ばね鋼の表面特性に及ぼすショットピーニング処理条件の影響 および表面残留応力と引張応力との関係

本研究では、ばね鋼（SUP10）の焼入れ焼戻し平板試験片に対して、様々な処理条件下のショットピーニングを施している。ショットピーニング処理条件（ショット粒径、相対硬さ、投射速度）が表面特性（表面残留応力、表面粗さ）に及ぼす影響を、重回帰分析の標準偏回帰係数を用いて評価している。加えて、表面残留応力と引張応力の関係を調査している。その結果、この関係は表面粗さの影響を受け、表面残留応力は、ショットピーニングを施された平板試験片の平均応力として作用すると考えられる。今回採用したショットピーニング処理条件下では、ショット粒径と相対硬さが表面残留応力の変化に有意に影響を及ぼし、その影響度は「相対硬さ＞ショット粒径」である。同じ処理条件下では、ショット粒径、相対硬さ、投射速度が算術平均粗さに有意に影響を及ぼし、その影響度は「投射速度＞ショット粒径＞相対硬さ」である。

In this study, shot peening under various conditions was performed on quenched and tempered plate specimens of spring steel （SUP10）. The effects of shot peening conditions （such as shot size, relative hardness between the heat-treated specimens and shot materials, and shot velocity） on surface properties（such as surface residual stress and surface roughness） were evaluated using standardized partial regression coefficients in a multiple regression analysis. Additionally, the relationship between surface residual stress and tensile stress was investigated. Consequently, this relationship is in uenced by surface roughness, and the surface residual stress is considered to act as a mean stress in the shot-peened specimens. Under the employed shot peening conditions, shot size and relative hardness significantly affect changes in surface residual stress before and after shot peening, with the degree of contribution ranked as “relative hardness ＞ shot size.” Under the same conditions, shot size, relative hardness, and shot velocity significantly affect the average surface roughness, with the degree of contribution ranked as“ shot velocity ＞ shot size ＞ relative hardness.”

Spring Steel, Shot Peening Conditions, Surface Properties, Multiple Regression Analysis