| 研究課題/領域番号 |
15K05763
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
小出 隆夫 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60127446)
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| 研究分担者 |
田村 篤敬 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30394836)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 歯車 / 焼結金属 / 曲げ疲労強度 / 面圧強度 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，焼結歯車の高強度化を図り，動力伝達用歯車の焼結歯車への代替を可能にして，動力伝達用歯車製造に関わる環境負荷低減を目的とするものである．本年度の研究実績は以下のとおりである．
（１）低密度焼結金属歯車に対するパルセータ試験，運転試験 7.2～7.3g/cm3程度の低密度焼結金属歯車に対して表面転造を施し，疲労試験を行って，低密度浸炭焼入れ焼結金属歯車の荷重伝達能力を明らかにした．母材の密度が低くても歯面に表面転造を施すことにより，曲げ疲労強度は一般に良く用いられる溶製材浸炭焼入れ歯車と同程度になることが分かった．また，面圧強度に関しては，密度7.3g/cm3の歯車では歯面に表面転造を施すことにより溶製材浸炭焼入れ歯車と同程度になったが，密度7.2g/cm3の歯車では表面転造を施しても溶製材浸炭焼入れ歯車よりは低いことが分かった．
（２）低合金焼結金属歯車に対するパルセータ試験，運転試験 低合金焼結金属歯車に対して疲労試験を行って，荷重伝達能力を明らかにした．曲げ疲労強度は，母材の密度が7.2g/cm3程度以上の歯車に表面転造を施すことにより溶製材浸炭焼入れ歯車と同程度になるが，面圧強度に関しては，密度7.3g/cm3以上の歯車に表面転造を施す必要があることが分かった．
（３）歯研レス焼結金属歯車に対する運転試験 焼結金属歯車の実用化を目指すため，歯研レス焼結金属歯車を製作し，運転試験を行って，研削焼結金属歯車，溶製材歯車の強度と比較検討を行い，実用化の可能性について検討した．今年度製作した歯車では，歯面研削歯車と歯研レス歯車の荷重伝達能力は同程度であった．これは歯車の歯形，歯すじ形状が，浸炭焼入れによって適当な歯面修整形状になっていたためであると考えられ，今後浸炭焼入れ後の歯面形状が一般的にどのような形になるか見極めた上で，判断する必要があると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
（１）当初予定していた，低密度焼結金属歯車に対するパルセータ試験，運転試験については，研究業績の概要に述べたように，計画通り遂行できた．密度を予め十分高くしなくても歯面に表面転造を施すことで溶製材浸炭焼入れ歯車と同程度の荷重伝達能力が得られることが明らかになり，高強度用歯車としての焼結金属歯車の実用化の可能性を示すことができた．
（２）低合金焼結金属歯車に対するパルセータ試験，運転試験についても，ほぼ当初の予定通り遂行できた．従来の高合金焼結金属歯車との比較ができなかったことはマイナス要因であるが，低合金焼結金属歯車でも溶製材浸炭焼入れ歯車と同程度の強度が得られることを示すことができたのは，実用化に向けて大きな一歩であると考えられる．
（３）歯研レス焼結金属歯車に対する運転試験についてもほぼ当初の予定通り遂行できた．今回製作した歯研レス歯車の荷重伝達能力は歯面研削歯車と同程度であるという結果が得られたが，歯車諸元，歯車形状によっては浸炭焼入れによる変形が強度に悪影響を及ぼすことも考えられるので，今後浸炭焼入れによる歯面形状変化について検討をする必要があると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究により，密度7.3g/cm3以上の焼結金属歯車では，適切な表面転造を施すことにより溶製材浸炭焼入れ歯車に匹敵する強度が得られること，また，合金成分を減らした低合金焼結金属で製作した歯車でも十分実用可能であることを示した．しかし，焼結金属歯車の実用化に向けては歯面研削仕上げを施さない歯研レス歯車の使用が必須である．本年度の研究においても歯研レス歯車の強度について検討し，研削歯車と同程度の強度が得られるという結果を得た．しかし，この結果は，浸炭焼入れによる変形が偶然良い方向に作用したことによると考えられ，今後は浸炭焼入れ前の歯面転造により歯車諸元，歯車形状が変わった場合でも歯研レス歯車の強度が研削歯車と変わらないような設計を目指す必要がある．
これらの問題を解決するため，今後は，下記の研究項目について検討を加える．
（１）歯研レス焼結金属歯車に対する運転試験 焼結金属歯車の実用化を目指すため，浸炭焼入れによる変形を考慮した歯面転造工具を用いて歯研レス表面転造浸炭焼入れ焼結金属歯車を製作し，運転試験を行って，研削焼結金属歯車，溶製材歯車の強度と比較検討を行い，実用化の可能性について検討する．
（２）動力伝達用高強度焼結金属歯車の最適製造工程の確立 これまでの研究で得られた知見に基づいて，焼結材料を動力伝達用歯車用材料として使用するための，最適な製造工程を確立し，動力伝達用歯車製造に関わる環境負荷低減を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2017年度に研究成果を国際会議で発表するための費用を確保するため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
国際会議発表のための，旅費，参加登録料として使用する．
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