JPH01205026A

JPH01205026A - 鋼製部材の耐ピッチング性向上方法

Info

Publication number: JPH01205026A
Application number: JP2954688A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kojima; 小島　芳彦; Yukio Arimi; 幸夫有見
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-08-17

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、鋼製部材の耐ピッチング性向上方法の改良に
関する。

（従来の技術）従来より、例えば自動車等車両のトランスミッションに
用いられるミッションギヤ等には高負荷が作用すること
から、曲げ疲労強度に加えて面疲労強度いわゆるピッチ
ング強度の向上が要求される。特に、エンジンの高出力
化が叫ばれている昨今においてはなおさらのことである
。そして、このような曲げ疲労強度およびピッチング強
度を向上させる方法として、例えば特開昭６０−２１８
４２３号公報に開示されているように、鋼製部材を浸炭
焼入れしたのち焼戻しし、次いで、この焼戻し後の鋼製
部材に対しショットピーニングを施した後、上記焼戻し
時における焼戻し温度よりも低い温度で熱処理（いわゆ
る低温焼戻し）を施すことにより、上記ショットピーニ
ングにより高加工度を受けた鋼製部材表面層の靭性の回
復を図る方法が知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記の公報例のやり方では、焼戻しされた鋼
製部材をショットピーニングした後、低温度焼戻しを行
っていることから、所期の目的である曲げ疲労強度の確
保およびピッチング強度の向上を図るには上記の段階を
踏まなければならず、量産する観点より製作効率の向上
を図ることが望まれる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、焼戻し後の鋼製部材に対しショット
ピーニングを施す際に適切な手段を講することにより、
ショットピーニング時に、ショットピーニングにより高
加工度を受けた鋼製部材表面層の靭性の回復を図って高
面圧・高すべり率負荷の下での表面亀裂感受性を低下せ
しめ得、これにより曲げ疲労強度を確保しつつピッチン
グ強度の向上を図り、耐ピッチング性の優れた鋼製部材
を効率よく得んとすることにある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、まず
、鋼製部材を浸炭焼入れもしくは浸炭窒化焼入れしたの
ち焼戻しする。次いで、この焼戻し後の鋼製部材に対し
ショット粒子を加熱エアと共にエアノズル方式により噴
出させることにより、鋼製部材を１００〜２００℃に加
熱した状態でショットピーニングするようにする。

（作用）上記の構成により、本発明方法では、鋼製部材は、浸炭
焼入れもしくは浸炭窒化焼入れ後に焼戻しされ、その後
、エアノズル方式により噴出される加熱エアにより１０
０〜２００℃に加熱された状態で、該加熱エアと共に噴
出されるショット粒子によりショットピーニングされる
。このことから、ショットピーニング時、ショットピー
ニングにより高加工度を受けた鋼製部材表面層が上記加
熱エアによって加熱されて該表面層の靭性の回復が図ら
れ、これにより高面圧・高すべり率負荷の下での表面亀
裂感受性が低下せしめられて曲げ疲労強度を確保しつつ
ピッチング強度の向上が図られ、よって耐ピッチング性
の優れた鋼製部材が効率よく得られることとなる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る鋼製部材耐ピッチング性
向上方法を自動車等車両のトランスミッションに用いら
れるミッションギヤＷに適用した場合を示す。該ミッシ
ョンギヤＷの耐ピッチング性を向上させる要領をその製
造要領と共に説明するに、まず、所定の寸法に切断した
鋼材を焼鈍したのち鍛造し、その後、焼準したのち機械
加工を施して所定形状のミッションギヤＷを得る。

次いで、このミッションギヤＷを所定の焼入れ条件の下
で浸炭焼入れ（９３０℃の温度で３時間保持した後、８
４０℃の温度で０．　５時間保持して焼入れする処理）
もしくは浸炭窒化焼入れしてその表面層を硬化させる。

その後、上記ミッションギヤＷを１７０℃の温度で１．
５時間保持しして空冷する焼戻しを施して熱歪みの除去
および組織のねばり強さを向上させる。

しかる後、このミッションギヤＷを上下の固定治具１，
１によって回転テーブル２上に回転一体に固定し、該回
転テーブル２の回転動作により回転させられるミッショ
ンギヤＷに対し、コンプレッサ３で圧搾されサージタン
ク４を経て熱交換器５で１００〜２００℃に加熱された
加熱エアＡをノズル６から所定の圧力で噴出させ、ミッ
ションギヤＷの表面層のみの低温焼戻しを行う。これと
同時に、開閉バルブ７を開作動させ、加圧タンク８内に
収容されたショット粒子Ｂ、　　Ｂ、・・・を上記加熱
エアＡの噴出力の作用によって加熱エアＡと共に上記ミ
ッションギヤＷに対しノズル６から所定の圧力で所定時
間だけ噴出させることにより、ミッションギヤＷを１０
０〜２００°Ｃに加熱した状態で、つまり低温焼戻し状
態でショットピーニングする。このように、ミッション
ギヤＷを１００〜２００℃に加熱するのは、１００℃未
満ではショットピーニングにより高加工度を受けたミッ
ションギヤＷ表面層の靭性回復力が低下する一方、２０
０℃を越えるとショットピーニングにより付加されたミ
ッションギヤＷ表面層の圧縮残留応力が減衰し、耐ピッ
チング性が低下することとなるからである。また、加熱
時間は６０〜３００秒が好ましく、６０秒未満では表面
の均一な加熱が得られなく、一方、３００秒を越えると
効果は飽和し経済的でない。

その後、歪取りおよび研磨を行ってミッションギヤＷ製
作作業を終える。

なお、上記ショットピーニングの好ましい条件としては
、ショット径が０．１〜１．０龍で、０゜１龍未満では
加工度が低く効果不十分であり、−方、ｌ、Ｑｍｍを越
えると表面粗さが劣化する。また、ショット粒硬さはＨ
ＲＣ５０〜５８で、ＨＲＣ５０未満では加工度が低く効
果不十分であり、一方、ＨＲＣ５ｇを越えると効果は飽
和し、またショット粒の破損が大きくなる。エア圧力は
４〜８ｋｇｔ’／ｃｊで、４ｋｇｆ／ｃ−未満では加工
度が低く効果不十分であり、一方、８ｋｇｆ／ｃ−を越
えると効果は飽和し、またショット粒の破損が大きくな
る。さらに、ショット時間は６０〜３００秒で、６０秒
未満ではカバレージ不足で効果が低く、一方、３００秒
を越えると効果が飽和し経済的でない。

このように、本実施例では、焼戻し後のミッションギヤ
Ｗに対し加熱エアＡをノズル６から所定の圧力で所定時
間だけ噴出させると同時に、ショット粒子Ｂ、　　Ｂ、
・・・を上記加熱エアＡの噴出力の作用によって加熱エ
アＡと共に噴出させることにより、ミッションギヤＷを
１００〜２００’Ｃに加熱した低温焼戻し状態でショッ
トピーニングすることから、ショットピーニングにより
高加工度を受けたミッションギヤＷ表面層の靭性を加熱
エアＡによる低温焼戻しによって回復させ、これにより
高面圧・高すべり重負荷の下での表面亀裂感受性を低下
せしめて曲げ疲労強度を確保しつつピッチング強度の向
上を図り得、よって耐ピッチング性の優れたミッション
ギヤＷを得ることができる。

この際、低温焼戻しとショットピーニングとを同時に行
うので、上記耐ピッチング性の優れたミッションギヤＷ
を効率よく得ることができる。また、加熱エアによる低
温焼戻しとショットピーニングとを同時に行うため、低
温焼戻しによる時効効果をより促進させることができる
ものである。

このことを実証するために、鋼材として９０Ｍ４２０Ｈ
（ＪＩＳ規格）を用い、ショットピーニングと加熱エア
Ａによる低温焼戻しとを同時に行った本実施例に係るミ
ッションギヤＷと、同じく鋼材として９０Ｍ４２０Ｈ（
Ｊ　Ｉｓ規格）“を用い、ショットピーニング後の低温
焼戻しを行わない比較例に係るミッションギヤＷとの各
々のピッチング耐久テストをし、そのテスト結果を第２
図に示す。なお、このテストデータを得るにあたっての
ショットピーニング条件は、ショット径が０．　６ｍｒ
ｓｓショット粒硬さがＨＲＣ５３〜５５、エア圧力が５
ｋｇｆ／ｃｄ、ショット時間が１５０秒、低温焼戻し条
件は、熱風温度が１８０℃、加熱温度が１５０秒である
。また、各ミッションギヤＷ（モジュール２．５）の回
転条件は、回転数３００Ｏｒｐｍ１回転トルク１７ｋｇ
ｆ’ｍであった。そして、このテストデータから明らか
な如く、口中を付して表わす本実施例では、ピッチング
発生サイクル数（５０％累積確率）が１０．０ＸＩＯ５
となって、○印を付して表わす比較例の３．９Ｘ１０５
に比べて一段と耐ピッチング性が向上していることが判
る。

また、第３図はショットピーニングにより付加されたミ
ッションギヤＷ表面層（表面下５０μｍ深さ）の圧縮残
留応力のテストデータを示し、口中を付して表わす本実
施例の方がＯ印を付して表わす比較例よりも圧縮残留応
力が低いことが判る。

また、このテストデータは、２００℃を越えるとショッ
トピーニングにより付加されたミッションギヤＷ表面層
の圧縮残留応力が減衰していることから、加熱エアＡの
温度上限を２００℃に設定することが好ましいことを物
語っている。なお、上記テストデータを得るにあたって
の本実施例および比較例における浸炭焼入れ・焼戻し後
の疲労耐久限度は、本実施例では約５８　ｋｇｆ’／ｍ
ｍ２、比較例では約５２　、　５　ｋｇｆ／ｍｍ”であ
った。このテストデータを得るにあたってのショットピ
ーニング条件および低温焼戻しの加熱時間は、前述のテ
スト条件と同じである。

なお、上記実施例において、ショット粒子Ｂ。

Ｂ、・・・の噴出と加熱エアＡの噴出とを同時に完了す
ることが好ましいが、例えばミッションギヤＷの肉厚差
等によってミッションギヤＷ表面層の温度が上記加熱エ
アＡの温度と同程度の温度に達しない場合も起こり得る
。このため、ショット粒子Ｂ、Ｂ、・・・噴出後、ミッ
ションギヤ界表面層の温度が所定温度に達するまで加熱
エアＡを噴出するようにしてもよい。また、ショット粒
子Ｂ、Ｂ。

・・・の噴出と加熱エアＡの噴出とを同時に完了させる
べく、ミッションギヤＷの肉厚に応じて加熱エアＡの温
度を予め１００〜２００℃よりも高くしておくこともよ
い。

また、上記実施例では、鋼製部材が自動車等車両のトラ
ンスミッションのミッションギヤＷである場合を示した
が、これに限らないことは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明方法によれば、焼戻し後の
鋼製部材に対しショット粒子を加熱エアと共にエアノズ
ル方式により噴出させることにより、上記鋼製部材を１
００〜２００℃に加熱した状態でショットピーニングす
るので、鋼製部材表面層の靭性の回復を図って高面圧・
高すべり重負荷の下での表面亀裂感受性を低下せしめ、
これにより曲げ疲労強度を確保しつつ耐ピッチング性の
優れた鋼製部材を効率よく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る鋼製部材耐ピッチング性
向上方法によりミッションギヤをショットピーニングす
る要領を示す説明図、第２図は本実施例のピッチング発
生サイクル数を比較例と比較したテストデータを示す図
、第３図は本実施例のミッションギヤ表面層の圧縮残留
応力を比較例と比較したテストデータを示す図である。Ａ・・・加熱エア、Ｂ・・・ショット粒子、Ｗ・・・ミ
ッションギヤ。特　許　出　願　人　　マツダ株式会社゛代　　　　理
　　　　人　　　前　１）　　弘　　　。（％）第３　図温度（°Ｃ）第２図じ゛７＋ン７９：生１イクル劃く

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼製部材を浸炭焼入れもしくは浸炭窒化焼入れし
たのち焼戻しし、次いで、この焼戻し後の鋼製部材に対
しショット粒子を加熱エアと共にエアノズル方式により
噴出させることにより、鋼製部材を１００〜２００℃に
加熱した状態でショットピーニングすることを特徴とす
る鋼製部材の耐ピッチング性向上方法。