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非金属ばね (2) セラミックばね
ばねの分類と種類について
ばねは多種多様な種類があり、大きさもさまざまです。
ばねの分類としては、大別すると下記のようなものがあります。
(1)ばねの形状による分類
(2)ばねの材料による分類
(3)ばねの製造方法による分類
(4)ばねの特性による分類
(5)ばねの用途による分類
＞(1)ばねの形状による分類
＞ばね製品紹介
ばねの材料による分類について
ばねの主な分類のうち、「(2)ばねの材料による分類」には、主として次のようなばねの種類があります。
1.金属ばね－鋼材のばね
2.金属ばね－非鋼材のばね
3.非金属ばね
ここでは、「(2)ばねの材料による分類」の「3.非金属ばね」について説明します。
＞1.金属ばね－鋼材のばね
＞2.金属ばね－非鋼材のばね
非金属のばねについて
ばねは金属以外の材料でも、伸びて元に戻る材料なら、ばねの材料として利用できます。
非金属のばねとしては、木材ばね、樹脂ばね、繊維強化ばね、セラミックばね、気体ばね、液体ばね、磁気ばねなどがあります。
ここでは、非金属ばねの第2回目として、セラミックばねについて説明します。
＞非金属ばね(1) 木材ばね・樹脂ばね・繊維強化材ばね について
セラミックばね
セラミックばねは無機材ばねの一種です。無機材ばねとは、生物由来でない物質や炭素を含まない物質をいいます。
セラミックとは、金属以外の無機材料を焼結させた材料の総称をいいます。
伝統的なセラミックとしては、粘土や珪石を焼結した陶磁器や、瓦、ガラスなどがあります。
工業的なセラミックは高純度の人工材料を使用し、焼結するときに高度な技術で材料組織の組成を制御した高機能材料です。
このようなセラミックをファインセラミックといいます。
セラミックばねには、このファインセラミックが使用されています。
セラミックばねの特徴
セラミックばねのメリットは、金属ばねに比べて高い耐熱性がある点です。高温度でも強度を維持することができます。
セラミックばねのデメリットは、金属ばねに比べて衝撃に弱く割れやすい点があげられます。特に急激な加熱と冷却による熱衝撃に弱い傾向があります。
また、セラミックばねは、金属ばねよりも高度な加工技術が必要となるため、高コストになります。
セラミックばねの種類
セラミックばねの材料には、主にジルコニアと窒化ケイ素が使用されています。
ジルコニアばね
ジルコニアは、人口ダイヤモンドとも呼ばれているセラミック材料の一種です。二酸化ジルコニウムをいいます。
ジルコニアばねは、金属ばねに匹敵する高強度・高靭性の特徴を持ちます。耐摩耗性も高く、さまざまな産業用部品に利用されています。
膣化ケイ素ばね
窒化ケイ素ばねは、耐熱衝撃性がよく、急激な温度変化にも強い特徴があります。通常のセラミック材料が持つ、熱衝撃に弱い点を克服した材料です。
窒化ケイ素はシリコンナイトライドともいい、過酷な熱環境でも使用できる高機能なエンジニアリングセラミックです。
