2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nano-coating film using laser peening and evaluation of tribo performance
| Project/Area Number |
21K03837
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
藤井 正浩 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
|
| Keywords | 表面改質 / ナノコーティング / レーザピーニング / テクスチャー / 機械要素 / トライボロジー / 摩擦 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
レーザピーニングを援用して，高負荷・高すべり運転条件下において，耐久性向上に加えて動力損失低減と耐焼付き性向上を実現するための新しいレーザ援用表面改質法を開発することを目的に，レーザピーニングにより鋼表面にピーニング効果の付与と同時に表面テクスチャリングを行うことに加えて，レーザピーニングのエネルギーを利用して接触表面にカーボンのコーティングを試みた．
接触表面にレーザピーニングを施す場合，表面の溶融に伴う引張残留応力は表面強度に悪影響を与えるので，基材の溶融を防ぐ保護層が用いられる．本研究ではグラファイト層を10μm厚程度以上設けてレーザ照射することで，基材表面の溶融を防ぎ，レーザピーニングの保護層としての効果が得られることを示した．また，この際にディンプル形成と同時にグラファイトの粒子状の付着が確認された．現時点では，カーボンの付着はレーザエネルギーの高いディンプル内が主であった．
また，2円筒試験を用いて，高負荷のすべり転がり接触条件下で摩擦低減と耐スカッフィング能向上に及ぼす表面テクスチャパターンの影響を調べた．レーザピーニングによるテクスチャ（ディンプル）径は比較的大きいことにより，ディンプルの効果が得られるテクスチャパターンには制限があり，ヘルツの接触幅がディンプル径より大きい高荷重の場合で効果が表れることを示した．
先に示した通りグラファイトの付着はディンプル内が主であるため，ディンプル内の接触が生じる比較的軽荷重ではグラファイトによる摩擦低減効果が期待される．すなわち，レーザピーニングを援用した方法により創製された表面は，軽荷重ではグラファイトコーティングにより，高荷重ではディンプルの効果により摩擦低減効果があり，幅広い荷重域での適用が期待できる．
|
