表面の粗さとストレス集中：表面粗さは、の疲労抵抗に重要な役割を果たします 鍛造完成した鋼鉄シャフト 。表面上のピークや谷などの不規則性は、ストレス集中の場所として機能します。シャフトが周期的な負荷または振動にさらされると、これらの領域はより高い局所的な応力を経験します。これにより、特に繰り返される応力サイクルの下で亀裂が開始され、シャフトの寿命が大幅に減少する可能性があります。より滑らかな表面は、これらのストレス濃度を最小限に抑え、シャフト全体の荷重をより均一に分布させます。これにより、亀裂の開始と疲労不全の可能性が減ります。表面が滑らかになるほど、荷重が均等に伝達され、亀裂や破壊なしに繰り返しの応力に耐えるシャフトの能力が向上します。
研磨と表面の平滑化：研磨や機械加工などの焦点プロセスは、表面の欠陥を滑らかにし、粗さを減らすように設計されています。表面を研磨または機械加工することにより、亀裂の出発点として機能する微小アブラシオンが最小限に抑えられます。細かく仕上げられた表面は、弱点として機能する可能性のある不規則性を除去するため、亀裂形成の可能性を減らします。粉砕やラップなどの高品質の仕上げプロセスでは、鋼製のシャフトが均一で滑らかな表面を持ち、疲労強度の改善にさらに寄与します。
表面硬化とショットピーニング：ショットのピーニングや表面硬化などのプロセスは、鍛造仕上げの鋼製シャフトの疲労抵抗を大幅に改善します。ショットピーニングは、小さな球状媒体でシャフトの表面を砲撃することを含み、表面層に圧縮残留応力を導入します。これらの圧縮応力は、亀裂や疲労の故障を引き起こす傾向がある引張応力に反対しています。表面仕上げを改善し、これらの残留応力を導入することにより、ショットピーニングは疲労強度を高め、シャフトの動作寿命を延ばします。誘導硬化やレーザー硬化などの表面硬化処理は、摩耗や裂傷に抵抗する硬化した外層を作成する可能性がありますが、コアはより延性があり、動的荷重条件下で疲労に対する耐性が高くなります。これらの処理は、シャフトが厳しい労働条件下でさえその構造の完全性を維持するのに役立ちます。
酸化物層とコーティング：クロムメッキ、ニッケルコーティング、リン酸塩などの保護コーティングは、鍛造仕上げの鋼製シャフトを追加の保護層を提供します。これらのコーティングは、錆や腐食を防ぐだけでなく、時間の経過とともに材料を分解することができるだけでなく、滑らかで耐摩耗性の表面を提供します。コーティングの塗布は、酸化などの環境損傷の可能性を減らすため、疲労抵抗を改善する可能性があります。保護コーティングは、シャフトが表面の完全性を維持し、環境要因によって引き起こされる摩耗に抵抗し、したがってそのサービス寿命を延長することを保証します。コーティングはまた、汚染物質や水分に対する保護を提供し、時間の経過とともにシャフトの耐久性と信頼性をさらに高めます。
疲労寿命と周期的な負荷抵抗：表面の粗さを精製し、適切な仕上げ処理を適用するという重要な目標の1つは、シャフトの疲労寿命を改善することです。鍛造完成鋼シャフトは、周期的な負荷にさらされるアプリケーションでよく使用されます。これは、時間の経過とともに材料の疲労を引き起こす可能性のある反射ストレスサイクルです。表面の粗さを減らし、研磨、ピーニング、またはコーティングを通じて表面の完全性を高めることにより、シャフトはそのような条件下での亀裂の開始と伝播に対してより耐性になります。これらの処理は、シャフトの疲労寿命を延ばし、故障が発生する前により多くのストレスサイクルを処理できるようにします。これは、自動車、航空宇宙、重機などの業界で特に重要です。シャフトが頻繁でさまざまな負荷状態を経験します。
