(57)【要約】【課題】  新規なショットピーニング用の投射材を提供する。【解決手段】  炭素含有率が０．８６ｍａｓｓ％以上、１．２ｍａｓｓ％以下の鉄系材を素材として、表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位における硬度がＨＶ硬度で５６０以上、かつ、減面率が８０％以上、９２％以下とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットピーニング用の投射材であって、
炭素含有率が０．８６ｍａｓｓ％以上、１．２ｍａｓｓ％以下の鉄系材にて構成され、
表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位における硬度がＨＶ硬度で５６０以上、かつ、
減面率が８０％以上、９２％以下であることを特徴とする投射材。
【請求項２】
ショットピーニング用の投射材であって、
炭素含有率が０．８９ｍａｓｓ％以上、０．９６ｍａｓｓ％以下の鉄系材にて構成され、
表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位における硬度がＨＶ硬度で５８０以上、かつ、
減面率が８３％以上、９２％以下であることを特徴とする投射材。
【請求項３】
ショットピーニング用の投射材であって、
炭素含有率が０．９ｍａｓｓ％以上、０．９５ｍａｓｓ％以下の鉄系材にて構成され、
表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位における硬度がＨＶ硬度で６００以上、かつ、
減面率が８５％以上、９１％以下であることを特徴とする投射材。
【請求項４】
前記鉄系材は、ピアノ線材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の投射材。
【請求項５】
前記鉄系材は、加熱後、鉛パテンティングにより冷却された鋼線素材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の投射材。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の投射材の製造方法であって、
ワイヤー状の鉄系材を加熱後、鉛パテンティングにより冷却する熱処理工程と、
前記熱処理工程が終了したワイヤー状の鉄系材を塑性流動させながら伸張し、予め設定された減面率となるまで断面積を縮小させる伸線工程と、
前記伸線工程が終了した鉄系素材を予め設定された長さに切断する切断加工工程と、
前記切断加工工程が終了した鉄系素材に外部から圧力を加え、角部を丸めるように塑性流動させて球状に加工する丸め加工工程と
を備えることを特徴とする投射材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットピーニング用の投射材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載のショットピーニング用の投射材は、硬度をＨＶ７００以上とするために、炭素含有率が０．７〜１．０重量％の鋼線素材を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６１９３３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、従来と異なる新規なショットピーニング用の投射材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、ショットピーニング用の投射材であって、炭素含有率が０．８６ｍａｓｓ％以上、１．２ｍａｓｓ％以下の鉄系材にて構成され、表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位における硬度がＨＶ硬度で５６０以上、かつ、減面率が８０％以上、９２％以下であることを特徴とする。これにより、新規なショットピーニング用の投射材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係る投射材の製造方法を示す工程表である。
【図２】寿命と減面率との関係を示すグラフである。
【図３】寿命と炭素含有率との関係を示すグラフである。
【図４】炭素含有率と硬さ（硬度）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。
【０００８】
そして、本実施形態に係るショットピーニング用の投射材は、（ａ）素材の炭素含有率、（ｂ）硬度、及び（ｃ）減面率が以下の要件を満たすものである。つまり、以下の第１〜３投射材のうちいずれかである。
【０００９】
なお、本実施形態に係る投射材は、金属製のコイルばね等の弾性部材にショットピーニングを行う際に用いるものである。
＜第１投射材＞
材質：炭素含有率が０．８６ｍａｓｓ％以上、１．２ｍａｓｓ％以下の鉄系材
硬度：表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位においてＨＶ硬度で５６０以上
減面率：８０％以上、９２％以下
＜第２投射材＞
材質：炭素含有率：０．８９ｍａｓｓ％以上、０．９６ｍａｓｓ％以下の鉄系材
硬度：表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位においてＨＶ硬度で５８０以上
減面率：８３％以上、９２％以下
＜第３投射材＞
材質：炭素含有率が０．９ｍａｓｓ％以上、０．９５ｍａｓｓ％以下の鉄系材
硬度：表面からの深度が直径寸法の１／４となる部位においてＨＶ硬度で６００以上
減面率：８５％以上、９１％以下
なお、本実施形態に係る投射材の製造方法では、後述するように、浸炭処理や脱炭処理等の炭素含有量を変化させる処理を素材に対して施さないので、本実施形態に係る投射材の炭素含有率は素材の炭素含有率と同じである。
【００１０】
そして、本実施形態では、素材、つまり鉄系材として、ピアノ線材（ＪＩＳ  Ｇ  ３５０２）、硬鋼線材（ＪＩＳ  Ｇ  ３５０６）又は高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５）等の鋼材を用いている。
【００１１】
また、本実施形態における減面率は、後述する伸線工程前の断面積をＳ１とし、伸線工程後の断面積をＳ２としたとき、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１×１００として定義される。なお、断面積とは、ワイヤー（円柱状）の線材を長手方向と直交する面で切断したときの断面をいう。
【００１２】
そして、線材の断面形状が円とみなすことが可能な場合には、伸線工程前の直径をＤ１とし、伸線工程後の直径をＤ２とすれば、減面率は、（Ｄ１2−Ｄ２2）／Ｄ１2×１００＝｛１−（Ｄ２／Ｄ１）2｝×１００となる。
【００１３】
＜本実施形態に係る投射材の製造方法＞
図１は、本実施形態に係る投射材の製造方法を示す概略工程図である。
先ず、ワイヤー状の鋼線素材に熱処理を施し、金属組織全体をパーライト化する（Ｓ１：熱処理工程）。なお、本実施形態に係る熱処理工程では、加熱された鋼線素材を鉛パテンティングにより冷却している。
【００１４】
そして、熱処理が終了した鋼線素材を塑性流動させながら伸張し、減面率が上記範囲となるように断面積を縮小させる（Ｓ３：伸線工程）。これにより、加工硬化した鋼線素材（以下、伸線素材という。）が得られる。なお、本実施形態に係る伸線工程は、冷間（常温）状態にて引き抜き加工により行われる。
【００１５】
次に、伸線素材の長手方向寸法が、後述する「丸め加工工程」に適した長さとなるように伸線素材が切断される（Ｓ５：切断加工工程）。そして、所定長さに切断された伸線素材（以下、粒素材という。）に外部から圧力を加えることにより、粒素材の角部を丸めるように塑性流動させて粒素材を球状に加工する（Ｓ７：丸め加工工程）。
【００１６】
なお、本実施形態に係る丸め加工工程では、粒素材を壁等の被衝突部材に投射することにより粒素材を加工硬化させ、伸線工程による加工硬化と併せて最終的に上記の硬度を得ている。
【００１７】
＜本実施形態に係る投射材の特徴＞
減面率が小さくなるほど、塑性流動が小さくなり、加工硬化が小さくなるので、図２に示すように、投射材の寿命が長くなる。因みに、図２に示す試験結果は、減面率以外の要件、つまり炭素含有率を０．９２ｍａｓｓ％とし、硬度をＨＶ硬度で７００以上とした場合の試験結果である。
【００１８】
なお、投射材の寿命を表す指標として、通常、日本ばね工業界（ＪＳＭＡ）規格の規格番号ＳＤ００１：２００２に規定されるようにアービン型寿命試験機で測定された平均寿命が用いられることが多い。
【００１９】
上記平均寿命は、（ａ）翼車を回転させて投射材を所定回数だけ標的に繰り返し衝突させた後、破壊又は摩耗した投射材をふるい落とす。次に、（ｂ）試験開始前の投射材の重量と同一となるまで新しい投射材を補給した後、再び、投射材を所定回数だけ標的に繰り返し衝突させた後、破壊又は摩耗した投射材をふるい落とす。
【００２０】
そして、補給した投射材の総重量が試験開始前の投射材の重量と同一となるまで上記（ｂ）を繰り返し、補給した投射材の総重量が試験開始前の投射材の重量と同一となったとき、つまり残留率が０％となったときの総繰返投射回数を平均寿命という。
【００２１】
なお、図２及び図３に示す寿命とは、残留率が４５％となったときの総繰返投射回数を示している。これは、残留率が０％となったときの総繰返投射回数と残留率が４５％となったときの総繰返投射回数との間で相関関係がある点、及び試験時間の短縮等の観点から、図２及び図３では、残留率が４５％となったときの総繰返投射回数を簡易的に寿命として用いている。
【００２２】
また、図３に示すように、炭素含有率が大きいほど、投射材の寿命が長くなる。因みに、図３に示す試験結果は、炭素含有量以外の要件、つまり減面率を９２％とし、硬度をＨＶ硬度で７００以上とした場合の試験結果である。なお、図４に示すように、炭素含有量が増大するほど、硬度が高くなる。そこで、本発明では、上記の第１投射材〜第３投射材のうちいずれかの投射材を採用している。
【００２３】
なお、従来の投射材、例えば硬鋼線材を素材として、減面率を約９４％、硬度をＨＶ硬度で７３５とした場合の寿命は２８１４回であった。これに対して、本発明に係る投射材、例えば、ピアノ線材を素材として、減面率を約８９％、硬度をＨＶ硬度で７１２とした場合の寿命は３６８８回であった。このように、本発明によれば、投射材の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
（その他の実施形態）
本発明に係る投射材の製造方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、切断加工工程後であって丸め加工前、又は丸め加工工程後に低温熱処理工程を実施してもよい。
【００２５】
また、上述の実施形態に係る丸め加工工程では、素材を壁等の被衝突部材に投射したが、これに限定されるものではなく、例えば、圧造又は鍛造にて丸め加工工程を実施してもよい。
【００２６】
また、上述の実施形態では、鉛パテンティングにより素材を冷却したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油冷、水冷、空冷、アルミナや砂等の流動槽を用いた冷却であってもよい。
【００２７】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
なお、本発明は、投射材及び当該投射材の製造方法に関する発明であるので、当該投射材を投射するワークは、コイルばねに限定されるものではなく、ショットピーニングを行うワークであれば、どのようなワークでもよい。つまり、リーフスプリング、スタビライザ、皿ばね及び渦巻きばね等の弾性部材は勿論のこと、その他の金属製ワークであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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