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WPC処理®は(株)不二機販、(株)不二製作所、(株)不二WPCの登録商標です。

WPC処理とは?

ショットピーニングやサンドブラストとは違うの?

ショットピーニングとは、金属の表面に無数のメディア(金属などの粒)を高速噴射することで金属を改質する技術で、産業界ではスプリングなどの疲労強度を改善する技術として古くから用いられています。塗装を剥離するときに使うサンドブラスト処理と手法としては似ていても、それが異なる効果を生み出しています。
WPC処理は、こうしたショットピーニング技術をさらに進化させた処理であり、金属の疲労強度の向上だけでは無く、多くの効果をあげる事が可能となりました。

ショットピーニングの代表的なメディアは、ワイヤーを金太郎飴のようにカットしたワイヤーカット形状をしています。

WPC用メディアは、一つ一つの形状がなめらかな球状に作られています。
一見うどん粉のように見えるサラサラとした完全な球体なため、破壊の起点となる鋭角な部分が出来にくくなります。
これを規定の圧力で厳密に管理された環境でショット加工します。目的によって、材料の異なる大きなメディアと小さなメディアを使い、2段階処理するなどメディアの材質、粒径、圧力などさまざまな条件を変えて処理します。

メディアの比較
ショット加工でどうして金属が強くなるの?

ショット加工が金属の性質を変えるというのは、なかなか理解しがたいですが、それに近いものとして、粘り強さと硬さとが要求される刃物などの製造過程で、古来から行われてきた鍛造処理(刀の製造工程など)を考えていただければ理解しやすいかもしれません。

かなづちで叩かれるか、それとも高速噴射されたメディアで叩かれるかという違いはあるにせよ、どちらも叩くことで粘り強い性質を作りだし、焼き入れして表面硬度を上げる、という意味では同じです。技術としては新しいWPC処理の効果と原理が、実は、歴史上で実証済みの作用を含んでいることなんですね。昔の人は偉かったです。

材質にもよりますが、100〜200%以上の表面強度アップが可能で、大幅な強度、耐久性の向上につながります。(10倍以上も寿命が延びる場合も!)

刀のイメージ
瞬時に焼きいれ焼きなまし

金属表面に急速加熱と急速冷却が繰り返され、表層に焼き入れのような作用が働き、硬い表層に覆われていながら粘り強い性質を備えた状態を作り出します。

応力も強度を上げてると聞いたのですが?

溶接や切削など加工された金属には、もともと様々な方向性を持った応力が、その内部に残っています。たとえば溶接ビードの脇に振動により亀裂が入るのは良くありますが、これは、溶融した金属が固形になるときに生じる引張残留応力が原因と言われています。金属に繰り返し負荷が掛かることで構造や強度に余裕があるはずの金属が破壊する大きな要因の一つになっています。

WPC処理は金属内部の複雑な方向性を持つ応力を圧縮残留応力を付加して整えることで、金属の疲労強度を向上させることができます

切削表面は普通、異状層(切削表面にできる硬くて脆(もろ)い層 )が形成されていて、これがクラックや破壊の原因になっています。
WPC処理することにより、この異状層を取り除き圧縮残留応力を負荷されるので、表面硬度が上がり、なおかつ、じん性のある材質へと変化します。

引張と圧縮応力の違い

処理した表面はどのようになりますか?

WPC処理により表面は均質で滑らかなディンプル面(ゴルフボールの様に)を形成されます。
切削加工による直線的な引き目はオイルを逃がすように働きますが(左下図の右側)、形成されたディンプルは、オイル溜り(オイルホール)となり(左下図の左側)、大幅にフリクションを改善することができます。

オイルは表面張力によって盛り上がった状態となり金属同士の衝突、摺動する際にコーティング効果を発揮します。
ミッションを例にとるとフリクションロス軽減によるエンジン回転数の変化、ギアチェンジ時のフィーリング向上、消音効果、虫食いカジリ防止、オイルの汚れが少なくなるなどの効果が現れます。もちろん強度も上がっていますので、耐久性も向上されます。

ディンプル拡大 ディンプルイメージ1


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