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温間ショットピーニングにおけるばね鋼の機械的性質
豊橋技科大 原田泰典・福岡義晃・森謙一郎・牧清二郎 ばね製品へのショットピーニング処理 →ばね特性の向上 ばね鋼への温間ピーニング処理 変形抵抗の低下 塑性変形量，残留応力の増加 疲労強度の向上 図 ショットピーニング加工
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風 製品 ばね鋼の温間加工における加工条件の影響 従来の研究→報告例がほとんどない 原因：加工温度の設定が非常に困難
従来の研究→報告例がほとんどない 原因：加工温度の設定が非常に困難 図 実際のショットピーニング装置 風 製品 図 風による製品表面の温度低下
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モデル実験 加工条件の制御できるモデル装置の製作 ばね鋼の硬さ，残留応力，表面粗さ などに及ぼす加工温度の影響 硬さ，残留応力を高める最適加工温度 実際の実験 実際の遠心型投射装置の使用 ばね鋼におよぼす硬さ，残留応力， 表面粗さなどの加工温度の影響 硬さ，残留応力を高める最適加工温度 モデル実験の結果との比較
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モデル実験 加工温度を一定に設定 ・ヒーター内蔵の台座による温度保持 ・断熱材カバーによる装置全体の保温 図 モデル装置の概略図
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実験材料 材質：ばね鋼SUP9（0.50～0.60％Ｃ） 熱処理：930℃焼入れ，500℃焼戻し 試験片寸法：厚さ12mm，幅25mm，長さ100mm 残留応力測定 Ｘ線照射マスク：3mm×3mm Ｘ線条件：管球Cr，管電圧30kV，管電流10mA 表面粗さ測定 レーザーによる三次元形状測定器
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モデル実験による結果 硬さ分布 図 板厚方向の硬さ分布（ｖ＝３６m/s）
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残留応力分布 図 板厚方向の残留応力分布（ｖ＝３６m/s）
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圧縮残留応力に及ぼす加熱温度の影響 圧縮残留応力の解放温度
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残留応力の解放温度 図 残留応力に及ぼす加熱温度の影響
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残留応力 硬さ 変形量 回復 加工温度 モデル実験 硬さ，残留応力を高める最適加工温度 ・硬さ分布 → ２００℃付近
硬さ，残留応力を高める最適加工温度 ・硬さ分布 → ２００℃付近 ・残留応力分布 → ２００℃付近 加工温度 回復 残留応力 硬さ 変形量 最適加工温度 最適加工温度 ＝ ２００℃付近
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実際のショットピーニング実験 測定温度 加工前の加熱温度 図 実際のショットピーニング装置の概略図
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実験材料 材質：ばね鋼SUP9（0.50～0.60％Ｃ） 熱処理：930℃焼入れ，500℃焼戻し 試験片寸法：厚さ12mm，幅25mm，長さ100mm
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硬さ分布 図 板厚方向の硬さ分布（ｖ＝40m/s） 図 板厚方向の硬さ分布（ｖ＝80m/s）
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残留応力分布 図 板厚方向の残留応力分布（ｖ＝40m/s） 図 板厚方向の残留応力分布（ｖ＝80m/s）
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残留応力 硬さ 変形量 回復 加工温度 最適加熱温度 実際の実験 硬さ，残留応力を高める最適加熱温度 ・硬さ分布 → ３００～４００℃
硬さ，残留応力を高める最適加熱温度 ・硬さ分布 → ３００～４００℃ ・残留応力分布 → ３００℃付近 加工温度 回復 残留応力 硬さ 変形量 最適加熱温度 実機の実験：最適加熱温度 ＝ ３００℃付近 モデル実験：最適加工温度 ＝ ２００℃付近
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ショットピーニング加工中の表面温度の測定
材料表面の温度低下 図 試験片表面の温度測定
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材料表面の温度 実機の実験：最適加熱温度 ＝ ３００℃付近 モデル実験：最適加工温度 ＝ ２００℃付近
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まとめ モデル実験 最適加工温度 → ２００℃付近 実際の実験 最適加熱温度 → ３００℃付近 （最適加工温度 → ２００℃付近） 回復 残留応力 硬さ 変形量 最適加工温度 加工温度 図 加工温度が与える影響
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