ボールバニシング後の鋼サンプルの表層が乾式往復滑りにおける摩擦と摩耗に及ぼす影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11315 (2023) この記事を引用

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ボールバニシングが乾式往復運動における摩擦学的挙動に及ぼす影響はまだ研究されていません。 この作品はこのギャップを埋めることを試みています。 フライス加工後のスチールディスクサンプルはボール研磨されました。 ボールバニシングにより、平均表面高さは 85% に減少し、微小硬度は 20% に増加しました。 バニシングにより、鋼表面の硬度を高める原因となる圧縮残留応力も生成されました。 乾燥滑り条件下での往復運動での摩擦試験を実施しました。 WC 材料からの直径 10 mm のセラミック ボールがスチール ディスクに接触しました。 ボールバニシングは、ディスクの摩耗とスライディングペアの摩擦の改善につながることが判明しました。 粉砕サンプルと比較した摩擦係数と摩耗量の最大減少は、それぞれ 39% と 85% でした。 振幅が最も低く、微小硬度が高いサンプルでは、​​最も高い挙動が得られました。

ボールバニシングは、硬いボールを動かして表面に押し付けることで、表面を塑性変形させる仕上げ加工です。 これにより、表面仕上げだけでなく、ワークピースの物理的および機械的特性も向上します。 環境汚染が少ないため、このプロセスは粉砕に代わる興味深い方法です。 通常、球の直径は 3 ～ 12 mm です。 ほとんどの研究では、表面層の品質は、Ra パラメータ (平均粗さ高さ)、微小硬度、および残留応力によって特徴付けられる表面粗さに基づいて推定されました1。 通常、バニシング荷重、前進速度、および送りが入力パラメータでした2。 ボールバニシングは一般に、表面の平滑化、硬度の増加、圧縮応力の増加につながります3。

研究者らは主に、粗さの高さの減少に対するボールバニシングの効果を研究しました4、5、6、7、8、9、10、11。

アタビら。 研究者らは、AISI 316L 鋼のボールバニシングにより Ra パラメータが最大 93% 減少することを発見しました。

Banh et al.5 は、ボールバニシングにより、無酸素銅の Ra パラメータが 0.89 (ミリング後) から 0.18 μm に減少することに到達しました。

Dzionk et al.6 は、硬化したシャフトのセラミックボールバニシングにより、Sa パラメータ (Ra パラメータの面積拡張) をほぼ 50% 減少させました。

Jerez-Mesa ら 7 は、rms の減少を達成しました。 ボールバニシングによる Ti-6Al-4 V 表面の粗さ高さ Sq。 歪度 Ssk と尖度 Sku の変化も考慮されました。 Sq パラメータの初期値が 2 μm 未満の場合、表面高さの減少に対する追加の振動の効果は正でした。

Vaishya et al.8 は、タングステンカーバイドのボール研磨により、光学金型に使用される材料の 95% の粗さの高さの減少を達成しました。Sa (Ra) パラメーターによって決定される初期表面粗さは 5 μm でした。 バニシング荷重の増加により表面が滑らかになりました。

Kanovic et al.9 は、セラミックボールによるバニシングにより、鋼表面の Ra パラメータが 3.4 ～ 4.5 μm から 0.13 μm に減少することを確認しました。

El-Tayeb ら 10 は、ボール直径の減少によりアルミニウム合金の表面粗さの高さが 75% 減少することを発見しました。

Swirad et al.11 は、ボールバニシングによるマルテンサイト鋼サンプルの Sq パラメータの減少を達成しました。

硬度増加に対するボールバニシングの効果も研究されました 12,13,14,15,16,17,18,19。

Hamadache et al.12 は、36NiCrMo6 鋼のダイヤモンドボールのバニシングにより、表面層の表面層硬化指数が 10% 増加することを明らかにしました。

Bourieba et al.13 は、ボールバニシングにより、S355JR 鋼のサンプルのほぼ 30% の硬度と破断強度が増加することを発見しました。 In14 では 45% の硬度の増加を達成しました。