JP3338432B2 - コーティング材の強度向上方法 - Google Patents
コーティング材の強度向上方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食・耐熱・耐摩
耗性を付与するコーティング材料の疲労強度を向上させ
る方法に関するものである。
耗性を付与するコーティング材料の疲労強度を向上させ
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】材料の疲労強度は、作用する変動応力を
軽減させるか、平均応力を引張から圧縮にすることによ
って向上させることが可能である。また、材料の損傷は
その表面部から生じることが多い。そこで、通常損傷の
生じ易い表面層であるコーティング材に圧縮の残留応力
を、また、これに釣り合う引張の残留応力を被コーティ
ング材において生じさせることにより、コーティング材
の疲労強度を向上させ、コーティング施工した材料全体
の疲労強度を向上させることができる。
軽減させるか、平均応力を引張から圧縮にすることによ
って向上させることが可能である。また、材料の損傷は
その表面部から生じることが多い。そこで、通常損傷の
生じ易い表面層であるコーティング材に圧縮の残留応力
を、また、これに釣り合う引張の残留応力を被コーティ
ング材において生じさせることにより、コーティング材
の疲労強度を向上させ、コーティング施工した材料全体
の疲労強度を向上させることができる。
【０００３】コーティング材に圧縮残留応力を付与して
強度を向上させる方法として、例えば、特開平６−１２
２５７７号公報には、セラミック部材へのＣＶＤ皮膜形
成方法において、セラミック部材内部の温度が成膜温度
よりも高く、表面部が成膜温度となるような温度分布で
ＣＶＤ成膜処理を行うことで、ＣＶＤ皮膜に圧縮残留応
力を付与する方法が記載されている。
強度を向上させる方法として、例えば、特開平６−１２
２５７７号公報には、セラミック部材へのＣＶＤ皮膜形
成方法において、セラミック部材内部の温度が成膜温度
よりも高く、表面部が成膜温度となるような温度分布で
ＣＶＤ成膜処理を行うことで、ＣＶＤ皮膜に圧縮残留応
力を付与する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑みなされたもので、本発明の目的は、コーティング施
工前に被コーティング材のコーティング施工面に引張応
力を付与し、コーティング施工後に被コーティング材に
付与した引張応力を除去することにより、コーティング
材に圧縮残留応力を付与してコーティング材料の疲労強
度を向上させることができる方法を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、コーティング施工前の被コ
ーティング材に、コーティング施工後にコーティング材
に圧縮応力が作用するような変形を与えることにより、
コーティング材に圧縮残留応力を付与してコーティング
材料の疲労強度を向上させることができる方法を提供す
ることにある。なお、上記の特開平６−１２２５７７号
公報に記載された方法は、本発明で提案する圧縮残留応
力の付与方法とは全く異なっている。
鑑みなされたもので、本発明の目的は、コーティング施
工前に被コーティング材のコーティング施工面に引張応
力を付与し、コーティング施工後に被コーティング材に
付与した引張応力を除去することにより、コーティング
材に圧縮残留応力を付与してコーティング材料の疲労強
度を向上させることができる方法を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、コーティング施工前の被コ
ーティング材に、コーティング施工後にコーティング材
に圧縮応力が作用するような変形を与えることにより、
コーティング材に圧縮残留応力を付与してコーティング
材料の疲労強度を向上させることができる方法を提供す
ることにある。なお、上記の特開平６−１２２５７７号
公報に記載された方法は、本発明で提案する圧縮残留応
力の付与方法とは全く異なっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のコーティング材の強度向上方法は、被コ
ーティング材を予め熱膨張率が小さい別部材と高温で接
合することにより、冷却後に被コーティング材に引張残
留応力を生じさせ、この状態の被コーティング材にコー
ティング材を接合した後、前記別部材を被コーティング
材から取り除くことで、コーティング材に圧縮残留応力
を生じさせるように構成されている（図１参照）。
めに、本発明のコーティング材の強度向上方法は、被コ
ーティング材を予め熱膨張率が小さい別部材と高温で接
合することにより、冷却後に被コーティング材に引張残
留応力を生じさせ、この状態の被コーティング材にコー
ティング材を接合した後、前記別部材を被コーティング
材から取り除くことで、コーティング材に圧縮残留応力
を生じさせるように構成されている（図１参照）。
【０００６】また、本発明の方法は、板状の被コーティ
ング材を両端部及び各端部から等距離の荷重負荷点の４
点で固定する治具（４点曲げ治具）を用いて、被コーテ
ィング材の両方の荷重負荷点に同方向の負荷を加えて荷
重負荷点の間に曲げモーメントを作用させ、この状態を
保持したまま、被コーティング材の引張応力が生じてい
る面にコーティング材を接合した後、被コーティング材
に加えた負荷を取り除くことにより、コーティング材に
圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている（図２
参照）。
ング材を両端部及び各端部から等距離の荷重負荷点の４
点で固定する治具（４点曲げ治具）を用いて、被コーテ
ィング材の両方の荷重負荷点に同方向の負荷を加えて荷
重負荷点の間に曲げモーメントを作用させ、この状態を
保持したまま、被コーティング材の引張応力が生じてい
る面にコーティング材を接合した後、被コーティング材
に加えた負荷を取り除くことにより、コーティング材に
圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている（図２
参照）。
【０００７】また、本発明の方法は、被コーティング材
を予め引張応力が付与しやすい形状に加工しておき、こ
の被コーティング材のコーティング施工部に引張応力が
生じるように負荷を加えて、この状態で被コーティング
材にコーティング材を接合した後、被コーティング材に
加えた負荷を取り除くことにより、コーティング材に圧
縮残留応力を生じさせることを特徴としている。この場
合、引張応力が生じる負荷を加えるには、下記に示すよ
うにボルトを締め込んでも良いし、あるいは油圧ジャッ
キ等を用いて引張っても良い。
を予め引張応力が付与しやすい形状に加工しておき、こ
の被コーティング材のコーティング施工部に引張応力が
生じるように負荷を加えて、この状態で被コーティング
材にコーティング材を接合した後、被コーティング材に
加えた負荷を取り除くことにより、コーティング材に圧
縮残留応力を生じさせることを特徴としている。この場
合、引張応力が生じる負荷を加えるには、下記に示すよ
うにボルトを締め込んでも良いし、あるいは油圧ジャッ
キ等を用いて引張っても良い。
【０００８】また、本発明の方法は、被コーティング材
を予めコーティング施工部の両端にフランジを設けた形
状に加工しておき、一方のフランジ側から他方のフラン
ジ面にボルトを締め込んで、被コーティング材のコーテ
ィング施工部に引張応力が生じるような負荷を加え、こ
の状態で被コーティング材にコーティング材を接合した
後、締め込んだボルトを取り外すことで、コーティング
材に圧縮残留応力を生じさせ、最後にフランジを除去し
て製品形状に加工することを特徴としている（図３参
照）。
を予めコーティング施工部の両端にフランジを設けた形
状に加工しておき、一方のフランジ側から他方のフラン
ジ面にボルトを締め込んで、被コーティング材のコーテ
ィング施工部に引張応力が生じるような負荷を加え、こ
の状態で被コーティング材にコーティング材を接合した
後、締め込んだボルトを取り外すことで、コーティング
材に圧縮残留応力を生じさせ、最後にフランジを除去し
て製品形状に加工することを特徴としている（図３参
照）。
【０００９】また、本発明の方法は、板状の被コーティ
ング材を略円筒面に沿わせて固定できる治具を用いて、
被コーティング材を略円筒面に沿わせて固定することに
より、被コーティング材のコーティング施工面に引張応
力を生じさせ、この状態で被コーティング材にコーティ
ング材を接合した後、治具から取り外すことで、コーテ
ィング材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴として
いる（図４参照）。
ング材を略円筒面に沿わせて固定できる治具を用いて、
被コーティング材を略円筒面に沿わせて固定することに
より、被コーティング材のコーティング施工面に引張応
力を生じさせ、この状態で被コーティング材にコーティ
ング材を接合した後、治具から取り外すことで、コーテ
ィング材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴として
いる（図４参照）。
【００１０】また、本発明の方法は、略円筒形もしくは
略球形のシェル構造又は断面が箱型となる板構造の被コ
ーティング材に、被コーティング材の内側から圧力を加
えることにより、被コーティング材に引張応力を生じさ
せ、この状態で被コーティング材の外面にコーティング
材を接合した後、内圧を除去することで、コーティング
材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている
（図５参照）。
略球形のシェル構造又は断面が箱型となる板構造の被コ
ーティング材に、被コーティング材の内側から圧力を加
えることにより、被コーティング材に引張応力を生じさ
せ、この状態で被コーティング材の外面にコーティング
材を接合した後、内圧を除去することで、コーティング
材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている
（図５参照）。
【００１１】また、本発明の方法は、略円筒形の被コー
ティング材の内側に、被コーティング材を外側から加熱
した状態で、被コーティング材が熱膨張した状態で嵌合
する大きさの治具を嵌め込むことにより、冷却後に被コ
ーティング材に引張応力を生じさせ、この状態で被コー
ティング材の外面にコーティング材を接合した後、内側
の治具を取り外すことで、コーティング材に圧縮残留応
力を生じさせることを特徴としている（図６参照）。ま
た、本発明の方法は、略円筒形の被コーティング材の内
側に、被コーティング材を加熱した状態で、被コーティ
ング材が熱膨張した状態で嵌合する大きさの熱膨張率が
低い治具を嵌め込むことにより、冷却後に被コーティン
グ材に引張応力を生じさせ、この状態で被コーティング
材の外面にコーティング材を接合した後、加熱により熱
膨張差を生じさせて内側の治具を取り外すことで、コー
ティング材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴とし
ている（図６参照）。これらの場合、コーティング施工
後に治具が取り外しやすいように、焼嵌めの際に、予め
治具と被コーティング材の間に、セラミックス等の熱伝
導率の低い部材を挟んでおいても良い（図６参照）。
ティング材の内側に、被コーティング材を外側から加熱
した状態で、被コーティング材が熱膨張した状態で嵌合
する大きさの治具を嵌め込むことにより、冷却後に被コ
ーティング材に引張応力を生じさせ、この状態で被コー
ティング材の外面にコーティング材を接合した後、内側
の治具を取り外すことで、コーティング材に圧縮残留応
力を生じさせることを特徴としている（図６参照）。ま
た、本発明の方法は、略円筒形の被コーティング材の内
側に、被コーティング材を加熱した状態で、被コーティ
ング材が熱膨張した状態で嵌合する大きさの熱膨張率が
低い治具を嵌め込むことにより、冷却後に被コーティン
グ材に引張応力を生じさせ、この状態で被コーティング
材の外面にコーティング材を接合した後、加熱により熱
膨張差を生じさせて内側の治具を取り外すことで、コー
ティング材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴とし
ている（図６参照）。これらの場合、コーティング施工
後に治具が取り外しやすいように、焼嵌めの際に、予め
治具と被コーティング材の間に、セラミックス等の熱伝
導率の低い部材を挟んでおいても良い（図６参照）。
【００１２】また、本発明の方法は、コーティング施工
前に被コーティング材を加熱膨張させ、その状態で被コ
ーティング材にコーティング材を接合し、コーティング
施工後に冷却収縮させることにより、コーティング材に
圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている（図７
参照）。
前に被コーティング材を加熱膨張させ、その状態で被コ
ーティング材にコーティング材を接合し、コーティング
施工後に冷却収縮させることにより、コーティング材に
圧縮残留応力を生じさせることを特徴としている（図７
参照）。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。すなわち、被コーティング材、コーティン
グ材等となる材料は、下記に示すそれぞれの方法が適用
できるものであれば特に限定されず、また、コーティン
グの施工方法についても、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶射、ディ
ップコートなど、下記に示すそれぞれの方法が適用可能
なものであれば特に限定されない。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。すなわち、被コーティング材、コーティン
グ材等となる材料は、下記に示すそれぞれの方法が適用
できるものであれば特に限定されず、また、コーティン
グの施工方法についても、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶射、ディ
ップコートなど、下記に示すそれぞれの方法が適用可能
なものであれば特に限定されない。
【００１４】（１） 被コーティング材に引張応力を付
与する場合 図１は、本発明の実施の第１形態によるコーティング材
の強度向上方法を実施する工程を示している。図１に示
すように、被コーティング材Ａを、被コーティング材の
板厚よりも十分厚い板厚で、かつ、熱膨張率が被コーテ
ィング材よりも低い材料でできた部材Ｂに高温で接合す
る。次に、これを常温に戻す等して冷却すると、被コー
ティング材Ａの熱膨張率αAの方が部材Ｂの熱膨張率αB
より大きいので、被コーティング材に引張の残留応力を
生じさせることができる。この状態の被コーティング材
Ａにコーティング材Ｃを接合する。その後、部材Ｂを被
コーティング材Ａから切削等により切り離せば、コーテ
ィング材Ｃに圧縮残留応力が生じることになる。例え
ば、被コーティング材Ａがニッケルクロムステンレス鋼
（線膨張率αA＝１７〜１８×１０-6）の場合には、部
材Ｂとして炭素鋼（線膨張率αB＝１０〜１１．６×１
０-6）を用いれば、接合温度を２００℃程度にすれば、
２０kgf／mm2程度の引張残留応力を付与することが可能
であり、部材Ｂを除去した後、コーティング材Ｃを接合
すれば、コーティング材には２０kgf／mm2程度の圧縮残
留応力が生じる。
与する場合 図１は、本発明の実施の第１形態によるコーティング材
の強度向上方法を実施する工程を示している。図１に示
すように、被コーティング材Ａを、被コーティング材の
板厚よりも十分厚い板厚で、かつ、熱膨張率が被コーテ
ィング材よりも低い材料でできた部材Ｂに高温で接合す
る。次に、これを常温に戻す等して冷却すると、被コー
ティング材Ａの熱膨張率αAの方が部材Ｂの熱膨張率αB
より大きいので、被コーティング材に引張の残留応力を
生じさせることができる。この状態の被コーティング材
Ａにコーティング材Ｃを接合する。その後、部材Ｂを被
コーティング材Ａから切削等により切り離せば、コーテ
ィング材Ｃに圧縮残留応力が生じることになる。例え
ば、被コーティング材Ａがニッケルクロムステンレス鋼
（線膨張率αA＝１７〜１８×１０-6）の場合には、部
材Ｂとして炭素鋼（線膨張率αB＝１０〜１１．６×１
０-6）を用いれば、接合温度を２００℃程度にすれば、
２０kgf／mm2程度の引張残留応力を付与することが可能
であり、部材Ｂを除去した後、コーティング材Ｃを接合
すれば、コーティング材には２０kgf／mm2程度の圧縮残
留応力が生じる。
【００１５】図２は、本発明の実施の第２形態によるコ
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図２に示すような４点曲げ治具１０を製作し、被コ
ーティング材１２の荷重負荷点ａ、ｂ間に一様な曲げモ
ーメントを付与する。例えば、図２に示すように、４点
曲げ治具１０では、ボルト１４を押し込んで被コーティ
ング材１２に曲げモーメントを作用させる。この状態を
保持したまま、被コーティング材１２の下面、すなわち
引張の応力が生じている面にコーティング施工を行う。
次に、４点曲げ治具１０で加えた負荷を取り除くことに
よりコーティング材に圧縮の残留応力が付与できる。こ
のような、曲げ応力は、実施の第１形態に示した方法
で、部材Ｂの板厚を被コーティング材Ａと同程度とする
ことでも付与することができる。また、被コーティング
材の一端を固定して他端側から曲げモーメントを付与す
ることも可能である。
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図２に示すような４点曲げ治具１０を製作し、被コ
ーティング材１２の荷重負荷点ａ、ｂ間に一様な曲げモ
ーメントを付与する。例えば、図２に示すように、４点
曲げ治具１０では、ボルト１４を押し込んで被コーティ
ング材１２に曲げモーメントを作用させる。この状態を
保持したまま、被コーティング材１２の下面、すなわち
引張の応力が生じている面にコーティング施工を行う。
次に、４点曲げ治具１０で加えた負荷を取り除くことに
よりコーティング材に圧縮の残留応力が付与できる。こ
のような、曲げ応力は、実施の第１形態に示した方法
で、部材Ｂの板厚を被コーティング材Ａと同程度とする
ことでも付与することができる。また、被コーティング
材の一端を固定して他端側から曲げモーメントを付与す
ることも可能である。
【００１６】図３は、本発明の実施の第３形態によるコ
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図３に示すように、被コーティング材１６を、予め
フランジ１８を設けた形状に加工しておく。なお、被コ
ーティング材に引張応力を付与しやすい形状であれば、
フランジ付きの形状に限らず他の形状であってもよい。
フランジ１８の形状を利用してボルト２０を締め込むこ
とにより、被コーティング材１６のコーティング施工部
２２に引張応力を生じさせる。この状態で被コーティン
グ材１６のコーティング施工部２２にコーティングを施
工する。コーティング施工後、ボルト２０を取り外せ
ば、コーティング材に圧縮応力が生じる。最後にフラン
ジ１８を除去し、製品形状に加工する。なお、ボルトを
締め込む代わりに、油圧ジャッキ等を用いて被コーティ
ング材に引張応力を付与することも可能である。
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図３に示すように、被コーティング材１６を、予め
フランジ１８を設けた形状に加工しておく。なお、被コ
ーティング材に引張応力を付与しやすい形状であれば、
フランジ付きの形状に限らず他の形状であってもよい。
フランジ１８の形状を利用してボルト２０を締め込むこ
とにより、被コーティング材１６のコーティング施工部
２２に引張応力を生じさせる。この状態で被コーティン
グ材１６のコーティング施工部２２にコーティングを施
工する。コーティング施工後、ボルト２０を取り外せ
ば、コーティング材に圧縮応力が生じる。最後にフラン
ジ１８を除去し、製品形状に加工する。なお、ボルトを
締め込む代わりに、油圧ジャッキ等を用いて被コーティ
ング材に引張応力を付与することも可能である。
【００１７】図４は、本発明の実施の第４形態によるコ
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図４に示すような治具２４を用いて被コーティング
材２６を略円筒面に沿わせてボルト２８により固定す
る。これにより、被コーティング材２６のコーティング
施工面に引張応力を生じさせる。この状態で被コーティ
ング材２６にコーティングを施工する。コーティング施
工後、ボルト２８を取り外せば、コーティング材に圧縮
応力が生じる。
ーティング材の強度向上方法を実施する装置を示してい
る。図４に示すような治具２４を用いて被コーティング
材２６を略円筒面に沿わせてボルト２８により固定す
る。これにより、被コーティング材２６のコーティング
施工面に引張応力を生じさせる。この状態で被コーティ
ング材２６にコーティングを施工する。コーティング施
工後、ボルト２８を取り外せば、コーティング材に圧縮
応力が生じる。
【００１８】図５は、本発明の実施の第５形態によるコ
ーティング材の強度向上方法を実施している状態を示し
ている。図５に示すように、被コーティング材３０を円
筒あるいは球面のようなシェル構造、又は断面が箱型と
なるような板構造もしくはその一部とする。被コーティ
ング材３０の内側から流体（液体又は気体）により圧力
を加えることで、被コーティング材３０に引張応力を作
用させる。この状態で被コーティング材３０の外面にコ
ーティングを施工する。コーティング施工後、内圧を除
去すれば、コーティング材に圧縮応力が生じる。
ーティング材の強度向上方法を実施している状態を示し
ている。図５に示すように、被コーティング材３０を円
筒あるいは球面のようなシェル構造、又は断面が箱型と
なるような板構造もしくはその一部とする。被コーティ
ング材３０の内側から流体（液体又は気体）により圧力
を加えることで、被コーティング材３０に引張応力を作
用させる。この状態で被コーティング材３０の外面にコ
ーティングを施工する。コーティング施工後、内圧を除
去すれば、コーティング材に圧縮応力が生じる。
【００１９】図６は、本発明の実施の第６形態によるコ
ーティング材の強度向上方法を実施している状態を示し
ている。図６に示すように、被コーティング材３２を円
筒もしくはその一部とする。一例として、被コーティン
グ材３２よりも熱膨張率が低い治具３４を用意し、被コ
ーティング材３２を外側から加熱して治具３４を嵌合さ
せる。治具３４は被コーティング材３２が熱膨張した状
態でちょうど嵌合する大きさであり、被コーティング材
３２を常温に戻す等して冷却すると嵌合した治具３４に
よって被コーティング材３２に引張応力が生じる。この
ように、被コーティング材３２に治具３４を焼嵌めする
ことにより、被コーティング材３２に引張応力を作用さ
せる。このとき、コーティング施工後に治具３４が取り
外しやすいように、治具３４と被コーティング材３２の
間に、セラミックス等の低熱伝導性の部材３６を挟んで
も良い。
ーティング材の強度向上方法を実施している状態を示し
ている。図６に示すように、被コーティング材３２を円
筒もしくはその一部とする。一例として、被コーティン
グ材３２よりも熱膨張率が低い治具３４を用意し、被コ
ーティング材３２を外側から加熱して治具３４を嵌合さ
せる。治具３４は被コーティング材３２が熱膨張した状
態でちょうど嵌合する大きさであり、被コーティング材
３２を常温に戻す等して冷却すると嵌合した治具３４に
よって被コーティング材３２に引張応力が生じる。この
ように、被コーティング材３２に治具３４を焼嵌めする
ことにより、被コーティング材３２に引張応力を作用さ
せる。このとき、コーティング施工後に治具３４が取り
外しやすいように、治具３４と被コーティング材３２の
間に、セラミックス等の低熱伝導性の部材３６を挟んで
も良い。
【００２０】この状態で被コーティング材３２の外面に
コーティングを施工する。コーティング施工後、被コー
ティング材３２（及び治具３４）を加熱して熱膨張の差
により隙間を生じさせ、内側の治具３４を取り外せば、
コーティング材に圧縮応力が生じる。なお、治具３４を
冷却し、被コーティング材３２を加熱することによって
も、焼嵌め部に隙間が生じ、治具３４を取り外すことが
できる。この場合は、治具３４の線膨張係数が被コーテ
ィング材３２の線膨張係数より小さい必要はない。ま
た、治具３４と被コーティング材３２の間に、予めセラ
ミックス等の熱伝導率の低い部材３６を挟み込むことに
より、コーティング施工後、外側から加熱した場合に、
治具３４と被コーティング材３２の間に温度差が大きく
なって、熱膨張の差により隙間が生じ易くなり、治具３
４の取り外しが容易となる。また、被コーティング材３
２から治具３４へ熱が伝わりにくくなるように、低熱伝
導性の部材３６は隙間を空けて配置することが好まし
い。この場合も、治具３４の線膨張係数が被コーティン
グ材３２の線膨張係数より小さい必要はない。本手法は
下記の（２）と似ているが、高温環境下でコーティング
が施工できない場合に適している。
コーティングを施工する。コーティング施工後、被コー
ティング材３２（及び治具３４）を加熱して熱膨張の差
により隙間を生じさせ、内側の治具３４を取り外せば、
コーティング材に圧縮応力が生じる。なお、治具３４を
冷却し、被コーティング材３２を加熱することによって
も、焼嵌め部に隙間が生じ、治具３４を取り外すことが
できる。この場合は、治具３４の線膨張係数が被コーテ
ィング材３２の線膨張係数より小さい必要はない。ま
た、治具３４と被コーティング材３２の間に、予めセラ
ミックス等の熱伝導率の低い部材３６を挟み込むことに
より、コーティング施工後、外側から加熱した場合に、
治具３４と被コーティング材３２の間に温度差が大きく
なって、熱膨張の差により隙間が生じ易くなり、治具３
４の取り外しが容易となる。また、被コーティング材３
２から治具３４へ熱が伝わりにくくなるように、低熱伝
導性の部材３６は隙間を空けて配置することが好まし
い。この場合も、治具３４の線膨張係数が被コーティン
グ材３２の線膨張係数より小さい必要はない。本手法は
下記の（２）と似ているが、高温環境下でコーティング
が施工できない場合に適している。
【００２１】（２） 被コーティング材を熱膨張させる
場合 図７は、本発明の実施の第７形態によるコーティング材
の強度向上方法を実施する工程を示している。図７に示
すように、被コーティング材３８の温度を上昇させ、熱
膨張させた状態にする。被コーティング材３８の温度を
上昇させた状態でコーティング材４０を接合する。コー
ティング施工後に冷却することにより被コーティング材
３８が収縮する。それに伴い、被コーティング材３８に
引張残留応力、コーティング材４０に圧縮残留応力が発
生する。なお、本手法では界面端部が無いので、強度上
さらに有利である。
場合 図７は、本発明の実施の第７形態によるコーティング材
の強度向上方法を実施する工程を示している。図７に示
すように、被コーティング材３８の温度を上昇させ、熱
膨張させた状態にする。被コーティング材３８の温度を
上昇させた状態でコーティング材４０を接合する。コー
ティング施工後に冷却することにより被コーティング材
３８が収縮する。それに伴い、被コーティング材３８に
引張残留応力、コーティング材４０に圧縮残留応力が発
生する。なお、本手法では界面端部が無いので、強度上
さらに有利である。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 本発明の方法により、コーティング材に圧縮の
残留応力を生じさせることができ、コーティング材料の
強度（特に、疲労強度）を向上させることができる。 （２） コーティング材に圧縮残留応力を付与すること
により、疲労強度の向上だけでなく、コーティングの厚
膜化が可能になり、コーティング寿命を延長させること
ができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 本発明の方法により、コーティング材に圧縮の
残留応力を生じさせることができ、コーティング材料の
強度（特に、疲労強度）を向上させることができる。 （２） コーティング材に圧縮残留応力を付与すること
により、疲労強度の向上だけでなく、コーティングの厚
膜化が可能になり、コーティング寿命を延長させること
ができる。
【図１】本発明の実施の第１形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する工程を示す概略構成説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する工程を示す概略構成説明図であ
る。
【図２】本発明の実施の第２形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
【図３】本発明の実施の第３形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
【図４】本発明の実施の第４形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施する装置を示す概略構成説明図であ
る。
【図５】本発明の実施の第５形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施している状態を示す概略説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施している状態を示す概略説明図であ
る。
【図６】本発明の実施の第６形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施している状態を示す概略説明図であ
る。
の強度向上方法（被コーティング材に引張応力を生じさ
せる方法）を実施している状態を示す概略説明図であ
る。
【図７】本発明の実施の第７形態によるコーティング材
の強度向上方法（被コーティング材を変形させる方法）
を実施する工程を示す概略説明図である。
の強度向上方法（被コーティング材を変形させる方法）
を実施する工程を示す概略説明図である。
Ａ、１２、１６、２６、３０、３２、３８ 被コーティ
ング材 Ｂ 被コーティング材より熱膨張率が低い部材 Ｃ、４０ コーティング材 １０ ４点曲げ治具 １４、２０、２８ ボルト １８ フランジ ２２ コーティング施工部 ２４、３４ 治具 ３６ 低熱伝導性の部材
ング材 Ｂ 被コーティング材より熱膨張率が低い部材 Ｃ、４０ コーティング材 １０ ４点曲げ治具 １４、２０、２８ ボルト １８ フランジ ２２ コーティング施工部 ２４、３４ 治具 ３６ 低熱伝導性の部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｃ Ｄ (56)参考文献 特開 平６−69140（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 26/00 F01D 5/28 F01D 25/00 F02C 7/00
Claims (10)
- 【請求項１】 被コーティング材を予め熱膨張率が小さ
い別部材と高温で接合することにより、冷却後に被コー
ティング材に引張残留応力を生じさせ、この状態の被コ
ーティング材にコーティング材を接合した後、前記別部
材を被コーティング材から取り除くことで、コーティン
グ材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴とするコー
ティング材の強度向上方法。 - 【請求項２】 板状の被コーティング材を両端部及び各
端部から等距離の荷重負荷点の４点で固定する治具を用
いて、被コーティング材の両方の荷重負荷点に同方向の
負荷を加えて荷重負荷点の間に曲げモーメントを作用さ
せ、この状態を保持したまま、被コーティング材の引張
応力が生じている面にコーティング材を接合した後、被
コーティング材に加えた負荷を取り除くことにより、コ
ーティング材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴と
するコーティング材の強度向上方法。 - 【請求項３】 被コーティング材を予め引張応力が付与
しやすい形状に加工しておき、この被コーティング材の
コーティング施工部に引張応力が生じるように負荷を加
えて、この状態で被コーティング材にコーティング材を
接合した後、被コーティング材に加えた負荷を取り除く
ことにより、コーティング材に圧縮残留応力を生じさせ
ることを特徴とするコーティング材の強度向上方法。 - 【請求項４】 被コーティング材を予めコーティング施
工部の両端にフランジを設けた形状に加工しておき、一
方のフランジ側から他方のフランジ面にボルトを締め込
んで、被コーティング材のコーティング施工部に引張応
力が生じるような負荷を加え、この状態で被コーティン
グ材にコーティング材を接合した後、締め込んだボルト
を取り外すことで、コーティング材に圧縮残留応力を生
じさせ、最後にフランジを除去して製品形状に加工する
ことを特徴とするコーティング材の強度向上方法。 - 【請求項５】 板状の被コーティング材を略円筒面に沿
わせて固定できる治具を用いて、被コーティング材を略
円筒面に沿わせて固定することにより、被コーティング
材のコーティング施工面に引張応力を生じさせ、この状
態で被コーティング材にコーティング材を接合した後、
治具から取り外すことで、コーティング材に圧縮残留応
力を生じさせることを特徴とするコーティング材の強度
向上方法。 - 【請求項６】 略円筒形もしくは略球形のシェル構造又
は断面が箱型となる板構造の被コーティング材に、被コ
ーティング材の内側から圧力を加えることにより、被コ
ーティング材に引張応力を生じさせ、この状態で被コー
ティング材の外面にコーティング材を接合した後、内圧
を除去することで、コーティング材に圧縮残留応力を生
じさせることを特徴とするコーティング材の強度向上方
法。 - 【請求項７】 略円筒形の被コーティング材の内側に、
被コーティング材を外側から加熱した状態で、被コーテ
ィング材が熱膨張した状態で嵌合する大きさの治具を嵌
め込むことにより、冷却後に被コーティング材に引張応
力を生じさせ、この状態で被コーティング材の外面にコ
ーティング材を接合した後、内側の治具を取り外すこと
で、コーティング材に圧縮残留応力を生じさせることを
特徴とするコーティング材の強度向上方法。 - 【請求項８】 略円筒形の被コーティング材の内側に、
被コーティング材を加熱した状態で、被コーティング材
が熱膨張した状態で嵌合する大きさの熱膨張率が低い治
具を嵌め込むことにより、冷却後に被コーティング材に
引張応力を生じさせ、この状態で被コーティング材の外
面にコーティング材を接合した後、加熱により熱膨張差
を生じさせて内側の治具を取り外すことで、コーティン
グ材に圧縮残留応力を生じさせることを特徴とするコー
ティング材の強度向上方法。 - 【請求項９】 コーティング施工後に治具が取り外しや
すいように、焼嵌めの際に、予め治具と被コーティング
材の間に熱伝導率の低い部材を挟んでおく請求項７又は
８記載のコーティング材の強度向上方法。 - 【請求項１０】 コーティング施工前に被コーティング
材を加熱膨張させ、その状態で被コーティング材にコー
ティング材を接合し、コーティング施工後に冷却収縮さ
せることにより、コーティング材に圧縮残留応力を生じ
させることを特徴とするコーティング材の強度向上方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001003275A JP3338432B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | コーティング材の強度向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001003275A JP3338432B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | コーティング材の強度向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002212756A JP2002212756A (ja) | 2002-07-31 |
| JP3338432B2 true JP3338432B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=18871634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001003275A Expired - Fee Related JP3338432B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | コーティング材の強度向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338432B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009003232A1 (de) | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Gleitelement eines Verbrennungsmotors, insbesondere Kolbenring |
-
2001
- 2001-01-11 JP JP2001003275A patent/JP3338432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002212756A (ja) | 2002-07-31 |
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