CN106574661B - 滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法 - Google Patents

滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106574661B
CN106574661B CN201580043176.8A CN201580043176A CN106574661B CN 106574661 B CN106574661 B CN 106574661B CN 201580043176 A CN201580043176 A CN 201580043176A CN 106574661 B CN106574661 B CN 106574661B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rolling
rolling member
steel
hydrogen
radius
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580043176.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106574661A (zh
Inventor
三轮则晓
川村隆之
杉崎良典
伊藤元博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp filed Critical NTN Corp
Publication of CN106574661A publication Critical patent/CN106574661A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106574661B publication Critical patent/CN106574661B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/12—Force, load, stress, pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/48—Particle sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70—Diameters; Radii
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

提供一种滚动部件材料、滚动部件及其制造方法，其中，作为在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料，不会产生剪切裂缝。本发明的滚动部件材料为在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料，其中，滚动轴承的滚动部件为比如用于轨道圈的材料。在该滚动部件材料中，钢材料的非金属的内含物的半径为通过下述式(1)确定的半径d以下，并且为1.0μm以上，d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)。

Description

滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法
相关申请
本发明要求申请日为2014年8月18日、申请号为JP特愿2014—165924号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及作为机械要素部件的滚动部件，其产生以滚动轴承的轨道圈、滚动体为代表的伴随有滑动的滚动接触。本发明特别是涉及在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件，比如汽车的电气安装辅助机械(電装補機)、建筑机械、风车等所采用的滚动部件、与该滚动部件材料以及滚动部件的制造方法。
背景技术
对于作为滚动疲劳的主要的破损形态的制动，在过去人们认为，其是因接触应力，在接触面下产生的与表面平行的交变应力的剪切应力的反复所造成的。作为该场合的疲劳裂缝的进展样式，基本上认为是模式II型(面内剪切型)(参照图9)。于是人们认为，承受滚动疲劳的材料的模式II型疲劳裂缝进展特性是支配滚动疲劳寿命的重要的材料特性之一，人们认为，正确地求解它这一点对于耐滚动疲劳特性优良的材料的开发、疲劳机构的明确是有效的。
在求出模式II型疲劳特性的快速评价的方法中具有超声波扭转疲劳试验。超声波扭转疲劳试验为在普通的环境下的试验，但是人们还提出氢侵入环境下的超声波扭转疲劳试验的方法(专利文献1)。如果滚动轴承的轨道圈、滚动体等的滚动部件在混有水的条件下，伴随滑动的条件下，产生通电的条件下等的场合下被使用，则水或润滑剂分解，产生氢，因其侵入钢中，在早期产生剥离。
由于氢显著地使钢的疲劳强度降低，故即使在接触要素间通过油膜而切断的良好的润滑条件的情况下，仍在交替剪切应力变大的表层内部产生裂缝，该裂缝进展，乃至在早期剥离。由此，对于在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件，必须要求在氢侵入环境下的试验。在通常的扭转疲劳试验中，试验必须要求长期的时日，而专利文献1的试验方法涉及下述的评价方法，其中，通过极高速负荷的超声波扭转疲劳试验，对试验片进行充氢，进行试验，由此，在所充的氢不飘散的期间，对金属材料的试验片施加剪切疲劳，能合理而快速地评价氢侵入下的剪切疲劳特性。
已有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011—191254号公报
非专利文献
非专利文献1：Tedric A.Harris，転がり軸受解析第4版(Rolling BearingAnalysis Fourth Edition)，John Wiley&Sons，Inc，New York，(2001)P211
发明内容
发明要解决的课题
在通常的环境下，在通过超声波扭转疲劳试验而进行的场合，从试验片的表面会产生裂缝。相对该情况，在充氢的场合，从试验片的内部产生裂缝这一点可根据研究的结果而明确。其原因在于：以内部的金属内含物为起点，产生裂缝。
在专利文献1中，提出一种试验方法，其中，在氢侵入下，合理而快速地评价剪切偏疲劳特性，但是，在于氢侵入条件下通过扭转疲劳试验而断裂的场合，像图8那样，无法达成以内部的金属内含物为起点，产生裂缝的方面的明确。
即，在氢侵入钢中的环境下使用的滚动部件的场合，如果非金属内含物为任何的大小，均无法明确是否破损，无法进行在氢侵入环境下使用的滚动部件的适合的选定。
本发明的目的在于，提供滚动部件材料、以及滚动部件、滚动轴承的轨道圈和滚动体，其属于在氢侵入钢中的环境下使用的滚动部件的钢材料，不因滚动疲劳而破损。
本发明的另一目的在于，提供针对于氢侵入钢中的环境下使用的滚动部件，可选定不产生剪切型裂缝的滚动部件材料的选定方法、以及采用该选定方法的滚动部件的制造方法、滚动轴承的轨道圈和滚动体。
发明的公开方案
本发明的滚动部件材料为在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料，其中，
钢材料的非金属的内含物的半径为通过下述式(1)确定的半径d以下，并且为1.0μm以上，
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)
图3表示在氢环境下，于内部起点处而破损的试验片的起点内含物的半径d与起点内含物周围的应力τ的关系。如果通过式而表示下限的关系，则得出下述式(2)：
d＝64729τ－1.441……(2)
最大接触面压Pmax与最大剪切应力τ的关系具有图7的关系(非专利文献1)。在一定接触面压时，线接触状态(b/a＝0，a：接触椭圆长轴半径，b：接触椭圆短轴半径)的剪切应力最高。此时的关系为下述式(3)：
τ＝Pmax/4……(3)
根据式(2)和(3)，氢侵入下的任何面压的破坏临界的内含物像下述式(1)那样而求出，
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)
内含物的半径d为1.0μm以上的原因在于：碳化物不为起点，碳化物的大小小于1.0μm。
另外，“滚动部件”为进行滚动接触与伴随滑动的滚动接触的机械要素部件的总称，包括比如滚动轴承的轨道圈、滚动体、等速接头的具有轨道圈的接头部件；转矩传递滚珠、滚珠丝杠副的螺杆、螺母、滚珠等。另外，在上述“内含物”中具有空孔。在具有空孔的场合，破损的可能性变高。
本发明的滚动部件为采用本发明的滚动部件材料的滚动部件。于是，即使在氢侵入环境下的情况下，仍不因滚动疲劳而被破坏。
本发明的上述滚动部件也可为滚动轴承的轨道圈，上述最大接触面压Pmax为1.0GPa。在滚动轴承的轨道圈中，对应于用途，最大接触面压Pmax被确定，比如在电动辅助装置的用途的场合，最大接触面压Pmax为1.0GPa。如果像这样，最大接触面压Pmax被确定，则上述(1)式的内含物的半径d是毫无异议而确定的，如果内含物的半径d为该已确定的半径d以下，则即使在氢侵入环境下的情况下，在特定的用途中，剪切型裂缝仍没有进展，不会因滚动疲劳而被破坏。
本发明的滚动轴承的滚动体为本发明的滚动部件，上述最大接触面压Pmax为1.0GPa。与针对轨道圈的说明相同，如果内含物的半径为上述半径d以下，则即使在氢侵入环境下的情况下，在特定的用途中，剪切型裂缝仍没有发生、进展，不会因滚动疲劳而破被坏。
本发明的滚动部件材料的选定方法为选定在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料的方法，在该方法中，确定作用于滚动部件的滚动面上的最大接触面压Pmax，将内含物的半径为下述尺寸的材料用作上述滚动部件的材料，该尺寸为通过下述式(1)而确定的半径d以下、并且为1.0μm以上，
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)
通过确定作用于滚动部件的滚动面上的最大接触面压Pmax，则内含物的半径d是毫无异议而确定的。按照该选定方法，由于选定像这样确定的半径d以下的材料，故与针对本发明的滚动部件材料的说明相同，采用该已选定的滚动部件材料的滚动部件即使在于氢侵入环境下而使用的情况下，仍不因滚动疲劳而被破坏。另外，选择内含物的半径d以下的钢材的方法可通过下述方式进行，该方式为：比如通过针对每批的抽取检查等，通过剖面的显微镜照片等调查内含物的半径。
本发明的滚动部件的制造方法为制造在钢中侵入氢的环境下使用的钢材料的滚动部件的方法，其中，采用本发明的滚动部件材料的选定方法，进行上述钢材料的选定。于是，通过该制造方法而制造的滚动部件即使在于氢侵入环境下而使用的情况下，仍不因滚动疲劳而破坏。
本发明的滚动轴承的轨道圈的制造方法为制造在钢中侵入氢的环境下使用的滚动轴承的轨道圈的方法，其中，通过本发明的滚动部件材料的选定方法，进行构成上述轨道圈的钢材料的选定，上述最大接触面压力Pmax为1.0GPa。在滚动轴承的轨道圈中，对应于用途，最大接触面压Pmax确定，比如在电动辅助装置的用途的场合，最大接触面压Pmax为1.0GPa。如果像这样，最大接触面压Pmax确定，则上述(1)式的内含物的半径d是毫无异议而确定的，如果内含物的半径为该已确定的半径d以下，则即使在氢侵入环境的情况下，在特定的用途中，仍不因滚动疲劳而被破坏。
本发明的滚动轴承的滚动体的制造方法为制造在钢中侵入氢的环境下使用的滚动轴承的滚动体的方法，其中，通过该滚动部件材料的选定方法进行构成上述滚动体的钢材料的选定，上述最大接触面压力Pmax为1.0GPa。与针对轨道圈的制造方法的说明相同，如果内含物的半径为该已确定的半径d以下，则即使在氢侵入环境下的情况下，在特定的用途中，仍不因滚动疲劳而被破坏。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1(A)为表示通过充氢超声波扭力疲劳试验而获得的剪切裂缝发生时的负荷次数与剪切应力振幅的关系的曲线图，图1(B)为表示在表面起点处破损的试验片的剪切裂缝的照片，图1(C)为表示剪切裂缝发生的光学显微镜照片，图1(D)为该照片的部分放大电子显微镜照片；
图2为表示通过该试验而调查的裂缝发生位置的周向位置和轴向位置的关系的曲线图和内含物的电子显微镜照片；
图3为表示起点内含物周围的应力和内含物半径d的关系的曲线图；
图4为用于该试验的超声波扭转疲劳试验机的说明图；
图5为表示用于该试验的充氢的方法的说明图；
图6为表示该试验的试验片的示意图；
图7为表示各接触状态的最大接触面压Pmax与最大剪切应力τ的关系的曲线图；
图8为表示滚动剪切裂缝和内含物的关系的概念的说明图；
图9为模式II型的裂缝的说明图。
具体实施方式
根据附图对本发明的实施方式的滚动部件材料、滚动部件、滚动部件材料的选定方法与滚动部件的制造方法进行说明。该滚动部件材料为在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料，钢材料的非金属的内含物的半径为通过下述式(1)而确定的半径d以下，并且1.0μm以上，
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)
“在钢中侵入氢的环境”为水进入的环境、容易产生滑动的环境。在因滑动产生金属的新生面时，由于新生面的活性高，故润滑剂分解，产生氢。另外，“滚动部件”像上述那样，为进行滚动接触与伴随滑动的滚动接触的机械要素部件的总称，包括比如具有滚动轴承的轨道圈、滚动体、等速接头的轨道圈的接头部件；转矩传递滚珠；滚珠丝杠副的螺杆；螺母；滚珠等。另外，在上述“内含物”中包括空孔。在具有空孔的场合，破损的可能性最高。
如果列举在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的列子，则为电动辅助装置(照明、空调、雨刷、电动车窗等)、建筑机械(特别其回转座和回转部件)、CVT(无级变速机)的螺杆、机床、风车、增减速机等。
内含物的半径d为1.0μm以上的原因在于碳化物不构成起点，碳化物的大小小于1.0μm。
氢侵入环境下的上述应力τ和半径d像下述那样，通过充氢超声波扭转疲劳试验而求出。试验方法的具体内容在后面描述。
图1(A)表示通过该试验产生图1(B)所示的那样的剪切裂缝时的负荷次数(反复次数)与剪切应力振幅(MPa)的结果。在该图中，白三角的各曲线图(plot)表示具有充氢、产生内部起点的剪切裂缝的场合，黑三角的各曲线图(plot)表示充氢、产生表面起点的剪切裂缝的场合。为了比较，通过黑圈的曲线图(plot)表示没有充氢、产生剪切裂缝的场合。
在通常的环境下的超声波扭转疲劳试验中，从试验片而产生裂缝。其原因在于表面的应力最大。但是，在进行充氢的试验片的场合，像图2(A)所示的那样，可对以试验片的内部为起点而产生裂缝的情况进行阐明。该图的横轴和纵轴为图2(B)所示的试验片的周向位置和轴向位置，经过绘制的曲线图(plot)的各点为破损的起点位置。
经过绘制的曲线图(plot)的各破损的起点位置的应力，即作用于起点内含物的上的应力τ根据在试验片上负荷的扭矩与距起点位置的试验片中心的距离而确定。另外，构成各破损的起点的内含物的大小(半径)d像图2(C)所示的那样，根据电子显微镜照片(SEM图像)而求出。图3表示像这样而求出的各破损起点位置的应力τ和内含物的大小(半径)d的关系。可知道，没有破坏的下限为：
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)
如果像这样，钢材料的非金属的内含物的半径为通过上述式(1)而确定的半径d以下，则在用于滚动部件的场合，即使在于氢侵入环境下使用的情况下，在滚动疲劳方面仍没有被破坏。
作用于滚动部件的滚动面上的最大接触面压Pmax根据滚动部件的用途而确定，比如为针对各用途的下述值。如果像这样，确定最大接触面压Pmax，则内含物的半径d的最大值也像下述那样而确定。
(1)用于电动辅助装置(照明、空调、雨刷、电动车窗等)的滚动轴承的轨道圈和滚动体；
最大接触面压Pmax：2.0GPa，内含物的半径d的最大值：8.4μm。
(2)建筑机械的回旋座轴承的轨道圈和滚动体；
最大接触面压Pmax：3.5GPa，内含物的半径d的最大值：3.7μm。
(3)CVT(无级变速器)的滚珠丝杠副的螺杆、螺母、滚珠；
最大接触面压Pmax：2.7GPa，内含物的半径d的最大值：5.4μm。
(4)机床的主轴轴承的轨道圈和滚动体；
最大接触面压Pmax：2.0GPa，内含物的半径d的最大值：8.4μm。
(5)用于风车的主轴轴承的滚动轴承和滚动体；
最大接触面压Pmax：2.5GPa，内含物的半径d的最大值：6.1μm。
(6)用于风车的发电机的增减速器的滚动轴承的轨道圈和滚动体；
最大接触面压Pmax：2.5GPa，内含物的半径d的最大值：6.1μm。
对上述试验所采用的充氢超声波扭转疲劳试验的方法进行说明。
该试验通过下述方式而进行，该方式为：像图4那样，包括对滚动部件的试验片1进行充氢的充氢机构2，在充氢后，通过试验装置，将对试验片施加完全交变应力的超声波扭转振动，在上述滚动部件的氢侵入下采取数据。
充氢像下述那样，针对试验片1，通过阴极电解充氢(charge)而进行。该阴极电解充氢(charge)像图5所示的那样，将铂的电极24和试验片23浸渍于容器21内的电解液22中，以试验片23为负、以电极24为正，施加电压。
图4表示对试验片1施加完全交变应力的超声波扭转振动的裂缝疲劳特性评价装置。该装置包括具有扭转振动转换器7和振幅扩大喇叭筒8的试验机主体10；振荡器4；放大器5；控制·数据采取机构3。
在试验机主体10中，在设置于支架6的上部的扭力振动转换器7上，安装朝向下方而突出的振幅扩大喇叭筒8，在其前端，以可装卸的方式安装试验片1，将通过扭转振动转换器7而产生的超声波振动作为围绕振动扩大喇叭筒8的轴心O的正反旋转方向的振动而扩大，将其传递给试验片1。试验机主体10包括进行试验片1的强制空气冷却的试验片冷却机构9。试验片冷却机构9由比如喷嘴构成，该喷嘴通过管与吹风器的压缩空气发生源(在图中没有示出)连接，可对试验片1吹空气，通过电子阀(在图中未示出)或上述压缩空气发生源的开关，可进行空气的吹入与吹入停止的切换。
扭转振动转换器7为下述装置，其中，通过外加2相的交流电，以交流电的频率产生构成围绕旋转中心轴O的正反的旋转的扭力振动。施加给扭转振动转换器7的交流电为电压是正弦波这样的正负对称的交流电，所产生的扭转振动为完全交变应力，即，为正旋转方向和负旋转方向对称的振动。
振幅扩大喇叭筒8形成为尖头状，包括安装部，该安装部由在前端面同心地安装试验片的内螺纹孔构成。该振幅扩大喇叭筒8通过基端固定于扭转振动转换器7上。振幅扩大喇叭筒8使施加给基端的振动转换器7的扭转振动的振幅为在前端部扩大的振幅。振幅扩大喇叭筒8的原材料为钛合金。
振荡器4由下述电子装置构成，该电子装置产生构成使振幅扩大喇叭筒8振动的频率的超声波区域的频率的电压信号。振荡器4的振荡频率在比如20000±500Hz的范围内，为固定的频率，或可进行频率调整。
放大器5为下述电子装置，该电子装置对振荡器4的输出进行放大，将超声波区域的频率的交流电施加给扭转振动转换器7。对于放大器5，根据外部的输入控制上述交流电的输出的大小与导通截止。
控制·数据采取机构3对上述放大器5施加上述输出的大小和导通截止等的控制的输入，并且从放大器5而采取包括试验中的振动频率、放大器5的输出等的状态与负荷次数(反复次数)的数据。控制·数据采取机构3还包括控制试验片冷却机构9的功能。控制·数据采取机构3由个人计算机这样的计算机、与在其中运行的程序(在图中未示出)构成，键盘、鼠标等的输入装置11与液晶显示器这样的显示图像的画面显示器12连接。输入装置11、画面显示器12还可作为上述计算机的一部分而设置。
按照该试验方法，由于进行对试验片施加振动频率为超声波区域的超声波扭转振动的超声波扭力疲劳试验，故进行反复施加极高负荷的扭转疲劳试验。由此，在充的氢没有散开的期间，可对评价对象的金属材料的试验片施加剪切疲劳，可合理而快速地评价氢侵入下的剪切疲劳特性。比如，如果以20000Hz而进行连续振动，则以稍稍的8.3min，到达107次的负荷次数。由于使试验片共振，故可通过稍稍的能量的投入，以良好的效率，产生剪切疲劳破坏。
图6表示试验片1的示意图。另外，在实际的试验片1的一端，设置用于固定于振幅扩大喇叭筒8的前端的外螺纹部。试验片1为哑铃状，其由两端的圆柱状的肩部1a、1a与中细部1b构成，该中细部1b与该两侧的肩部1a、1a连接，其沿轴向的截面形状为圆弧曲线1ba。其中，试验片1的形状不限于此。
本发明不限于以上的实施方式，在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更或删除。于是，这样的方案也包括在本发明的范围内。
标号的说明：
标号1表示试验片；
标号2表示充氢机构；
标号4表示振荡器；
标号6表示支架；
标号7表示扭转振动转换器；
标号8表示振幅扩大喇叭筒。

Claims (4)

1.一种滚动部件材料的选定方法，该滚动部件材料的选定方法为选定在钢中侵入氢的环境下使用的滚动部件的钢材料的方法，在该方法中，
确定作用于滚动部件的滚动面上的最大接触面压Pmax；
将内含物的半径为下述尺寸的材料用作上述滚动部件的材料，该尺寸为通过下述式(1)而确定的半径d以下、并且为1.0μm以上，
d＝64729(Pmax/4)－1.441……(1)。
2.一种滚动部件的制造方法，该滚动部件的制造方法为制造在钢中侵入氢的环境下使用的钢材料的滚动部件的方法，其中，
采用权利要求1所述的滚动部件材料的选定方法进行上述钢材料的选定。
3.一种滚动轴承的轨道圈的制造方法，其为制造在钢中侵入氢的环境下使用的滚动轴承的轨道圈的方法，其中，通过权利要求1所述的滚动部件材料的选定方法，进行构成上述轨道圈的钢材料的选定，上述最大接触面压力Pmax为1.0GPa。
4.一种滚动轴承的滚动体的制造方法，其为制造在钢中侵入氢的环境下使用的滚动轴承的滚动体的方法，其中，通过权利要求1所述的滚动部件材料的选定方法进行构成上述滚动体的钢材料的选定，上述最大接触面压力Pmax为1.0GPa。
CN201580043176.8A 2014-08-18 2015-08-10 滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法 Expired - Fee Related CN106574661B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014165924A JP6456624B2 (ja) 2014-08-18 2014-08-18 転動部品およびその材料並びに転動部品の製造方法
JP2014-165924 2014-08-18
PCT/JP2015/072690 WO2016027726A1 (ja) 2014-08-18 2015-08-10 転動部品およびその材料並びに転動部品の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106574661A CN106574661A (zh) 2017-04-19
CN106574661B true CN106574661B (zh) 2019-08-16

Family

ID=55350671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580043176.8A Expired - Fee Related CN106574661B (zh) 2014-08-18 2015-08-10 滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20170146061A1 (zh)
EP (1) EP3184836B1 (zh)
JP (1) JP6456624B2 (zh)
CN (1) CN106574661B (zh)
WO (1) WO2016027726A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109540524B (zh) * 2018-12-25 2020-08-21 中国航发哈尔滨轴承有限公司 航空轴承滚动接触试验疲劳信号检测系统及其监测方法
CN109752184B (zh) * 2019-01-30 2024-03-29 丽水学院 一种高速摆动轴承疲劳寿命试验装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004251898A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Nsk Ltd 鋼の清浄度評価方法および転がり軸受並びにトロイダル形無段変速装置
JP2005105363A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 National Institute For Materials Science ギガサイクル疲労特性の評価法とギガサイクル疲労特性が改善された高強度鋼とその製造方法
JP2006138865A (ja) * 2005-12-26 2006-06-01 Sanyo Special Steel Co Ltd 高清浄構造用合金鋼の清浄度の評価方法
JP2006308019A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2011191254A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Ntn Corp 転がり接触・ねじり負荷作用金属材料の水素侵入下のせん断疲労特性の評価方法
JP2011215136A (ja) * 2010-03-16 2011-10-27 Ntn Corp 転がり接触金属材料の疲労限面圧の推定方法および推定装置
CN102803922A (zh) * 2010-03-16 2012-11-28 Ntn株式会社 滚动接触金属材料的剪切疲劳特性的评价方法、采用它的疲劳极限面压力的推算方法和装置
JP2014122378A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Nsk Ltd 転がり軸受

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2876715B2 (ja) * 1990-06-04 1999-03-31 日本精工株式会社 転がり軸受
JP6408222B6 (ja) * 2014-01-24 2018-12-05 日本精工株式会社 転がり支持装置や動力伝達装置用構成部品の疲れ寿命予測方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004251898A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Nsk Ltd 鋼の清浄度評価方法および転がり軸受並びにトロイダル形無段変速装置
JP2005105363A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 National Institute For Materials Science ギガサイクル疲労特性の評価法とギガサイクル疲労特性が改善された高強度鋼とその製造方法
JP2006308019A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2006138865A (ja) * 2005-12-26 2006-06-01 Sanyo Special Steel Co Ltd 高清浄構造用合金鋼の清浄度の評価方法
JP2011191254A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Ntn Corp 転がり接触・ねじり負荷作用金属材料の水素侵入下のせん断疲労特性の評価方法
JP2011215136A (ja) * 2010-03-16 2011-10-27 Ntn Corp 転がり接触金属材料の疲労限面圧の推定方法および推定装置
CN102803922A (zh) * 2010-03-16 2012-11-28 Ntn株式会社 滚动接触金属材料的剪切疲劳特性的评价方法、采用它的疲劳极限面压力的推算方法和装置
JP2014122378A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Nsk Ltd 転がり軸受

Also Published As

Publication number Publication date
EP3184836B1 (en) 2021-09-22
US20200340530A1 (en) 2020-10-29
EP3184836A1 (en) 2017-06-28
CN106574661A (zh) 2017-04-19
JP2016041955A (ja) 2016-03-31
WO2016027726A1 (ja) 2016-02-25
US20170146061A1 (en) 2017-05-25
EP3184836A4 (en) 2018-04-11
JP6456624B2 (ja) 2019-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5718691B2 (ja) 転がり軸受材料の特性評価方法および装置
Davoli et al. Independence of the torsional fatigue limit upon a mean shear stress
CN102803922B (zh) 滚动接触金属材料的剪切疲劳特性的评价方法、采用它的疲劳极限面压力的推算方法和装置
JP5718689B2 (ja) 鉄道車両用転がり軸受材料の疲労限面圧の推定方法および推定システム
CN106574661B (zh) 滚动部件和其材料以及滚动部件的制造方法
Sadasue et al. Fracture behaviour and numerical study of resistance spot welded joints in high-strength steel sheet
Peng et al. Study on bending fretting fatigue damages of 7075 aluminum alloy
Liu et al. Crack initiation and growth in PBX 9502 high explosive subject to compression
Cisko et al. A parametric investigation on friction stir welding of Al-Li 2099
Stanzl‐Tschegg Fracture mechanical characterization of the initiation and growth of interior fatigue cracks
Ooi et al. Evolution of white-etching cracks and associated microstructural alterations during bearing tests
Mohanty et al. Tribological behavior of particles and fiber-reinforced hybrid nanocomposites
Kong et al. Surface energy driven liquid-drop-like pseudoelastic behaviors and in situ atomistic mechanisms of small-sized face-centered-cubic metals
Zhou et al. Single wire fretting fatigue tests for electrical conductor bending fatigue evaluation
JP2011191254A (ja) 転がり接触・ねじり負荷作用金属材料の水素侵入下のせん断疲労特性の評価方法
JP2012073059A (ja) 超音波軸荷重疲労試験による高強度鋼中アルミナ系介在物の検査方法
Yang et al. Short fatigue crack behavior of LZ50 axle steel under rotating-bending cyclic loading
Dalvi et al. Failure analysis of a carbon steel roller shaft of continuous pad steam machine
Moehring et al. Load direction-dependent influence of forming-induced initial damage on the fatigue performance of 16MnCrS5 steel
Müller et al. Influence of workpiece geometry and natural frequencies on ultrasonic metal welding
Varvani‐Farahani et al. Closure‐free biaxial fatigue crack growth rate and life prediction under various biaxiality ratios in SAE 1045 steel
Wang et al. Finite element analysis of fretting fatigue of fretted wires
Soria et al. Evolution of Fretting-Induced Cracks and Delamination Wear on Alloy 690 Steam Generator Tubes During Mixed Fretting Regime in Air at Room Temperature
Jia et al. An entropy approach for characterization and assessment of fatigue damage accumulation in Q235 steel based on acoustic emission testing
RU2656259C1 (ru) Способ выбора титанового сплава для ультразвукового волновода

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190816