複合表面改質処理によるフレッティング疲労特性の改善と破壊機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750074
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 岡根 正樹 富山大学, 工学部, 助手 (90262500)
• Keywords: フレッティング疲労 / WC-Co(炭化タングステン) / HVOF(高速フレーム溶射) / 疲労強度 / フレッティング疲労寿命 / フレッティング摩耗 / 凝着 / NiCrMo鋼(SNCM439)

Research Abstract

フレッティング疲労は,各種の機械構造物の接触部で発生するわずかな表面損傷を起点とする疲労破壊過程であり,機器の疲労寿命を著しく低下させることから,設計上あるいは安全性確保の観点より重要な検討項目となっている.本研究では,有効な耐フレッティング疲労対策法を検討する研究の一環として,新しい溶射法である高速フレーム溶射(HVOF)を用いてWC-Coを溶射したNiCrMo鋼(SNCM439)のフレッティング疲労特性を検討した.得られた主な結果をまとめると,下記の通りである.
(1)WC-Coを溶射した試験片の通常疲労強度は,未処理材のそれらに比べ低下した.これは,溶射の前処理として皮膜の密着性を高めるために行うブラスト処理時に生じる基材と皮膜界面の凹凸,および残留したブラスト粒子が疲労き裂の発生起点となったためである.
(2)WC-Co溶射材のフレッティング疲労強度は,未処理材のそれらに比べて全般的に向上した.これは,溶射膜のもつ優れた耐摩耗性により寿命初期の段階での接線力(摩擦力)が軽減された結果である.
(3)試験片および接触相手材の双方にWC-Coを溶射を施したところ,試験片のみにWC-Coを溶射した場合に比べフレッティング疲労強度は全般的にさらに向上した.その割合は,未処理材に対して1.4倍〜2.5倍であり,代表的な耐フレッティング疲労対策であるショット・ピーニングによるフレッティング疲労強度向上割合よりも高い値であり,耐フレッティング疲労対策としてWC-Co溶射がきわめて有効であることが明らかとなった.
(4)試験片のみにWC-Coを溶射した場合,試験中に生じる接触相手材の摩耗粉(Fe系)が接触面間に凝着してしまい,寿命の中期以降は比較的高い接線力を示したのに対して,双方にWC-Coを溶射した場合には,そのような凝着が顕著に起こらず,より長期間にわたって低い接線力を維持した.

Research Products

• [Publications] 渡邉泰亮, 岡根正樹, 塩澤和章, 鈴木一隆: "WC-Co溶射SNCM439鋼のフレッティング疲労特性"日本機械学会 北陸信越支部 第40期総会・講演会 講演論文集. No.037-1. 331-332 (2003)
• [Publications] M.Okane, K.Shiozawa, M.Hiki, K.Suzuki: "Fretting Fatigue Properties of WC-Co Thermal Sprayed NiCrMo Steel"ASTM STP 1425 Fretting Fatigue : Experimental and Analytical Results. STP1425(印刷中). (2003)