グランドパッキン使用の軸の耐摩耗性向上

Question

お世話になります。

現在、グランドパッキンを使用する軸(φ200～220)の耐摩耗性向上のため、硬質クロムメッキを施しているのですが、思ったほど費用対効果が得られず、別の方法を模索しているところです。

ついては、下記の条件においてコストパフォーマンスが優れている処置をご教示頂きたく、お願い申し上げる次第です。

条件
軸材質：S25C
軸径：φ200～220程度(処理必要箇所)
軸回転数：5～6rpm
軸全長：おおよそ8000程度
処理必要長：280～300L程度×２箇所
軸重量：おおよそ3～4000kg
以上

岩魚内様の御礼にも記載しましたが、条件を追記します。

対象の軸は両端無垢材・中間は鋼管の製缶品

耐摩耗処理が必要なのは両端の無垢材の部分です。

無垢材部の長さ：1450～1700L程度
無垢材部の最大径：φ450～500程度
無垢材部の重量：600～800kg／個程度

硬質クロムよりも安価で、耐摩耗性が同程度であれば検討の余地があるとは思っているのですが、メッキと焼き入れ等の表面処理ではどちらが耐摩耗性に優れているのでしょうか？

皆様の御指導のおかげで、大まかに原因がつかめてきました。

これまでのご指摘では、
１．軸そのものの硬度不足により、メッキ層ごと変形している可能性がある。
２．グランドパッキン材質の選定ミス、及び潤滑不良の可能性。
３．軸の撓み変形によるメッキ層の破壊。
などが考えられそうです。

これらを踏まえると、下記のような対策になろうかと思われますが、如何でしょうか？
１．メッキ層の硬度を上げる。(超硬質クロムメッキなど)
２．メッキ前に焼き入れなどの熱処理を行う。
３．メッキの代わりに浸炭焼き入れなど軸そのものの硬度を向上させる。
４．グランドパッキン材質や潤滑について見直し。

これらの対策において、４番については概ね金額も把握できるのですが、その他の処理について、費用対効果が高いものはどれになりますでしょうか？

Answer

勝手な想像で申し訳ないですが、過度にグランドパッキンを締め上げ、磨耗に繋がってしまっている可能性もあるのではと思いました。
軸受けの過度な磨耗と言うことは潤滑不足であるともいえるので、ここは表面処理とは別に、グランドパッキンの選定・使用方法・軸受けの見直しも検討されてはいかがですか。

まずはメーカーへ技術相談するのが早いと思います。

Answer

現状よりコストはかかるかも知れませんが
セラミック溶射なんかどうでしょうか？

Answer

(1)再

超硬質クロームメッキ
　　http://www.chiyoda-trade.co.jp/products/koukinou_mekki_kuromu.html

この業者はサイズがどこまでなのか・・・やることは普通と変わらないと思いますが

ここにある[硬質クローム＋テフロンメッキ ]も効果あるかもしれません。

母材の硬さは、本件、パッキンが圧を遮断するほんの軽い応力なので関係しませんよ。

高応力で母材が軟い場合は硬質クロムが浮くような状態になるため影響大。金型では母材が焼入ダイス鋼で硬質クロムする場合あるが割れが心配なほどの高応力状態。

摩耗と耐熱性については（1）に書いた通りで硬質クロムで不足無。

議論百出で収束がつかなくなった気配。。。

剥離は無いでしょ。起きたかどうかは観察すればわかります。

Answer

瞬間的に、窒化処理を思い浮かべました。
しかし、過去ログの通り、硬度は硬質クロムメッキと大差なし、
摺動特性は硬質クロムメッキの方が優れているようですね。

窒化処理してから硬質クロムめっきを施したら、母材硬度アップ
により耐摩耗性が上がるか？
専門メーカにご相談した方が良さそうです。

http://www.sanwa-p.co.jp/faq/detail296.php

Answer

問題はサイズと重量。硬質クロムでもかなり制約されてるのでは。

硬質クロムを上回るコーティング膜はあれど、よりサイズが厳しい真空チャンバーを使う。
　　http://www.nanotec-jp.com/coating/service/pvd/crn.html

処理必要部をスリーブに分けれるなら可能性はあると思います。

硬さの勝負となって焼入れより硬質クロムの勝。耐熱性が優れたなら摩耗具合は違ってくるが、たいした差ではないはず。

コストでも焼入れより硬質クロムが勝つでしょう。コーティングは話にもならないほど。

グランドパッキン使用の軸の耐摩耗性向上について