高温真空環境下における高機能表面改質機械要素のトライボ性能評価

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650147
• Research Institution: OKAYAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤井 正浩 岡山大学, 工学部, 助教授 (80209014)
• Keywords: 表面改質 / トライボロジー / 真空 / 高温 / 機械要素 / 摩擦 / 摩耗

Research Abstract

最終年度にあたる本年度は,実験としては,昨年度までに使用した材料より優れた耐熱性を有すと期待される高機能表面改質材を取り上げ,高温真空下での実験を行い摩擦・摩耗挙動を調べた.さらに,種々の摩耗表面評価に,開発した表面トポグラフィ解析プログラムを適用し,解析方法の妥当性の検討を行い,本手法により摩耗表面の評価をし得るものと結論付けた.本解析法を実際の摩擦・摩耗表面の解析に適用し,これらの摩擦・摩耗挙動との関連を,とくに表面改質層の摩耗,移着および残存の有無と摩擦面の表面トポグラフィの関連に主眼をおいて,検討した結果,高真空・無潤滑下での摩耗では,フラクタル次元を用いることにより,摩耗形態や改質層の状態を評価することができることを示し,凝着性の強い改質表面の場合,フラクタル次元は,摩耗が改質層内にとどまっている間では減少し,さらに残存する改質層が摩耗し母材の露出に伴って未処理の値に近づくことを示した.また,3次元接触応力解析および熱解析を実験結果に適用し,その成果のひとつとして,母材より硬度の小さい表面改質による耐スポーリング能向上のメカニズムは,表面改質層の存在だけでなく接触する表面間の形状一致性によって接触応力ならびに表面下応力が減少するためであることを示した.
なお,上記の表面トポグラフィ解析手法を,工業的により適用範囲の広い油潤滑下での試験結果にも適用し,真空無潤滑下で得られた結果は油潤滑下での摩耗表面評価にも適用可能であるが,フラクタル次元解析では摩耗形状に局部的な特異性を生じるような材料では十分な評価ができないことも明らかとなった.

Research Products

• [Publications] Akira Yoshida : "Tribological Behaviors of Multiplex plated Stainless Steel Rollers in High Vacuum"International Tribology Conference NAGASAKI 2000. 263 (2000)
• [Publications] 吉田彰: "摩耗表面の評価へのフラクタル次元の適用に関する研究"日本機械学会中国四国支部徳島地方講演会講演論文集. No.005-2. 203-204 (2000)
• [Publications] 吉田彰: "改質表面の真空高温摩擦・摩耗特性"日本設計工学会中国支部講演論文集. No.18. 43-47 (2000)