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

通过复合材料表面改性处理改善微动疲劳性能并阐明断裂机制

• 批准号: 13750074
• 负责人: 岡根 正樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750074/
• 关键词: 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); WC-Co; HVOF; 溶射処理; 疲労寿命; NiCrMo鋼

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.

微动疲劳是源于各种机械结构接触部位发生的轻微表面损伤的疲劳断裂过程，它会显着降低设备的疲劳寿命，因此从设计或安全角度应该避免这一点。考虑。在这项研究中，作为我们研究有效微动疲劳对策的一部分，我们研究了采用新型热喷涂方法——高速火焰喷涂（HVOF）喷涂WC-Co的NiCrMo钢（SNCM439）。所得主要结果总结如下： (1)WC-Co喷涂试样的法向疲劳强度低于未处理材料，以此作为热喷涂的预处理，以提高涂层的附着力。 。这是因为在以清洁为目的的喷砂处理过程中，母材与涂层之间的界面出现凹凸，而残留的喷砂颗粒成为疲劳裂纹的根源。 (2)WC的微动疲劳强度。 -Co热喷涂材料与木材相比一般这是因为，由于喷涂膜具有优异的耐磨性，因此在寿命早期阶段的切向力（摩擦力）降低了。 (3) WC 被施加到测试件和接触材料上 - 当 Co 受到热时。喷涂后，WC-C仅涂在试件上。总体而言，与热喷涂相比，微动疲劳强度得到了进一步提高。该值高于微动疲劳强度的改善率，表明WC-Co热喷涂作为对抗微动疲劳的措施非常有效。 (4)当仅在试件上喷涂WC-Co时，WC-Co的磨损粉末。接触材料中产生(Fe基)粘附在接触面之间，并且在寿命中期后表现出相对较高的切向力，而当在两侧喷涂WC-Co时，这种粘附没有发生明显，并且切向力没有发生。力量在较长一段时间内保持较低水平。

项目成果

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)

Yasuaki Watanabe、Masaki Okane、Kazuaki Shiozawa、Kazutaka Suzuki：“WC-Co喷涂SNCM439钢的微动疲劳性能”日本机械工程学会北陆信越分会第40次大会记录和演讲No.037-。 1. 331-332 (2003)

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)

M.Okane、K.Shiozawa、M.Hiki、K.Suzuki：“WC-Co 热喷涂 NiCrMo 钢的微动疲劳特性”ASTM STP 1425 微动疲劳：实验和分析结果 STP1425（印刷中）。