1.はじめに

ショットピーニングは、ギヤなどの自動車用駆動部品において、疲労強度や耐久性を向上させる表面改質技術として広く利用されています。
一方で、従来のショットピーニングには課題もあります。それは、投射材の衝突によって部品の表面粗さが増加する場合があるという点です。

特にギヤ歯面では、表面粗さの増加が摩擦や動力伝達効率、NVH（騒音・振動・不快感）特性に影響する可能性があります。
要求される表面性状を満たすため、後工程での研磨が必要となる場合もあります。

近年、xEVの普及に伴い、駆動部品にはさらなる小型化・高耐久化に加え、電費向上や静粛性の確保が求められています。

こうした課題に対応するため、マコーが開発したのが、ウェットショットピーニング専用の新投射材
「SUSTEAR^🄬-P」です。

2.「投射材」の機械的性質に着目する

ショットピーニングの効果は、処理方式や投射条件だけでなく、使用する投射材によっても変化します。

同じピーニング処理であっても、投射材の粒径や質量、硬さなどの機械的性質によって、部品表面に与える作用は異なります。
これらの特性は、部品表面への圧縮残留応力の付与や表面粗さの変化に関係しています。

そこでマコーが着目したのが、投射材そのものの機械的性質です。

新投射材「SUSTEAR^🄬-P」は、ウェットショットピーニングにおいて、圧縮残留応力の付与と表面粗さの増加抑制を両立することを目指して開発されました。

図①｜新投射材「SUSTEAR^🄬-P」

3.SUSTEAR^🄬-Pに期待される効果

SUSTEAR^🄬-Pは、ウェットショットピーニングの「微細投射材＋幅広ガン」という処理技術と組み合わせることで、駆動部品の表面処理における課題の改善を目指しています。

4.ギヤ・駆動部品の表面処理工法比較

ギヤや駆動部品の高耐久化には、浸炭や窒化、DLCコーティングなど、さまざまな表面処理技術が活用されています。
各工法には異なる特長があり、求められる性能や処理条件によって適切な方法は異なります。
ウェットショットピーニングは、微小な投射材の衝突によって圧縮残留応力を付与し、疲労強度の向上を図る技術です。

以下に、主な表面処理工法の特徴を比較します。

表①｜ギヤ・駆動部品の主な表面処理工法比較

項目	浸炭	窒化	DLCコーティング	ウェットショットピーニング
主な目的	表面硬度・耐摩耗性向上	表面硬度・耐摩耗性向上	超硬質による耐摩耗性・低摩擦	疲労強度・じん性向上
処理原理	高温でC拡散→表層硬化	N拡散→硬い窒化物生成	表面に炭素系硬質薄膜形成	微小ショット衝突で残留圧縮応力導入
表面硬度	◎（高い）	〇（やや高い）	◎（非常に高い）	△（上昇効果は小さい）
耐摩耗性	◎	〇～◎	◎（特に優秀）	△（単独では限定的）
疲労強度	〇（場合により低下も）	〇	△（はく離リスクあり）	◎（亀裂抑制に有効）
じん性維持	△（硬化層脆化の懸念）	〇	△（割れ・はく離リスク）	◎（母材じん性を損なわない）
適用部品例	ギヤ、シャフト、カム	ギヤ、バルブ部品	ピストンピン、カム、摺動部品	ギヤ、スプリング、シャフト
コスト	〇	〇	△（高い）	◎（比較的低コスト）
工程の難易度	熱処理炉必要	専用炉必要	真空成膜装置必要	ウェットブラスト装置で実施可能
特徴的メリット	高硬度で耐摩耗性大	低温処理・寸法変化小	低摩耗・超耐摩耗	疲労寿命延長・じん性確保

※各工法の特徴を整理した参考比較です。 実際の性能・コスト・適用条件は、 対象材料や処理条件によって異なります。
◎・〇・△は一般的な傾向を示すものであり、 すべての用途における優劣を保証するものではありません。

このように、ウェットショットピーニングは、疲労強度の向上を目的とした表面改質技術です。
マコーでは、さらに表面粗さの増加抑制にも着目し、ウェットショットピーニング専用投射材「SUSTEAR^🄬-P」を開発しました。

 

5.まとめ

xEV時代の駆動部品には、小型化・軽量化と高耐久化に加え、動力伝達効率やNVH特性への配慮が求められています。
こうした要求に対応するためには、圧縮残留応力の付与だけでなく、表面粗さの増加を抑制することが重要です。

• 疲労強度向上と表面粗さ増加抑制の両立が重要
• 投射材の機械的性質が処理効果に影響
• SUSTEAR^🄬-Pはウェットショットピーニング専用投射材
• 後工程の削減や生産性向上への貢献が期待される

次回は、SUSTEAR^🄬-Pの具体的な評価結果に踏み込みます。圧縮残留応力、投射材の粒度、表面粗さの関係から、SUSTEAR^🄬-Pの特長をさらに詳しくご紹介します。

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✎ 著者情報

グローバルマーケティング部　橘 和寿

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