JPS6284973A - 金属表面の高強度化方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は例えば自動車用クランクシャフトのような金
属表面の研削面を荒らすことなく疲労強度を向上させる
金属表面の高強度化方法に関するものである。

従来の技術 周知のように、クランクシャフトのフィレット部のよう
に応力が集中する部位では疲労強度に優れていることか
必要とされている。ところで、このようなりランクシャ
フトなどは表面粗度を向上させるようにその表面に研削
が行なわれている。

このフィレット部２は第３図（Ａ＞に示されるように曲
面を形成する隅部２ａを有しており、この隅部２ａを研
削する際にはフィレット部２に段差が生じないように細
心の性懲を払う必要があり、そのため砥石３の管理は厳
重になされなければならず、その管理のために手間がか
かつている。このため現状では研削を容易に行なうこと
ができるように第３図（Ｂ）に示されるようにあらかじ
め切削により溝４を形成する溝入れを行なっており、そ
の結果としてフイレツ１〜部隅部２ａの強度が低下する
という問題点があった。

この問題点に対しては従来、ビン２ｂ部の研削作業の前
に隅部２ａ部にロール加工を行ない疲労強度を向上させ
るという対処を行なっている。しかしながらロール加工
により金属表面に残沼応力が付与されて疲労強度が向上
づるにもかかわらず、その強度はその隅部に溝入れあに
び何らの表面処理、すなわちロール加工を行なわなかっ
た場合のそれにも達しておらず、製品の耐久性能に満足
する結果が得られないという問題点がある。

また研削前のロール加工時における荷重を上昇させ、金
属表面に付与される残留応力を増大させることにより疲
労強度を向上させることも考えられるが、ロール加工さ
れる金属材料の曲がりも著しくなるためロール加工にお
ける荷重は一定のレベル以下に抑えられており、疲労強
度の向上のみを目的として荷重を増大させることは困難
である。

発明が解決しようとする問題点 ピン軸部の研削を容易に行なうことができるように溝入
れを行なった隅部２ａにロール加工を行なうことにより
、疲労強度を向上させることができるものの、その強度
は隅部に溝入れおよび何らの表面処理、すなわちロール
加工を行なわなかった場合のそれに達していないという
問題点がある。

この発明は上記問題点を解決することを基本的な目的と
し、金属表面の研削面を荒らすことなく疲労強度を向上
させることのできる金属表面の高強度化方法を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、この発明は金属成形品をロール加工し、次い
で金属表面を研削した後にガラスビーズを投射すること
を特徴とする。

また前記ガラスビーズをその粒径がＱ、２〜０．６＃で
あるようにすることが望ましい。

作用 この発明によればロール加〒を行なった金属表面にガラ
スビーズを投射することにより疲労強度が向上される。

このように従来用いられている鋼球よりも比重の小ざい
ガラスビーズを使用することにより研削面を荒らすこと
なく疲労強度が十分に向上する。このため疲労強度を向
上させるだめのロール加工は曲がりを生じないように低
荷重で行なうことができる。この荷重は金属成形品の偏
性により定まるものであり、一定の数値として限定され
るものではないが、前述のクランクシャフトに用いられ
るような材質からなる金属成形品では１００〜１０００
Ｋｇの範囲にあるのが望ましい。

なお前記ガラスビーズは一般的には比重は２．００〜４
．００である。またその粒径が０．２〜０．６＃である
ようにすれば、研削面を荒らすことなく前記疲労強度を
より有効的に向上させることができる。

このガラスビーズの粒径をＱ、２Ｍ未満にすると疲労強
度の向上効果は不十分でおり、０．６８を越えると研削
面が荒れて面粗度が低下するという問題点がある。この
ためガラスビーズの粒径は０．２〜０．６ｓの範囲内に
あるのが望ましい。

ただし、疲労強度の向上およびガラスビーズの投射によ
る面粗度は表面処理が行なわれる金属成形品の材質にも
関わるものでおり上記範囲に必ずしも限定されるもので
はない。しかしクランクシャフトに用いられるような一
般的な焼入、焼戻鍛鋼品ではガラスビーズの粒径は前記
範囲内であるのが望ましい。

また、このような研削後のショツト材としてはガラスビ
ーズの他にこのガラスビーズと同等の比重および硬度を
有する材料を用いることも可能である。この場合の粒径
としては前記ガラスご−ズの粒径と同様である。

実施例 以下にこの発明の実施例を従来例と比較して説明する。

金属成形品としてピン２ｂの径が４２　、ｒｐ、ｒＨ、
ジャーナル２Ｃの径が５５８のクランクシャフト（ＪＩ
Ｓ　５５０Ｃ）を用いる。このクランクシャフト１に研
削を行なう前に研削を容易にするために溝入れを行なっ
た場合と行なわなかった場合、ざらに研削前に曲がりが
生じない低荷重でロール加工を行なった場合と行なわな
かった場合について比較する。

溝入れを行なわない場合にはクランクシャフト１のピン
フィレット１２の半径が２．５＃のちのを用い、溝入れ
を行なう場合にはビンフィレット１２の半径が１．３＃
で、深さ０．４８の溝入れを行なったものを用いる。溝
入れしたものにロール加］二を施さない場合（比較例１
）には金属表面に何らの表面処理を行なわないもの（比
較例３）よりも疲労強度が２１％劣っている。これに対
して溝入れし、その後にロール加工を施したちの（比較
例２）はロール加工を施さないもの（比較例１）に対し
て疲労強度が２８％向上する。しかし表面に何らの表面
処理を施していないもの（比較例３）の疲労強度にまで
は達してはいない。

一方、本発明の実施例では溝入れを行ない、次いでロー
ル加工をして研削を行ない、その後にガラスビーズの投
射を行なう。このガラスビーズはその化学成分が５ｉ０
２７２％、Ｎ１１２０１４％、Ｃａ０８％、ＭＩＪＯ４
％、△２２０３１％からなり、直比重２．５２、硬ざＨ
４５０〜５２０の性状を有しており、形状として８０％
以上が粒径２９７〜４２０ｐｍの球形からなるものを用
いる。

この発明の実施例では前）ホのように溝入れを行なった
後にロール加工を施し、次いで研削を行ない、その後に
第１図に示されるようにこのガラスビーズ５をエアー圧
５に’Ｊｒ／ＣＩｒｔでノズル６から回転台７に仮固定
されて回転させられるクランクシャツ第１のフィレツ１
〜部２の金属表面に２分間投射した。その結果アークハ
イトは０．１５ｍでおった。この実施例における金属表
面は第２図（Ｂ）に示されるように表面粗度を低下させ
ることなく残留応力が増大されており、そのため第２図
（Ａ＞に示すように、表面に処理を施してい／よいしの
（比較例３）よりも疲労強度か１５％向上した。

なお、この実施例では研削前に）苫入れを行なった部位
について従来例と比較したが溝入れの必要でない部位に
応用し、研削面の表面粗度を低下ざぜることなく表面の
疲労強度を向上させることが可能であり、また表面処理
を行なう金属成形品としても自動車用のクランクシＸ・
フトに限定されるものではなく、研削面の表面粗度を低
下させることなく疲労強度を増大させたい金ｙぶ成形品
に応用することができる。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明によれば、曲がりが生じ
ない低荷重でロール加工した金属成形品の金属表面にガ
ラスビーズを投射することができるので金属成形品に曲
がりを起させることはなく、また研削面を荒らして表面
粗度を低下させることなく表面の疲労強度を向上させる
ことができ、材料の耐久性を向上させることができる効
果がおる。

なあ、ガラスビーズの粒径を０．２〜０．６ｉｗとすれ
ば、金属材料の性状により研削面の表面粗度を低下させ
ることなく疲労強度の向上効果を最も有効的とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例におけるガラスビーズの投射
工程を示す斜面図、第２図はこの発明の実施例と従来例
の性能を比較したグラフでおり、（Ａ＞は各比較例の疲
労強度を示すグラフ、（Ｂ）はこの発明の実施例と従来
例の表面からの距離に対する残留応力を示すグラフ、第
３図は従来の隅部の金属表面のＵ側方法を示す断面図で
あり、（、Ａ）は溝入れを行なうことなく砥石で研削す
る場合の隅部の断面図、（Ｂ）は研削を容易にするため
に溝入れをおこなった隅部の断面図−〇ある。 １・・・クランクシャフト　２・・・フィレット部２ａ
・・・隅部　　　　　　４・・・溝第２図（Ａ） 第２図（Ｂ） 第３図（Ａ） 第３図（Ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属成形品をロール加工し、次いで金属表面を研
   削した後にガラスビーズを投射することを特徴とする金
   属表面の高強度化方法。
2. （２）前記ガラスビーズは粒径が０．２〜０．６ｍｍで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
   表面の高強度化方法。