レーザー焼き入れで歯車の摩耗損傷を修復する手法を開発日立建機とNIMS

日立建機および物質・材料研究機構（NIMS）は2023年4月25日、使用済み歯車の表面にレーザー焼き入れすることにより、摩耗で損傷した部分を修復する手法を共同開発したと発表した。同発表によると、修復した歯車の使用寿命を新品と同程度以上に延長できるという。

高い負荷を受ける歯車は、長期間使用することで摩擦や残留応力などにより疲労する。使用寿命に達すると、変形や破損に至ってしまう。

今回開発した手法は、表面にレーザーを照射することで、不具合の原因となる金属の表層組織を部分的に改質して強度を回復させるものだ。炭素を拡散させて金属の表面を強化する浸炭処理を施した歯車を対象としている。

日立建機は、2023年4月より使用済み油圧ポンプ内部の歯車の再生に同手法を適用する。これにより、従来廃棄の対象としていた歯車の再生利用率が約25％向上するという。

20tクラスの油圧ショベルの場合、定期部品交換時に再生した歯車を毎回利用することで、CO₂排出量を1台当たり約13kg低減できるという。同社は、鉱山機械の再生部品への将来的な適用を検討するほか、部品再生に携わる同社グループの海外拠点への導入も計画している。

今回の手法は、日立建機部品・サービスビジネスユニット再生事業部とNIMS 構造材料研究センター極低温疲労グループが共同開発した。両者は2019年に取り組みを開始しており、2021年にはX線測定による歯車の再利用可否の判定手法を発表している。今回の手法の開発には、2020年に着手していた。

レーザー焼き入れで歯車の摩耗損傷を修復する手法を開発　日立建機とNIMS