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摩擦と摩耗

摩擦と摩耗

摩耗は、アブレージョン、凝着、キャビテーション、エロージョン、機械的繰返し運動、振動や衝撃が原因になることがあります。 個々の摩耗リスクから保護するため、適切なコーティングソリューションをお勧めできます。

2つの部材を互いにスライドさせると、摩擦が生じ、摩滅や過熱によって部材が摩耗することがあります。 摩耗は、アブレージョン、凝着、キャビテーション、エロージョン、疲労、応力亀裂、フレッティングや衝撃等の摩擦機構によって部材表面から材料が取り除か れる現象です。 腐食環境の場合には、腐食摩耗が発生します。 この相乗作用は、材料の喪失、部材の損傷および機械の故障の原因となることがあります。 表面処理技術は、摩擦係数を効果的に下げ、摩耗を防ぎ、潤滑性を向上させることができます。

アブレージョン

アブレージョンは摩耗を急激に加速し、2つの主要な機構に分類されます: 2体アブレージョンでは、硬く粗い表面が、軟らかい表面を、引っかく、切削するあるいは砕いたりします。 3体アブレージョンでは、硬い第3体が、スライド面の一方または両方に損傷を与えます。 これは通常、スライド面間に砂や埃が入り込むためです。 この摩耗は、基材および特殊拡散層に強力に密着した硬質コーティングで最小になります。

密着

表面がお互いにスライドする場合、一方の材料が対峙する相手材料に移動する傾向があります。 もっとも深刻な形態である凝着摩耗は、摩滅や冷間溶接による焼付きなどを生じます。

凝着摩耗は、異なる材料やさらに硬質のコーティングを使用して回避できます。 エリコンメテコでは、各用途に合ったコーティングおよび拡散技術を使用した各種表面ソリューションを提供します。 ギヤ等の負荷の高い部材については、プラズマ窒化が最適なソリューションです。 

キャビテーション

キャビテーション摩耗は、液体中で、同伴された気泡が表面または表面近くで崩壊することによって発生します。 崩壊により、表面に衝撃を与える液体ジェットが噴射され、深刻なハンマー効果を引き起こします。

キャビテーションは、気泡形成を抑制するか、または影響を受ける面近くの気泡の崩壊を抑える部材の再設計によって回避されます。 コーティングは、再設計前の一時的な救済措置として、あるいは、再設計が実現できないような用途で使用することができます。

激しいキャビテーションは、コバルトベース合金等、靭性のある、強い加工硬化性を有する材料で回避します。 これらは、溶接や溶融拡散等、金属結合を導入するプロセスによって処理されます。 緩やかな、または弱いキャビテーションについては、高速フレーム溶射 (HVOF) あるいは軟窒化処理を使用して摩耗を抑えることができます。

エロージョン

エロージョンは、固体や液体粒子が部材の表面をたたくことが原因となります。 摩耗の程度は、粒子の速度や硬度、および衝撃の角度によってかなり異なります。 表面処理を設計する場合には、これらの全ての条件を考慮することが重要です。

高角度での衝突の場合には、肉盛溶接や溶射による、やや柔軟のある皮膜または非常に厚い皮膜を選定してください。 低角度での衝突の場合には、非常に硬質な皮膜が必要です。

疲労と応力亀裂

機械的応力の変化は疲労や応力の原因となります。 部材または表面への機械的繰返し運動は、局所的な亀裂の発生および進展を招くことがあります。 これは、ギヤ面によくあるように、部材の損傷や局部的なピッティングの原因となることがあります。

一般的に、これは機械を再設計することで解決されます。 ただし、圧縮応力を導入することで疲労抵抗を増やすには、窒素化等の拡散処理が非常に効果的です。 溶射プロセス、特に高速フレーム溶射(HVOF)は、皮膜に圧縮残留応力を導入することが出来るため、高い繰り返し荷重がかかる部材に適しています。

フレッティング

フレッティングは、低振幅での振動および/または互いに接触する2つの面間の小さな揺らぎが原因となる損傷です。 この損傷は、長期間気付かないことがよくあります。 長期間、特に高温あるいは腐食環境にある場合、この摩擦は、疲労亀裂を発生させ、部材機能の喪失につながることがあります。

エリコンメテコは、優れた耐フレッティング性を有するコーティングソリューションを提供します。 例えば、銅ニッケルインジウム溶射皮膜は、ガスタービンブレードのルート部でのフレッティングを防止します。

衝撃

衝撃は、強い力で一つの物体が別の物体に突然打ちかかることです。 繰り返し衝撃は、基材の弱体化や亀裂発生の原因となることがよくあります。

耐衝撃コーティングにおいては、硬質で厚膜、特に靭性の高い材料が必要です。 そのような材料は、皮膜を基材に冶金学的に結合させる、粉体プラズマ肉盛溶接(PTA)または自溶性溶射等のシステムを使用してコーティングする必要があります。

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