2015 Fiscal Year Research-status Report
浸炭鋼の転動疲労寿命向上に対応した水中キャビテーションピーニングの構築
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15K05775
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
關 正憲 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (10314650)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 機械要素 / 表面処理 / キャビテーション / 壊食 / 質量損失 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，キャビテーションピーニング（CP）条件の最適化を行った上で，浸炭鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証する．そして，浸炭鋼の転動疲労寿命の向上に対応した水中CPを構築することを目的とする．
CP用ノズルはノズルアダプタ，ノズルプレート，ノズルキャップで構成され，これらの構成部品はステンレス鋼製である．平成27年度では，ノズルキャップ穴径ならびにノズルプレート穴径の大きさを変更し，最適なCP用ノズル形状を検証した．CPの加工能力は壊食量から判断でき，壊食量はCP処理前後での試験片の質量差つまり質量損失で求まる．分解能0.1 mgの精密天秤でCP処理前後の試験片質量を測定し，質量損失から壊食量を評価した．質量損失が大きいほどCPの加工能力が大きいと判断した．試験片は90 mm×35 mm×4 mmの大きさのアルミニウムで，質量は33.9 g～34.2 gである．
まず，ノズルキャップ穴径を4.0～7.2 mmの範囲で変えて壊食試験を行った．その結果，ノズルキャップ穴径5.6 mmで質量損失が最大となったため，ノズルキャップ穴径の最適値を5.6 mmとした．次にノズルプレート穴径を0.6～1.4 mmの範囲で変えて壊食試験を行った．その結果，ノズルプレート穴径0.9 mmで質量損失が最大となったことから，ノズルプレート穴径の最適値を0.9 mmとした．
したがって，平成27年度では，CP用ノズルの形状として，ノズルキャップ穴径とノズルプレート穴径の最適値がそれぞれ5.6 mm，0.9 mmとなることを見出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
キャビテーションピーニング（CP）用ノズルの最適形状を見出すために，様々な形状のノズル部品を製作し，壊食試験を行った．その結果，ノズル穴の最適値を見出すことができた．キャビテーションピーニング装置や精密天秤が故障するなどのトラブルはなく，実験を順調に進めることができた．CP装置や精密天秤が故障しても，すぐに修理できるように手配先を確保している．また，CP装置を構成する部品の中には，市販のものだけでなく，自作のものもあるため，図面を準備して，すぐに部品を外注できるような態勢を整えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は，ノズル形状としてノズル穴径に最適条件が存在することを確認できた．平成28年度では，ノズル穴長さに着目し，その最適条件を見出す予定である．また，最終的に疲労試験用の試験円板に円形状のキャビテーションピーニング（CP）を行うための治具を設置し，試験円板の回転速度に対するCPの最適条件を検証する予定である．転動疲労試験機は，動作確認を行い，いつでも疲労試験を実施できる状態にある．さらに，平成28年度に硬度計を購入し，最適な条件でCPを施した鋼材の表面性状（表面硬さ，表面硬さ，表面粗さ）の測定を実施する予定である．
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Research Products
(5 results)
