号数ばね論文集51号(2006年)
ページ数pp.17-20
種類論文
論文名ショットピーニングにより生じる表面組織と疲労強度の関係
TitleMicrostructured Surface Layer Induced by Shot Peening and its Effect on Fatigue Strength
著者間野日出男1) 近藤覚1) 松室昭仁2)
AuthorHideo MANO 1) Satoru KONDO 1) Akihito MATSUMURO 2)
抄録通常のショットピーニング処理は、圧縮の残留応力の付与と表面粗さの調整を目的とする処理であり,被投射材の相変態を目的とはしていない.しかし,硬い投射材料を用い、投射速度を増加させた条件のショットピーニングを炭素鋼に施すと,塑性流動層やナノ結晶層が発生する.このナノ結晶層が生じたばねは疲労強度が向上することを筆者らが昨年報告した. そこで,この研究では,ショットピーニングによる表面組織の変化と疲労強度への影響を調査した. 試験サンプルとして,オイルテンパー線から製造した圧縮コイルばねを用いた.試験ばねの製造工程はショットピーニング工程以外は同一とし,投射時間を変化させた.投射時間は,100,300,500,1000,2000,3000,6000sの7種類で行った.この時の投射材料は直径0.25mmのカットワイヤーを用いた.これらの試験ばねで,表面粗さ,残留応力を測定し,光学顕微鏡とSEM観察に供した.また,ばね用疲労試験機を用いて疲労試験を実施した.  投射時間300-6000sの試験ばねでは,残留応力分布と表面粗さがほぼ同等であった. 組織観察では,投射時間300sの試験ばねでは表層には母相と塑性流動層のみであったが,1000sでは表面の一部に白層が見られた.3000sよりも長時間投射すると表面がほとんど白層に覆われるようになった.  疲労強度は,投射時間1000sまでは,投射時間とともに疲労強度が向上した.しかし,それ以上投射しても疲労強度は変化しなかった.
Abstract"The shot peening process in normal conditions produces a compressive residual stress on the surface of a material without phase transformation. But, the shot peening process produces a phase transformation(e.g., nanoferrite-phase and metal flow layer) on the surface of carbon steel under the intensified peening conditions of higher peening velocity and the use of a high-hardness shot media. Previously, we reported that the fatigue strength of springs having a nanocrystalline phase were higher than without nanocrystalline phase. This study investigates the microstructural surface layer induced by shot peening and its effect on fatigue strength. The test specimens were compressive coil springs made of oil-tempered wire. The test springs were manufactured by the same process except for the shot peening time. The shot peening time was varied as 100, 300, 500, 1000, 2000, 3000, 6000 s. Shot media was steel cut wire of diameter 0.25 mm. Surface roughness and residual stress distribution were measured. Microstructures were observed with an optical microscope and a scanning electron microscope. And, fatigue tests were carried out by using a spring fatigue test machine. The experimental values of the residual stress distribution and the surface roughness s are almost the same for 300-6000. The spring shot-peened for 300 s consists of the matrix phase and the surface metal flow phase. The spring shot-peened for 1000 s contains the white layer on a part of the surface. For the shot-peened time greater than 3000 s, the white layer almost covered full of surface. The fatigue strength increased with peening time until 1000 s. For the specimens shot-peened for more than 1000 s, the fatigue strength remained at a constant level."
著者の所属1)蠹豢神什扈蝓。押飽γ旅業大学
Belonging1)TOGO SEISAKUSYO CORP. 2)Aichi Institute of Technology
Key Wordsshot peening, nanocrystalline, fatigue strength, coil spring, SWOSC-V