(57)【要約】２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍の疲労強度を金属製部材の母体と同等以上にすべく、そのばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分の疲労強度を高めることができる方法を提供する。２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分の疲労強度を改善する方法でおいて、ばりの止端部分に所定の条件でショットを投射することを特徴とする。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手のばりの止端部分の疲労強度を改善する方法であって、
前記ばりの止端部分に所定の条件でショットを投射することを特徴とするばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法。
【請求項２】
請求項１に記載のばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法において、
前記金属製部材は、含有炭素量が0.2〜１．２％の機械構造用炭素鋼またはステンレス鋼であることを特徴とするばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法。
【請求項３】
請求項１または2に記載のばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法において、
前記金属製部材の軸方向に対して４５〜７０度傾斜した方向から前記ショットを投射することを特徴とするばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法において、
前記ばりの止端部分は、ばり付摩擦圧接継手のばりの止端から軸方向へ2ｍｍの範囲の部分であることを特徴とするばりの止端部分の疲労強度改善方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法において、
前記２個の金属製部材は、複数の金属製部品を連結して成りかつ旋盤による加工が不可能な形態を有する構造体の一部分を構成するものであることを特徴とするばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載のばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法において、
前記２個の金属製部材は、材質が相互に異なることを特徴とするばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法に係り、より詳しくは、２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分の疲労強度を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、工業製品の高性能化および多機能化をはじめ、生産性の向上、省エネルギ化および省資源化が一層強く求められており、それに応える部材の接合法の一つとして摩擦圧接法がある。そして、図２に示すように、２個の部材ＡおよびＢを摩擦圧接法によって接合すると、２個の部材Ａ・Ｂを摩擦圧接法により接合して成る摩擦圧接継手部にばりａおよびｂが生じる。【０００３】
ところで、これまでは、摩擦圧接法で製作された金属製部品の多くは、機械的強度および外観上の観点から、摩擦圧接法で生じたばりを除去して用いられていた。【０００４】
しかし、最近は、図３に示すように、複数の金属製部品を連結して成りかつ旋盤による加工が不可能な形態を有する構造体のばりを除去することが困難であることや、生産性の向上などの理由から、摩擦圧接継手のばりを除去しないで使用することがあり、それに伴って、ばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分に応力集中が発生して疲労強度が低下する。その結果、摩擦圧接継手のばりを除去しないで使用する場合には、ばりの止端部分が十分な疲労強度を持つように、金属製部材を大径にする必要があった。
【発明の開示】
【０００５】
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、２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍の疲労強度を金属製部材の母体と同等以上にすべく、そのばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分の疲労強度を高めることができる方法を提供することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明におけるばり付摩擦圧接継手の疲労強度改善方法は、２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部分の疲労強度を改善する方法であって、前記ばりの止端部分に所定の条件でショットを投射することを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明における金属製部材は、機械構造用炭素鋼またはステンレス鋼で製作されたものであることが望ましい。
【０００８】
またなお、本発明においては、金属製部材の軸方向に対して４５〜７０度傾斜した方向からショットを投射することが望ましい。
【０００９】
以上の説明からも明らかなように本発明は、２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手のばりの止端部分の疲労強度を改善する方法であって、前記ばりの止端部分に所定の条件でショットを投射するから、２個の金属製部材を摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の接合部の疲労強度を金属製部材の母体と同等以上にすべく、そのばり付摩擦圧接継手のばりの止端部分の疲労強度を適確に高め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、本発明を適用したばりの止端部分の疲労強度改善方法の一実施例について図面に基づき詳細に説明する。接合する２個の鋼製丸棒を、端面を相対向させて配置した後、一方の鋼製丸棒を固定するとともに、他方の鋼製丸棒を所定速度で回転させながらその端面を、一方の鋼製丸棒の端面に、摩擦圧力で押し付けて摩擦熱を発生させ、続いて、他方の鋼製丸棒の回転を止めた後、他方の鋼製丸棒を一方の鋼製丸棒に摩擦圧力より高いアプセット圧力で押し付けて、一方の鋼製丸棒に他方の鋼製丸棒を接合する。【００１１】
通常圧接部は、熱影響により母材よりも硬くなり強度も上がる。しかし、こうした２本の鋼製丸棒同士の圧接により、継手部分にばりが発生するため、ばり止端部に応力集中が発生し母材よりも強度が低下する場合がある。ばりの止端部分の丸みは、アプセット圧力の高低により変化するので、アプセット圧力を低くすれば、ばりの止端部分の丸みの曲率半径が大きくなって応力集中係数を小さくできる。そこで、含有炭素量が多い鋼製の丸棒では、アプセット圧力を低くすれば、ばり付摩擦圧接継手の接合部近傍の疲労強度は、鋼製丸棒における継手からはなれた部分（母体部分）のそれと同等以上になる。しかし、含有炭素量が少ない鋼製の丸棒では、鋼製丸棒同士の接合可能な範囲でアプセット圧力を低くしても、ばり付摩擦圧接継手の近傍の疲労強度は、母体部分のそれよりも低くなる。【００１２】
そこで、直径１６ｍｍの機械構造用炭素鋼Ｓ２５Ｃ、Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５ＣおよびＳ５５Ｃをそれぞれ用いて、平行部の直径が１２ｍｍ、平行部の長さが６０ｍｍの基準試験片を製作し、続いて、各基準試験片を中央部でマイクロカッターにより切断する。次いで、上述したようにして、切断した２本の基準試験片を、端面を相対向させて配置した後、一方の試験片を固定するとともに、他方の試験片を回転数3600ｒｐｍで回転させ、かつ、摩擦圧力を51ＭＰａに、アプセット圧力Ｐ２を９４ＭＰａにそれぞれ設定して、切断した２本の基準試験片の摩擦圧接を行い、これにより、基準試験片のばり付摩擦圧接継手を作製した。なお、このアプセット圧力Ｐ２の９４ＭＰａは、いずれの材料においても、ばり付摩擦圧接継手の近傍の疲労強度が母体部分のそれよりも低くなる条件のものである。【００１３】
次に、基準試験片のばり付摩擦圧接継手の近傍におけるばりの止端部から軸方向へ2ｍｍの範囲の部分に、基準試験片の軸方向に対する傾斜角度（噴射角度）４５度の方向から、平均粒径１５０μｍのショットを、噴射圧0.2ＭＰａ（投射速度約５０ｍ／ｓ）で１２秒間投射し、続いて、最大容量９８ＭＰａの回転曲げ疲労試験機を用いて、回転数を約３５００ｒｐｍとして室温で、ショット投射後の各試験片について疲労試験を行った。【００１４】
なお、本疲労試験では２×１０６回の疲労強度を疲労限界とした。【００１５】
この疲労試験の測定結果のうち炭素鋼Ｓ２５ＣおよびＳ５５Ｃのものをグラフで表すと、図１に示すようになる。【００１６】
この図１からは次のことが分かる。すなわち、いずれの機械構造用炭素鋼においても、摩擦圧接法により接合して成るばり付摩擦圧接継手の近傍の疲労強度は、母体部分のそれよりも低下したが、ショットを投射すると、母体部分の疲労強度以上に向上した。【００１７】
なお本発明を適用して製造した構造物の一具体例を図3に示したが、複数の金属製部品を連続して成りかつ旋盤による加工が不可能な形態を有する構造体は、この他にも種々のものがある。例えば、図4に示す配管ジョイント、図5に示すディスクブレーキプレート、図6に示す都市ガスバルブ、図7に示すクランクシャフト、図8に示すリアアクスルハウジング等が挙げられ、本発明はこれらのものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明を適用した炭素鋼Ｓ２５ＣおよびＳ５５Ｃの疲労試験の測定結果である。
【図２】図２は、機械構造用炭素鋼で製作した試験片を切断後、摩擦圧接法により接合した際のばり付摩擦圧接継手の状態を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明を適用して製造した構造物の一具体例を示す正面図である。
【図４】図４は、本発明を適用して製造した配管ジョイントの斜視図である。
【図５】図５は、本発明を適用して製造したディスクブレーキプレートの斜視図である。
【図６】図６は、本発明を適用して製造した都市ガスバルブの斜視図である。
【図７】図７は、本発明を適用して製造したクランクシャフトの斜視図である。
【図８】図８は、本発明を適用して製造したリアアクスルハウジングの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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