(57)【要約】      （修正有）【課題】機械要素部品及びプレス成形に用いられる低摩擦係数を可能にする表面形状を有する金属材料を提供する。【解決手段】バルクが塑性変形しない荷重下で相対すべりをしている金属材料の表面凹凸の凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料を特徴とする低摩擦係数を可能にする金属材料。さらに、真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積をもつ金属材料を圧延加工、引抜き加工などの塑性加工や機械加工などにより製作することを特徴とする低摩擦係数を可能にする表面形状を有する金属材料。なお、初期の塑性変形により生じた真実接触部の面積Ａに対して金属材料の平坦な凸部の面積は１．２Ａ以上である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルクが塑性変形しない荷重下で相対すべりをしている金属材料の表面凹凸の凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料を特徴とする低摩擦係数を可能にする金属材料。
【請求項２】
さらに、真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積をもつ金属材料を圧延加工、引抜き加工などの塑性加工や機械加工などにより製作することを特徴とする請求項目１に記載の低摩擦係数を可能にする表面形状を有する金属材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、機械要素部品及びプレス成形に用いられる低摩擦係数を可能にする表面形状を有する金属材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  機械要素部品及びプレス成形において２物体の金属材料が塑性変形を起こさない荷重下で相対すべりを行う接触界面の真実接触面には摩擦力が働いている。機械要素部品においては過酷条件で使用されることが多くなり、プレス成形においては高強度金属材料が使用されることが多くなり、２物体間に作用する荷重が非常に高くなり、焼付きが発生することになった。【０００３】  機械要素部品及びプレス成形において２物体間に負荷される荷重を減少させるために、真実接触面に作用する摩擦力を低減させる工夫がなされてきた。具体的には金属材料表面に複合硬質膜処理を行う方法、使用する潤滑油に高潤滑性を付与する方法、金属表面の幾何学形状を制御する方法などが提案されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４４３７８
【特許文献２】特開２００３−２５３２９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、これらの方法の中で金属表面の幾何学形状を制御する方法は接触部の真実接触面積の摩擦力を抑制することに対してトライボロジー的に定量的な根拠を与えることは困難である。トロイボロジー的には潤滑油と表面のミクロ変形との相互作用を定量的に理解することが摩擦力を抑制するためには大切である。本発明は潤滑油と表面のミクロ変形との相互作用を定量的に理解し、低摩擦係数を可能にする表面形状を有する金属材料を提供することである。
【発明を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するための手段は以下のとおりである。
２物体のバルクが塑性変形しない荷重下では、相対すべり下にある２物体の接触界面において金属表面の凹凸の凸部が塑性変形し、生じた真実接触部において負荷荷重を支えることになる。この条件下では真実接触部に作用する接触面圧は金属材料の降伏応力Ｙの３倍近い高い面圧が負荷されており、真実接触面積の増加と伴い、焼付きが発生しやすくなる。
【０００７】  そのため、機械要素部品及びプレス成形において焼付きを抑制するために、真実接触部に作用する摩擦力を減少させ低摩擦係数を可能にするため、真実接触面間に介在する潤滑油の油膜厚さを増加させることが必要である。そのためにはある荷重下で相対すべりしている接触界面において凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料を用意すると良い。その平坦な面積に同じ荷重が作用すると、その接触面圧は材料の降伏応力の３倍よりもかなり低い値になり、その真実接触面間に介在する潤滑油の油膜厚さは厚くなることにより低摩擦係数を可能にすることができる。
【発明の効果】
【０００８】  本発明の金属材料は、表面凹凸の凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料を用意し、接触面積に作用する面圧を減少させることにより、真実接触面間に介在する潤滑油の油膜厚さは厚くし、接触面に作用する摩擦力を減少させることにより低摩擦係数を可能にする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】    以下に本発明を詳しく説明する。機械要素部品及びプレス成形において焼付きを抑制するために、真実接触部に作用する摩擦力を減少させ低摩擦係数を可能にするため、ある荷重下で相対すべりしている接触界面において凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料の平坦な面積に同じ荷重が作用すると、その接触面圧は材料の降伏応力の３倍よりもかなり低い値になり、その真実接触面間に介在する潤滑油の油膜厚さは厚くなることにより低摩擦係数を可能にすることができる。
【００１０】  具体的には、表面粗さ０．８６Ｒａμｍ、降伏応力１２５ＭＰａの普通鋼板を垂直荷重５００ｋｇｆ（面圧２５ＭＰａ）、すべり速度１７０ｍｍ／ｓの条件で粘度８０ｃＳｔの潤滑油を用いて繰り返し摺動を行ったときの摩擦係数と摺動回数の関係を図１に示す。摺動回数が増加するとともに摩擦係数は減少している。この現象は、摺動回数の増加とともに真実接触面積が増加し、真実接触面積に負荷される面圧が減少し、接触界面に介在する潤滑油の油膜厚みが増加することにより摩擦係数が減少している。金属材料の表面凹凸の凸部の塑性変形により生じた真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積を有する金属材料を用いることにより、接触面積に作用する面圧を減少させ、真実接触面間に介在する潤滑油の油膜厚さは厚くし、接触面に作用する摩擦力を減少させることにより低摩擦係数を可能にすることが本発明の形態である。
【００１１】  本発明は、バルクが塑性変形しない荷重下で相対すべりをしている金属材料の表面凹凸の凸部の初期の塑性変形により生じた真実接触部の面積をＡとすると、真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積とは１．２Ａよりも大きい範囲を意味している。
【００１２】  本発明において、真実接触部の面積よりも大きな平坦な凸部の面積をもつ金属材料を製作することは、圧延加工、引抜き加工などの塑性加工や機械加工などにより製作することを意味している。
【実施例】
【００１３】  以下、本発明の実施例を具体的に説明する。引張強さ５９０ＭＰａで表面粗さ０．７４Ｒａμｍのダル表面凹凸を持つ高張力鋼板とスキンパス圧延により平坦下率１８．６％、２７．１％、３５．８％の平坦な凸部もつ同じ高張力鋼板を垂直荷重４５０ｋｇｆ（面圧８８ＭＰａ）、すべり速度０．４２ｍｍ／ｓの条件で粘度１６ｃＳｔの潤滑油を用いて１回の摺動を行った。【００１４】  図２に４種類の高張力鋼板の摩擦係数と平坦化率を示す。摩擦係数は、ランダムな表面凹凸を持つ高張力鋼板の０．２２の値から、平坦下率が増加するとともに減少し、平坦下率３５．８％の高張力鋼板の０．１７まで低下している。高張力鋼板の凸部の平坦下率が増加するとともに摩擦係数が減少していることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ランダムな表面凹凸をもつ普通鋼板を垂直荷重５００ｋｇｆ（面圧２５ＭＰａ）、すべり速度１７０ｍｍ／ｓの条件で粘度８０ｃＳｔの潤滑油を用いて繰り返し摺動を行ったとき、真実接触面積が摺動回数とともに増加し、面圧が減少することにより接触界面に介在する潤滑油の油膜厚みが増加し、摩擦係数が摺動回数とともに減少することを説明する図面
【図２】平坦下率の異なる４種類の高張力鋼板を１回摺動するときに高張力鋼板の凸部の平坦下率が増加するとともに摩擦係数が減少していることを説明する図面
【図１】
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【図２】
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