金型の長寿命化のための表面改質 東北大学大学院工学研究科 祖山 均 ショットを使わないピーニング キャビテーション・ショットレス・ピーニングCSP Cavitation S Peening® Shotless Shock wave Smooth surface SOYAMA 登録年月日：平成14年6月21日 ショット・ピーニング キャビテーション ピーニングCP 泡で叩いて強くする Cavitating jet Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics.
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金型の長寿命化のための表面改質 東北大学大学院工学研究科 祖山 均 ショットを使わないピーニング キャビテーション・ショットレス・ピーニングCSP Cavitation S Peening® Shotless Shock wave Smooth surface SOYAMA 登録年月日：平成14年6月21日 ショット・ピーニング キャビテーション ピーニングCP 泡で叩いて強くする Cavitating jet Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 1 Cavitation S Peening® の効果 祖山ほか2名，鍛造技報，82 (2000), pp. 53-57. 鍛造用金型の表面改質 Forging die 疲労き裂 Material 鍛造材 Peened area 圧縮残留応力 の導入 磨耗 Forging die 加工硬化 金型寿命の向上 (50%) Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 2 祖山，熱処理，Vol. 48, No.2 (2008), pp. 74 – 78. Cavitation S Peening®の効果 ダイカスト用金型の表面改質 ５７０℃ １００℃ １６０秒 １５秒 熱疲労試験サイクル 塩浴窒化＋SP（微粒子） ガス窒化＋SP（ 通常 ） 塩浴窒化＋SP（ハード） ガス窒化＋SP（ハード） 塩浴窒化＋Cavitation S Peening® ガス窒化＋ Cavitation S Peening® 0 200 400 600 800 熱疲労試験後の総き裂数 Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 3 新技術CPの特徴（従来技術SPとの比較） 表面粗さの増大抑制 水だけで処理 洗浄不要 コンタミネーション・フリー 粉塵なし ショット不要 曲がり管内面の処理可能 狭隘部の処理可能 SPよりも疲労強度向上 ウォータージェットよりも強力 熱を伴わない処理 ショット ピーニング SP キャビテーション ピーニング CP Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 4 「キャビテーション」とは？ キャビテーション気泡 再膨張 マイクロジェット 固体表面 加圧 減圧 キャビテーションの発達・崩壊の模式図 v2 p gz const . 2 速度 圧力 揚程 衝撃波 単一球状気泡 L.A.Crum, J. Pys, C8-285 (1979). 218 圧力 pt atm 水中 固 相 1 昇 華 曲 線 融 解 曲 線 液 相 気 化 曲 線 沸 騰 キ ャ ビ テ ー シ ョ ン 気 相 100 温度 tw ℃ Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 水の状態図 374 5 キャビテーションの 発生方法とは？ →キャビテーション噴流 群列キャビテーション 自由噴流の様相 リング渦キャビテーション せん断層内の渦キャビテーション 高速水噴流 ノズル キャビテーション気泡雲 衝突面 衝突噴流の様相 祖山，材料，47 (1998), pp. 381-387. Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 6 Pressure gage Plunger pump Pressure gage Floating plate Specimen Pump Nozzle Partition plate with holes Tank A Stage Pump Tank B Tank B Chiller Specimen Plunger pump Upstream pressure gage Chiller Partition plate Nozzle Tank A Header Tank Pressure gage Plunger pump Filter Partition plate with holes Downstream pressure gage Nozzle Test Downstream valve chamber Specimen 中小企業創造基盤技術研究事 業（平成11～12年度） 即効型地域新生コンソーｼｱﾑ 研究開発事業（平成13年度） 地域新生コンソーシアム研究 開発事業（平成18～19年度） Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 7 想定される用途 金型の表面処理（割れやダレの抑制） 歯車などの機械部品の疲労強度向上 摩擦・磨耗特性向上（テクスチャリング） 航空機部品 アルミニウム合金やマグネシウム合金のピーニング ピーンフォーミング 管内面の強化 バリとり 洗浄 ゲッタリング(ウェーハ) ショット ピーニング SP キャビテーション ピーニング CP Intelligent Sensing of Materials Lab., Department of Nanomechanics 8