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WPC処理®(特許)の「WPC」とは、
Wide Peening and Cleaning(幅広く 打ちつけて 清掃する)
又は、
Wonder Process Craft(不思議な、驚くべき 工程の 特殊技術)
の略です。
正式名称は「WPC処理®」ですが、WPC加工、ディンプル加工、MD加工、マイクロディンプル処理、MD処理、「微粒子ピーニング」とか「精密ショットピーニング」とも呼ばれ、学会では「FPB(Fine Particle Bombarding)」の名称を使用しております。WPC処理(R)は、金属成品の表面に、目的に応じた材質の微粒子を圧縮性の気体に混合して高速衝突させるという表面改質技術のことです。この手法においては、処理対象物の最表面で急熱・急冷が繰り返されます。
同時に材料表面の局所領域に多方向・多段・非同期の強加工が導入されることにより、微細で靭性に富む緻密な組織が形成され、高硬度化して表面を強化すると同時に、 表面性状を微小ディンプルへ変化させることによって摩擦摩耗特性を向上させます。そのため、機械部品・切削工具・金型等の強度と機能を向上させる表面改質加工熱処理技術として、幅広い分野でのご利用が可能です。
【高速衝突させる素材】
鋼、ステンレス、ガラス、セラミック、インジウム鉛、錫、銀、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ素樹脂、他
WPC処理®は、金属表面処理の一種で金属の疲労強度向上と摺動性向上を主目的に処理されます。
では「疲労強度向上」とはいったい何のことでしょうか?金属は繰り返し力がかかるとだんだん強度が落ちてきます。例えば、材料の最初の強度が100とした場合、100より大きな力がかかると壊れます。逆に100以下の力であれば壊れません。しかし、50や60という強度的には壊れるはずがない力でも、それが何万回、何億回と繰り返しかかることにより壊れてしまうことがあります。これが金属疲労です。また、バネがヘタる(弱くなる)のも金属疲労が原因です。
ここがポイント!
WPC処理®は金属の強度を上げるのではなく、この金属疲労に対して非常に強くなります。ですから、ある力が加わると1回で壊れてしまう部品に処理をしても、壊れなくなる可能性は少ないと言えます。これは、材料の強度が足りないからです。逆にしばらくは持つけど何回かすると壊れてしまう部品に処理すれば寿命が延びたり壊れなくなる可能性は大きいと言えます。
「摺動性向上」とは、滑りを良くして、摩耗を減らすということです。摺動抵抗の低減により車のパワーは僅かに上がりますが、大幅なパワーアップは期待しない方が良いでしょう。それよりも、摩擦熱の減少、焼き付き防止による耐久性の向上、レスポンスの向上が期待できます。
表面加工熱処理法 (不二機販・不二製作所共有特許) (第1594395号)
金属成品の表面に成品硬度と同等以上の硬度を有する40~200μmのショットを噴射速度100m/sec以上で噴射し、表面温度をA3変態点以上に上昇させる事を特徴とする金属成品表面加工熱処理法です。
【効 用】
金属成品の表面にショットを噴射する事により、A3変態点以上の温度域での急熱、急冷が瞬時に繰り返され、熱処理効果、鍛錬効果の加工強化が行われます。金属表面層の残留オーステナイトのマルテンサイト化や、再結晶、微細化が行われ、緻密な高硬度で靱性に富む組織が得られます。又、表面の内部残留圧縮応力も高める事ができます。
キズなどないように見える金属表面も顕微鏡で覗くと不均一な状態となっており、目に見えないクラックや材質のムラが存在します。金属疲労でパーツが破損するという場合、そのような部分が起点となって破損が始まります。写真は、ギヤに使われるSNCM420.浸炭窒化してあるが異常層という不均質な部分がどうしても存在します。これに、WPC処理®を行ったものでは、表面組織が微細化し異常層も消滅します。疲労強度が格段に上がります。
疲労強度の向上/耐衝撃性の向上/摺動性の向上/表面硬度の向上/各種コーティング、メッキとの密着性向上/低温脆性の防止/各種腐食の防止/燃費向上/耐用年数向上/etc
Diamond Like Carbonの略で、金属表面にナノレベルの薄膜をつくることで、従来にない低摩耗係数の表面にすることができる技術です。そのため、自動車やオートバイのエンジン出力向上や燃費低減技術として、脚光を浴びています。 弊社ではWPC処理を併用することにより、密着性を向上させ、スティックスリップを起こさないDLC膜を提供しています。 FポンやスーパーGTにも弊社の技術が多数採用されています。
DLCは薄膜(数ミクロン)であり、低摩耗抵抗性(高硬度)、低摩耗係数耐凝着性、赤外線透過性、デザイン性、生体親和性、ガスバリア性、耐腐食性など、様々な機能を持つため、多くの分野で注目されています。しかし一方でDLCはアルミとの密着性が低く、あまり相性は良くないとされていました。弊社では、エンジンピストンなどに使用されているアルミ製パーツのフリクション低減のため、DLCを適用可能とする技術の開発に着手。神奈川県産業技術センター内に設置した成膜装置と同センターとの共同開発によって、アルミと相性の良い高密着型DLCを完成させました。(特許第4503097号)
DLCは、多くの特徴を有していますが、主に金属の摺動性向上を主目的に処理されます。
「摺動性向上」とは、滑りを良くして、摩耗を減らすということです。摺動抵抗の低減により車のパワーは僅かに上がりますが、大幅なパワーアップは期待しない方が良いでしょう。それよりも、摩擦熱の減少、焼き付き防止による耐久性の向上、レスポンスの向上が期待できます。