JPWO2020067306A1 - 摺動体の表面評価方法及び摺動体の表面評価装置 - Google Patents
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Abstract
被摺動体4に対し摺動する形成された摺動体3の摺動部3aに電磁波を照射する第1ステップと、電磁波が照射された摺動部3aの発光を検出する第2ステップと、摺動部における発光状態の変化を導出する第3ステップと、を含む。
Description
被摺動体に対し摺動する摺動体の摺動部に電磁波を照射する第1ステップと、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する第2ステップと、
前記摺動部における発光状態の変化を導出する第3ステップと、
を含むものである。
これによれば、摺動部の発光を検出し、発光状態の変化を導出することで、摺動体の表面が摩擦により化学的および幾何学的に変質した変質部を可視化することができ、この変質部の時間的な変化を観察することができる。
これによれば、摺動部の全表面に亘って発光状態の変化を観察することで、摺動部における低摩擦化されやすい領域等を評価することができる。
これによれば、摺動体を回転させることで、摺動部の全表面を容易に観察することができる。
これによれば、発光領域の変化に基づき、摺動部の摩擦係数が低下する過程を観察できる。
これによれば、摺動部の表面のポアに埋まった摩耗紛による影響を除外して、形成された実質的な変質部の領域を正確に評価できる。
これによれば、共焦点走査型顕微鏡は、低い輝度である摺動部、特に変質部の発光を検出できる。
これによれば、摺動部を3次元的に解析し、例えば形成された変質部の厚みや深さ別の変質部の発光面積を観察することができる。
摺動体を保持する保持部材と、
前記摺動体を回転駆動させる駆動手段と、
前記摺動体の摺動部に電磁波を照射する照射装置と、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記発光から、前記摺動部における発光状態の変化を導出する演算装置と、
を備えている。
これによれば、摺動部の発光を検出し、発光状態の変化を導出することで、摺動体の表面が摩擦により化学的および幾何学的に変質した変質部を可視化することができ、この変質部の時間的な変化を観察することができる。
前記被摺動体は前記電磁波及び前記発光を透過するものであり、前記照射装置は、前記被摺動体を通して前記摺動体の摺動部に前記電磁波を照射する位置に配置されている。
これによれば、被摺動体を透過して摺動体の摺動部に電磁波を照射し、さらに摺動部の発光を被摺動体を透過させて検出することができるため、摺動体と被摺動体との摺動中において、摺動部における変質部の変化の過程を観察することができる。
これによれば、被摺動体を電磁波と発光とを透過可能にしながら、摺動体との物理特性を近似させることで、摺動部の表面の変質部の変化の過程を精度よく観察できる。
これによれば、粘性が低い水を摺動部の潤滑剤として利用することで、摺動部の表面のなじみ現象の進行状況を精度よく観察できる。
従前より知られるように、「なじみ現象」により低摩耗を発現した摺動部を観察したところ、大部分は基材が変質しアモルファル化した変質部であり、残りの部分は変質していない基材部であることが確認されている。また、摩耗紛が埋められた微細凹部であるポアが局所的に存在していることも確認されている。発明者らは、共焦点顕微鏡を用いることで、変質部自体の発光を捉えることに成功し、摺動初期の変質部の生成状況がなじみ過程における摩擦係数の変化や表面粗さの変化に合致していることを見出した。この現象を利用することで摺動体の摺動部、特に変質部の状態を正確に把握することが可能となるので以下実施例として説明する。
(1)蛍光観察は、低摩擦発生時の変質部の微小な化学的変化を高感度に検出し、SiCが変質した領域を蛍光領域として定量的に評価することが可能である。
(2)基材SiCの変質を伴う摩耗と摩耗粉が表面凹部を埋める2つの作用により、急激に平滑なすべり面を形成し、算術平均高さSaが低下するなじみ過程において変質部が示す蛍光領域が増加する。
2 ハウジング
2a 底面部
2b 貫通孔
2c 軸部
2d 側面部
3 摺動体
3a 摺動部
3b 基材部
3p 変質部
4 被摺動体
5 ベアリング
6 回転軸
7 回転駆動源
8 水
9 光源
10 レーザ光
11 シール
12 ピンホール
16 共焦点走査型顕微鏡
17 蛍光
18 対物レンズ
19 ビームスプリッタ
20 検出器
23 ハウジング回転制御手段
24 サーボモータ
30 試験機
Claims (11)
- 被摺動体に対し摺動する摺動体の摺動部に電磁波を照射する第1ステップと、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する第2ステップと、
前記摺動部における発光状態の変化を導出する第3ステップと、
を含むことを特徴とする摺動体の表面評価方法。 - 前記第1ステップは、前記摺動部の全表面に亘って前記電磁波を走査するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の摺動体の表面評価方法。
- 前記第1ステップは、前記摺動体を回転駆動しながら前記摺動部に電磁波を照射するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載の摺動体の表面評価方法。
- 前記第1ステップは、前記摺動部における発光領域を導出するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の摺動体の表面評価方法。
- 前記第3ステップは、所定以上の輝度の領域を前記発光領域から除外するステップを含むことを特徴とする請求項4に記載の摺動体の表面評価方法。
- 前記第1ステップは、共焦点走査型顕微鏡により前記電磁波を走査するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の摺動体の表面評価方法。
- 前記第1ステップは、前記共焦点走査型顕微鏡の焦点を前記摺動部の深さ方向に微移動させるステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の摺動体の表面評価方法。
- 摺動体を保持する保持部材と、
前記摺動体を回転駆動させる駆動手段と、
前記摺動体の摺動部に電磁波を照射する照射装置と、
前記電磁波が照射された前記摺動部の発光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記発光から、前記摺動部における発光状態の変化を導出する演算装置と、
を備えることを特徴とする摺動体の表面評価装置。 - 前記摺動体に対し摺動する被摺動体を保持可能な第2保持部材を備え、
前記被摺動体は前記電磁波及び前記発光を透過するものであり、前記照射装置は、前記被摺動体を通して前記摺動体の摺動部に前記電磁波を照射する位置に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の摺動体の表面評価装置。 - 前記摺動体は多結晶SiCであり、前記被摺動体は単結晶SiCであることを特徴とする請求項9に記載の摺動体の表面評価装置。
- 前記摺動体と前記被摺動体との間には潤滑剤として水が供給されることを特徴とする請求項9または10に記載の摺動体の表面評価装置。
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