軸受の摩擦係数に影響を与えるさまざまな要因

軸受の摩擦係数に影響を与えるさまざまな要因
1. 表面特性
公害、化学熱処理、電気メッキ、潤滑剤等により、表面に非常に薄い皮膜（酸化皮膜、硫化皮膜、リン化皮膜、塩化皮膜、インジウム皮膜、カドミウム皮膜、アルミニウム皮膜等）が形成されます。金属の表面。）、表面層は基材とは異なる特性を持ちます。表面フィルムが一定の厚さ以内であれば、実際の接触領域は依然として表面フィルムではなく基材上に点在しており、表面フィルムのせん断強度は基材のせん断強度よりも低くすることができます。一方で、表面膜の存在により発生しにくくなります。粘着性があるため、その分摩擦力や摩擦係数を低減できます。表面膜厚も摩擦係数に大きく影響します。表面皮膜が薄すぎると、皮膜がつぶれやすくなり、基材と直接接触してしまいます。表面フィルムが厚すぎると、一方では柔らかいフィルムにより実際の接触面積が増加しますが、他方では、2つの二重表面のマイクロピークが表面フィルムに与える溝効果も大きくなります。目立つ。表面皮膜の厚みが最適であることが分かります。2. 材料特性 金属摩擦ペアの摩擦係数は、ペアとなる材料の特性によって異なります。一般に、同じ金属または相互溶解度が大きい金属摩擦対は付着しやすく、摩擦係数が大きくなります。逆に、摩擦係数は小さくなります。異なる構造の材料は異なる摩擦特性を持っています。例えば、黒鉛は層状構造が安定しており、層間の結合力が小さいため滑りやすく、摩擦係数が小さいため、摩擦係数が小さくなります。例えば、ダイヤモンドペアのフリクションペアは、硬度が高く実際の接触面積が小さいため固着しにくく、摩擦係数も高いです。より小さい。
3. 摩擦係数に対する周囲媒体の温度の影響は、主に表面材料の特性の変化によって引き起こされます。ボーデンらの実験。多くの金属（モリブデン、タングステン、タングステンなど）およびその化合物の摩擦係数を示します。最小値は周囲の媒体温度が700〜800℃のときに発生します。この現象は、初期の温度上昇によりせん断強度が低下し、さらに温度が上昇すると降伏点が急激に低下し、実際の接触面積が大幅に増加するために発生します。ただし、ポリマー摩擦対や加圧加工の場合、温度変化に応じて摩擦係数は最大値をとります。
上記のことから、摩擦係数に対する温度の影響は変化しやすく、特定の使用条件、材料特性、酸化皮膜の変化などの影響により、温度と摩擦係数の関係は非常に複雑になることがわかります。​
4. 相対移動速度
一般に、滑り速度によって表面が加熱され温度が上昇し、表面の性質が変化するため、それに応じて摩擦係数も変化します。摩擦対の一対の面の相対滑り速度が５０ｍ／ｓを超えると、接触面に多量の摩擦熱が発生する。接点の連続接触時間が短いため、瞬間的に発生する多量の摩擦熱が基材の内部まで拡散できず、摩擦熱が表層に集中して表面温度が上昇し、溶融層が現れます。 。溶けた金属は潤滑の役割を果たし、摩擦を起こします。速度が増加すると係数は減少します。たとえば、銅の滑り速度が 135m/s の場合、摩擦係数は 0.055 です。350m/s の場合は 0.035 に減少します。ただし、一部の材料（グラファイトなど）の機械的特性は広い温度範囲にわたって維持できるため、摩擦係数は滑り速度の影響をほとんど受けません。境界摩擦では、速度が0.0035m/s以下の低速域、つまり静止摩擦から動摩擦に移行する領域では、速度が上がるにつれて吸着膜の摩擦係数は徐々に低下し、摩擦係数が小さくなる傾向があります。一定値となり、反応膜の摩擦係数も徐々に増加して一定値に向かう傾向があります。
5.ロード
一般に金属摩擦対の摩擦係数は荷重の増加とともに減少し、その後は安定する傾向にあります。この現象は癒着理論で説明できます。荷重が非常に小さい場合、2 つの二重表面は弾性接触しており、実際の接触面積は荷重の 2/3 乗に比例します。粘着理論によれば、摩擦力は実際の接触面積に比例するため、摩擦係数は荷重の1になります。/3 乗は反比例します。荷重が大きい場合、2つの二重面は弾塑性接触状態にあり、実際の接触面積は荷重の2/3の1乗に比例するため、荷重の増加とともに摩擦係数はゆっくりと減少します。 。安定する傾向があります。荷重が非常に大きくて 2 つの二重表面が塑性接触している場合、摩擦係数は基本的に荷重に依存しません。静摩擦係数の大きさは、荷重下での 2 つの二重表面間の静的接触の持続時間にも関係します。一般に、静的接触時間が長くなるほど、静摩擦係数は大きくなります。これは荷重の作用により接触点に塑性変形が生じるためです。静的接触時間が延長されると、実際の接触面積が増加し、マイクロピークが互いに埋め込まれます。より深いことが原因です。
6. 表面粗さ
塑性接触の場合、実際の接触面積に対する表面粗さの影響は小さいため、摩擦係数は表面粗さの影響をほとんど受けないと考えられます。弾性または弾塑性接触を伴う乾式摩擦対の場合、表面粗さの値が小さい場合、機械的効果は小さく、分子力は大きくなります。およびその逆。表面粗さの変化に応じて摩擦係数が最小値になることがわかります。
摩擦係数に対する上記の要因の影響は単独ではなく、相互に関連しています。