メカノケミカルバニシングでボア表面の摺動特性を向上

この「メカノケミカル」プロセスは、バニシング/プレートウ加工によって鋼や鋳鉄などの鉄系材料の摺動特性を向上させると同時に、ナノレベルでタングステンを表面に含浸させます。写真提供：Sunnen

精密ボアを持つ部品において、内部の嵌合部品を収容する必要がある場合、ホーニングは最終加工工程の一つとなることが多々あります。ホーニング装置および砥石メーカーのSunnenによると、このプロセスは直径サイズ、ベルマウス、うねり、テーパ、レインボー、バレル形状、リーマチャッター、ボーリング痕、アウトオブラウンドホールなど、さまざまな不良なボア状態を改善できます。ボア径公差±0.0002インチを達成しながら、潤滑保持のための特徴的なクロスハッチパターンを残します。

さらに一歩進めて、SunnenはスウェーデンのApplied Nano Surfaces（ANS）と提携し、標準のSunnen CNCホーニング装置でANS Triboconditioningテクノロジーを提供するようになりました。ホーニング後に実施されるTriboconditioningは、ホーニング作業と非常に似ており、ボア表面仕上げと燃焼シール性を向上させ、嵌合部品間の摩擦と摩耗を低減します。

これは、バニシング/プレートウ加工によって鉄系材料（鋼、鋳鉄など）の摺動特性を向上させながら、タングステンをナノレベルで表面に含浸させる「メカノケミカル」プロセスによって実現されます。

典型的なホーニング作業を想像してください：砥石を装着した回転工具（マンドレル）がオイルで潤滑されながらボアの中を出し入れします。この過程で工具が砥石を拡張してボア表面に接触させ、微量の材料を除去してボアを適切なサイズと仕上げに仕上げます。

カーバイド「レッジ」がボア表面に与える圧力と発生する熱により、Triboconditioning液中のタングステンがベース材料の表面にサブミクロンレベルで含浸されます。写真提供：Sunnen

Triboconditioningでは、砥石の代わりに研磨・ポリッシュされたカーバイド「レッジ」を使用し、オイルの代わりにタングステンを含むプロセス液を使用します。レッジがボア表面に与える圧力と発生する熱により、液中のタングステンがベース材料の表面に化学的に浸透・結合してサブミクロンレベルで含浸されます。タングステンがベース材料に含浸されるため、他の耐摩耗コーティングのように剥離や剥がれが起こりません（Triboconditioningはコーティングプロセスではありません）。また、溶剤、燃料、潤滑剤による劣化にも強く耐えます。さらに、ホーニングされたプレートウ表面に「アズラン」効果を生み出しながら、下地のホーニングクロスハッチを残します。

Triboconditioningに適した用途の一つは、自動車エンジンのシリンダーとライナーです。これらの部品とピストンリング間の摩擦が減少することで、エネルギー損失と排出ガスが削減されます。また、バニシング効果がシリンダーとライナーの「慣らし運転」プロセスの役割を果たし、これがない場合はエンジン組み立て後の初回始動時に発生します。さらに、処理された部品は低粘度潤滑剤との相性が良く、摩耗関連の故障リスクなしにエンジン燃費を向上させます。

シリンダーライナーなどの部品では、このプロセスによりホーニングされたプレートウ表面に「アズラン」表面が生成され、下地のホーニングクロスハッチが残ります。

ホーニング機でのTriboconditioningに適したその他の自動車部品には、ベアリング、バルブガイド、コンロッドがあります。また、ギアやカートリッジバルブなどの油圧アセンブリにも適しています。

Sunnenは新しいホーニング機でのTriboconditioning処理を提供していますが、このテクノロジーは、プロセスに必要な力を生み出すための精密送りおよび制御システムの要件を満たす既存機械にも後付け可能です。

さらに、内径ボア表面の処理にとどまらず、ANSはカムシャフト、クランクシャフト、ギア歯など複雑な形状の外径表面向けに、他の従来工作機械プラットフォームを使用したTriboconditioningプロセスを開発しています。