機械試験

摩擦・摩耗試験:ピンオンディスク、フレッティング、試験提案

サービスの概要

実機に発生する多種多様な摩擦・摩耗現象のモデル化を提案し、各種摩耗試験機を用いて摩耗特性を評価します。

特長

摩擦・摩耗現象のモデル化と試験方案の提案

実機で発生する摩擦・摩耗には、さまざまが摺動パターンがあります。実現象を再現できるモデル試験を提案し、摩耗特性を評価します。

摩擦面の分析

摩擦・摩耗の表面観察を併用することで、摩擦・摩耗メカニズムを明らかにします。

適用分野

  • 金属材料
  • 非鉄金属

主な装置・仕様

往復摺動摩耗試験機

往復摺動摩耗試験

平板試験片を往復摺動させ、ピン形状の試料を押し当て、摩耗量、摩擦力変化、摩擦係数の変化を測定します。

【適用分野】

  • バルブ材

【事例紹介】

  • 摺動摩擦時の変化および摩擦係数変化 (SUS630(固定片)、SUS304(可動片))
装置仕様
項目仕様
荷重範囲20〜200kgf
往復回数20〜1,200rpm
摩擦力検出20〜200kgf
ストローク10〜100mm(可変)、Maxストローク:40mmで28.8m/min
温度R.T.〜150℃
形式往復摺動
試験環境 大気中、油中、水中
フレッチング摩耗試験機

フレッチング摩耗試験

微小往復摺動する平板試験片にボール形状の試験片を押し当て摩耗量、摩擦力変化、摩擦係数の変化を測定します。

【適用分野】

  • タービン部材
  • エンジン部材

【事例紹介】

  • 水中における荷重と比摩耗量の関係 [FRP(固定片)、A5052P-O(可動片)]
装置仕様
項目仕様
荷重範囲4〜50kgf
往復回数0.5〜50rpm
摩擦力検出2〜50kgf
ストローク0.1〜1.5mm(±0.75mm)
形式フレッチング
試験環境大気中、油中、水中
高周速摩耗試験機

高周速摩耗試験

回転するディスク試料にリング形状の試料を押し当て摩耗量、摩擦力変化、摩擦係数の変化を測定します。

【適用分野】

  • 軸受材
  • ポンプ材
装置仕様
項目1〜500kgf
回転速度 6〜6,000rpm
温度R.T.〜750℃
形式リングオンディスク
試験環境大気中、油中、水中
ピンオンディスク摩耗試験機

ピンオンディスク摩耗試験

回転するディスク試料にピン形状の試料を押し当て、摩耗量、摩擦力変化、摩擦係数の変化を測定します。

【適用分野】

  • ブレーキ材
  • シール材

【事例紹介】

  • ステップ荷重負荷による摺動摩擦時の摩擦力変化
装置仕様
項目仕様
回転速度 300〜2,000rpm
摩擦力検出 〜50kgf
温度 R.T.
形式ピンオンディスク
試験環境大気中、油中(滴下)
ころがり摩耗試験機

ころがり摩耗試験

2つの回転円板状試料を押し当て、トルク変化、摩耗量を測定します。

【適用分野】

  • ロール材
  • 歯車材

【事例紹介】

  • 鋳鉄と炭素鋼の組合せによるころがり特性
装置仕様
項目仕様
荷重範囲 20〜500kgf
回転速度100〜1,200rpm
摩擦力検出10〜200kgf・cm
温度R.T.
形式ころがり
試験環境大気中、油中(滴下)
ファレックス摩耗試験機

ファレックス摩耗試験

回転する円筒試料にV字形状の試料を押し当て、摩擦量、摩擦係数の変化や焼付きの有無を評価します。

【適用分野】

  • ロール材

【事例紹介】

  • 水道水中における焼付性試験 [Cr合金鋼(ピン)、SS41(Vブロック)]
装置仕様
項目仕様
最大荷重1,000kgf
回転速度50〜2,000rpm
温度R.T.〜200℃
形式ジャーナルピン
試験環境大気中、油中、水中

試験機の詳細

摩擦摩耗試験機紹介


1. 概要

各種金属材料や樹脂系材料などを対象に各種試験機を用いて摩耗試験を行い、 摩擦係数、焼付き荷重、摩耗量、表面性状などを計測し、摩擦・摩耗特性を調査致します。


2. 摩耗試験機の種類




3. 摩耗試験の計測および調査項目


4. 往復動摩耗試験機





5. フレッチング摩耗試験機





6. 高周速摩擦摩耗試験機






7. ピンオンディスク摩耗試験機






8. ファレックス摩耗試験機






9. 雰囲気制御摩耗試験機

摩擦摩耗試験機での接触について


1.平面と球(円筒側面)

接触面は摩耗で大きくなり、摩耗とともに面圧が変化します。



2.平面と円筒(平面部)

精度よく接触させれば、接触面積は変わりません

傾いて取り付けてしまうと、摩耗するまで片当りします。初期の試験片接触面の平面度と、サブミクロン精度の取り付け作業が必要です。



3.平面と平面の接触改善

荷重の伝わる部分にボールを入れるなど、片当りを防止する機構を工夫します(自動調芯)

自動調芯でも摩擦で面圧の偏りが発生する場合があります。



4.再現性の良い接触方式

リング端面と自動調芯のあるブロックを組み合わせます。

回転摩擦では、2カ所の接触部に働く摩擦力が相殺され、片当りや面圧の偏りを小さくすることができます

リングの外径よりもブロックの幅を小さくすることで、摩擦面に油や液体、気体などの雰囲気との相互作用を検討することができます。



5.さらに…

交差円筒法や、その他の接触方法についても検討を続けています。

交差円筒法(Cross Cylinder)は、摩耗によって接触面積は変化しますが、可動片と固定片あるいは上下試験片が同じ形です。材質の組合せを変えた検討での試験数を少なくすることなどが期待できます。

特殊試験装置の紹介

以下掲載される特殊装置を使用した試験は、日本カタン株式会社と株式会社クリアライズとの連携サービスとなります。

750kN 摩耗試験機


性能・仕様
型式      NK-750ATM
製造メーカ   上西鉄工株式会社(設計:日本カタン株式会社)
最大垂直荷重  750kN
振れ角     ±1°~±60°
周波数     0.5Hz、1.0Hz
主な用途・特徴 大型の架線金具の摩耗試験


がいし装置を人工的に摩耗させる試験機で、その負荷荷重は最大750kNです。大型で垂直荷重が大きい超高圧送電線用がいし装置の鉄塔取付金具や連結金具の摩耗試験に使用します。
一般構造物の連結可動部における摩耗促進試験にも使用できます。

30kN 摩耗試験機


性能・仕様
型式      NK-30ATM-2
製造メーカ   日本カタン株式会社
最大垂直荷重  30kN
振れ角     10°~120°
周波数     0.1Hz~1.5Hz
主な用途・特徴 単品等の摩耗試験(垂直荷重:30kNの低荷重対応)


がいし装置の動揺で金具連結部に生じる摩耗現象を再現し、金具の摩耗量を測定する試験機です。
あらゆる金具の摩耗特性データを得ることができ、特に摩耗劣化の発生頻度が高い懸垂装置の取付金具、連結金具、クランプなどの摩耗試験に使用しています。

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