2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of contact surface that achieves both durability and lubricity by laser-assisted modification
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17K06120
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
藤井 正浩 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80209014)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械要素 / トライボロジー / 表面改質 / ピーニング / レーザー / 転がり疲れ / テクスチャー / 摩擦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ショットレスでトライボ機素表面に，表面粗さの上昇を抑えつつ圧縮残留応力の付与ならびに表面硬度の向上を実現するレーザーピーニングを利用し，ピーニングと同時に表面形状を制御することで潤滑性にも優れた表面を創成することを目的とした．YAG レーザー発振器を用い，電動ステージとレーザー発振を同期制御するピーニング装置を製作し，高強度トライボ機素を想定したSCM415（浸炭焼入れ）製試験片にレーザーピーニングを施して，転がり疲労過程中の表面性状の経時変化ならびに損傷形態を詳細に調べることで，圧縮残留応力の分布等の表面性状に及ぼすレーザーピーニング条件の影響とその表面耐久性への効果を示した．圧縮残留応力の大きさは最大-900MPa程度で，圧縮残留応力が付与される深さはピーニング強度が高いほど深かった．表面耐久性はレーザーピーニングにより数倍向上するものの，必ずしも圧縮残留応力が付与された深さに依存することはなく，レーザーピーニングの最適条件が重要であった．また，腐食環境下でのトライボ機素を想定したSUS440C（焼入れ）製試験片を用い，レーザーピーニングにより表面にディンプル形状のテクスチャを施し，その摩擦特性を調べた．数umの深さ範囲でディンプルのパターン及び深さを変えることで摩擦係数が変化することが明らかになり，ピーニング条件ならびにピーニングパターンと，そのメカニズムの解明を進めた．さらに，すべり転がり接触条件での摩擦試験を行ったが，純すべり条件で最適なピーニングパターンでは十分な摩擦低減効果は得られず，運転条件に対応したピーニングパターンの重要性を示した．本研究により，機械システムの小型化・省力化のために重要な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を実現する，耐久性と潤滑性の向上を両立する表面創成技術の基礎となる成果が得られた．
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Research Products
(3 results)
