(57)【要約】【課題】  ショットピーニング後の製品の表面組織を観測することなく、ショットピーニングによる製品表面の温度上昇を考慮して製品を所望状態にショットピーニング処理するようにする。【解決手段】ショットピーニングによる製品の温度上昇を、ショットピーニングの処理条件である各種のパラメータを様々変えて予めコンピュータによりシミュレーションする工程と、このシミュレーション工程の結果に基づきショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定してショットピーニングの処理条件を選定する工程と、この選定した処理条件に基づいて前記製品をショットピーニングする工程と、を含む。【選択図】        無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットピーニングによる製品の温度上昇を、ショットピーニングの処理条件である各種のパラメータを様々変えて予めコンピュータによりシミュレーションする工程と、
このシミュレーション工程の結果に基づきショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定してショットピーニングの処理条件を選定する工程と、
この選定した処理条件に基づいて前記製品をショットピーニングする工程と、
を含むことを特徴とするショットピーニング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のショットピーニング方法において、
前記各種のパラメータは、前記製品の材質、ショットの流量、ショットの噴射圧力、ショットの製品に対する衝突面積、ショットの投射時間、ショット投射速度、ショットの粒径、ショットの比重、カバレッジ、ショット投射手段と製品との距離および製品の比熱、製品のブリネル硬さのうちから適宜選択したものであることを特徴とするショットピーニング方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のショットピーニング方法において、
前記シミュレーションにおけるショットの投射時間は５秒以上であり、かつ前記シミュレーションにおけるカバレッジは２００％以上であることを特徴とするショットピーニング方法。
【請求項４】
請求項１〜3のうちいずれか1項に記載のショットピーニング方法において、
前記パラメータにおける温度は、製品のＡ3変態点であることを特徴とするショットピーニング方法。
【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方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ショットピーニングは常温で製品の表面硬度を高め疲労強度を増加させる冷間加工として広く用いられている。また、このショットピーニングにおいては、ショットと製品の衝突によりショットおよび製品の表面温度が上昇することも古くから知られている（例えば、非特許文献1、非特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、ショットピーニング処理の対象製品のうちには、ショットピーニングによる表面温度の上昇をある範囲に抑えておく必要があるが、その製品の表面の上昇温度をそのショットピーニング処理の処理中に測定することは困難である。
【０００４】
一方、ショットピーニングによる製品の微視的温度上昇、つまりショットの衝突した局部表面が瞬間的に微視的温度上昇をするため、この原理を利用した製品の熱処理の可能性が指摘されているが、そのショットピーニングの処理条件である各種のパラメータについての検討およびその制御が不十分である（例えば、特許文献1）。
【０００５】
このため、従来のショットピーニング処理のラインにおいては、ショットピーニング後の製品の表面組織などにより、ショットピーニングによる製品表面の上昇温度を推定することが行われている（例えば、特許文献1）が、この方法では、ショットピーニングによる製品表面の温度上昇を考慮したショットピーニング処理を行うのに時間がかかる問題があった。
【特許文献１】特公平２−１７６０７号公報
【非特許文献１】Ａ．NIKI−LARI、「First  International  Conference  on  Shot  Peening」  Pergamon  Press、1981年、１９２頁〜４７９頁）
【非特許文献２】American  Wheelabrator  ＆  Equipment  Corp、「Shot  Peening」  American  Wheelabrator  ＆  Equipment  Corp、1951年、１頁〜２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ショットピーニング後の製品の表面組織を観測することなく、ショットピーニングによる製品表面の温度上昇を考慮して製品を所望状態にショットピーニング処理することができるショットピーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明におけるショットピーニング方法は、ショットピーニングによる製品の温度上昇を、ショットピーニングの処理条件である各種のパラメータを様々変えて予めコンピュータによりシミュレーションする工程と、このシミュレーション工程の結果に基づきショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定してショットピーニングの処理条件を選定する工程と、この選定した処理条件に基づいて前記製品をショットピーニングする工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明において各種のパラメータとは、前記各種のパラメータは、前記製品の材質、ショットの流量、ショットの噴射圧力、ショットの製品に対する衝突面積、ショットの投射時間、ショット投射速度、ショットの粒径、ショットの比重、カバレッジ、ショット投射手段と製品との距離および製品の比熱、製品のブリネル硬さのうちから適宜選択したものである。
また、本発明においてシミュレーションにおけるショットの投射時間は５秒以上であることが望ましく、５秒未満では充分なショットピーニングができないことが判明したからである。
またなお、本発明においてシミュレーションにおけるカバレッジは２００％以上であるが望ましく、２００％未満でもショットピーニングができないことが判明したからである。
またなお、本発明において、パラメータにおける温度を製品のＡ3変態点に選定すると、製品の表面に焼入れと同等の硬度を付与することができる。さらに、パラメータにおける温度を製品の再結晶温度など、所望の熱処理にあわせた温度を選定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上の説明からも明らかなように本発明は、ショットピーニングによる製品の温度上昇を、ショットピーニングの処理条件である各種のパラメータを様々変えて予めコンピュータによりシミュレーションする工程と、このシミュレーション工程の結果に基づきショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定してショットピーニングの処理条件を選定する工程と、この選定した処理条件に基づいて前記製品をショットピーニングする工程と、を含むから、ショットピーニング後の製品の表面組織を確認することなく、ショットピーニングによる製品表面の温度上昇を考慮して製品を所望状態にショットピーニング処理することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用したショットピーニング方法の最良の形態について説明する。本ショットピーニング方法は、ショットピーニングによる製品の温度上昇を、ショットピーニングの処理条件である各種のパラメータを様々変えて予めコンピュータによりシミュレーションする工程と、このシミュレーション工程の結果に基づきショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定してショットピーニングの処理条件を選定する工程と、この選定した処理条件に基づいて前記製品をショットピーニングする工程と、で構成してある。
【００１１】
そして、コンピュータにパラメータとして、製品の材質、ショットの流量、ショットの噴射圧力、ショットの製品に対する衝突面積、ショットの投射時間、ショット投射速度、ショットの粒径、ショットの比重、カバレッジ、ショット投射手段と製品との距離および製品の比熱、製品のブリネル硬さのうちから適宜選択したものを入力し、ショットピーニングによる製品の温度上昇をコンピュータによりシミュレーションし、以下に示すようにしてショットピーニングによる製品の上昇温度を演算する。
【００１２】
すなわち、ショットが持つエネルギーが製品の温度上昇に完全に使われた場合には、製品の温度上昇に使用されるエネルギーは、次の（1）式で表される。
1／2ｍｖ2＝Ｅｎ＋Ｅｐ                  （1）
ここで、Ｅｎは熱エネルギー、Ｅｐは変形に要するエネルギーである。
ただし、実際にはショットが製品に衝突すると、ショットは反発係数ｅで反射するので、（1）式は次のようになる。
（1−ｅ2）1／2ｍν2＝Ｅｎ＋Ｅｐ          （2）
ここで、ｅは一般には０．８程度である。また、ｍはショット質量である。
（２）式から、ショットが持つエネルギーのうち（1−ｅ2）倍が熱エネルギーと変形に要するエネルギーになる。その配分を1／2と仮定する。
【００１３】
また、ショットが衝突したときの製品における圧痕径ｄは下記の（３）式で示すようになる。
【００１４】
【数１】
2006341330.tif 000002
ここで、Ｄはショット粒径、ρはショット比重、ｖはショット投射速度、Ｂは製品のブリネル硬さ
【００１５】
ショットが製品に衝突した時に持っていたエネルギーが圧痕径ｄ、深さｈを温度ΔＴだけ上昇させようとすると、製品の比熱がCである場合、ΔＴは下記の（３）式になる。
【００１６】
【数２】
2006341330.tif 000003
これにより、ショットピーニングによる前記製品の上昇温度を推定することができる。
なお本発明では、シミュレーションを上記の計算式によって行ったが、この方法に限定されるわけではない。
【００１７】
本発明によれば、ショットが製品に衝突した瞬間の温度を求めることができ、そのパラメータは、ショットピーニング条件を設定するための条件から適宜選択できるため、製品の表面が所望の温度になるシミュレーションを行うことにより煩雑な実験を行う必要がなくなる。