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

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

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

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

　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

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）

残留応力分布 図　板厚方向の残留応力分布（ｖ＝３６m/s）

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

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

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

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

　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

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）

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）

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

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

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

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