JP7138512B2 - Hydrogen resistance evaluation test method - Google Patents
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Description
本発明は、耐水素性評価試験方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen resistance evaluation test method.
転がり軸受がすべりを伴う条件下において使用された場合、潤滑剤や潤滑剤に混入した水の分解(以下においては、このような反応を、水素発生反応という)により発生した水素が、転動面及び軌道面から転動体及び軌道輪の内部に侵入することがある。特に、転動体と軌道輪との金属接触により金属新生面が露出すると、水素発生反応及び水素発生反応により発生した水素の転動体及び軌道輪の内部への侵入がより促進される。このような水素の侵入は、水素脆性起因の早期剥離につながる場合がある。転動体及び軌道輪に侵入した水素の中でも、拡散性水素は、水素脆性起因の早期剥離に対する影響が大きい。これは、拡散性水素が、転動体及び軌道輪を構成する鋼中で比較的自由に移動することができるためである。 When a rolling bearing is used under conditions that involve sliding, the hydrogen generated by decomposition of the lubricant or water mixed in the lubricant (hereinafter, such a reaction is referred to as a hydrogen generation reaction) Also, it may enter the inside of the rolling elements and bearing ring from the raceway surface. In particular, when the new metal surface is exposed due to the metallic contact between the rolling elements and the bearing rings, the penetration of the hydrogen evolution reaction and the hydrogen generated by the hydrogen evolution reaction into the rolling elements and the bearing rings is promoted. Such penetration of hydrogen may lead to premature flaking due to hydrogen embrittlement. Among the hydrogen that has penetrated into the rolling elements and bearing rings, diffusible hydrogen has a large effect on premature flaking caused by hydrogen embrittlement. This is because diffusible hydrogen can move relatively freely in the steel that makes up the rolling elements and bearing rings.
金属新生面を積極的に露出させることによって材料に侵入した拡散性水素を測定し、材料の耐水素性を評価する手法として、特許文献1(特開2013-234833号公報)に記載されている方法及び非特許文献1(木南俊哉、水素脆性型の転動疲労強度に及ぼす侵入水素の影響、大同特殊鋼技報 Vol.84、No.1、第55頁~第60頁、2013年)に記載されている方法が知られている。 As a method for measuring the diffusible hydrogen that has penetrated into the material by actively exposing the nascent metal surface and evaluating the hydrogen resistance of the material, the method described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-234833) and Non-Patent Document 1 (Toshiya Kinami, Effect of penetrating hydrogen on rolling contact fatigue strength of hydrogen embrittlement type, Daido Steel Technical Report Vol.84, No.1, pp. 55-60, 2013) is known how.
特許文献1に記載の方法においては、試験片の表面に摺動部材を押し付けるとともに、摺動部材を試験片の表面で摺動させる。これにより、試験片の表面で水素を発生させるとともに、水素を試験片の内部に侵入させる。そして、試験片を透過した水素を検出することにより、材料の耐水素性を評価している。
In the method described in
非特許文献1に記載の方法においては、ローラチッピング試験(すべりを与えた2円筒転動疲労試験)が行われている。非特許文献1に記載の方法においては、当該試験で水素脆性起因の早期剥離を再現するとともに、当該試験中に試験片に侵入した拡散性水素を検出することにより、材料の耐水素性を評価している。
In the method described in Non-Patent
特許文献1に記載の方法においては、試験片と摺動部材との直接的な接触で発生し、試験片に侵入し、かつ試験片を透過した水素を検知対象としている。そのため、特許文献1に記載の方法によると、例えば潤滑剤の影響を考慮することができない。また、特許文献1に記載の方法は、摺動モードにおける分析方法であり、転がり軸受に対する耐水素性の評価方法としては、必ずしも現実に即しているとはいえない。
In the method described in
非特許文献1に記載の方法に用いられる試験片の外径は、大きい(より具体的には、26mmである)。通常、水素分析装置が測定可能な試験片の大きさは、外径20mm以下である。そのため、非特許文献1に記載の方法によると、拡散性水素の測定にあたり、試験片を切断する必要がある。
The outer diameter of the test piece used in the method described in Non-Patent
なお、非特許文献1に記載の方法においては、試験片の回転数が高く(より具体的には750~1500回転/min程度である)。試験温度が高い(より具体的には90℃である)。そのため、試験片の焼き付きを防止するため、温度を管理した潤滑油を大量に供給する付帯設備が必要となる。
In the method described in Non-Patent
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、拡散性水素の測定にあたって試験片を切断する必要がない耐水素性評価試験方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present invention provides a test method for evaluating diffusible hydrogen that does not require cutting a test piece.
本発明の一態様に係る耐水素性評価試験方法は、第1試験片を中心軸周りに回転させる工程と、第2試験片を中心軸周りに第1試験片に対して相対的に回転させる工程と、第1試験片及び第2試験片の外周面に潤滑油を供給して油膜を形成する工程とを有する転がりすべり試験を実施する工程と、第1試験片中の拡散性水素量を測定する工程とを備える。第1試験片及び第2試験片は、円筒状かつ鋼製である。第1試験片及び第2試験片が中心軸周りに回転している際、第1試験片の外周面と第2試験片の外周面とは、油膜を介して接触する。第1試験片の外径は、20mm以下である。 A hydrogen resistance evaluation test method according to one aspect of the present invention includes a step of rotating a first test piece around a central axis, and a step of rotating a second test piece around the central axis relative to the first test piece. and a step of supplying lubricant to the outer peripheral surfaces of the first and second test pieces to form an oil film, and a step of performing a rolling and sliding test, and measuring the amount of diffusible hydrogen in the first test piece. and a step of performing. The first and second test pieces are cylindrical and made of steel. When the first test piece and the second test piece are rotating around the central axis, the outer peripheral surface of the first test piece and the outer peripheral surface of the second test piece come into contact with each other through the oil film. The outer diameter of the first test piece is 20 mm or less.
上記の耐水素性評価試験方法においては、第1試験片及び第2試験片が中心軸周りに回転している際、第1試験片及び第2試験片の温度は、40℃以下であってもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, when the first test piece and the second test piece are rotating around the central axis, the temperature of the first test piece and the second test piece is 40 ° C. or less. good.
上記の耐水素性評価試験方法においては、第1試験片の中心軸周りの回転による周速をuDとし、第2試験片の中心軸周りの回転による周速をuFとした場合に、(uD-uF)/{(uD+uF)/2}×100の絶対値は、1以上であってもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, when the peripheral speed due to the rotation of the first test piece around the central axis is u D and the peripheral speed due to the rotation of the second test piece around the central axis is u F , ( The absolute value of u D −u F )/{(u D +u F )/2}×100 may be 1 or more.
上記の耐水素性評価試験方法においては、油膜の油膜パラメータは、0.15以下であってもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, the oil film parameter of the oil film may be 0.15 or less.
上記の耐水素性評価試験方法においては、第1試験片の中心軸周りの回転速度は、100回転/min以下であってもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, the rotational speed of the first test piece around the central axis may be 100 revolutions/min or less.
上記の耐水素性評価試験方法においては、第1試験片と第2試験片との最大接触応力は2.5GPa以上であってもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, the maximum contact stress between the first test piece and the second test piece may be 2.5 GPa or more.
上記の耐水素性評価試験方法においては、潤滑油は、潤滑油を含浸させた布部材を第1試験片の外周面及び第2試験片の外周面の少なくとも一方に接触させることにより供給されてもよい。 In the above hydrogen resistance evaluation test method, the lubricating oil is supplied by bringing a cloth member impregnated with the lubricating oil into contact with at least one of the outer peripheral surface of the first test piece and the outer peripheral surface of the second test piece. good.
本発明の一態様に係る耐水素性評価試験方法によると、試験片を切断することなく、拡散性水素の測定を行うことができる。 According to the hydrogen resistance evaluation test method according to one aspect of the present invention, diffusible hydrogen can be measured without cutting the test piece.
図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。以下の図面において、同一又は相当する部分に同一符号を付し、その説明は繰り返さないものとする。 Details of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description thereof will not be repeated.
(試験片)
以下に、実施形態に係る転がりすべり試験方法において用いられる試験片を説明する。
(Test pieces)
The test piece used in the rolling and sliding test method according to the embodiment will be described below.
図1は、第1試験片1の斜視図である。図1に示すように、第1試験片1は、円筒状である。第1試験片1は、外径D1を有している。外径D1は、20mm以下である。第1試験片1は、転がりすべり試験方法が実施された後に拡散性水素の測定に供される試験片である。
FIG. 1 is a perspective view of the
第1試験片1は、鋼により構成されている。第1試験片1を構成する鋼は、例えばJIS規格(JIS4805:2008)に定める高炭素クロム軸受鋼である。第1試験片1を構成する鋼は、JIS規格(JIS4805:2008)に定めるSUJ2又はSUJ3であってもよい。
The
図2は、第2試験片2の斜視図である。図2に示すように、第2試験片2は、円筒状である。第2試験片2は、外径D2を有している。外径D2は、外径D1よりも大きいことが好ましい。外径D2は、例えば80mmである。
FIG. 2 is a perspective view of the
第2試験片2は、鋼により構成されている。第2試験片2を構成する鋼は、例えばJIS規格(JIS4805:2008)に定める高炭素クロム軸受鋼である。第2試験片2を構成する鋼は、JIS規格(JIS4805:2008)に定めるSUJ2又はSUJ3であってもよい。
The
(試験装置)
以下に、実施形態に係る転がりすべり試験方法に用いられる転がりすべり試験装置3を説明する。
(test equipment)
The rolling-
図3は、転がりすべり試験装置3の模式図である。図3に示すように、転がりすべり試験装置3は、第1サーボモータ31と、第1ベルト32と、第1スピンドル33と、第2サーボモータ34と、第2ベルト35と、第2スピンドル36とを有している。
FIG. 3 is a schematic diagram of the rolling and sliding
第1サーボモータ31の回転軸は、第1ベルト32に連結されている。第1スピンドル33の一方端は、第1ベルト32に連結されている。これにより、第1サーボモータ31は、第1スピンドル33を中心軸周りに回転させる。
A rotating shaft of the
第1スピンドル33の他方端には、第1試験片1が取り付けられている。したがって、第1サーボモータ31は、第1試験片1を中心軸周りに回転させる。
A
第2サーボモータ34の回転軸は、第2ベルト35に連結されている。第2スピンドル36の一方端は、第2ベルト35に連結されている。これにより、第2サーボモータ34は、第2スピンドル36を中心軸周りに回転させる。
A rotating shaft of the
第2スピンドル36の他方端には、第2試験片2が取り付けられている。したがって、第2サーボモータ34は、第2試験片2を中心軸周りに回転させる。
A
第1試験片1及び第2試験片2は、各々の外周面が、後述の油膜を介して接触するように配置されている。すなわち、第1試験片1及び第2試験片2は、各々の外周面が油膜を介して接触した状態で中心軸周りに回転する。第1試験片1及び第2試験片2の周速は、互いに異なるように設定される。すなわち、第2試験片2は、中心軸周りに第1試験片1に対して相対的に回転する。これにより、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との間に、すべりが生じる。
The
図3中には図示されていないが、第1試験片1の外周面及び第2試験片2の外周面には潤滑油が供給される。潤滑油の供給は、例えば潤滑油を含浸させた布部材を第1試験片1の外周面及び第2試験片2の外周面の少なくとも一方に接触させることにより行われる。この布部材は、例えばフェルトパッドである。潤滑油の供給により、第1試験片1の外周面及び第2試験片2の外周面には、油膜が形成される。潤滑油には、例えば軸受油が用いられる。
Although not shown in FIG. 3 , lubricating oil is supplied to the outer peripheral surface of the
(試験条件)
以下に、実施形態に係る転がりすべり試験方法における試験条件を説明する。
(Test conditions)
Test conditions in the rolling and sliding test method according to the embodiment will be described below.
すべり率は、第1試験片1の中心軸周りの回転による周速をuD、第2試験片2の中心軸周りの回転による周速をuFとした場合に、(uD-uF)/{(uD+uF)/2}×100により算出される。すべり率の絶対値は、30パーセント以上であることが好ましい。 The slip ratio is ( u D −u F )/{(u D +u F )/2}×100. The absolute value of the slip ratio is preferably 30% or more.
周速uDは、第1試験片1の中心軸周りの回転速度と外径D1の積により算出される。周速uFは、第2試験片2の中心軸周りの回転速度と外径D2の積により算出される。そのため、すべり率は、第1サーボモータ31の回転数、第2サーボモータ34の回転数、外径D1及び外径D2を適宜変更することにより、調整することができる。
The circumferential speed uD is calculated by multiplying the rotational speed of the
第1試験片1の外周面及び第2試験片2の外周面に形成される油膜の油膜パラメータΛは、h0/(σ1
2+σ2
2)1/2により算出される。h0は最小油膜厚さである。σ1は、第1試験片1の外周面における表面の算術平均粗さの標準偏差である。σ2は、第2試験片2の外周面における表面の算術平均粗さの標準偏差である。σ1及びσ2は、表面粗さ測定器により測定される。
The oil film parameter Λ of the oil film formed on the outer peripheral surface of the
h0は、Chittendenらの式により算出される。より具体的には、h0はRx×0.368×U0.68×G0.49×W-0.073×[1-exp{-1.23×(Ry/Rx}2/3}]により算出される。 h 0 is calculated by the formula of Chittenden et al. More specifically, h 0 is R x ×0.368×U 0.68 ×G 0.49 ×W −0.073 ×[1−exp{−1.23×(R y /R x } 2 /3 }].
Rxは、流れの方向の等価曲率半径であり、Ryは、流れに直交する方向の等価曲率半径である。Rxは、1/Rx=(1/Rx1)+(1/Rx2)により算出され、Ryは、1/Ry=(1/Ry1)+(1/Ry2)により算出される。Rx1は、第1試験片1の流れ方向の曲率半径であり、Rx2は、第2試験片2の流れ方向の曲率半径であり、Ry1は、第1試験片1の流れに直交する方向の曲率半径であり、Ry2は、第2試験片2の流れに直交する方向の曲率半径である。Uは速度パラメータであり、(η0×u)/(E’×Rx)により算出される。η0は、常圧粘度である。η0は、ρ×νにより算出される。ρは潤滑油の密度であり、νは潤滑油の動粘度である。uは、周速uD及び周速uFの平均値である。E’は等価ヤング率である。E’は、2/E’={(1-ν1
2)/E1}+{(1-ν2
2)/E2}により算出される。E1は第1試験片1のヤング率であり、E2は第2試験片2のヤング率である。ν1は、第1試験片1のポワソン比であり、ν2は、第2試験片2のポワソン比である。
Rx is the equivalent radius of curvature in the direction of flow and Ry is the equivalent radius of curvature in the direction perpendicular to the flow. R x is calculated by 1/R x = (1/R x1 ) + (1/R x2 ), and R y is calculated by 1/R y = (1/R y1 ) + (1/R y2 ) be done. R x1 is the radius of curvature of the
Gは材料パラメータであり、α×E’により算出される。αは、粘度圧力係数である。αは、Wu-Klaus-Dudaの式により算出される。より具体的には、αは、(0.1657+0.2332×log10ν)×m×10-8により算出される。νは潤滑油の動粘度である。mは、潤滑油によって定まる定数であり、Walther-ASTMの式により算出される。より具体的には、mは、log10{log10(ν+0.7)}=-m×log10T+Kにより算出される。Tは、温度であり、Kは潤滑油により定める定数である。2つの温度及び当該2つの温度における動粘度をWalther-ASTMの式に代入し、連立方程式を解くことにより、m及びKの値を算出することができる。Wは、荷重パラメータであり、w/(E’×Rx 2)により算出される。wは荷重である。 G is a material parameter and is calculated by α×E′. α is the viscosity pressure coefficient. α is calculated by the Wu-Klaus-Duda formula. More specifically, α is calculated by (0.1657+0.2332×log 10 ν)×m×10 −8 . ν is the kinematic viscosity of the lubricating oil. m is a constant determined by the lubricating oil and calculated by the Walther-ASTM formula. More specifically, m is calculated by log 10 {log 10 (ν+0.7)}=−m×log 10 T+K. T is the temperature and K is a constant determined by the lubricant. By substituting the two temperatures and the kinematic viscosities at the two temperatures into the Walther-ASTM equation and solving the simultaneous equations, the values of m and K can be calculated. W is a load parameter and is calculated by w/(E'×R x 2 ). w is the load.
油膜パラメータΛは、0.34以下であることが好ましい。油膜パラメータΛは、0.15以下であることがさらに好ましい。 The oil film parameter Λ is preferably 0.34 or less. More preferably, the oil film parameter Λ is 0.15 or less.
第1試験片1の中心軸周りの回転速度は、100回転/min以下であることが好ましい。第1試験片1の中心軸周りの回転速度は、50回転/min以上であることが好ましい。第2試験片2の中心軸周りの回転速度は、6.5回転/min以上25回転/min以下であることが好ましい。
The rotational speed of the
第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力は、2.5GPa以上であることが好ましい。第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力は、ヘルツの式にしたがって算出される。
The maximum contact stress between the outer peripheral surface of the
試験時間は、例えば200分以下である。試験時間は、140分以下であってもよい。試験時間は、中心軸周りに回転している第1試験片1及び第2試験片2の外周面が油膜を介して互いに接触している時間により算出される。なお、試験は、第1試験片1の中心軸周りの回転数の合計が所定の値に達するまで行われてもよい。この所定の値は、例えば20000回である。
The test time is, for example, 200 minutes or less. The test time may be 140 minutes or less. The test time is calculated from the time during which the outer peripheral surfaces of the
(拡散性水素の測定方法)
以下に、拡散性水素の測定方法を説明する。
(Method for measuring diffusible hydrogen)
A method for measuring diffusible hydrogen will be described below.
第1試験片1中の拡散性水素の量は、転がりすべり試験を行った後に測定される。第1試験片1中の拡散性水素の量は、昇温脱離分析を行うことにより測定される。この昇温脱離分析においては、第1試験片1の温度は、室温から200℃に達するまで昇温される。昇温脱離試験における昇温速度は、100℃/hである。この昇温過程において第1試験片1から放出される水素量の積分値に基づいて、第1試験片1中の拡散性水素の量が測定される。
The amount of diffusible hydrogen in the
(実験結果)
以下に、各試験条件を変化させて転がりすべり試験を行った後における第1試験片1中の拡散性水素量の測定結果を示す。
(Experimental result)
Below, the measurement results of the amount of diffusible hydrogen in the
<第1試験>
第1試験における試験条件を表1に示す。表1に示すように、第1試験において、第1試験片1及び第2試験片2に用いられる鋼は、SUJ2である。外径D1は、20mmであり、外径D2は、80mmである。第1試験片1及び第2試験片2の外周面における算術平均粗さは、0.02μmである。第1試験片1の外周面は、中心軸に沿う断面視において、直線状である。第2試験片2の外周面は、中心軸に沿う断面視において、10mmの曲率半径を有する曲線状である。
<First test>
Table 1 shows the test conditions in the first test. As shown in Table 1, the steel used for the
第1試験において、第1試験片1の中心軸周りの回転速度は、100回転/minである。第2試験片2の中心軸周りの回転速度は、13.5回転/minである。第1試験において、すべり率は、60パーセントである。第1試験において、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力は、3.0GPaである。試験時間は、200分である。油膜パラメータΛは、0.13、0.15、0.34、0.64又は0.76である。
In the first test, the rotational speed of the
図4は、第1試験の試験結果を示すグラフである。図4中において、横軸は油膜パラメータΛとされ、縦軸は拡散性水素量とされた。図4に示すように、油膜パラメータΛが0.34以上の範囲内においては、拡散性水素が検出されなかった。他方、油膜パラメータΛが0.34未満の範囲内においては、拡散性水素が検出された。この比較から、油膜パラメータΛが0.34未満の範囲内においては、実施形態に係る転がりすべり試験を行うことにより、第1試験片1中に拡散性水素を導入できることが実験的に明らかにされた。
FIG. 4 is a graph showing test results of the first test. In FIG. 4, the horizontal axis is the oil film parameter Λ, and the vertical axis is the amount of diffusible hydrogen. As shown in FIG. 4, no diffusible hydrogen was detected in the range where the oil film parameter Λ was 0.34 or more. On the other hand, diffusible hydrogen was detected within the range where the oil film parameter Λ was less than 0.34. From this comparison, it was experimentally clarified that diffusible hydrogen can be introduced into the
<第2試験>
第2試験における試験条件を表2に示す。表2に示すように、第2試験の試験条件は、第1試験片1、第2試験片2、回転速度及び試験時間に関して、第1試験の試験条件と共通している。
<Second test>
Table 2 shows the test conditions in the second test. As shown in Table 2, the test conditions of the second test are the same as those of the first test with respect to the
第2試験において、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力は2.0GPa、2.3GPa、2.5GPa、3.0GPa又は3.5GPaである。第2試験において、すべり率は、60パーセントである。第2試験において、潤滑油としてJIS K 2001:1993に定めるVG5に準拠したものが用いられた。第2試験における油膜パラメータは、0.14以下である。
In the second test, the maximum contact stress between the outer peripheral surface of the
図5は、第2試験の試験結果を示すグラフである。図5中において、横軸は第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力とされ、縦軸は拡散性水素量とされた。図5に示すように、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力が2.5GPa以上の範囲内においては、拡散性水素が検出された。このことから、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力が少なくとも2.5GPa以上の範囲内においては、実施形態に係る転がりすべり試験を行うことにより、第1試験片1中に拡散性水素を導入できることが実験的に明らかにされた。
FIG. 5 is a graph showing test results of the second test. In FIG. 5, the horizontal axis represents the maximum contact stress between the outer peripheral surface of the
<第3試験>
第3試験における試験条件を表3に示す。表3に示すように、第3試験の試験条件は、第1試験片1、第1試験片1の回転速度及び第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力に関して、第1試験の試験条件と共通している。
<Third test>
Table 3 shows the test conditions in the third test. As shown in Table 3, the test conditions of the third test were the maximum rotation speed of the
第3試験において、第2試験片2の外周面における表面の算術平均粗さは、0.6μmである。第3試験において、第2試験片2の中心軸周りの回転速度は、13.5回転/min、18.5回転/min、22.6回転/min、23.8回転/min、24.7回転/min、25回転/min又は25.3回転/minである。第3試験において、すべり率は、-1パーセント、0パーセント、1パーセント、5パーセント、10パーセント、30パーセント又は60パーセントである。第3試験において、潤滑油としてJIS K 2001:1993に定めるVG5に準拠したものが用いられた。第3試験における油膜パラメータは、0.007以下である。第2試験において、試験時間は、60分である。
In the third test, the surface arithmetic mean roughness of the outer peripheral surface of the
図6は、第3試験の試験結果を示すグラフである。図6中において、横軸はすべり率であり、縦軸は拡散性水素量である。図6に示すように、すべり率が-1パーセントの場合及びすべり率が1パーセント以上の場合に、拡散性水素が検出された。このことから、すべり率の絶対値が1パーセント以上の範囲内においては、実施形態に係る転がりすべり試験を行うことにより、第1試験片1中に拡散性水素を導入できることが実験的に明らかにされた。
FIG. 6 is a graph showing test results of the third test. In FIG. 6, the horizontal axis is the slip ratio, and the vertical axis is the amount of diffusible hydrogen. As shown in FIG. 6, diffusible hydrogen was detected when the slip ratio was -1 percent and when the slip ratio was 1 percent or more. From this, it is experimentally clarified that diffusible hydrogen can be introduced into the
<第4試験>
第4試験における試験条件を表4に示す。表4に示すように、第4試験の試験条件は、第1試験片1、第2試験片2及び第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との最大接触応力に関しては、第1試験の試験条件と共通している。
<Fourth test>
Table 4 shows the test conditions in the fourth test. As shown in Table 4, the test conditions of the fourth test are the maximum contact stress between the
第4試験において、第1試験片1の中心軸周りの回転速度は、50回転/min又は100回転/minである。第4試験において、第2試験片2の中心軸周りの回転速度は、第1試験片1の中心軸周りの回転速度が50回転/minである場合、6.8回転/minであり、第1試験片1の中心軸周りの回転速度が100回転/minである場合、13.5回転/minである。すなわち、第2試験片2の回転速度は、すべり率が一定となるように、第1試験片1の中心軸周りの回転速度に応じて調整されている。
In the fourth test, the rotation speed of the
第4試験において、すべり率は60パーセントである。第4試験において、潤滑油として、JIS K 2001:1993に定めるVG5に準拠したものが用いられた。第4試験における油膜パラメータは、0.12以下である。第4試験は、第1試験片1の中心軸周りの回転数の合計が20000回転に達するまで行われた。
In the fourth test, the slip rate is 60 percent. In the fourth test, lubricating oil conforming to VG5 defined in JIS K 2001:1993 was used. The oil film parameter in the fourth test is 0.12 or less. The fourth test was conducted until the total number of rotations of the
図7は、第4試験の試験結果を示すグラフである。図7中において、横軸は第1試験片1の中心軸周りの回転速度であり、縦軸は拡散性水素量である。図7に示すように、第1試験片1の中心軸周りの回転速度が50回転/min以上100回転/min以下の範囲内においては、拡散性水素が検出された。このことから、少なくとも第1試験片1の中心軸周りの回転速度が50回転/min以上100回転/min以下の範囲内においては、実施形態に係る転がりすべり試験を行うことにより、第1試験片1中に拡散性水素を導入できることが実験的に明らかにされた。
FIG. 7 is a graph showing test results of the fourth test. In FIG. 7, the horizontal axis is the rotation speed of the
(転がりすべり試験方法の効果)
以下に、実施形態に係る転がりすべり試験の効果を説明する。
(Effect of rolling and sliding test method)
Below, the effect of the rolling and sliding test according to the embodiment will be described.
上記のとおり、第1試験片1の外径D1は、20mm以下である。通常、水素分析装置に投入できる試験片の寸法は、外径20mm以下である。そのため、実施形態に係る転がりすべり試験によると、第1試験片1を切断することなく、転がりすべり試験により導入された拡散性水素の測定を行うことができる。
As described above, the outer diameter D1 of the
実施形態に係る転がりすべり試験においては、第1試験片1の中心軸周りの回転速度が遅い場合(例えば100回転/min以下)であっても、転がりすべり試験を行うことにより、拡散性水素を第1試験片1に導入することができる。その結果、実施形態に係る転がりすべり試験においては、試験時における第1試験片1及び第2試験片2の温度を、40℃以下とすることができる。そのため、実施形態に係る転がりすべり試験においては、第1試験片1の外周面と第2試験片2の外周面との間の焼き付きを防止するための付帯設備(例えば油温管理の設備や潤滑油の循環設備)を不要とすることができる。
In the rolling-sliding test according to the embodiment, even when the rotational speed of the
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described as above, it is also possible to modify the above-described embodiment in various ways. Also, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described above. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope of equivalence to the scope of claims.
上記の実施形態は、転がりすべり試験方法に特に有利に適用される。 The above embodiments are particularly advantageously applied to rolling and sliding test methods.
1 第1試験片、2 第2試験片、3 転がりすべり試験装置、31 第1サーボモータ、32 第1ベルト、33 第1スピンドル、34 第2サーボモータ、35 第2ベルト、36 第2スピンドル、Λ 油膜パラメータ、D1,D2 外径、uD,uF 周速。 1 first test piece, 2 second test piece, 3 rolling and sliding test device, 31 first servo motor, 32 first belt, 33 first spindle, 34 second servo motor, 35 second belt, 36 second spindle, Λ oil film parameter, D1, D2 outer diameter, u D , u F peripheral speed.
Claims (3)
前記第1試験片を切断することなく前記第1試験片中の拡散性水素量を測定する工程とを備え、
前記第1試験片及び前記第2試験片が中心軸周りに回転している際、前記第1試験片の外周面と前記第2試験片の外周面とは、前記油膜を介して接触し、
前記第1試験片の外径は、20mm以下であり、
前記油膜の油膜パラメータは、0.34以下であり、
前記第1試験片及び前記第2試験片が中心軸周りに回転している際、前記第1試験片及び前記第2試験片の温度は40℃以下であり、
前記第1試験片の中心軸周りの回転による周速をu D とし、前記第2試験片の中心軸周りの回転による周速をu F とした場合、(u D -u F )/{(u D +u F )/2}×100の絶対値は、1以上であり、
前記第1試験片の中心軸周りの回転速度は、100回転/min以下であり、
前記第1試験片と前記第2試験片との最大接触応力は、2.5GPa以上である、耐水素性評価試験方法。 Rotating a first cylindrical steel test piece about a central axis; and rotating a second cylindrical steel test piece about a central axis relative to the first test piece. and a step of supplying lubricating oil to the outer peripheral surfaces of the first test piece and the second test piece to form an oil film;
measuring the amount of diffusible hydrogen in the first test piece without cutting the first test piece;
When the first test piece and the second test piece are rotating around the central axis, the outer peripheral surface of the first test piece and the outer peripheral surface of the second test piece are in contact via the oil film,
The outer diameter of the first test piece is 20 mm or less ,
The oil film parameter of the oil film is 0.34 or less,
When the first test piece and the second test piece are rotating around the central axis, the temperature of the first test piece and the second test piece is 40 ° C. or less,
When u D is the peripheral speed of the first test piece rotated around the central axis and u F is the peripheral speed of the second test piece rotated around the central axis , (u D −u F )/{( u D + u F )/2}×100 has an absolute value of 1 or more,
The rotation speed around the central axis of the first test piece is 100 rpm or less,
A hydrogen resistance evaluation test method , wherein the maximum contact stress between the first test piece and the second test piece is 2.5 GPa or more .
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