ショットピーニングの装置と受託加工｜ばね・ギア・航空機部品の疲労強度を上げる方法の選び方

ばねやギア、航空機部品の疲れに対する強さを上げるために、表面に鋼球を当てるのがショットピーニングです。表面をきれいにするショットブラストと装置は似ていますが、目的と管理の仕方が違います。

このページでは、ショットピーニングの装置と受託加工を、掲載メーカーの公式情報で整理します。

ショットピーニングで何が変わるか

サカヱ工業は、ショットピーニング効果の最も大きな特長を、圧縮残留応力を利用して、作用する外力に対する作用応力を軽減させることだと説明しています。直径0.5〜2.3mm程度の鋼球を当て、表面を塑性変形させます。

同じ装置で両方に使える機種もありますが、ピーニングでは投射の強さを一定に保つ管理が重要になります。装置と一緒に、測定や管理の方法も相談してください。

ピーニングの装置を掲載している会社

ショットピーニングの装置を公式に掲載している会社と、その方式は次のとおりです。

小物のばねやギアをまとめて処理するならドラム式やテーブル式、狙った部分だけを処理するならエアー式、構造物の一部なら持ち運べる超音波式と、ワークによって装置の形が変わります。

エアー式ピーニングと微粒子ピーニング

不二製作所は、ショットピーニング装置及び微粒子ピーニング（WPC処理・α処理）装置を、無数の球状粒子を被加工物に高速で衝突させ、耐摩耗性や疲労強度、摺動性を高める装置と説明しています。受託加工のショットピーニング部門では、α処理、WPC処理、ショットピーニングを行っています。

• 装置：FDD・CDショットピーニング装置をエアーブラスト装置のラインアップに掲載
• 受託：自動車やバイクのミッション部品、エンジン部品、金型などを加工（受託加工ページ）
• 評価：残留応力測定や硬さ測定、表面形状の測定にも対応
• テスト：来社立ち会い・サンプル郵送のサンプルテスト加工

金型の寿命を延ばす目的でピーニングを使う例もあり、金属製品の寿命向上や摺動性の改善の相談先として、不二製作所は受託と装置の両方を持っています。

超音波ピーニングという選択肢

東洋精鋼が販売するSONATS社の超音波ショットピーニング装置（Stressonic・StressVoyager）は、投射スペースをチャンバーで密閉するため、投射材が少量で済み、集塵機が要らないと説明しています。

• 局部投射ができ、マスキングが不要で段取りを短縮できる
• 既存の設備に取り付けてインライン化できる
• ハンディータイプで、大型構造物や大物部品の一部を加工できる
• ピンタイプは投射材なしでピーニングでき、鋼構造物の溶接部近傍の疲労強度向上に使える（NETIS登録No.CB-100062-A）

用途の例として、航空機のランディングギアのピーニング（ポータブルタイプ）や、ピーンフォーミング成形、溶接下端部の処理が挙げられています。

ピーニングの受託加工

ピーニングは条件の管理が難しいため、まず受託で始める会社も多い分野です。受託加工を公式に掲げている会社は次のとおりです。

航空機部品では、認証や認定を持つ受託先が求められることがあります。東洋精鋼は、AS9100Cの認証とNadcap（Surface Enhancement）の認定を公式に掲げています。

ピーニングに使われる投射材

ピーニングの効果は、投射材の種類と大きさで大きく変わります。掲載メーカーの公式の説明から、投射材の例を並べると次のとおりです。

投射材は使ううちに割れたり小さくなったりするため、ピーニングでは粒の大きさをそろえる管理が欠かせません。分離装置の性能と、投射材の補給の仕方もあわせて確認してください。

ワークの形とピーニング装置の形

ピーニングの装置も、ワークの形と数で形式が分かれます。公式に挙げられている用途を、ワークの形で並べると次のとおりです。

• 小物のばね・ギアをまとめて処理：伊藤機工IDB（小物製品のピーニングに最適なドラム式）、新東工業のドラム式・ゴムエプロン式（用途にピーニング）
• 中小型品を並べて処理：伊藤機工IMT（ピーニング処理）、新東工業SNTX（用途にショットピーニング）
• 吊って回す：サカヱ工業H型（吊り下げ自動回転式）・LH型（ハンガー式）
• 狙った部分だけ：不二製作所のエアー式ピーニング装置、東洋精鋼の超音波ピーニング（局部投射）

ピーニングで確かめる数値

ピーニングの効果は見た目では分かりません。テストや受託を頼むときは、どの数値で合否を決めるかを先に決めておきます。

1. 必要な圧縮残留応力の大きさと深さ
2. 表面の粗さと形の変化の許容範囲
3. 処理する範囲とマスキングの要否
4. 投射材の種類と大きさ
5. 量産での処理時間と管理の方法

伊藤機工はX線残留応力測定装置を、不二製作所と東洋精鋼は残留応力の測定を、公式に挙げています。測定まで同じ会社で頼めると、条件の見直しが早くなります。

ピーニングの装置と受託を選ぶ手順

1. 部品の種類（ばね、ギア、航空機部品、金型、溶接部）と数を出す
2. 処理する範囲が全面か一部かで、装置の形を決める
3. 受託で試作し、残留応力などの数値で条件を決める
4. 量が増えたら、その条件で装置の導入を検討する
5. 航空機部品なら、認証・認定の要否を確認する

小物のばね・ギアをまとめて処理するなら伊藤機工やサカヱ工業、エアーで狙った処理や微粒子ピーニングなら不二製作所、航空機部品や構造物の局所処理なら東洋精鋼が入口になります。