逸脱しない
範囲において、当業者の知識に基づき様々な変更を加え
た態様において実施可能である。
明の一例示であって、本発明は、その主旨を逸脱しない
範囲において、当業者の知識に基づき様々な変更を加え
た態様において実施可能である。
第１図は本発明の背景説明のために示したピーニング強
さと粗さ、硬さ及び残留応力との関係を示す図であり、
第２図は本発明の実施例において採用したショットピー
ニング加工の方法と試験片の説明図である。 ｌＯ：試験片 １２：インペラ 代理人 弁理士 吉 １） 和 失策１図 ピーニングぢ主さ
さと粗さ、硬さ及び残留応力との関係を示す図であり、
第２図は本発明の実施例において採用したショットピー
ニング加工の方法と試験片の説明図である。 ｌＯ：試験片 １２：インペラ 代理人 弁理士 吉 １） 和 失策１図 ピーニングぢ主さ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 チタン合金から成る被加工物に対してショットピーニン
グ加工を施すに際し、ショット粒の硬さ、ショット粒の
大きさ、投射速度、投射量の各条件を下記条件に設定す
ることを特徴とする、表面にヘアークラックを生ぜしめ
ないチタン合金のショットピーニング加工方法。 （イ）ショット粒の硬さ：被加工物の硬さ以上で且つ該
被加工物の硬さにビッカース硬さで３００を加えた値以
下。 （ロ）ショット粒の大きさ：平均粒径で０．０４〜０．
４ｍｍ。 （ハ）投射速度：投射速度を秒速でＶｍとし、ショット
粒の平均粒径をＤｍｍとしたとき、Ｄ√Ｖ＝０．５〜４
．０となる速度。 （ニ）投射量：被加工物全面にショット粒が当った時点
をカバレージ１００％としたとき、該カバレージ値が２
００％以上となる量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30465490A JPH04176563A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | チタン合金のショットピーニング加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30465490A JPH04176563A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | チタン合金のショットピーニング加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04176563A true JPH04176563A (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=17935629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30465490A Pending JPH04176563A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | チタン合金のショットピーニング加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04176563A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004122332A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Toyota Motor Corp | ショットピーニング方法 |
| JP2004181535A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Toyota Motor Corp | ショットピーニング方法 |
| JP2007175799A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Sintokogio Ltd | 貴金属製品のショットピーニング法 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP30465490A patent/JPH04176563A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004122332A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Toyota Motor Corp | ショットピーニング方法 |
| JP2004181535A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Toyota Motor Corp | ショットピーニング方法 |
| JP2007175799A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Sintokogio Ltd | 貴金属製品のショットピーニング法 |
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