ショットピーニングとは？｜疲労強度を向上させる表面強化処理

ショットピーニングとは、鋼球などのショット材を金属表面に高速で衝突させ、表層に圧縮残留応力を付与する表面強化処理です。材料を削るブラスト処理とは異なり、表面を叩いて強化するのが特徴で、疲労強度・耐久性の向上を目的として使用されます。

歯車、ばね、シャフトなど、繰り返し応力がかかる部品で広く採用されています。

ショットピーニングの特徴

ショットピーニングの最大の特長は、疲労破壊の起点となる引張応力を抑制できる点です。

• 表面に圧縮残留応力を付与

• 疲労寿命を大幅に延長

• 亀裂の発生・進展を抑制

• 寸法変化が比較的小さい

部品の耐久性を根本から高める処理です。

ショットピーニングで得られる主な効果

ショットピーニング処理により、以下の効果が得られます。

• 疲労強度の向上

• 応力腐食割れの抑制

• 耐摩耗性の改善（副次効果）

• 部品寿命の延長

特に回転部品・ばね部品で効果が顕著です。

ショットピーニングの基本原理

ショット材が表面に衝突すると、表層が塑性変形し、その下層との関係で圧縮残留応力層が形成されます。この圧縮応力が、外部からの引張応力を打ち消し、疲労亀裂の発生を抑制します。

使用される主なショット材

• スチールショット

• カットワイヤー

• セラミックショット

• ガラスビーズ（軽処理）

材質・粒径・投射条件により、強化レベルを制御します。

ショットピーニングとショットブラストの違い

• ショットピーニング表面強化・疲労寿命向上が目的

• ショットブラスト清浄・粗化・前処理が目的

同じ装置を使う場合でも、目的と条件設定が全く異なります。

ショットピーニング処理時の注意点

ショットピーニングでは、以下の点に注意が必要です。

• 処理過多による表面荒れ

• 寸法公差部への影響

• 条件管理（投射速度・被覆率）の重要性

狙う性能に合わせた条件指定が不可欠です。

ショットピーニングの主な用途

• 歯車・ギア

• シャフト・軸

• ばね（コイルばね・板ばね）

• 自動車・航空機部品

• 高疲労負荷部品

高い信頼性が求められる分野で多用されています。

まとめ

ショットピーニングは、金属表面に圧縮残留応力を与え、疲労強度と耐久性を大幅に向上させる表面強化処理です。摩耗対策ではなく、疲労破壊対策として非常に有効で、長寿命化・信頼性向上に大きく貢献します。