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株式会社 不二WPC
1.WPC処理とは?金属の表面に40~200μmの特殊なショットを高速で噴射させ、局部的に再結晶温度まで高めることにより、熱処理効果、鍛錬効果の加工強化が瞬時に繰り返され、金属表面層の残留オーステナイトのマルテンサイト化や再結晶、組織の微細化を行います。 これにより、金属表面は高硬度で靭性に富んだ微細な組織が形成され内部圧縮残留応力も高めることができます。今まで良く知られているショットピーニングでは、圧縮残留応力を高めることはできますが、組織の微細化等は行うことができませんでした。また、ショットピーニングでは表面が粗くなり、摺動性を向上させることはできませんでした。WPC処理では、ショットピーニングで使用されているショットよりも微細なショットを高速で打ちつけることにより、組織の変化、つまり熱処理効果を出すことができます。WPCは正式には Wide Peening and Cleaning の略ですが、Wonder Process Craft 、Wonder PeeningCraftなどとも呼ばれいます。そのほか、ディンプル加工、Micro Dimple処理とも呼ばれ学会では Fine Particle Bombarding Process と表現しています。2.なぜWPC処理で摺動性が良くなるのか?WPC処理した表面の形状はなだらかで微細な凹凸ができており、またその凹凸も硬度が高くい面圧に負けない組織になっています。この凹部分に潤滑油を保持させることができることと、接触面積の減少により、油ぎれをなくすと同時に、摩耗を減らし、摺動性を向上させています。ガラスの注射器のピストンとシリンダを思い浮かべていただければ判りますが、表面は曇りガラスにしてあります。これも、摺動性を向上させるための知恵と言えます。このように、昔から摺動部に梨地面を作ると摺動性が向上する事は経験的に知られていましたが、面圧のかかる金属にこのような凹凸を作っても圧力に負けてつぶれてしまうため、採用されることはありませんでした。WPC処理では表面の硬度を上げると同時に微細な凹凸を作っていますので、摺動性を向上させることができます。3.なぜWPC処理で疲労強度があがるのか?金属の疲労破壊は表面に微細なクラック(ヒビ)ができ、それが大きくなり最終的に破壊が起こります。疲労強度を上げるにはクラックをできにくくすることと、クラックが広がりにくくすることが重要です。WPC処理はショットをたたきつけているため、圧縮残留応力が高められています。圧縮残留応力とはちょうどバネを縮めた状態と言えます。クラックは引っ張られた時にできますので、もともと縮められた状態にあるWPC処理表面にはクラックが入りにくくなります。金属は非常に硬い炭化物とそれらを結びつけるニッケル、クロム、モリブデン等からなっています。炭化物が大きいとその表面積は小さくなり、結びつきは弱くなります。WPC処理をした金属表面は非常に微細な炭化物組織になっており、その表面積は大きく結びつきも強いものになっています。結びつきが強ければ、当然クラックも入りにくく、入ったとしても広がりにくくなります。このような理由から、WPC処理を施すと疲労に強くなり、折れや欠けが激減します。4.WPC処理における金属組織の変化SCM420浸炭窒化品(写真左)にWPC処理加工を行うと、表面から20~30μm位の組織がフルマルテンに組織変態を起こします。表面の残留オーステナイトの異常層も変態を起こして消滅します。組織も微細化して、表面の内部圧縮残留応力も1,600MPa前後になります。(写真右) |
未処理品×400倍 | WPC処理品×400倍 | 未処理品×2000倍 | WPC処理品×2000倍 |
WPC処理の効果例
①ミッションギアWPC処理実績
①F1用ミッションギア及びエンジン部品等箇所 | 処理 | 寸法 | 条件 | 参考価格(税込) |
---|---|---|---|---|
ピストンピン | WPC | 一律 | 1本 | 1,001 |
WPC+HMS | 一律 | 1本 | 1,502 | |
WPC+DLC | 一律 | 1本 | 4,290 | |
ピストンリング | WPC+HMS | 一律 | 1本 | 1,001 |
WPC+DLC | 一律 | 1本 | 4,290 | |
カムシャフト | HMS | 一律 | 3気筒/本 | 8,580 |
一律 | 4気筒/本 | 1,144 | ||
一律 | 6気筒/本 | 17,160 | ||
カムホルダ | WPC | 一律 | 1個 | 1,144 |
HMS | 一律 | 1個 | 1,144 | |
メタル | WPC+HMS | 一律 | 1枚 | 858 |
スラストメタル | WPC+HMS | 一律 | 1枚 | 1,001 |
ロッカーアーム | WPC | 一律 | 1個 | 1,430 |
WPC+HMS | 一律 | 1個 | 2,145 | |
リフタ | WPC | 一律 | 1個 | 1,430 |
WPC+HMS | 一律 | 1個 | 2,145 | |
ロッカーアームシャフト | WPC | L=100~200 | 1本 | 2,002 |
※長さによる | - | - | ||
WPC+DLC | L=100~200 | 1本 | 10,010 | |
※長さによる | - | - | ||
バルブ | WPC | 全体処理 | 1本 | 1,430 |
WPC+HMS | 全体処理 | 1本 | 2,145 | |
リテーナ・シート | WPC | 一律 | 1枚 | 1,144 |
コンロッド | WPC | 全体、ボルト | 1本 | 5,720 |
少端部強化 | 1本 | 2,860 | ||
シリンダー | WPC | 一律 | 1気筒 | 11,440 |
HMS | 一律 | 1気筒 | 11,440 | |
クランク | WPC | 3気筒 | 1本 | 32,890 |
4気筒 | 1本 | 41,470 | ||
6気筒 | 1本 | 58,630 | ||
プーリー部 | 1箇所 | 10,010 | ||
ミッションギア | WPC | 5速 | - | 71,500 |
6速 | - | 85,800 | ||
メインシャフト | WPC | - | 1本 | 14,300 |
WPC+DLC | - | 1本 | 39,600 | |
カウンターシャフト | WPC | - | 1本 | 20,020 |
WPC+DLC | - | 1本 | 39,600 | |
シンクロリング | WPC | 一律 | 1枚 | 1,144 |
シンクロリングカラー | WPC | 一律 | 1枚 | 1,144 |
シフトフォーク | WPC | 一律 | 1本 | 2,860 |
WPC+DLC | 一律 | 1本 | 8,580 | |
シフトフォークシャフト | WPC | 60mm以内 | 1本 | 858 |
※長さによる | - | - | ||
WPC+DLC | 60mm以内 | 1本 | 4,290 | |
※長さによる | - | - | ||
ローター | WPC | - | 1個 | 17,160 |
アペックスシール 2ピース |
WPC | - | 1台分 | 17,160 |
WPC+HMS | - | 1台分 | 21,450 | |
WPC+DLC | - | 1台分 | 74,360 | |
アペックスシール 3ピース加工含む |
WPC | - | 1台分 | 61,776 |
WPC+HMS | - | 1台分 | 70,356 | |
WPC+DLC | - | 1台分 | 97,240 | |
コーナーシール | WPC | - | 1台分 | 13,728 |
WPC+DLC | - | 1台分 | 34,320 | |
サイドシール | WPC | - | 1台分 | 13,728 |
エキセントリックシャフト | WPC | - | 1台分 | 42,900~ |
WPC+DLC | - | 1台分 | 85,800~ | |
ローターハウジング | 特殊ショット | - | 1枚 | 14,300 |
サイドハウジング | 特殊ショット | - | 1枚 | 11,440 |