JPS5852420A - 加工片の表面処理方法 - Google Patents

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】 本発明は金属表面の処理方法に関し、特に金属表面に対
して圧縮応力及び集合組織を与えるようなショットピー
ニング方法に関する。

ショットピーニングとは、粒子、即ちショットを加工片
の表面に対して衝当させることからなる加工方法である
。ピーニングの重要な目的の一つは、金属加工片の表面
に残留圧縮応力を形成し、その疲労強度を改善すること
にある。従って、局部的な引張応力、相変化、切削或い
は研削残膜、小孔、引掻き傷などを均質化し、それらが
応力集中点として機能することを有効に防止することが
できる。

多くの場合ガラスのビーズを用いる比較的激しくないシ
ョットピーニングが航空機のガスタービンエンジンの分
野に於て用いられ、高い疲労応力に曝されるディスク、
ベーン及びブレードの性能を向上させるために利用され
ている。普通ショットピーニングを行った表面には各シ
ョツト粒子が残した概ね球状の窪みによる成る表面状態
を形成する。

最近、ピーニングされたコンプレツリの］−−Ｄフォイ
ルの表面を高度に平滑化することによりガスタービンエ
ンジンの効率を改善できることが解ってきた。その場合
、１５ＡＡ　＜ｎ術平均−２゜５４Ｘ１０　　ｍ５（１
０インチ）、ＡＮＳＩ　　Ｂ４６−１−７７に於けるＲ
ａに等しい）乃至はそれ以上の仕上度を達成するのが好
ましい。しかしながらエーロフオイル通常特別の輪郭形
状を有するものであるためにその寸法を許容範囲以上に
変化させることなく所望の平滑痕を得ることは困難であ
る。従って普通ピーニング過程の後に振動する質量媒体
を用いる研削平滑化過程を用いるのが好ましい。しかこ
れは他の表面加工過程と同じく既にピーニングされた表
面層を必要以上に削り去る虞れがある。又このような過
程は多大の時間を要しがちである。そのような訳で単純
な改良化された方法が必要となっている。

ピーニングに於てはショットの寸法は加工片の寸法及び
所望の仕上度に応じて選定される。５ＡＥ（ＳＯＣＩＥ
ＴＹ　　ＯＦ　　ＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ　　ＥＮＧＩＮ
ＥＥＲ８）　　Ｊ４４４ａの仕様により示されているよ
うに多数の選定基準が存在する。ショットの名目上の寸
法は４．７５−階から０゜０７５１まで広く分布してお
り猶通Ｕ鉄もしくは鋳鋼材料からなっている。又１．４
ｍｍ乃至０．０３８１の名目上の龜経を有するガラスの
ビーズも広く用いられている。市販されているショット
は。

その名目上の即ち平均寸法を中心として比較的広い範囲
で分布している直径を有しているのが普通である。加え
るに、ショットは使用と共に破砕される傾向があり、尖
鋭な突起を有する小さな破片が含まれるようになる。そ
の結果ショットピーニングが、表面を粗く仕上げ、しか
も一定の質量のショットを用いても仕上度が不均一とな
る結果を招く。

一定のピーニング強さをもってしても大径のショットは
小径のショットよりも平滑な表面仕上度を達成する傾向
がある。しかしながら大径のショットはピーニングを完
了するために多大な時間を要し生産性が損われるために
好ましくない。又加工片が複雑な形状を有し狭い間隙の
内部の表面も適切にピーニングされなければならないよ
うな場合に大径のショットを用いることができない。従
って一般に小さなショットを用いてショットピーニング
を行うのが好ましいとされている。

疲労強度を改善するため以外にも、加工片の様々な表面
仕上度を得るために従来から様々な形式のショットピー
ニング過程が用いられてきた。例えば米国特許第９３７
．１８０号明細書には、もともと平滑な表面を１斑紋の
ある状態に仕上げるための方法が開示されている。この
方法に於ては、一連の漏斗を通過した硬質の鋼球が、そ
の下方に傾＃１して置かれた板状の加工片上に落下され
る。

米国特許第３，７０５．５１１号明ＩＩ書には、アルミ
ニウム板材を成形するために、凹面状の台上にアルミニ
ウム板材を置き、それに低も）透過性を有するボールを
衝当させる方法が開示されている。

鋼球は３〜６−の直径を有し、重力の作用により斜面の
端縁から落下し、約毎秒５１の速度をもって凹面状にさ
れた板材の表面に衝当する。加工片は残留応力により永
久的に変形するためには十分な、しかし台により定めら
れる曲率よりも大きく変形することがなりような時間シ
ョットの流れに曝されつつ移動される。このようにして
形成されたアルミニウム板材を航空機の買のパネルとし
て用いる場合には、この成形過程の後に、より小さな５
２３０　（〜Ｑ、７＋ｇＩ１１＞ショットを用いて通常
のショットピーニングを行い、疲労に対する強度をもた
せるように必要な均質残留応力を達成する。

本発明の主な目的は、均一な残留応力を有し且平滑な仕
上度を有する表面を備える部品を製造するための方法を
提供することにある。

本発明に暴く方法は、ショットの寸法、エネルギ、ピー
ニング強さ及び表面仕上度との間の微妙な相関関係の研
究に基くものである。本発明によれば、加工片に対して
概ね一定の速度で運動する１〜２．５１好ましくは１．
５〜２蒙階の概ね均一な直径を有する球状のショットを
衝当させることにより０．１１１Ｎ以上のピーニング強
さに対応する残留応力及び４０ＡＡ以上の表面仕上度を
同時に達成することができる。ショットは破砕されるこ
とがなく常にその球形を保つようでなければならず、そ
の表面仕上度も３０ＡＡ以上でなければならない。概ね
均一な直径を有するとは、ショットの大部分が、約±０
．０５１１１即ち±５％以内の間に分布する直径を有す
るものであることを意味する。これは質量でいう、と約
±１６％の範囲で均−であることを意味する。

本発明に於ては、加工片に衝当するべきショットは、毎
秒１５１以下、ＯＦましくは毎秒１．４〜１２−１最も
好ましくは毎秒２．５〜７．８ｍの速度を有している。

この衝当速度は、所望のピーニング強さ及び用いられる
ショットの直径により変化するが、一般により強いピー
ニング効果をより小さなショットにより達成しようとす
る場合には高いショット速度が用いられる。ショットの
好適な加速方法として重力を利用する場合には衝当速度
は約±４％の範囲で均一なものとなる。その結果得られ
る単位衝当エネルギは０．２Ｘ１０”−’〜１２　Ｘ　
１０””ジュールの範囲即ち±２５％の範囲内で均一と
なる。

最終的に得られる表面仕上度はショットピーニングを加
える前の表面仕上度に依存する。もともと約４０ＡＡ以
下の表面仕上度を有するチタン加工片の場合、本発明に
暴く方法は１５ＡＡ若しくはそれ以上に平滑な表面仕上
度を達成することができる。加工片が更に良好な平滑度
をもともと有するものである場合には、６ＡＡにも達す
る表面仕上度を最終的に得ることができる。

加工片の表面仕上度はピーニング強さ及びショットの直
径にも依存する。一般に一定のショットについてより高
いピーニング強さを用いた場合それだけ平滑でない表面
仕上度が得られる。しかφながら一定のピーニング強さ
についてより大きなショットを用いた場合にはより平滑
な表面仕上度が得られる。例えば、１５ＡＡより平滑な
表面仕上度を得るためには、ピーニング強さは約０．３
０１１Ｎでなければならない。１．８ｍ−のショットを
用いた場合、ピーニング強さを約０．５１１Ｎ；１でと
することができる。

又、一定のピーニング強さについては、ショットの直径
が大きいほど平滑な仕上げ度が得られるという点につい
ては、例えば、普通に用いられる０、２０〜０．３０ｊ
ｌＮのピーニング強さについて、２Ｉ−よりも大きなシ
ョットを用いた場合には良好な表面仕上度が得られるの
に対して１１よりもかなり小さなショットを用いたので
は必要とされる１　５ＡＡの表面仕上度を得ることがで
きないが、２−１以上の直径を有するショットを用いて
もそれ以上良い結果を期持することはできない。しかし
ながら一般に大きなピーニング強さが必要とされる場合
には２．５１までの直径を有づるショットが有用である
。しかしながら大きなショット特に２．５１１を越える
直径を有するショットを用いた場合には、ピーニング（
飽和）時間が長くなり衝当速度が小さくなるために、均
一性が失われ、凹形をなす加工片表面に対して良好な平
滑化を行うことができない。

同一出願人による別の特許出願明細書に記載されている
装置及び方法に基きショットが０．１〜６−の落差をも
って重力により加速される場合、本発明に於て必要とさ
れる均一な速度が得られ、ショットが概ね規則正しい運
動をすることができる。従って本発明によれば従来不可
能であったショットピーニング精洩及び表面仕上度を瞭
優に得ることができる。

本発明は又、物理的な蒸着（ＰＶＤ）或いはプラズマア
ークスプレー等による表面層の性状を改善するためも利
用することができる。例えば０゜１３１の厚さのＭＣｒ
　ＡＩ　Ｙ　　ＰＶＤ及びプラズマコーティングされた
面を、１〜２．５−のショットを用い、０．３〜０．６
−のピーニング強さをもってショットピーニングしそれ
を熱処理することができる。これにより表面層中の突起
及び空乏が公知技術に基く空気により加速されたガラス
のビーズによるピーニング方法で可能である以上に是正
することができしかも表面層をかなり平滑化することが
できる。６０ＡＡの仕上度を有するＰＶＤ層が２５乃至
３５ＡＡの仕上度に改善され、３００ＡＡの仕上度をｌ
ｊするプラズマコーティング層が、１００ＡＡ以下の仕
上度に改善される。

本発明に基く方法がガスタービンエンジンのニー〇フォ
イル等のような薄肉の端縁を有する加工片に適用される
場合、加工片は規準されたショットの流れに対してその
薄肉の端縁が損傷を受けないようにしかも同部分に所望
の残留圧縮応力が形成されるように操作される。この操
作は加工片をその端縁に平行な軸線の周りに注意深く回
動させ端縁の一部分のみが規準されたショットの流れに
曝されるようにすることからなり、端縁の中心線に対し
て直接ショットが衝当することのないようにされる。従
ってガスタービンエンジンのブレードは先ずそのニー０
フオイルの片面が先ずショットの流れに曝され次いでそ
の他方の面がショットの流れに噂されることとなる。エ
ーロフオイルの各面がショットの流れに曝される時、■
−〇フォイルはその軸線を中心として揺動されその端縁
の各面が仕上げられる。

以下本発明の好適実施例を添付の図面について説明する
。

以下に説明する本発明の好適実施例はガスタービンエン
ジンのコンプレッサ部分に於て用いられるべく設８１さ
れたチタン合金（Ｔ＋　−６ＡＬ−４Ｖ重量比を有する
もの〉からなるブレードの表面仕上加工に関するもので
ある。ヌこの好適実施例は１５ＡＡよりも良好な表面仕
上度及び（ＡＩｌｌｌｅｎ試験法に基り一諭を単位とす
る＞０．２５〜０．３ＯＮの残留圧縮応力を得ることを
目的としている。

これらの両パラメータについては後に詳しく説明する。

しかしながら本発明に基く方法は、４０ＡＡまでの表面
仕上度及び０．１０〜１．ＯＮの範囲のピーニング強さ
を伴う他の種類の加■咋及び金属の表面を仕上げるため
に好適に用い得るものであることを了解されたい。

公知技術に基くショットピーニングに対して、本発明に
基く方法はボールベアリングの製造に用いられるような
大変均一な寸法を有する球形のショットを用いるもので
ある。ショットの硬度はピーニングを行う間に変形する
ことがないようにピーニングされるべき金属の硬度より
も高いことが必要である。硬度ＲＣ４０を有するＴ＋　
−６ＡＩ−４Ｖをピーニングするための好適な材料とし
てはＲＣ６０の硬度に熱処理された△１８Ｉ　　Ｃ１０
１３などの炭素工具鋼がある。またショットは鋼などの
ように比較的大きな密度を有する材料であるのが好まし
い。他の種類の材料もショットとして用いることができ
るが、多くの場合大きな密度と高い硬度を有する材料は
コストが高くセラミックのような低いコストと小さな密
度を有する材料は効采が小さいというトレードオフがあ
る。ショット材料は、ショットがピーニングを行う間に
小さな粒子となることのないように破砕されないもので
なければならない。その重要性については以下に説明す
る。

公知技術に暴くピーニングに於て用いられたショットの
多くは、鉄又は鋼球についての５ＡＥ−Ｊ８２７そして
ガラスピーズについての５ＡＥ−Ｊ１１７３又はＭ　Ｉ
　Ｌ−８ＰＥＣ−８−１３１６５Ｂなどの木単に基くも
のであった。ＳＡＥ及びＭ　Ｉ　Ｌ−８ＰＥＣ基準に暴
くショットの１法の例が第１表に示されている。又この
表には、本発明に於て用いられる名目上の直径１．０ｍ
ｓ、　１．８蒙輸及び２，５＠輪をそれぞれ有するＮＬ
−１０，１８び２５からなる三種類のショットについて
の同様のデータが示されている。さてこの第１表によれ
ば、公知技術に基くショットの直径が比較的広範囲に屋
っで分布していることが解る。例えば５５５０グレード
のものは１゜１８ｖ〜２１１の範囲の直径を有すること
が解り、ＧＢ２０グレードのガラスピーズの場合は直径
が０．１２５〜０．３００−一の範囲に分布しているこ
とが解る。それに対して本発明に基くショットについて
は直径が±０．０５１１１１の範囲内で均一であること
が解る。ＳＡＥ及びＭＩＬ−８ＰＥＣ基準に暴くショッ
トについては、直径が正規分布に基いて分布しているた
めにある程度の数の微細なショツト粒子が含まれている
。このことは、累積パーセンテージ９９乃至１００％の
欄に対応するスクリーンデータがないことから解る。そ
れに対して本発明に於て用いられるショットのグレード
は概ねＮＬグレードに基くものであってその直径の１０
０％が所定の狭い範囲内に納まっている。

本発明を実施するに際してはショットが球形であること
が重要である。これはショットの粒子の半径のばらつき
が約２％を越えることがないことを意味する。必要な球
形の度合というものは、１法の均一性の要請の観点から
把握されるべきものであってそのことについては以下に
詳しく説明する。不規則な形状を有するショットを用い
た場合には、対応する球形のショットに比べてより小さ
な或いはより大きな強さの衝撃を与えることがあって、
本発明の好適な結果を達成できないことがある。

第１表　ショットの直径の分布 特定の寸法（ＩＩｌｌｌ）のスクリーンの孔を通過し得
るショットの累積物パーセント 仕　　様　　　　　　０　　　８５　　　９０　　　９
５　　　９７　　　１００ＳＡＥ　　８７８０　　　２
，８０　　２．００　　−−−　　−−−　　１．７０
　　−−−８ＡＥ　　８６６０　　　２，３６　　１．
７０　　−−−　　−−−　　１．４０　　−−−８Ａ
Ｅ　　８５５０　　　２，００　　１．４０　　−−−
　　−−−　　１．１８　　−−−８ＡＥ　　Ｇ３２０
　　０．３０　　−−−　　０．１８０　０．１２５　
−−−　　−−−ＭＪＬＳ２８０　　　ｊ、１９　−−
−　　０．７１　−−−　　−−−　　−−−ＭＩＬＳ
６６０　　　２，８１　　−−−　　１．６７　　−−
−　　−−−　　−−−ＮＬ−１０１，１２−−−−−
−−−−−−−１，０２ＮＬ−１８１，８８−一−−−
−−−−−−−１，７８ＮＬ−２５２，５５−−−−−
−−−−−−−２，４５上記したように、本発明は、加
工片の表面を、４０ＡＡよりも平滑な、６ＡＡに達する
ような平滑度をもってショットピーニングする方法を提
供するものである。この目的を達成するためには。

ショツト粒子が少（とも得ようとする表面仕上度に対応
する表面の平潤さを有していることが必要である。好ま
しくはショットの表面が６ＡＡ又はそれ以上の仕上度を
有しているのが好ましい。しかしながらそれほど高い仕
上度が必要でない場合には、約３０ＡＡといった比較的
低い平滑度を有づるショットを用いることもできる。従
来の技術に於てはショットの表面仕上度について、特に
平滑さの洩合についての上記したような要請がなかった
。微粒化された金属粒子に特有の比較的不規則な形状を
有するショットも用いられてきた。本発明に於ては上記
したようなショットの球形曵及び表面仕上度についての
要請から破片を含むようなショットを用いないこととし
ている。

ショツト粒子はそれが加工片の表面に衝突する際に概ね
一定のエネルギを有していなければならない。これを達
成する好適な方法は、加工片の上方に設けられた多孔板
からなる排出ゲートがら均一な寸法を有するショットを
大変低い一様な速度で落下させる方法である。それによ
り、ショットが重力により自由落下することになり、シ
ョットに対してその寸法に拘らず一定の加速カ即ら衝突
速度が与えられることとなる。衝突時のショットの速度
は加工片の上方に位置するゲートの高さに依存する。シ
ョット−個当りのエネルギＥはＥ＝０．５ｍｖ”という
式で表される。ここで鵬とは質量でありＶは衝突時のシ
ョットの速度である。良く知られているように速度はｖ
２２ｏｈという式で表される。ここでれは高さ即ち排出
ゲートと加工片との間の距離であり、９は重力加速度で
ある。

このようにショツト粒子が加工片に衝突する際のエネル
ギは１１に比例する。

十分大きな質量を有するショツト粒子が十分な速度をも
って加工片に衝突すると、塑性変形が起こり、加工片の
表面に残留圧縮応力が形成される、この塑性変形は、加
工片の表面の外形を局部的に変化させる。残留圧縮応力
に関する限りショットピーニングの効果はＡＩ■ｅｎ試
験片（ＳＡＥ−Ｊ４４２及びＡＭＳ　　２４３０＞によ
り測定される強さ■により定量化することができる。こ
の試験方法によれば、Ａ　１ｓｅｎ　ｒ　Ｎ　Ｊレンジ
の読取りに対応するＳＡＥ　　１０７１鋼の細片を平坦
な保持具にクランプしてそれにショットピーニングを加
える。

試験片を保持具から取外すとショットピーニングされた
表面に加えられた残留圧縮応力により試験片が湾曲する
。ＡＩ＋ｇｅｎ数とはこの試験片の湾曲により得られる
高さを示す数であって、本明細書に於てはｍ−を単位と
して表されている。

本発明の限界を試験するために、Ａ　１ｍｅｎ鋼試験片
及びＡＭＳ　　４９２８チタン（Ｔｉ　−６ＡＩ　−４
Ｖ）試験片並びにＡＭＳ　　４９２８チタン合金製ブレ
ードに対して多数の試験を行った。

ショットピーニングの強さ■は前記したＡＩｍｅｎ鋼試
験片について測定した。チタンの表面仕上度は米国オハ
イオ州ベンディツクス社のＢｅｎｄ＋ｘＭｏｄｅｌ　　
　　Ｑ　　Ｅ　　ＨＤ　　１ｇ１ｔａｌ　　　　Ｐ　　
ｒｏｆｉｌｏｓｅｔｅｒ　　ａｎｄ　　　Ａｓｐｌｉｍ
ｅｔｅｒ　ｐｅａｋ　Ｃｏｕｎｔｅｒなどの標準的な表
面仕上度測定装置を用いて測定した。

飽和時間Ｔは表面のピーニングが完了づるのに要する時
間を表すショットピーニングパラメータであって、Ａ　
１ｓｅｎ試験片を用いて定められる。飽和時間とはその
二倍の時間を掛けた場合にピーニングの強さの増大が１
０％以下となるような時間として定義される。経済的な
生産過程のためには飽和時間が短いのが好ましい。

様々な大きさのショットを用いそれらを重力により加速
して多数の実験を行ったがその結果については後で詳し
く説明する。これらの実験から得られたデータによれば
、小さなショットを用いた方が良い場合と大きなショッ
トを用いた方が良い場合とがあることが解った。しかし
ながら実験結果を纒めてみると、比較的狭い範囲のパラ
メータを用いることにより、表面の仕上度及び圧縮応力
の両者について所望の結果が得られることが解った。

第１図は単位時間当り一定の割合の質量をもって運動す
る様々な直径を有する均質な寸法のショットについての
０．０２５Ｎに於ける飽和時間を示している。ショット
の寸法が大きくなるにつれて飽和時間がかなり大きくな
っていることがわかる。例えばショットの直径を０．５
ａｓから２．５一層へと５倍にすると、飽和時間が１８
倍に増大している。

第２図は単位時間当り一定の割合の質量をもって流れる
ショットについての■に対する飽和時間の変化を示して
いる。■が大きいと、飽和時間が急速に減少する。これ
は高いエネルギ即ち高い速喰を有するショットが加工片
に対してエネルギを伝達する上でより効果的であるとい
う事実に基いている。

第３図は落差りとピーニング強さＩとの関係を示してい
る。必要な■が大きい程、そのために必要となるｈが急
速に増大することが解る。大きな強さを有するピーニン
グを行おうとするためには、大きな質量を有する大径の
ショットが選ばれる。

第３図によれば、■が増大するにつれて極端に大きなｈ
が必要となることが解り、金属試験片に対して残留応力
効果を得ようとする限りに於ては成る一定の限度がある
ことが解る。

第２図及び第３図に示されているグラフに於て三種類の
ショットの寸法についての直線の勾配が不規則に変化す
るのが見られる。直径２．５ＩｌｌＩｌのショットにつ
いてのデータの数が少いが有効なデータが示されている
と考えられる。直線の傾斜の不規則な変化は■及びショ
ットの寸法の関数として複雑な変化をするエネルギ伝達
現象及び速度効果の影響によるものと考えられ、１〜２
．５１１の範囲内にピークがあるものと考えられる。

エネルギ伝達現象について調べたところ、ショットの寸
法によって大きく異なる結果が得られることが解った。

得られた結果は、［“単発及び繰返し球面衝撃により発
生する残留塑性歪（Ｒｅｓｉｄｕａｌ　Ｐｌａｓｔｉｃ
　　５ｔｒａｔｎｓ　　Ｄｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　　５
ｉｎＣ１ｌｅ　ａｎｄ　Ｒｅｐｅａｔｅｄ　５ｐｈｅｒ
ｉｃａｌ　　ｌ　ｍｐａｃｔ　＞　”　Ｊ　。

Ａ、　ｐｏｐｅ　ａｎｄ　Ａ、　Ｋ、　Ｍｏｈａｓｅｄ
、　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆｌ　ｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓ　ｔ
ｅｅｌ　　Ｉ　ｎ５ｔｉｔｕｔｅ、　　（１９５５）　
Ｖｏｆ、１８０．２８５−２９７頁」に示されたデータ
に裏付けられ、しかも一定の相関関係を有するものであ
ることが解った。新たに得られたデータについての詳し
い説明は省略する。

第２表は三種のショットの寸法について測定された種々
のパラメータの値を示している。これらのパラメータと
はピーニング強さ−１（Ｎ＞、落差−ｈ、飽和時間−Ｔ
、全エネルギーＥｔ　　（１位面積当りの全質量流れに
１／２、経過時間Ｔ及びショット衝突速度の２乗の積）
効率−Ｅ仕上度（ＩＩ突エネルギから反発エネルギを減
じたもののショツト粒子の衝突エネルギに対する比であ
ってショットにより加工片に伝達されたエネルギを示す
）、伝達エネルギーＥ　ｔｒ　（Ｅ　ｔとＥｔｒとの比
）、表面仕上度−８Ｆからなっている。

エネルギパラメータ ０．１７　　０．６１　　１８０　　９．７　　４９．
２　　４，２５　　　１００．２４　　１，２２　　１
２０　　１２．９　　５７，９　　７．４Ｂ　　　　１
２０．２７　　１，８３　　８０　　１２．９　　５９
．６　　７，７７　　　１２０．３１　　２，４４　　
５５　　１１．８　　６３，６　　７，５５　　　１５
０．３２　　３．０５　　３８　　１０．３　　６６．
５　　　Ｇ、９０　　　１９０．３６　　３．６６　　
３２　　１０．９　　（６８，５）　　　７，４６　　
　１９０．４１　　　６．１０　　　　２０　　　１Ｑ
Ｊ　　　（７３，５）　　　　７゜８３　　　　２１１
．８ＩｌｌＩｌｌ　　ショット ０．２６　　０．１３１　　１８４　　１２．１　　７
２　　　８．７１　　　６Ｇ、３０　　０，７４　　１
６５　　１３．２　　７４　　　９．７６　　　９＞０
．３８　　１，２２　　１１３　　１４，９　　７７　
　　１１，４７　　　　ｉｔＯ，４６１，８３８４１６
，６７ｇ　　　　１２，９５　　　１２０．５６　　３
，０５　　５５　　１８．２　　８０　　　１４，５６
　　　２１２．５＋ｕ＋　　ショット ０．２５　　０，２５　　７２０　　３２．４　−−−
　　　−−−　　　　６０．３５　　０，６１　　３０
０　　３３．０　−−−　　　−−−　　　−−−０．
４６　　１．２２　　１６５　　３６．３　　９０＋−
−−１２第４図は第２表から得られた効率についてのデ
ータを異なるショットの寸法について落差の開数として
プロットしたものである。

第２表と第４図とから次のようなことが解る。

（Ａ）特定のＩを達成するためには、ショットの寸法が
大きければそれだけ高いＥｔが必要でひる。

（Ｂ）加工片に対して運動エネルギを伝達するためには
より大きなショットを用いた方が効率的である。（Ｃ）
１〜１．８１のショットについて落差が約０．８ｓ以下
になると効率が急激に低下する。（Ｄ）ある特定のピー
ニング強さを骨ようとする場合、より大きなショットを
用いた場合にはより大量のエネルギＥＬｒを伝達する必
要がある。

前記した実験に曇く仮説及びより詳しい研究については
本明細書に於てこれ以上触れないこととする。要するに
、（Ａ＞より大きなショットを用いればより多くのエネ
ルギが消費され、（Ｂ）落差が小さ寺）と前記したよう
な不都合が生じるばかりでなくエネルギの伝達効率が低
下するという結論を得ることができる。これらの結論は
何れも小さなショットを用いるのが好ましいことを示唆
している。

第５図はＩがＯ，−２５Ｎの場合の落差とショットの寸
法との間の関係を示している。ショットの寸法が増大す
るにつれて落差が幾何級数的に減少している。第５図か
らショットの寸法が２．５ｓ＋ａ〜３１１Ｉｌｌに達す
ると許容できるｈが０．２５〜０゜４０ｍの小さな値に
なることが解る。このように落差が小さくなると衝突速
（資）が毎秒約３ｍ以下の小さな値となり、初期速度の
変動の影響を大きくするために回避されなければならな
い。　エーロフオイルなどのような立体的な形状を有す
る加工片持にショットの流れの方向に対して回転成いは
傾動された加工片は、高さが５０ｅｍも変化することが
ある。このような場合に有効な落差が変化し、衝突速度
が許容範囲以上に変動し、その結果■及び仕上度が加工
片上の点によって異なるものとなることがある。逆にシ
ョットの寸法が他の種類のショットピーニングに於ける
場合のように極めて小さい場合、極端に大きな落差が必
要となり実用的でなくなる。このように小さなショット
について落差を大きくとると、空気抵抗により衝突速度
が制限されてしまう。また一般に落差があまり大きいと
装置の烏さがそれだけ必要となり一つの装置により他種
類のショットを取扱い得るようにしようとする要請に反
することとなる。一般に落差が大きくなければならない
場合にはそれだけ装置のコストが高くなる。

第６図はチタン合金からなる加工片を種々の１法のショ
ットにより、種々のピーニング強さを以て飽和時間Ｔの
間加工して得られた表面仕上度を示している。もともと
９ＡＡの仕上度を有する試験片については、ショットの
直径が大きければ大きいほど表面仕上度が平滑となるこ
とが解る。例えばｉ、８ｍｓのショットを用いて０．２
５Ｎの強さでショットピーニングを行った場合的６△Ａ
の表面仕上度が得られ、１１１１１の直径を有するショ
ットを用いた場合１２ＡＡの表面仕上度が得られる。

また第６図から、ピーニング強さが大き【プれば大きい
ほど、得られる加工片の粗さが増大、即ち表面仕上度が
悪化することが解る。このことは１−及び１．８１の直
径を有するショットについてのデータを見ると解る。こ
れはピーニングの強さが増大するにつれて作用する力が
大きくなり加工片の表面変形の度合が大きくなるからで
ある。第６図にはＧＢ２０ガラスピーズにより得られた
仕上度も示されている。約４０ＡＡの仕上度を得ようと
する場合にこのガラスピーズにより得られる結果は本発
明によって得られるものに比べてかなり悪いことが解る
。第６図は更に１棚−及び１．８１１のショットがもと
もと粗い表面をショットピーニング加工する上で効宋的
であることを示している。

例えばＧＢ２０により４２ＡＡの仕上度に仕上げられた
パネルが、１．８ＩＩｍのショットを０．２５Ｎの強さ
を以てショットピーニングをすることにより約１５ＡＡ
の仕上度を有するようになる。

第７図は平滑化効果について示している。曲線Ａ及びＢ
を見ると、まずもともと平滑な試験片が粗くなり次いで
時間Ｔに於て平滑化され更にピーニングを続けると更に
平滑化の度合が向上することが解る。もともと粗いパネ
ルについては、曲線Ｃに示されるように平滑化効果が初
めから終りまで持続し、時間Ｔに於て最大限に可能な仕
上度が得られることが解る。曲線りは通常のＧＢ２０ガ
ラスピーズの挙動を示している。普通ＧＢ２０ガラスピ
ーズの中には成る程度の破砕されたビーズが含まれてい
るために継続してピーニングを行っても仕上度がそれほ
ど改善されない。しかしながら特別に選ばれた比較的完
全なガラスピーズを用いた場合飽和時間を越えてピーニ
ングを行えば表面仕上度を３０ＡＡまで向上させること
が可能である。

一般に部品の表面仕上度を改善することがどのような場
合でも可能であるが、最終的に得られる仕上度は加工片
のもともとの仕上度に依存する。

１〜２．５−一のショットを用いてｔ　５　Ａ　Ａ若し
くはそれよりも良好な仕十度を得ようとする場合には加
工片の仕上度がもともと約４０ＡＡよりも良好であるこ
とが必要である。加工片によってはかなり大きな機械加
工の残膜、うねりその他の測定可能な表面粗さが存在す
る。ピーニングはこのような顕著な表面欠陥を是正する
ためのものではない。従って本発明はこのような顕著な
表面欠陥以外の比較的ミクロ的な表面粗さに関するもの
であることを了解されたい。

ν上から大きな寸法のショットを用いてピーニングを行
った場合にはピーニングを少くとも飽和時間Ｔの問行っ
て初めて所望の平滑化効果が得られることが解った。勿
論経済的な観点からなるべく短い時間で所望の仕上度及
びＩを得られるようなショットを選択する必要がある。

本発明は将にそのような最適なパラメータを求める上で
重要なパラメータを発見することに関するものである。

第８図は前記したデータに基き仕上度に対するピーニン
グ強さの重要な関係を示している。Ｉが減少するにつれ
て表面仕上度が改善されることが解る。５１１０鋼シヨ
ツト及びＧＢ２０ガラスピーズは所望の結果をもたらさ
ないことが解る。大きなショットのみが大変平滑な仕上
度と充分大きなｌを同時に可能にすることが解る。第８
図の６下隅の破線で囲まれた部分はチタン合金製のＸ　
−ロフォイルについての好適な仕上度及びピーニング強
さを示している。１〜２．５１１１の直径を有するショ
ットが使用可能である。しかしながら１５ＡＡよりも良
好な仕上度を得ようとする場合にはＩが約０．３ＯＮま
での範囲の於てのみ１Ｍｌ１１のショットが使用できる
ことが解る。全てのデータを調査した訳ではないが１１
１１１よりもかなり小さな少くとも０．８ｍ−以下のシ
ョットは有用でないように見える。

第９図は、以上得られたデータを、前記したように落差
りに比例する入力エネルギＥとの関係を示している。０
．３ＯＮのピーニング強さ及び１５ＡＡ若しくはそれよ
り良好な仕上度を得ようとする場合必要なエネルギを第
９図の曲線から求めてみる。まず所望の強さ０．３ＯＮ
に着目しそのまま右に移動して１１Ｉのショットに対応
する曲線との交点を求める。この交点から下向きに移動
しエネルギ１〇−牛ジュールを求めることができる。

このエネルギの値から落差りを求めるのは容易である。

次に上向きに移動して１−のショットに対応する別の曲
線との交点を求めこれらエネルギＥの値及びショットの
寸法から約１５ＡＡの表面仕上度が得られることが解る
。このグラフがら同様にして０．３ＯＮのピーニング強
さ及び１．８ｍｍのショットについて先程の例よりも大
きなエネルギ１．８Ｘ１０　　ンユールが必要となるこ
とが解るが、より平滑な８ＡＡの表面仕上度が得られる
ことが解る。

第１０図は第８図及び第９図と同じデータに基きショッ
トの１法と表面仕上度との関係を示している。ショット
の寸法が約２ｍ−より大きくなると、意外にも表面仕上
度がそれほど改善されないことが解る。

第１１図は今までのデータの総合結果を示しており図式
的に好適なショット寸法を示している。

ショット寸法が２〜２．５ｍｍの範囲で飽和時間がかな
り急速に増大するのに対して表面仕上度がそれほど改善
されないことが解る。■が小さくなると時間の損失が一
層顕著となり落差も小さくなる。

Ｉが０．４ＯＮより小さい場合ショットの直径は２−一
より小さい必要がありＩが０．４ＯＮより大きい場合２
．５ｓｎまでの直径を有するショットを用いることがで
きる。

１ｍｍ以下の小さなショットを用いる場合加工片の表面
仕上度が悪くなり■が大きければ落差が過度に大きくな
る。従ってショットの１法が１１ＷＩｌ１以上、好まし
くはｉ、５ｍｍ以上であるのが望ましい。

以上の結果を総合すると約１．５〜２１１Ｉ１１のショ
ットを用いた場合に最適な結果が得られ、特に１〜２．
５−鋼のショットを用いた場合には特定のピーニング強
さに於て従来技術のものに比べて表面仕上度及び圧縮応
力の点でより優れた結果が得られることが解る。

今までの説明に於てはピーニング強さが０．２５Ｎ以上
の場合に関するものであったが場合によっては約０．１
ＯＮまでの弱いピーニング強さも有用な場合がある。こ
のことについては図面又は図面中のグラフの直線を外挿
することにより成る程度把握することができょう。弱い
ピーニング強さを実現するためには考えられる範囲のう
らの最も大きな部類の直径を有するショットを用いたの
では必要な速度及び落差が過度に小さくなるため、考え
られる範囲のうちの最も小さい範囲の直径を有するショ
ットが用いられる。

我々の実験に於て用いられた１〜２．５ｇ＋−の鋼鉄製
のショツト粒子は上０゜０５＋ｕの直径許容誤差及び約
７６８の比重を有するものであった。従ってその直径は
上２゜５％内で均一であった。ショツト粒子の名目上の
質量は４〜６４Ｘ１０　　Ｑであり、同じ名目上の直径
を有するショット粒子間の質量の誤差は１６〜１５％で
あった。これらの数字のうちの下限は大きな直径を有す
るショツト粒子に対応するものである。

本発明に於て用いることのできる速度の範囲は所望のピ
ーニング強さを達成するためのエネルギを得るために必
要なショットの寸法及びショットを加速する方法に関づ
る制約とに依存する。ショットを加速するために種々の
方法が考えられるが、均一な速度が得られしがち簡単で
あるという点に関して重力を用いる方法が最も実用的で
あるように考えられる。従って、ここで考えられる実用
限界とし八うものは、可能な落差の範囲と関係がある。

落差は０．１−以上であるべきであり、０．３１以上で
あるのが好ましく、０．６〜３ｍの範囲であるのが最も
好ましい。落差が過度に小さい場合、エーロフオイルの
配置又はその制御された運動の変化が衝突速度に大きな
影響を与えひいては本発明の目的を達成するために必要
なピーニングの精度に重要な影響を及ぼす。６ＩＩを越
える落差は過度に大きく実用的でないと考えられるが不
可能なことではない。前記特許出願の明細書に記載され
ている装置を用いた場合落差が０．１〜６１！ｌであれ
ば衝突速度は毎秒１．４〜１２１となり、落差が０．３
〜３−であれば衝突速度が毎秒２．５〜７．８１１とな
る。この場合衝突速度は±４％の範囲内で均一であった
。

第９図によれば１〜２，５１１のショットを用い０．１
〜０．６Ｎのショットピーニング強さを以て３０ＡＡ以
上の仕上度を達成しようとすれば、ショット−個当りの
エネルギは約０．２Ｘ１０’−斗 ジュールから１２−Ｘ１０　　の範囲内となる。チタン
からなるニー０フオイルを０．２５〜０．３ＯＮのピー
ニング強さを以て１５ＡＡ若しくはそれより良好な仕上
度を達成するべく本発明に基く方法を用いた場合、ショ
ット−個当りのエネルギは０．６Ｘ１０’ジユールから
３　Ｘ　１０−４ジユールの範囲内となる。

ピーニングパラメータが得られる結果に重大な影響を及
ぼすことについて前記したが、ショットの質量及び速度
が概ね均一でなければならないということは、前記した
許容誤差の範囲内に於てという意味であることを了解さ
れたい。質量及び速度の許容誤差はエネルギ及びピーニ
ング強さに対する影響の点で累積的なものである。ショ
ット流れ内に於けるエネルギレベルの許容誤差範囲は所
望のピーニング強さと所望の仕上度との関係及び特定の
応用に於ける要請とに依存覆る。多くの場合一般的に良
好な結果及び信頼できる飽和時間を確保するためにはエ
ネルギレベルを約±１５％以内に捉えておくのが好まし
い。前記したような質量の誤差範囲が±６〜１５％であ
って速度の誤差範囲が±４％（即ちｖ２が±１６％）で
ある場合に統計的に得られるエネルギ誤差は約±２５％
であって、これは良好な結果を実現できる数字である。

上記した誤差というものは絶対的な意味に解されるべき
ではない。というのはこれらの誤差というのは数多くの
実験に基いて得られたものであるがこれらの実験は必ず
しも全ての場合を網羅しているとは限らないからである
。いうまでもなく成る一つのパラメータについての誤差
が小さければ、関連する別のパラメータの許容誤差を大
きくすることができる。公知技術に基いた場合には、前
記したようなピーニングパラメータの誤差は概ね均一な
ものと認識されよう。公知技術に於て用いられたショッ
トの仕様を参照するとその質量が１００％以上もばらつ
き、機械式若しくは流体式加速手段を用いれば速度につ
いても大きなばらつきが生じる。このことはエネルギに
ついてはより一層大きなばらつきが生じることを意味す
る。

本発明を実施するためには概ね均一なショット速度を達
成する必要がある。重力加速度を利用すれば均一な速度
を得ることができる。しかしながら本発明の必須要件を
満たす限り任意のショット加速手段を用いることができ
る。またピーニングは乾燥空気内で行うのが最も好まし
い。しかしながら場合によっては液体中若しくは蒸気中
などの他の環境下に於ても本発明を好適に実施すること
が可能である。

本発明が概ね均一な寸法のショットを用いることを前提
とするために二つ若しくはそれ以上の種類の寸法のショ
ットを用いることは一見本発明の概念に含まれないもの
とも考えられる。実際本発明を効果的に実施するために
はショットの大部分が概ね均一な一定寸法を有するもの
でなければならない。かなりの割合で規定の寸法よりが
なり大きなく許容誤差を越える）ショットを用いること
は本発明の概念に一致しない。しかしながら成る程度の
量の小さなｊ法のショットが混入していても、それが二
次的な理由のために好ましかったり或いは特に意味がな
い場合であってもそれは本発明の概念に含まれるものと
了解されたい。その理由については以下に述べる。

飽和時間とは所望の残留応力を形成するために要する時
間の尺痕となるものである。これは衝突の数及び各衝突
により加工片の表面が受けるエネルギの大きさの関数で
ある。従って質量の流量に対して飽和時間が反比例する
関係にある。今までに示したデータから重力により加速
されたショットを用いれば各ショットの質量が異なって
も全てのショットが同一の速度を得ることが解る。そし
てショットの直径が小さければ小さいはとそのエネルギ
は小さくそのピーニング強さが小さくなる。

従ってショットの寸法がまちまらであると、例えば１．
８１１１のショットと１鋼僻のショットとが混合されて
いる場合、何れか一種−の寸法のショットを用いた場合
６りも飽和時間が長くなる。飽和時間及びピーニング強
さは大きな寸法のショットによってのみ支配され、質量
流れの流量がかなり減じられるからである。

このような訳で小さな寸法のショットが混入しているε
いうことは単に飽和時間を延長するのみである。小さな
寸法のショットが加工片に衝突した場合、そのＩは大き
な寸法のショットが加工片に衝突した場合の所望の強さ
よりも小さくなる。

異なる寸法のショットが混入している場合、せいぜい小
さな寸法のショットの存在の効果が軽微ですむというこ
とに止まる。悪くすると、大きな寸法のショットが小さ
な寸法のショットを加工片に打ち当て小さな寸法のショ
ットが過大なエネルギを以て加速され加工片の表面の仕
上度が局部的に悪化する場合すらある。

ショットの材料として前記好適実施例に於て用いられて
いる鋼鉄以外のものも使用可能である。

ショットは加工片よりも硬くしかもそれが加エバ及び装
置に衝突する際に弾性的な性質を示すものでなければな
らない。またそれは概ね破砕されることがない、即らそ
れが加工片又は装置の一部と衝突した際に大部分のもの
が破砕しないようなものでなければならない。

良好な結果はエネルギと直径との間の関係に基いている
。従って例えば成る速度で投射された低い密度の材料は
同一のエネルギを有するようにより小さな速度で投射さ
れたより高い密度を有する材料と同じ効果を発揮するよ
うに考えられるが、このことは質的には真実であるがシ
ョットの速度の効果というものが必ずしも完全に把握さ
れているといえないため同一のエネルギを有する小さな
密度の粒子と大きな密度の粒子とが必ずしも同一の結果
をもたらづとはいえない。絶対速度のレベルが重要なフ
ァクタであることは否定できない。

このことは１１１のショットと１．８ｍ＋＊のショット
を比較している第２表のデータからもいえることである
。これら二つの種類のショットを１．２２編の＾さから
落下させるとそれらは約１１〜１２ＡＡ、のほぼ同一の
表面仕上度を達成する。このことは第２表の０．２４Ｎ
に於ける１−１のショットのデータと６．３８Ｎに於け
る１、８−鋤のショットのデータを比較すれば解る。１
１１１１のショットを４．８８ｍの高さから落下させる
と１．８■−のショットを１．２２ｍの高さから落下さ
せたのと同一のピーニング強さが得られる。このことは
第３図及び第２表から解る。しかしながらこの場合に於
ける１１Ｉｌｌのショットは２１ＡＡの表面仕上度を達
成することができる。小さな密度を有する材料は必然的
に高い速度を以て用いなりればならないため、これらの
データによれば小さな密度を有する材料の効用には限界
があり鋼鉄に等しいが又はそれよりも大きな密度を有す
る材料が好ましいように考えられる。

前記したようにこれらの実験は主に銅鉄試験片及びＴｉ
　−６ＡＩ　−４Ｖチタン合金加工片並びに試験片につ
いて行われた。従って得られた結果はこれらの材料に特
有なものであると考えられるが同様の特性を有する他の
材料についてもほぼ近似した結果が得られるものと信す
る。即ち公知技術に基くピーニングの対象とされた一般
的なチタン合金、鉄合金及びニッケル合金についても同
様の結果が得られるものと考えられる。

本発明はニラクル照合金製のガスタービンエンジンブレ
ードにコーティングされたＭＣｒ　ＡＩ　Ｙ層について
前記したように様々な種類の皮膜及び表層の仕上げ加工
に於ても有用である。好ましくはこのような皮膜等が物
理的蒸着（ＰＶＤ）又はプラズマスプレーにより形成さ
れたものであるのが好ましい。ＭＣｒ　ＡＩ　Ｙ皮膜に
ついては米国特許第３．５４２．５３０号、同３，６７
６．０８５号、同第３．９１８，１３９＠及び同第３，
９２８．０２６号などの明細書を参照されたい。

ＰＶＤ皮膜はしばしばリーダと呼ばれる欠陥を有してい
ることがある。これらは皮膜に見られる複数の柱状の組
織に沿って基層の面に直角に延びる空乏である。普通こ
のような皮膜は厚さが約０゜１３＋ｎであって基層と名
目上同一の表面仕上度を有している。本発明によればこ
のような皮膜は１゜８１の直径を有する硬化された鋼球
からなるショットを前記したようにしてピーニングする
のが好ましい。ＭＣｒ　Ａｔ　Ｙの皮膜の場合ショット
の衝突速度は毎秒４．７〜６．３ｍであってショットピ
ーニング強さ１が０．４７±０．５＋ｎＮの範囲となろ
う。ショットは皮膜を塑性変形し、皮膜中に存在する不
連続なり−ダ部分を閉じる。こうして皮膜は弾性的な残
留応力を有するようになり皮膜が平滑化される。ショッ
トピーニングが完了した後に皮膜は真空又は不活性ガス
下に於て１０４０±１４℃の温度に加熱される。こうし
て加工片の密度はそれを組成する固体金属の密度とほぼ
１００％等しくなり、通常ピーニングを行う前は５０〜
６０ＡＡの表面仕上度を有していたちのが２５〜３５Ａ
へのオーダーの表面仕上度を有するものになる。

次にこのようにして得られた皮膜を公知技術に基いて得
られたものと比較してみる。例えばＳＡＥ　　Ｊ１１７
３に於てＧＢ２０（直径約０．２〜０．３１１）として
指定されているガラスピーズを従来の空気推進法により
ショットピーニングした場合ピーニング強さは約０．４
７Ｎとなる。それによれば皮膜中の欠陥は本発明による
ものの場合に比べてより浅い範囲に屋っで閉じられるの
みであって皮膜の表面仕上度がせいぜい４０〜５０ＡＡ
にまで改善されるのみである口とが解る。このことはＸ
線散乱を利用して得られたチタン合金製試験板の残留圧
縮応力の測定結束とも一致した。

本発明に基きより大きな鋼製のショットを用いて得られ
た残留応力状態は加工片表面の更に深い部分にまで達す
ることとなる。

本発明はプラズマスプレー皮ｌ！−に対しても実施する
ことができる。普通このような皮膜はその全体に概ね均
一に分布した小孔欠陥を有している。

ＭＣｒ　Ａｔ　Ｙ皮膜は約６．７７　Ｑ／ｃｃｆ）密度
を有しておりこれはその固体の理論的な密度の約９４％
である。この皮膜の仕上度は普通２５０〜３７０ＡＡの
オーダーである。このような皮膜を上記したようにして
ピーニングをすると、欠陥の多くが機械的にとじられる
こととなる。そして皮膜の表面は約６０〜８０ＡＡの仕
上度にまで平滑化されることとなる。これを更に水素又
は真空雰囲気下に於て１０６５〜１０９３℃の温度を以
て４時間・熱処理することにより皮膜の密度を更に改善
することができる。実験によれば約７．１４＋１／ＣＯ
の密度即ちその理論的な密度の９９％が達成可能である
ことが解った。この実験結果は上記したＧＢ２０のガラ
スショットを用いたピーニングの結果とは対照的である
。即ちその場合表面仕上度は約１００〜１５０ＡＡとな
りしかも皮膜の密度がそれほど高くならない。

本発明をニッケル合金性のタービンブレードに形成され
たＭＣｒ　ＡＩ　Ｙ皮膜に適用することによりブレード
の後縁に於ける剥離が公知技術に基くガラスピーズピー
ニングにより場合に比べてずつと問題にならないことが
解った。本発明によればショットが整列して規則的に運
動するためにエーロフオイルの配置が比較的容易であり
端縁にショットが直接衝突することが回避される。

金属製の基層に形成された表面皮膜をピーニングする際
には、ショットの直径が１１ｍ以上であるべきであって
、好ましくは１〜２，５１１であって最も好ましくは１
．５〜２１ｍであるべきことが解った。ガスタービンエ
ンジンの１−０フオイルに多く使用される０、１３ｍ１
１の厚さの皮膜についてはショットピーニング強さは０
．３Ｎ以上であると良い。この値は約０．６Ｎまで大き
くすることができる。ショットを重力により加速する場
合落差は０．３ｓ以上且０．６１１以下であれば良いが
０．５〜２１Ｉであるのがより好ましい。

ガスタービンエンジンエーロフオイル等のように薄肉の
端縁を有する加工片をピーニングしようとする場合には
注意が必要である。端縁部分に所望の残留圧縮応力層が
形成され畳るのが好ましいが端縁が甚しく変形してはな
らない。第１２図に示されているようにガスタービンエ
ンジンブレード２０は軸１１３０及びこれに直交する、
中高に反ったエーロフオイル面を有している。ブレード
は前縁２２及びそれよりも薄肉である後縁２４を有して
いる。このような加工片をピーニングしようとする場合
先ずそれをホルダ３２に取付参ノる。このホルダ３２は
その軸線方向の周りを所定の円弧状の軌跡−に沿って回
動可能であり普通ショット３４の流れの流線３６に平行
な面に保持される。

加工片はそのそれぞれの端縁について第１３図に示され
ているようにその平均位置から成る最大傾斜位置へと傾
動される。直線４１８，４０ａはそれぞれ前縁及び後縁
の中心線である。さて前縁２２に注目するとエーロフオ
イルはその基準位置から角ｒ！ＬＢをもって中心線４１
ａがショットの流れ線に対して直角となる第二の基準位
置へと傾動する。次いで位置７１から角度十〇　Ｔ＋を
もって位置７３へと移動し再び位置７１に戻りこれを繰
返して端縁の上半分をピーニングする。端縁の裏面をピ
ーニングするにはエーロフオイルをホールダ状で引繰り
返し同様に運動させる。同様に後縁２４も先ずそれを角
度＋Ｃ′をもって揺動させ次いでエーロフオイルを裏返
しにし角度−Ｃ′をもって揺動させる。この際加工片を
位置７３に軸動させ次いで位置７２に傾動するに伴いエ
ーロフオイルの各面がショット流れに琴され前縁及び後
縁が同時にピーニングされることとなることはいうまで
もない。

第１４図に示されているように矢印５２．５４゜５６に
沿って運動するショットは加工片の表面２６ｄに、端縁
２２ｄの中心線４１ｄに対する接線５３に傾斜した角度
Ｐをもって１＃突するが、接線に対して直角に衝突する
ことはない。第１４図に於てハツチング部分５０ｄとし
て示されている圧縮応力の状態の部分は部分５８の深さ
に達しており矢印５２．５４．５６により示されている
各ショットの衝突により形成される応カバターン１５２
．１５４の総合的な結果として生ずるものである。角ｉ
ｃは常に９０°以下であって中心線に沿うピーニングさ
れた部分の深さＤが所望のものとなるように選ばれる。

通常深さＤはニー０フオイルの反対側部分２６ｄ　、２
８ｄに形成された応力状態の深さく部分５８）の５０乃
至１００％となるように選ばれる。

特定の加工片の端縁のための近似的な回動角Ｃは端縁の
曲率半径Ｒ１端縁の中心線に於ける所望の圧縮応力状態
の深さＤ１第１４図に於ける点５４等の基準位置に於て
４５°の傾斜角をもってショットが衝突したことにより
加工片に形成される応力状態の深さｑから篩用すること
ができる。叩例えば端縁の曲率半径が０．３８ｍ５であ
る部品については１．８１１１Ｉｌｌの直径を有する鋼
製のショットは応力集中係数１．４５を実現する。接線
に対して９０°をなす湾曲した端縁の面上のピーニング
強さは０．３６Ｎであって応力状態が形成される深さは
０．１８ＩｌｌＴｅである。ショットが４５°の角度を
ｂ）で加工片に衝突した場合ピーニング強さは約０．２
５Ｎとなり応力状態の深さｑは０゜１３１１１となる。

上記の公式を用いれば傾動角Ｃが３３．５１１となるこ
とが解る。加工片の揺動運動の好適な周波数は毎分２０
サイクルであり、好適なピーニング時間は２〜３分であ
る。

以上本発明を特定の好適実施例について説明したが当業
者であれば本発明の概念から逸脱することなく種々の変
形変更を加えて本発明を実施することが可能であること
は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は飽和時間と均一なショットのめ径との関係を示
すグラフである。 第２図は興なる直径のショットについてのピーニング強
さと飽和時間との関係を示すグラフである。 第３図は異なる直径のショットについての落差とピーニ
ング強さとの関係を示すグラフｒある。 第４図はショットピーニングのエネルギ伝達効率の落差
及びショットの直径によφ変化を示すグラフである。 第５図は異なる直径のショットについて０．２５１１Ｎ
のピーニング強さを得るために必要な落差を示すグラフ
である。 第６図は異なる直径のショットについである表面仕上度
から始めて異なるピーニング強さにより得られる表面仕
上度を示すグラフである。 第７図は異なる直径のショットについて表面仕上度のピ
ーニング時間による変４ヒを示すグラフである。 第８図は異なる直径のショットについて表面仕上度とピ
ーニング強さとの間の依存関係を示すグラフである。 第９図は異なる直径のショットについてピーニング強さ
と表面仕上度とショットの運動エネルギとの間の相互関
係を示すグラフである。 第１０図は仕上度のショットの寸法による変化を示すグ
ラフである。 第１１′図はショットの直径の関数として変化する飽和
時間と落差と表面仕上度との関係を示すグラフである。 第１２図は揺動しつつショットピーニングされるガスタ
ービンエンジンブレードを示す斜視図である。 第１３図は各端縁についての回動角を示寸エーロフオイ
ルの図式的な端面図である。 第１４図は第１２図及び第１３図に示される加工片の端
縁にピーニングにより形成される残留圧縮応力を示す拡
大縦断面図である。 ２０・・・ブレード、２２・・・前縁、２２ｄ・・・端
縁。 ２４・・・後縁、２６ｄ・・・表面、２８．２８ｄ・・
・表面。 ３０・・・軸線、３２・・・ホルダ、３４・・・ショッ
ト、３６・・・流線、４０ａ、４１ａ・・・直線、４１
ｄ・・・中心線、４４・・・線、５０ｄ・・・部分、５
２．５４．５６・・・矢印、５３・・・接線、５日・・
・部分、７１，７２゜７３．７４・・・位置、１５２．
１５４・・・応カッくターン 特訂出顧人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅う／）、ントの　Ｊ［径　　　７７２７Ｆ７
強　ざ　　７２ｍＮ ショットのＬ径ｙｎｙｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも０．１１１１１１Ｎのピーニング強さに対応す
   る残留圧縮応力を発生し且４０ＡＡよりも平滑な表面仕
   上度を達成するような加工片の表面の処理方法であって
   、破砕されることがなく、加工片よりも高い硬度を有し
   、３０ＡＡよりも平滑な表面仕上度を有し、且１乃至２
   ．５−一の範囲内の概ね均一な直径を有する球状のショ
   ツト粒子を前記加工片の表面に衝当させることを特徴と
   する方法。