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ダイクロン、ブラストロンなら千代田第一工業株式会社。 摩耗現象の大きな因子の一つに凝着現象があります。接触面に過大な荷重がかかったり、摩擦により摩擦面の温度が高温なると、激しい凝着現象、すなわち焼き付き現象が生じます。 このような焼き付き現象が生じる原因の一つに「ともがね」があります。「ともがね」とは、同種の物体同士を摩擦させることで（例えば鉄(Fe)と鉄(Fe)）非常に高い摩耗を示すことが知られています。同種金属で摩擦した場合、その親和性の強さから激しい凝着が生じ、大形の摩耗粒子が発生してしまうことです。焼き付きから母材を守るためには、以下の二つの方法が考えられ、ダイクロンはそれぞれに効果を発揮します。摩擦や摺動する部品に機械的性能を満たすために、どうしても同種の材料を用いなければならない場合、摩擦する一方面にダイクロン処理を施していただくことで、ともがねによる焼付き現象を防止することができます。凝着や焼付きは、摩擦によって生じる摩擦熱によって発生します。ダイクロンは摩擦係数μ＝0.1～0.5を示し、他の硬質クロムめっきや窒化処理と比べて、低い摩擦係数を示すことがわかっています。 また、ダイクロンは熱に対しても非常に強い特性をもっており、ダイクロンの表面に生成した皮膜（Cr+Cr 日本の国での　ものづくり、ひとづくり 起間で凝着が生じて相手面へ移着したり，繰り返し応力 によって表面下でき裂が生成したりする（図1）。また， 摩擦・摩耗現象は，二つの摩擦表面のみならず，摩擦界 面に介在する粒子（外部からの混入物や移着粒子など）， Contents 相対する2表面が相対的に移動する場合、その摩擦界面における移着粒子（摩擦面から摩耗粒子として脱落する前の粒子）の成長・脱落過程のモデルにつて、図4.3.1に示します。このモデルは、笹田の凝着摩耗における成長モデルといわれるものです。このモデルでは、実験的に観察された、次の2点について組み込まれています。①移着粒子や摩耗粒子は、相互に摩擦した材料の微細な混合物であること。②摩耗面中に相手材料の存在が確認される。図4.3.1 笹田の凝着摩耗モデル このモデルの説明をします。①摩擦に伴って、表面の突起部分である真実接触点が、接触・変形し、ジャンクションを形成します。②形成されたジャンクションがせん断される際に材料内部で破断が生じます。③破断された部分は、相手面に付着して、移着素子（摩耗粒子を構成する素粒子）が生成します。④付着粒子が、相互の摩擦面に生じ、摩擦界面で集合・合体して大きく成長し、移着粒子を形成します。⑤最終的に、移着粒子が摩擦面から摩耗粒子として脱落・排出されることで摩耗が生じます。 ここで、成長した移着粒子は、摩擦界面で荷重を支えながら、摩擦により押しつぶされ広がっていきます。 また、Rabinnowiczは、移着粒子に蓄えられた弾性ひずみエネルギーが摩擦面と移着粒子間の凝着仕事より大きくなったときに摩耗粒子として脱落するモデルを考案しています。 凝着摩耗を摩擦の形態で分類すると、図4.3.2(a)のように、同一個所を繰返し摺動する、「繰返しのある摩擦」と、図4.3.2(b)のように、常に新しい個所を摺動する「繰返しのない摩擦」とがあります。図4.3.2 摩擦の形態それぞれの摩擦形態の摩耗の時間的変化を図4.3.3に示します。図4.3.3 摺動材の組合せによる摩耗の時間的変化 図中の(a)は、異種材料（FeとCu）の組合せで繰返しのある摩擦を行った例です。最初は摩耗の進行が早く、時間が経過するとともに遅くなり、ある一定の摩耗速度に落ち着きます。最初の摩耗の進行が早い時期を初期摩耗といい、摩耗の進行が遅くなった状態を定常摩耗といいます。初期摩耗時はシビア摩耗になり、定常摩耗時はマイルド摩耗になります。これに対して、(b)で示される繰返しのない摩擦では、(a)の場合の初期摩耗の状態がいつまでも続くのと同じことになるので、経過時間に比例した著しい摩耗が生じます。また、(c)に示すのは、摺動する2つの面が同じ材料を使用した場合です。この場合は、材料がお互いに溶け合って溶着しやすいために、(b)よりもさらに急激な摩耗を生じます。この組合せは「とも金」と呼ばれて、摺動面に使用するのは好ましくないとされています。  機械の場合、ほとんどの場合「繰返しのある摩擦」の状態です。この摩擦形態では、機械が実用に供される時間から見ると、初期摩耗の期間は極わずかで、長期にわたる運転状態では、定常摩耗が支配的になります。本項では定常摩耗における摩耗量を減りやすさの指標として定義します。定常摩耗における摩耗量を次式で定義します。本式はホルムの摩耗式と呼ばれ、摩耗に関する最初の理論式として発表されました（R. 凝着摩耗 （ぎょうちゃくまもう） [k28] 一つの摩耗形態で、金属間すべり面などで生じる一般的な摩耗形態です。 鋼種・接触圧力・摩擦速度・摩擦距離・潤滑などが摩耗減量に関係します。 相対する2表面が相対的に移動する場合、その摩擦界面における移着粒子（摩擦面から摩耗粒子として脱落する前の粒子）の成長・脱落過程のモデルにつて、図4.3.1に示します。このモデルは、笹田の凝着摩耗における成長モデルといわれるものです。このモデルでは、実験的に観察された、次の2点について組み込まれています。①移着粒子や摩耗粒子は、相互に摩擦した材料の微細な混合物であること。②摩耗面中に相手材料の存在が確認される。図4.3.1 笹田の凝着摩耗モデル このモデルの説明をします。①摩 … 凝着や焼付きは、摩擦によって生じる摩擦熱によって発生します。ダイクロンは摩擦係数μ＝0.1～0.5を示し、他の硬質クロムめっきや窒化処理と比べて、低い摩擦係数を示すことがわかっています。 また、ダイクロンは熱に対しても非常に強い特性をもっており、ダイクロンの表面に生成した皮膜（Cr+Cr 破って金属同士がじかに接触し凝着することもある。 この状態で2つの固体が相対的に運動すると、これら 真実接触部で材料の破壊や脱落が起こり、それが成長 して摩耗粒子となり摺動面外に輩出される。 接触部のどこにも塑性変形を生じない接触条件下で Holm，1946年）。ホルムは、摺動面が移動する際に、凝着摩擦に伴い、摩耗粒子が摩擦面の一部から脱落すると考えました（図4.3.4）。図4.3.4 ホルムの凝着摩耗モデル或いはここで、すなわち、摩耗量ホルムの摩耗式で、押込み硬さを考慮しない（と表されます。比摩耗量と滑り速度（摺動速度）及び荷重との関係を図4.3.5に示します。図中の※印より左側ではマイルド摩耗、右側はシビア摩耗が現れます。図4.3.5 焼入れ軸受鋼の比摩耗量と滑り速度及び荷重との関係 摩擦速度が小さい場合、真実接触面付近で、せん断された面に対して、相手面の次の突起部分が到達するまでに、空気中の酸素によりせん断された面に酸化膜が形成されるだけの十分な時間があります。この酸化膜が表面を保護します。一方、摩擦速度が大きい場合は、酸化膜を形成するために時間が不足するので、次の突起が到達すると、強く凝着して大きな摩耗粉を生じます。また、荷重が増加すると、極小値を示す点が低速側に移動します。その理由は、荷重が増すことは真実接触面の点数が増加し、突起同士の距離が短くなって、次の突起に遭遇する頻度が増え、滑り速度が増加したのと同じ結果になることです。 図4.3.5に示される極小値は、マイルド摩耗の限界条件であるので、この条件における滑り速度と荷重との関係をまとめると、図4.3.6になります。曲線は滑り速度と荷重との積が一定になります。また、摺動特性が良い組合せほど右上方に移動します。図4.3.6 焼入れ軸受鋼に対するマイルド摩耗の限界曲線図4.3.6で、ナイロンのみが金属とは異なった曲線になります。その理由は、ナイロンは高分子材料で金属と比較すると熱伝導率が低いため、高速になるに従って摺動面の表面温度が上昇して材料自体が溶融しやすくなるためです。なお、本項では明示されていませんが、凝着摩耗は潤滑油中でも発生します。ただ、脂肪酸などの摩耗低減剤による吸着膜や、極圧添加剤による反応皮膜が存在するので、潤滑油がない場合より大幅に軽減されます。        このサイトの運営をしています、マーシーです。機械系のメーカを再雇用期間も終了して、現在はアルバイトで同じ会社で働いています。自分が経験した範囲しか、書くことはできませんが、これからも少しづつですが書き加えていきたいと考えています。詳しくは、また、プライバシー・ポリシーは、Copyright © 日本のものづくり All Rights Reserved. 接触し互いに滑り運動している面間において、突起の一部が接触し金属的に結合（凝着）すると、次に滑り運動により凝着が起こっている表面がせん断により破壊される現象をいいます。凝着部分が破壊されると磨耗粉になり、磨耗が進行する形態です。