JPH0112813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は焼入れされた、主として直径３〜27mm
程度の鋼球の表面層硬さを増し、大きな圧縮残留
応力層を得るための表面硬化処理方法に関するも
のである。

（従来の技術） 一般に普通焼入鋼を素材とする軸受部品におい
て、その表面層硬さを増し、大きな圧縮残留応力
層を得るようにして軸受の転がり疲れ寿命の延長
を図ることは広く知られるところであり、その代
表的な手段が特公昭49−38406号公報に示されて
いる。

即ち、この手段は普通焼入鋼よりなる軸受部品
に特別の浸炭や窒化処理をすることなく、焼入れ
前の軸受部品の転走面の表面部を冷間転造の同時
加工によつて、あるいは予め必要な形に成形され
た軸受部品の転走面の表面部に冷間転造、シヨツ
トピニング、シヨツトブラスト、タンブラーなど
の機械的硬化加工によつて前記転走面の表面部の
転位、原子空孔などの格子欠陥を増加させた硬化
層を形成し、焼入れ時に前記の硬化層部分の炭素
及び合金元素の溶解量を増加させてMs点（焼入
れの冷却過程においてマルテンサイド変態の始ま
る温度）をその内部よりも低下させて転走面の表
面部に大きな圧縮残留応力層を得るようにして転
がり疲れ寿命の延長をはかるものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の手段は、それ自体、極め
て有効な手段であるが、一方、一般的には焼入れ
前に成形し、硬化層を形成し、その後、焼入れ時
に硬化層部分の炭素や合金元素の溶解量を増加さ
せるものであるため、焼入れ後においてはその形
状に変化が生じ易く、真円を得難いと共に組織が
崩れて機械的強度が損なわれ易いという問題を内
在している。

本発明はかかる問題点に着目し、焼入れ、焼戻
し後における適切な機械的表面硬化処理手段を見
出すことにより前述の問題を解決し、軸受の転が
り疲れ寿命の延長と鋼球の扱いによる表面きず発
生の減少を図ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的を達成する本発明の特徴とする
ところは、第１図にその実施態様を示しているが
回転バレル法ピーニングによる機械的表面硬化処
理を利用するものであり、焼入鋼よりなる鋼球Ｂ
を焼入れ、焼戻しして、正多角形状の鋼製バレル
１内にその容積を填めることなく、多くても略2/
３の容積部分に入れる。そして、鋼製バレルの中
心を軸４として該バレル１を回転させると共に前
記バレル内の鋼球Ｂに対しバレルの回転と共に、
これに随伴させる回動を与え、バレル内上方側に
回つて来たとき、鋼球を下方へ落下させ、内部に
存在する鋼球の表面へ打ち付ける。

かくして、これを繰り返し、バレルの回転によ
り鋼球と鋼球及び鋼球とバレル内壁とで鋼球の全
表面を打ち付け処理することにある。

ここで、処理される鋼球は通常、直径３〜27mm
程度のものが最も有効であるが、別段、これに制
約されるものではない。

又、前記バレルの回転は余り高速であつては、
遠心力のため鋼球がバレル内壁に密着するだけで
所期の打ち付けは得られない。従つて、バレルの
回転数は80r.p.m以下、好ましくは60r.p.m前後で
ある。

そして、このバレルの回転は60〜180分間繰り
返す。

なお、バレルの形状は、断面円形状とすること
は前記鋼球のバレル内壁への密着性を促進するの
でバレル内上方側にある鋼球の落下を円滑ならし
める上から正多角形が好ましく、とりわけ、正八
角形状が最も実用的である。

（作用） 本発明は上述の如く鋼球を焼入れ、焼戻し後、
回転バレル内に略2/3以下の容積をもつて収容し、
バレルの回転に従つて上方に回つて来た鋼球を
360度回動させることなく途中においてバレル内
上方側より下方へ落下させ、内部の鋼球表面に打
ち付け、これを繰り返すことにより鋼球の焼入れ
により硬度の増した表面に対し更に鋼球同志なら
びに鋼球とバレル内壁で互いに打ち付けを行い、
表面層に塑性変形を起こさせてより一層、硬化さ
せ、それと共に表面層には圧縮残留応力層が得ら
れ、軸受寿命の延長を図る上に頗る効果的とな
る。

（実施例） 以下、更に本発明方法の具体的態様を添付図面
に示す実施装置例にもとづいて説明する。

第１図及び第２図は本発明方法を実施するため
の装置の１例であり、図において１は正八角形状
の回転鋼製バレルで、軸４を中心として回転し得
る如くなつており、その外壁の一部に鋼球の出し
入れ口３を有して支持枠２によつて保持されてい
る。

この場合、回転バレル１は余り高速回転は要求
されず、通常、60回転程度である。

又、回転バレル１の大きさは処理能力によつて
選定され、必ずしも一様ではないが、実用的には
対辺距離700〜800mm、巾600〜700mm位である。

そして、上記回転バレル１を用いて処理を行う
に際しては、例えば、対辺距離724mm、巾660mmの
正八角形鋼製バレル内に出し入れ口３より３〜27
mm径の鋼球Ｂを約200Kg入れ、バレルの中心を軸
として回転数60r.p.mで回転させる。

このとき、鋼球Ｂは予め焼入れ、焼戻しを施し
ておく。

又、回転時間は鋼球の直径により60〜180分を
適宜選定する。

このようにして鋼製バレル１を回転させるとき
は鋼球Ｂは第１図の如く右下側半部において集ま
り、左上半部には空間を残して矢印方向に循環回
動を繰り返し、この間、バレル内壁に接する部分
では鋼球とバレル内壁間で、一方、バレルと共に
回動する鋼球同志の間では鋼球と鋼球の間で互い
に接触し合つて鋼球表面層には塑性変形が惹起さ
れ、更にバレル内上方より下方へ落下することに
より下部の鋼球及びバレル内壁に打ち付けられて
表面層の硬さを増し、大きな圧縮残留応力層を得
る。

なお、処理後、出し入れ口３を開放し、取り出
す。

第３図、第４図は上記の如き表面硬化処理の施
された鋼球について硬さと表面からの深さの関
係、ならびに圧縮残留応力の分布を示している。

これら各図より、先ず第３図では本発明方法に
より硬化処理が施された9.525mm径の鋼球は表面
層の硬さが、鋼球を焼入れ及び焼戻しの熱処りを
した時の硬さが約HV800であるのに対し更に
HV30以上硬くなり、HV830以上となることが分
かる。

一方、第４図では6.35mmの鋼球で表面から約
25μｍ以内の表面層において良好な圧縮残留応力
層が得られることが理解される。

なお、上述の如くして硬化処理の施された鋼球
は、その後、研摩加工により通常の工程に従つて
製品として完成される。

（発明の効果） 本発明は以上の如く焼入鋼よりなる鋼球を焼入
れ、焼戻し後、回転バレルピーニングによる機械
的表面硬化処理によつて処理するものであり、上
記の処理によつて鋼球を焼入れ、焼戻しの熱処理
をした場合に比較し、更に表面層硬さを増し、大
きな圧縮残留応力層を得ることが出来、従来より
常時、検討課題とされている軸受部品の転がり疲
れ寿命の延長と、鋼球の扱いによる表面きず発生
の減少を図る上に顕著な効果が期待される。

特に本発明方法は予め焼入れ、焼戻しを行つた
後に処理するため表面は平滑性が確保され、又、
バレル回動による打ち付けによつて、全表面に均
一な硬化処理が施され、品質の均一化を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の概
要を示す正面断面図、第２図は同側面図、第３図
は鋼球表面層の硬さ分布図、第４図は鋼球表面層
の残留応力分布図である。 １…正多角形鋼製バレル、４…軸、Ｂ…鋼球。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼入鋼よりなる鋼球を、焼入れ、焼戻し後、
   正多角形鋼製バレル内に、その内容積の略2/3以
   下の容積部分に入れ、バレルの中心を軸として回
   転させながら該バレルの回転に伴い、バレル内上
   方側に回つて来た前記鋼球を下方へ落下させ、内
   部に収容された鋼球の表面に打ち付け、これを繰
   り返してバレルの回転により鋼球と鋼球及び鋼球
   とバレル内壁とで鋼球の全表面を打ち付けること
   を特徴とする鋼球の表面硬化処理方法。 ２ 鋼球が直径３〜27mmの鋼球である特許請求の
   範囲第１項記載の鋼球の表面硬化処理方法。 ３ バレルの回転数が80r.p.m以下である特許請
   求の範囲第１項記載の鋼球の表面硬化処理方法。 ４ バレルの回転数が50〜60r.p.mである特許請
   求の範囲第３項記載の鋼球の表面硬化処理方法。 ５ バレルの回転繰り返し時間が60〜180分であ
   る特許請求の範囲第１〜４項の何れかの項に記載
   の鋼球の表面硬化処理方法。 ６ バレル断面形状が正八角形である特許請求の
   範囲第１〜５項の何れかの項に記載の鋼球の表面
   硬化処理方法。