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Development of nano-coating film using laser peening and evaluation of tribo performance

Research Project

Project/Area Number 21K03837
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Fujii Masahiro  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (80209014)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords表面改質 / レーザピーニング / テクスチャー / グラファイト / 機械要素 / トライボロジー / 摩擦 / ナノコーティング / ピーニング / レーザ
Outline of Research at the Start

本研究では,トライボ機素表面にレーザピーニングする際の圧力を利用して,ピーニング効果と同時にナノ潤滑剤を強固にコーティングする技術を開発する.このレーザピーニング援用ナノコーティング膜創成法では,トライボ機素の表面粗さを変化させることなく潤滑性向上に有効な形状のディンプルの形成とナノコーティングとの相乗効果により高負荷・高滑り条件の下で長期にわたって優れたトライボ性能を発揮することが期待できる.

Outline of Final Research Achievements

To reduce power loss in power transmission mechanical elements, various surface coatings and surface texturing methods have been attempted. However, it is difficult for these methods to maintain power loss reduction effects over a long period, especially in tribological elements used under high load and high sliding conditions, such as gears. In this study, dimples were formed on the surface of tribological elements using laser peening, and graphite particles, which are expected to reduce friction, were firmly attached simultaneously. This created an overall low-friction surface. Additionally, the load conditions under which the texture formed by laser peening would be effective in sliding rolling contact conditions were investigated, and guidelines for optimizing the texture shape were presented.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年ますます要求が高まっている機械システムの小型化・省力化のためには,それぞれのトライボ機素の表面耐久性の格段の向上と動力損失の低減が必須であり,その実現には従来技術を凌駕する技術の開発が求められる.本研究では,レーザピーニングを援用してトライボ機素の表面強度向上に加えて,表面テクスチャの形成と低摩擦粒子の付着を同時に行い,表面強さと表面潤滑性の両者を向上させ得る表面創成技術の基礎となる成果を得た.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2024 2021

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] レーザピーニングを用いた表面テクスチャが潤滑性と耐スカッフィング性に及ぼす影響2024

    • Author(s)
      山縣充紀,大宮祐也,塩田忠,藤井正浩
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部第62期総会・講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] グラファイト保護層を用いたレーザピーニングの表面性状2024

    • Author(s)
      真鍋泰史,塩田忠,藤井正浩
    • Organizer
      日本設計工学会中国支部講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 浸炭硬化鋼ローラの面圧疲労強度に及ぼす ピーニングで付与した圧縮残留応力の影響2021

    • Author(s)
      藤井 一輝、藤井 正浩、栗原 拓也、一宮 克行
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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