ショットブラスト装置で使うシャフト部材の熱処理と曲がり問題

はじめに ─ 製造業における「曲がり問題」とは何か

製造現場において、ショットブラスト装置の核となる部品の一つがシャフト部材です。
このシャフト部材は、磨耗や衝撃に強く、かつ正確な寸法精度を要求されるという点で、製品そのものの性能に直結する重要なパーツです。

そのシャフト部材において最大の課題のひとつが「曲がり」問題です。
設計通りの真直度を保てない場合、装置全体の不良率増加、生産停止など深刻な影響が生じます。
本記事では、昭和的なアナログ手法がいまなお色濃く残る現場のリアルとともに、熱処理過程と曲がり抑制の実践的なアプローチをご紹介します。

ショットブラスト装置の要、シャフト部材の役割

ショットブラスト装置のシャフト部材は、高速で回転しメディア（ショット）を打ち出すタービンを支えています。
ここで要求されるシャフト材質の多くはS45Cなどの中炭素鋼、またはSCM系の合金鋼が主流です。

これら材料は連続的な衝撃荷重、摩耗、場合によっては高温下にも耐えねばなりません。
導入現場では、寸法精度（真直度、丸み）や表面硬度への要求も高く、加工～熱処理プロセス、さらには後工程としての仕上げ研磨まで、各段階が深く絡み合います。

なぜ真直度・曲がりが問題となるのか

・ミクロン単位の曲がり・反りがあると、最終的にベアリング嵌合不良、異音や高負荷などが生じます。
・製品寿命や作動安全性の観点で過酷なNG要因となり、現場では寸法公差外が一発NGの超重要部品です。

熱処理プロセスが曲がりの引き金になるワケ

シャフト部材への熱処理工程（焼き入れ・焼き戻し等）は、硬度や耐摩耗性を引き上げ品質を大きく左右します。
一方で、この加熱・冷却の過程で「曲がり」が発生しやすくなります。
この現象は、アナログ業界で「熱処理屋泣かせ」とも揶揄され、長年の現場知見からも教訓が積み重なっています。

曲がり発生の主因

・急激な温度変化による膨張・収縮差
・母材内部の成分分布（綿密度）の偏りや内部応力
・焼入れ媒体（オイル、水、ガス）の偏流による冷却ムラ
・治具拘束方法による歪み
・素材段階の欠陥・残留応力

特に全体焼入れでは、急激なクエンチ（急冷）により中心部と表層との温度勾配差が「反り」「曲がり」となって現れます。
この問題は設計値から外れる危険性が高まるうえ、加工工数やコスト増大の要因ともなります。

昭和的アナログ現場に残る「曲がり修正」ノウハウ

デジタル化・自動化が進む一方で、いまだ多くの熱処理工程やシャフト仕上げ現場では、“昭和時代”さながらのノウハウが必要不可欠です。

職人技による矯正・修正

曲がりが発生したシャフトは、熟練工による「矯正プレス」や「ポイント焼きなまし」などで修正されることが多いです。
たとえば、三点支持で最大曲げ箇所を特定し、必要に応じて過反りを与え元位置に戻す――この工程は職人の“手感”が勝負所。
曲がりが大きい場合には再加熱し、徐々に矯正を行うなど、アナログ技が今なお活きています。