JPH0671520A - 高強度機械部材の製造方法 - Google Patents
高強度機械部材の製造方法Info
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- JPH0671520A JPH0671520A JP14736292A JP14736292A JPH0671520A JP H0671520 A JPH0671520 A JP H0671520A JP 14736292 A JP14736292 A JP 14736292A JP 14736292 A JP14736292 A JP 14736292A JP H0671520 A JPH0671520 A JP H0671520A
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- compressive residual
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、機械部材に高い圧縮残留応力を付
与することによりその機械部材の疲労強度を高めること
を目的とする。 【構成】 本発明の高強度機械部材の製造方法は、浸炭
工程１１において浸炭される機械部材の表面部にＣＢＮ
研削を行うＣＢＮ研削工程１２と、このＣＢＮ研削工程
１２において研削される機械部材の表面部にショットピ
ーニング処理を行うショットピーニング工程１３とを具
える構成とされる。
与することによりその機械部材の疲労強度を高めること
を目的とする。 【構成】 本発明の高強度機械部材の製造方法は、浸炭
工程１１において浸炭される機械部材の表面部にＣＢＮ
研削を行うＣＢＮ研削工程１２と、このＣＢＮ研削工程
１２において研削される機械部材の表面部にショットピ
ーニング処理を行うショットピーニング工程１３とを具
える構成とされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歯車，軸等の高強度を
要求される高強度機械部材の製造方法に関する。
要求される高強度機械部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、歯車，軸等のような高強度を要求
される機械部材には例えば浸炭により表面硬化処理がな
されていた。しかしながら、浸炭された機械部材の表面
部には通常その表面から１０〜４０μｍ程度の深さにわ
たって粒界酸化層が形成されており、この粒界酸化層は
前記機械部材の疲労強度を低下させる要因の一つとなっ
ていた。
される機械部材には例えば浸炭により表面硬化処理がな
されていた。しかしながら、浸炭された機械部材の表面
部には通常その表面から１０〜４０μｍ程度の深さにわ
たって粒界酸化層が形成されており、この粒界酸化層は
前記機械部材の疲労強度を低下させる要因の一つとなっ
ていた。
【０００３】浸炭された機械部材の疲労強度の低下を防
ぐために次の技術が提案されている。 （１）砥石研削，ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）研削等によ
り浸炭された機械部材から粒界酸化層を取り除く。これ
ら研削により機械部材の表面部に粒界酸化層が存在しな
くなるためその機械部材の疲労強度の低下が防止され
る。なお、ＣＢＮ研削では機械部材の表面部に圧縮残留
応力が付与されるため、この機械部材の疲労強度が高め
られる。 （２）浸炭された機械部材にショットピーニング処理
（例えば、アークハイト値０．６〜１．０ｍｍＡ）を行
う。このショットピーニング処理により機械部材の表面
部において前記ＣＢＮ研削よりもさらに奥深くまで高い
圧縮残留応力が付与されるため、この機械部材の疲労強
度は高められる。
ぐために次の技術が提案されている。 （１）砥石研削，ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）研削等によ
り浸炭された機械部材から粒界酸化層を取り除く。これ
ら研削により機械部材の表面部に粒界酸化層が存在しな
くなるためその機械部材の疲労強度の低下が防止され
る。なお、ＣＢＮ研削では機械部材の表面部に圧縮残留
応力が付与されるため、この機械部材の疲労強度が高め
られる。 （２）浸炭された機械部材にショットピーニング処理
（例えば、アークハイト値０．６〜１．０ｍｍＡ）を行
う。このショットピーニング処理により機械部材の表面
部において前記ＣＢＮ研削よりもさらに奥深くまで高い
圧縮残留応力が付与されるため、この機械部材の疲労強
度は高められる。
【０００４】一般に機械部材に生成する圧縮残留応力の
積分値が大きくなるとその機械部材の疲労強度が高くな
ることが知られている（図４参照）。したがって、機械
部材の疲労強度を高めようとするにはその機械部材に生
成する圧縮残留応力の積分値を大きくすればよいことに
なる。
積分値が大きくなるとその機械部材の疲労強度が高くな
ることが知られている（図４参照）。したがって、機械
部材の疲労強度を高めようとするにはその機械部材に生
成する圧縮残留応力の積分値を大きくすればよいことに
なる。
【０００５】 しかしながら、（１）砥石研削では機械部材の表面に圧
縮残留応力は付与されず、逆に、引張残留応力が付与さ
れることがある。また、ＣＢＮ研削では機械部材の表面
部に付与される圧縮残留応力が及ぶ範囲はその表面から
５０μｍ程度の深さまでであってその機械部材の奥深部
における疲労強度は高められない。 （２）ショットピーニング処理では機械部材の表面部に
付与される圧縮残留応力が及ぶ範囲はその表面から２０
０μｍ程度の深さまでであるが、この圧縮残留応力のピ
ークは通常その機械部材の表面から５０〜１００μｍ程
度の深さに位置するとともに、この機械部材の最表面部
における圧縮残留応力は前記ピークの半分以下となる。
縮残留応力は付与されず、逆に、引張残留応力が付与さ
れることがある。また、ＣＢＮ研削では機械部材の表面
部に付与される圧縮残留応力が及ぶ範囲はその表面から
５０μｍ程度の深さまでであってその機械部材の奥深部
における疲労強度は高められない。 （２）ショットピーニング処理では機械部材の表面部に
付与される圧縮残留応力が及ぶ範囲はその表面から２０
０μｍ程度の深さまでであるが、この圧縮残留応力のピ
ークは通常その機械部材の表面から５０〜１００μｍ程
度の深さに位置するとともに、この機械部材の最表面部
における圧縮残留応力は前記ピークの半分以下となる。
【０００６】これらの問題点を解決するために次のよう
な技術が提案されている。 （３）浸炭された機械部材にショットピーニング処理を
施した後、圧縮残留応力の低い表面部をＣＢＮ研削によ
り取除いて圧縮残留応力の高い部分をその機械部材の表
面部に現出させる（特開平１−２６４７２７号公報参
照）。 （４ａ）浸炭された機械部材にショットピーニング処理
を施した後、圧縮残留応力の低い表面部を電解研磨によ
り取り除いて圧縮残留応力の高い部分をその機械部材の
表面部に現出させる。 （４ｂ）浸炭された機械部材の表面部に存在する圧縮残
留応力の低い部分を電解研磨により取り除いて圧縮残留
応力の高い部分をその機械部材の表面部に現出させた
後、この機械部材にショットピーニング処理を施す（４
ａ，４ｂについては特開平２−１６０４２８号公報参
照）。
な技術が提案されている。 （３）浸炭された機械部材にショットピーニング処理を
施した後、圧縮残留応力の低い表面部をＣＢＮ研削によ
り取除いて圧縮残留応力の高い部分をその機械部材の表
面部に現出させる（特開平１−２６４７２７号公報参
照）。 （４ａ）浸炭された機械部材にショットピーニング処理
を施した後、圧縮残留応力の低い表面部を電解研磨によ
り取り除いて圧縮残留応力の高い部分をその機械部材の
表面部に現出させる。 （４ｂ）浸炭された機械部材の表面部に存在する圧縮残
留応力の低い部分を電解研磨により取り除いて圧縮残留
応力の高い部分をその機械部材の表面部に現出させた
後、この機械部材にショットピーニング処理を施す（４
ａ，４ｂについては特開平２−１６０４２８号公報参
照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 （３）浸炭された機械部材は一般に歪みを生じていると
ともに、ショットピーニング処理により付与される圧縮
残留応力の高い（ピーク）部分はそのショットピーニン
グ処理の条件により前記機械部材の表面から２０〜１０
０μｍの深さの範囲で変化するため、ＣＢＮ研削により
圧縮残留応力の高い部分を機械部材の表面部に現出させ
ることは困難である。さらに、圧縮残留応力の高い部分
を機械部材の表面部に現出させることができたとして
も、その機械部材の圧縮残留応力が付与されている部分
を前記ＣＢＮ研削により研削しているため、この機械部
材中に圧縮残留応力が付与されている部分が少なくなっ
て、その機械部材の疲労強度が十分に高くならない。
ともに、ショットピーニング処理により付与される圧縮
残留応力の高い（ピーク）部分はそのショットピーニン
グ処理の条件により前記機械部材の表面から２０〜１０
０μｍの深さの範囲で変化するため、ＣＢＮ研削により
圧縮残留応力の高い部分を機械部材の表面部に現出させ
ることは困難である。さらに、圧縮残留応力の高い部分
を機械部材の表面部に現出させることができたとして
も、その機械部材の圧縮残留応力が付与されている部分
を前記ＣＢＮ研削により研削しているため、この機械部
材中に圧縮残留応力が付与されている部分が少なくなっ
て、その機械部材の疲労強度が十分に高くならない。
【０００８】ショットピーニング処理後にＣＢＮ研削を
行った機械部材の表面からの深さとその機械部材に生成
する圧縮残留応力との関係について図５に基づいて詳述
する。浸炭された機械部材に付与される圧縮残留応力が
破線で示されており、この浸炭された機械部材にショッ
トピーニング処理が施されるとその機械部材の表面部に
おける圧縮残留応力は高くなって一点鎖線で示されるよ
うになる。ショットピーニング処理が施された機械部材
の表面部がＣＢＮ研削により例えば２０μｍ研削される
とそのＣＢＮ研削により機械部材の表面部に圧縮残留応
力が付与されるため、この機械部材の圧縮残留応力は実
線で示されるようになる。
行った機械部材の表面からの深さとその機械部材に生成
する圧縮残留応力との関係について図５に基づいて詳述
する。浸炭された機械部材に付与される圧縮残留応力が
破線で示されており、この浸炭された機械部材にショッ
トピーニング処理が施されるとその機械部材の表面部に
おける圧縮残留応力は高くなって一点鎖線で示されるよ
うになる。ショットピーニング処理が施された機械部材
の表面部がＣＢＮ研削により例えば２０μｍ研削される
とそのＣＢＮ研削により機械部材の表面部に圧縮残留応
力が付与されるため、この機械部材の圧縮残留応力は実
線で示されるようになる。
【０００９】図５からもわかるように、浸炭された機械
部材の表面部には粒界酸化層が形成されており、この粒
界酸化層は軟らかくまたその機械部材においてショット
ピーニング処理の際の緩衝材として作用するため、この
浸炭された機械部材の奥深部においてそのショットピー
ニング処理により付与される圧縮残留応力は高くならな
い。また、図中斜線で示される部分は本来ショットピー
ニング処理により高い圧縮残留応力が付与されている部
分であるが、この高い圧縮残留応力が付与されている部
分は前記ＣＢＮ研削により研削される。この結果、前記
機械部材の疲労強度を高めることができない。
部材の表面部には粒界酸化層が形成されており、この粒
界酸化層は軟らかくまたその機械部材においてショット
ピーニング処理の際の緩衝材として作用するため、この
浸炭された機械部材の奥深部においてそのショットピー
ニング処理により付与される圧縮残留応力は高くならな
い。また、図中斜線で示される部分は本来ショットピー
ニング処理により高い圧縮残留応力が付与されている部
分であるが、この高い圧縮残留応力が付与されている部
分は前記ＣＢＮ研削により研削される。この結果、前記
機械部材の疲労強度を高めることができない。
【００１０】（４ａ，４ｂ）一般に電解研磨は浸炭され
た機械部材の表面部の凸部を凹部に比べて優先的に削除
してその機械部材の外観を良くする、すなわちその機械
部材の表面に平滑性，光沢性を付与する手段の一つであ
って、前記機械部材の精度を維持することおよび粒界酸
化層を均一に除去することが困難である。したがって、
歯車等の機械部材に適用するのは実用的ではない。
た機械部材の表面部の凸部を凹部に比べて優先的に削除
してその機械部材の外観を良くする、すなわちその機械
部材の表面に平滑性，光沢性を付与する手段の一つであ
って、前記機械部材の精度を維持することおよび粒界酸
化層を均一に除去することが困難である。したがって、
歯車等の機械部材に適用するのは実用的ではない。
【００１１】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であって、高強度が要求される機械部材においてその機
械部材の疲労強度を高める高強度機械部材の製造方法を
提供することを目的とする。
であって、高強度が要求される機械部材においてその機
械部材の疲労強度を高める高強度機械部材の製造方法を
提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度機械部材
の製造方法は、浸炭工程において浸炭される機械部材の
表面部にＣＢＮ研削を行うＣＢＮ研削工程と、このＣＢ
Ｎ研削工程において研削される機械部材の表面部にショ
ットピーニング処理を行うショットピーニング工程とを
具えることを特徴とする。
の製造方法は、浸炭工程において浸炭される機械部材の
表面部にＣＢＮ研削を行うＣＢＮ研削工程と、このＣＢ
Ｎ研削工程において研削される機械部材の表面部にショ
ットピーニング処理を行うショットピーニング工程とを
具えることを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の高強度機械部材の製造方法は、まず浸
炭工程において浸炭された機械部材の表面部に生じた粒
界酸化層がＣＢＮ研削工程においてＣＢＮ研削される。
このＣＢＮ研削により機械部材の精度が高められるとと
もにその機械部材に圧縮残留応力が付与されてその機械
部材の疲労強度が高められる。次いで、このＣＢＮ研削
された機械部材の表面部にショットピーニング工程にお
いてショットピーニング処理が行われる。したがって、
このショットピーニング処理により機械部材にさらに圧
縮残留応力が付加されるためその機械部材の疲労強度が
さらに高められる。
炭工程において浸炭された機械部材の表面部に生じた粒
界酸化層がＣＢＮ研削工程においてＣＢＮ研削される。
このＣＢＮ研削により機械部材の精度が高められるとと
もにその機械部材に圧縮残留応力が付与されてその機械
部材の疲労強度が高められる。次いで、このＣＢＮ研削
された機械部材の表面部にショットピーニング工程にお
いてショットピーニング処理が行われる。したがって、
このショットピーニング処理により機械部材にさらに圧
縮残留応力が付加されるためその機械部材の疲労強度が
さらに高められる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の具体的な一実施例について図
面を参照しつつ説明する。本発明の高強度機械部材の製
造方法の工程が図１に示されている。この工程によれ
ば、浸炭工程１１において浸炭された機械部材の表面部
にＣＢＮ研削工程１２においてＣＢＮ研削が施された
後、ショットピーニング工程１３においてショットピー
ニング処理が施される。
面を参照しつつ説明する。本発明の高強度機械部材の製
造方法の工程が図１に示されている。この工程によれ
ば、浸炭工程１１において浸炭された機械部材の表面部
にＣＢＮ研削工程１２においてＣＢＮ研削が施された
後、ショットピーニング工程１３においてショットピー
ニング処理が施される。
【００１５】前述されたＣＢＮ研削後にショットピーニ
ング処理がなされた機械部材の表面からの深さとその機
械部材に付与される圧縮残留応力との関係が図２に示さ
れている。図２において、浸炭された機械部材に付与さ
れる圧縮残留応力が破線で示されている。この浸炭され
た機械部材にＣＢＮ研削が施されてその機械部材の表面
部が例えば２０μｍ研削されると、この機械部材の表面
部における圧縮残留応力は高くなって二点鎖線で示され
るようになる。そして、この機械部材にショットピーニ
ング処理が施されるとその機械部材に付与される圧縮残
留応力は太実線で示されるようになる。
ング処理がなされた機械部材の表面からの深さとその機
械部材に付与される圧縮残留応力との関係が図２に示さ
れている。図２において、浸炭された機械部材に付与さ
れる圧縮残留応力が破線で示されている。この浸炭され
た機械部材にＣＢＮ研削が施されてその機械部材の表面
部が例えば２０μｍ研削されると、この機械部材の表面
部における圧縮残留応力は高くなって二点鎖線で示され
るようになる。そして、この機械部材にショットピーニ
ング処理が施されるとその機械部材に付与される圧縮残
留応力は太実線で示されるようになる。
【００１６】図２からもわかるように、浸炭された機械
部材の表面部には粒界酸化層が形成されており、この粒
界酸化層は軟らかくまたその機械部材においてショット
ピーニング処理の際の緩衝材として作用するため、ＣＢ
Ｎ研削によりまずその粒界酸化層が取除かれる。この
際、機械部材の表面部において浸炭により付与されてＣ
ＢＮ研削により削除される圧縮残留応力（図において斜
線で示す。）は、ＣＢＮ研削により付与される圧縮残留
応力に比べると極めてわずかである。また、このＣＢＮ
研削により機械部材の精度が高められる。ＣＢＮ研削に
より粒界酸化層が取除かれて圧縮残留応力が高められた
機械部材にショットピーニング処理が施されると、この
ショットピーニング処理により機械部材の奥深部にまで
圧縮残留応力が付与される。この結果、前記機械部材の
疲労強度をその機械部材の奥深くまで高めることができ
る。
部材の表面部には粒界酸化層が形成されており、この粒
界酸化層は軟らかくまたその機械部材においてショット
ピーニング処理の際の緩衝材として作用するため、ＣＢ
Ｎ研削によりまずその粒界酸化層が取除かれる。この
際、機械部材の表面部において浸炭により付与されてＣ
ＢＮ研削により削除される圧縮残留応力（図において斜
線で示す。）は、ＣＢＮ研削により付与される圧縮残留
応力に比べると極めてわずかである。また、このＣＢＮ
研削により機械部材の精度が高められる。ＣＢＮ研削に
より粒界酸化層が取除かれて圧縮残留応力が高められた
機械部材にショットピーニング処理が施されると、この
ショットピーニング処理により機械部材の奥深部にまで
圧縮残留応力が付与される。この結果、前記機械部材の
疲労強度をその機械部材の奥深くまで高めることができ
る。
【００１７】次に、本発明の高強度機械部材の製造方法
により製造された機械部材と、従来の製造方法により製
造された機械部材とにおける回転曲げ疲労強度試験結果
を図３に示す。この試験結果は、浸炭された機械部材
の回転曲げ疲労強度の限度を１として、 浸炭＋ＣＢＮ研削、 浸炭＋ショットピーニング処理、 浸炭＋ショットピーニング処理＋ＣＢＮ研削、 浸炭＋ＣＢＮ研削＋ショットピーニング処理（本発
明）、 がなされた機械部材の回転曲げ疲労強度をその回転曲げ
の繰返し回数に対応させて表したものである。
により製造された機械部材と、従来の製造方法により製
造された機械部材とにおける回転曲げ疲労強度試験結果
を図３に示す。この試験結果は、浸炭された機械部材
の回転曲げ疲労強度の限度を１として、 浸炭＋ＣＢＮ研削、 浸炭＋ショットピーニング処理、 浸炭＋ショットピーニング処理＋ＣＢＮ研削、 浸炭＋ＣＢＮ研削＋ショットピーニング処理（本発
明）、 がなされた機械部材の回転曲げ疲労強度をその回転曲げ
の繰返し回数に対応させて表したものである。
【００１８】この試験結果によれば、本発明による高強
度機械部材の製造方法を用いて製造された機械部材の回
転曲げ疲労強度は従来の製造方法を用いて製造された機
械部材よりも高い値を示しており、この値は従来のもの
の少なくとも１．１倍となっている。
度機械部材の製造方法を用いて製造された機械部材の回
転曲げ疲労強度は従来の製造方法を用いて製造された機
械部材よりも高い値を示しており、この値は従来のもの
の少なくとも１．１倍となっている。
【００１９】
【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、機械部材の表面から奥深部にわたって高い圧縮残留
応力が付与されるため、この機械部材の疲労強度を高め
ることができる。また、この機械部材がＣＢＮ研削され
ることによりその機械部材の精度を高めることができ
る。
ば、機械部材の表面から奥深部にわたって高い圧縮残留
応力が付与されるため、この機械部材の疲労強度を高め
ることができる。また、この機械部材がＣＢＮ研削され
ることによりその機械部材の精度を高めることができ
る。
【図１】本発明の一実施例の高強度機械部材の製造方法
の工程を示す図である。
の工程を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の高強度機械部材の製造方法
により製造される機械部材における圧縮残留応力を説明
する図である。
により製造される機械部材における圧縮残留応力を説明
する図である。
【図３】本発明の一実施例の高強度機械部材の製造方法
により製造される機械部材と従来の製造方法により製造
される機械部材との回転曲げ疲労強度の比較を示す図で
ある。
により製造される機械部材と従来の製造方法により製造
される機械部材との回転曲げ疲労強度の比較を示す図で
ある。
【図４】機械部材における圧縮残留応力と疲労強度との
関係を説明する図である。
関係を説明する図である。
【図５】従来の高強度機械部材の製造方法により製造さ
れる機械部材における圧縮残留応力を説明する図であ
る。
れる機械部材における圧縮残留応力を説明する図であ
る。
１１ 浸炭工程 １２ ＣＢＮ研削工程 １３ ショットピーニング工程
Claims (1)
- 【請求項１】 浸炭工程において浸炭される機械部材の
表面部にＣＢＮ研削を行うＣＢＮ研削工程と、このＣＢ
Ｎ研削工程において研削される機械部材の表面部にショ
ットピーニング処理を行うショットピーニング工程とを
具えることを特徴とする高強度機械部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14736292A JPH0671520A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 高強度機械部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14736292A JPH0671520A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 高強度機械部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671520A true JPH0671520A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=15428491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14736292A Pending JPH0671520A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 高強度機械部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671520A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6655026B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-12-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Production process for connecting rod for internal combustion engine |
| EP2168534A1 (en) | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Yoichi Mikawa | Intraocular lens |
| CN104625571A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-05-20 | 湖南科技大学 | 一种时效强化铝合金的切削加工方法 |
| CN116408617A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-11 | 重庆大学 | 一种提升齿轮接触疲劳性能的复合加工方法 |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14736292A patent/JPH0671520A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6655026B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-12-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Production process for connecting rod for internal combustion engine |
| EP2168534A1 (en) | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Yoichi Mikawa | Intraocular lens |
| CN104625571A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-05-20 | 湖南科技大学 | 一种时效强化铝合金的切削加工方法 |
| CN116408617A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-11 | 重庆大学 | 一种提升齿轮接触疲劳性能的复合加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001219 |