電圧印加による摩擦のアクティブコントロール

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摩擦面の潤滑状態が境界,または混合潤滑領域にあるとき外部より電圧を印加することで摩擦摩耗特性を向上させるができる.最近では,摩擦のアクティブ制御ということで注目を集めている.電気エネルギーを付加するために逆に摩擦摩耗特性を悪化する場合もあり,電場を有効に利用するためには電場印加による摩擦機構を明らかにし,どのような場合に摩擦特性が向上されるかを明確する必要がある.そこでボール/ディスク試験機を用いて摩擦面間に直流電場を印加し,摩擦特性の改善の良否とそのときの摩耗形態の関係を調べた.以下に,その結果を要約する.(1)電圧印加により摩擦特性が改善した場合は,摩耗の主機構はディスク表面に形成された酸化膜によるボール表面のアブレシブ摩耗であり,摩擦仕事当たりの摩耗量が大きい.一方,摩擦が低下しない場合の摩耗の主体は凝着摩耗であり,摩擦仕事あたりの摩耗量は小さい.(2)摩擦特性を改善するためには,印加電圧,ショート電流に下限値が存在し,下限値以下ではディスク表面に有効な酸化膜が形成されず,摩擦形態は凝着摩擦のままである.(3)印加電圧,ショート電流が大きい場合には,摩耗形態はアブレシブ摩耗になり流体潤滑状態を達成しやすくなるものの,電圧印加による油膜破断も助長されるため,逆に摩擦特性が悪化する場合がある.したがって,なじみ過程において適当な印加条件で電圧を印加し,なじみ過程終了後には電圧印加を中止することが望ましい(4)ディスク表面は酸化膜が形成され,摩耗による表面粗さの大幅な低下が期待できないために,表面粗さが大きい場合には,電圧印加によっても摩擦特性の急速な改善はできない.しかし,無印加の場合に比べて電圧印加により迅速ななじみが達成できる.