DE69117171T2 - Herstellung von einer rotierenden motorwelle - Google Patents

Herstellung von einer rotierenden motorwelle

Info

Publication number
DE69117171T2
DE69117171T2 DE69117171T DE69117171T DE69117171T2 DE 69117171 T2 DE69117171 T2 DE 69117171T2 DE 69117171 T DE69117171 T DE 69117171T DE 69117171 T DE69117171 T DE 69117171T DE 69117171 T2 DE69117171 T2 DE 69117171T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
journal portion
nitriding
motor shaft
shaft
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 - Lifetime
Application number
DE69117171T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69117171D1 (de
Inventor
Akira Yoshino
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.)
Air Water Inc
Original Assignee
Daido Hoxan Inc
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 Daido Hoxan Inc filed Critical Daido Hoxan Inc
Publication of DE69117171D1 publication Critical patent/DE69117171D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69117171T2 publication Critical patent/DE69117171T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
    • 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
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • H02K5/1672—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

  • o 511 409 - 1 -
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden Motorwelle, welche einen Lagerzapfenabschnitt mit einer harten Nitrierschicht aufweist, damit sie außerordentliche verbesserte Eigenschaften, wie z.B. Haltbarkeit, aufweist.
  • Gleichstrom- und Wechselstrommotoren, die als Stellantriebe in Industrierobotern und dgl. verwendet werden, müssen im allgemeinen ein rasches Ansprechen aufweisen, damit Positionen der Roboter schnell mit hoher Genauigkeit angesteuert werden und sie müssen auch eine genügende Haltbarkeit aufweisen, um häufig wiederholte Operationen von Anlaufen, Abbremsen und Drehrichtungswechsel auszuhalten. Figur 4 stellt einen Gleichstromservomotor mit dem generellen Aufbau des Servomotors dar. Der Servomotor 20 hat ein Motorgehäuse 21 mit einer rechten und einer linken Seitenwand, von denen jede Lagermetall 23 aufweist, durch welches Lagerzapfen 22a einer aus Stahl bestehenden rotierenden Motorwelle 22 drehbar gelagert sind. Die rotierende Motorwelle 22 weist einen Anker 24, eine Ankerwicklung 25, einen Kollektor 26 und dgl. auf. Ein Permanentmagnet 27 ist an dem Gehäuse 21 in einer dem Anker gegenüberliegenden Position fixiert und die rotierende Welle 22 ist an ihrem einen Ende mit einem Positions-/Geschwindigkeits-Detektor 30 verbunden und mit dem Ausgangsabschnitt 22 des anderen Endes ist ein Geschwindigkeitsreduzierer 29, wie z.B. ein Getriebe, verbunden. Der Servomotor 20 mit diesem Aufbau muß hohe Haltbarkeit an seinen Lagerzapfen in Verbindung mit den Lagermetallen 23 aufweisen, um den vorgenannten Anforderungen zu entsprechen.
  • Aus diesem Grund werden spezielle Sorten von Stahlmaterial, die eine hohe Haltbarkeit haben, für die rotierende Motorwelle 22 ausgewählt, um die Haltbarkeit an ihren Lagerzapfenabschnitten 22a zu verbessern. Dies führt jedoch zu Problemen wie Erhöhung der Materialkosten und des Gewichts.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Haltbarkeit der Lagerzapfenabschnitte der rotierenden Motorwelle zu verbessern, ohne Erhöhung der Materialkosten und des Gewichtes.
  • EP 0 408 168, welches am Anmeldetag dieser Anmeldung noch nicht veröffentlicht war, offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer nitrierten Welle, bei welchem die Welle vor der Nitrierbehandlung NF&sub3; ausgesetzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden Motorwelle vor, umfassend folgende Schritte:
  • Abdecken der Abschnitte der Welle außer dem Lagerzapfenabschnitt, Halten des Lagerzapfenabschnittes der Welle in einer Fluor- oder fluoridhaltigen Gasatmosphäre unter erhitzten Bedingungen, um eine Fluoridschicht auf der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes zu bilden, und danach weiteres Halten des Lagerzapfenabschnittes der Welle in einer nitrierenden Atmosphäre unter erhitzten Bedingungen, um eine harte Nitrierschicht auf der Oberflächenschicht des Lagerzapfens zu bilden.
  • Genauer gesagt ist die rotierende Motorwelle, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildet wird, an der Oberflächenschicht des Lagerzapfenabschnittes mit einer harten Nitrierschicht versehen, aber sie verwendet kein hartes Material für die gesamte rotierende Motorwelle, wodurch die Bereitstellung der rotierenden Motorwelle ermöglicht wird, die mit geringen Kosten herstellbar ist, nicht so schwer ist und außerordentlich haltbar ist. Weiterhin wird bei dem Herstellungsverfahren der rotierenden Motorwelle nach vorliegender Erfindung der Lagerzapfenabschnitt der Welle zunächst in einer fluor- oder fluoridhaltigen Gasatmosphäre unter erhitzten Bedingungen gehalten, um eine Fluoridschicht auf der Oberfläche des Lagerzapfens zu bilden und sie wird weiterhin in einer Nitrieratmosphäre unter erhitzter Bedingung gehalten, um die gebildete Fluoridschicht von dem Lagerzapfenabschnitt zu entfernen und gleichzeitig eine harte Nitrierschicht an dem Teil, von dem die Fluoridschicht entfernt wurde, zu bilden (auf der Oberflächenschicht des Lagerzapfenabschnittes). Bei der Durchführung des Verfahrens wird die Bildung einer Fluoridschicht an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes vor der Nitrierung durchgeführt, um die Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes zu reinigen und gleichzeitig zu aktivieren, so daß die Nitrierschicht gleichmäßig und ziemlich tief an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes gebildet werden kann, wodurch die harte Nitrierschicht gleichmäßig und in ihrer Stärke dick sein kann.
  • Als nächstes werden Einzelheiten der vorliegenden Erfindung nachstehend erläutert.
  • Ein fluor- oder fluoridhaltiges Gas, welches für den Fluorierungsprozeß bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein inaktives Gas, wie z.B. N&sub2;, welches wenigstens eine der Fluorquellenverbindungen, wie z.B. NF&sub3;, BF&sub3;, CF&sub4;, HF, SF&sub6; und F&sub2; enthält. NF&sub3; ist am vorteilhaftesten und brauchbar für diesen Zweck im Hinblick auf seine Reaktionsfähigkeit, Handhabungseigenschaften und dgl.. Bei der Nitrierbehandlung in dem Herstellungsverfahren nach vorliegender Erfindung wird der Lagerzapfenabschnitt der rotierenden Motorwelle mit dem übrigen Abschnitt, der außer dem Lagerzapfenabschnitt durch einen Überzug eines bekannten Anti-Härtungs-Mittels abgedeckt ist, wie vor erwähnt, in einer fluor- oder fluoridhaltigen Gasatmosphäre unter erhitzter Bedingung bei 250 bis 400ºC gehalten, wenn z.B. NF&sub3; verwendet wird, um eine Fluoridschicht auf der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes zu bilden, gefolgt von einer Nitrierung (oder Karbonitrierung) unter Verwendung eines bekannten Nitriergases, wie z.B. Ammoniak. Die Konzentration der Fluorouellenverbindung, wie z.B. NF&sub3; im Fluorquellengas, ist z.B. 1000 bis 100000 ppm, vorzugsweise 20000 bis 70000 ppm, und noch besser 30000 bis 50000 ppm. Die Haltezeit in dem fluor- oder fluoridhaltigen Gas kann wahlweise festgesetzt werden entsprechend den Arten des Stahlmaterials, Größen des rotierenden Motorschafts, den Erhitzungstemperaturen und dgl., und sie ist generell einige Minuten oder eine große Anzahl von Minuten.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun näher beschrieben. Ein Lagerzapfenabschnitt 22a einer in Figur 4 gezeigten rotierenden Motorwelle, die aus Stahl besteht und an anderen Stellen außer dem Lagerzapfenabschnitt abgedeckt ist, kann gereinigt werden, um sie zu entfetten, und wird in einen Wärmebehandlungsofen 1 gebracht, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Der Wärmebehandlungsofen 1 ist ein Tiefofen, der ein äußeres Gehäuse 2, einen darin angeordneten Erhitzer 3 und einen inneren Behälter 4 aufweist, der in dem Erhitzer 3 angeordnet ist. Eine Gasleitung 5 und ein Auslaßrohr 6 sind in den Tiefofen eingesetzt. Von den Zylindern 15 und 16 wird Gas über einen Mengenmesser 17, ein Ventil 18 oder dgl. zu der Gasleitung 5 geliefert. Die Atmosphäre im Tiefofen wird durch Ventilator 8 bewegt, der durch einen Motor 7 angetrieben wird. Der rotierende Motorschaft 22 ist in einem metallischen Behälter 11 gehalten, um in den Ofen eingebracht zu werden. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Vakuumpumpe und 14 einen Schadstoffabscheider. Ein fluor- oder fluoridhaltiges Gas, z.B. ein Mischgas von NF&sub3; und N&sub2; wird in den Ofen eingeleitet und auf eine vorbestimmte Reaktionstemperatur erhitzt. Bei 250 bis 400ºC erzeugt NF&sub3; aktives Fluor, so daß organische und anorganische Verunreinigungen an den Oberflächen des Lagerzapfenabschnittes 22a entfernt werden und gleichzeitig reagiert das erzeugte Fluor mit Fe, Ehromsubstraten oder Oxiden, wie z.B. FeO, Fe&sub3;O&sub2; und Er&sub2;O&sub3; an der Oberflächen des Lagerzapfenabschnittes, wie es in der folgenden Formel dargestellt ist, wodurch an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes 22a eine sehr dünne Fluoridschicht gebildet wird, die Verbindungen wie FeF&sub2;, FeF&sub3;, ErF&sub2; und ErF&sub4; enthält.
  • FeO + 2FT FeF&sub2; + 1/20&sub2;
  • Cr&sub2;O&sub3; + 4FT 2CrF&sub2; + 3/20&sub2;
  • Die Reaktion wandelt eine Oxidschicht an den Oberflächen des Lagerzapfenabschnittes 22a in eine Fluoridschicht um und entfernt O&sub2;, der in der gleichen Oberfläche adsorbiert ist. Die Fluoridschicht ist bei Temperaturen unter 600ºC stabil, wenn dort weder O&sub2;, H&sub2;, noch H&sub2;O existiert, um so die Bildung jeglicher Oxidschicht und die Adsorption von O&sub2; an und durch die metallischen Substrate zu verhindern. Gemäß dem Fluorierungsverfahren wird auch die fluorierte Schicht an der Oberfläche des Ofenmaterials in einer Anfangsphase gebildet, so daß die Fluoridschicht danach mögliche Beschädigung infolge der Anwendung von fluoroder fluoridhaltigem Gas verhindert. Der gehörig mit fluor- oder fluoridhaltigem Gas behandelte Lagerzapfenabschnitt 22a wird weiterhin auf eine Nitriertemperatur von 480 bis 700ºC erhitzt und in diesem Zustand mit NH&sub3;-Gas oder einem Mischgas aus NH&sub3; und einem Gas enthaltend Kohlenstoffpuellen (wie z.B. RX-Gas) behandelt, wodurch die vorgenannte Fluoridschicht durch H&sub2; oder Spurenmengen von Wasser reduziert oder zerstört wird, wie es durch die folgende Formel dargestellt ist, wodurch die aktiven Metallsubstrate gebildet und freigelegt werden.
  • CrF&sub4; + 2H&sub2; T Cr + 4HF
  • 2FeF&sub3; + 3H&sub2; T 2fe+ 6HF
  • Gleichzeitig mit der Bildung von aktivierten Metallsubstraten treten N-Atome in das Metall ein und verteilen sich darin, was dazu führt, daß eine solide Verbindungsschicht (Nitrierschicht) auf den Oberflächen des metallischen Substrats gebildet wird, enthaltend Nitride wie CrN, Fe&sub2;N, Fe&sub3;N und Fe&sub4;N. Dann wird die vorhergehende Abdeckung der rotierenden Welle 22 gehörig entfernt.
  • Das übliche Nitrierverfahren bildet Nitrierschichten, die mit den zuvor beschriebenen ähnlich sind, aber es hat eine geringere Aktivität an den Substratoberflächen aufgrund einer oxidierten Schicht, die während der Anhebung der Temperaturen von normalen Raumtemperaturen zu Nitrierungstemperaturen oder gleichzeitig adsorbiertem O&sub2; gebildet sind, so daß der Grad der Adsorbierung von N-Atomen an den Substratoberflächen gering und nicht gleichmäßig ist. Die Ungleichmäßigkeit wird auch noch durch die Tatsache vergrößert, daß es praktisch schwierig ist, den Grad der Zersetzung von NH&sub3; im Ofen gleichmäßig zu halten. Gemäß dem Herstellungsverfahren nach vorliegender Erfindung wird die Adsorption von N-Atomen an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes 22a gleichmäßig und schnell durchgeführt, um hierbei vorgenanntes Problem auszuschließen, während eine solide Nitridschicht gebildet wird.
  • Die resultierende rotierende Motorwelle 22, bei welcher die Oberflächenschicht ihres Lagerzapfenabschnittes 22a eine harte Nitrierschicht A enthält, wie es in Figur 2 gezeigt ist, ist dadurch hervorragend in der Haltbarkeit.
  • Ein Servomotor 20, wie er in Figur 3 dargestellt ist, ist im wesentlichen identisch mit dem von Figur 4, ausgenommen, daß er Umlager 31 zur Lagerung der rotierenden Motorwelle 22 verwendet. In diesem Fall werden die Kugellager 31 (insbesondere die rollenden Teile, wie die Kugeln und die Kugellagerringe) zusammen mit den Lagerzapfenabschnitten 22a des rotierenden Motorschafts 22 durch das Nitrierverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung nitriert, wodurch die Kugellager 31 selbst in ihrem Reibungswiderstand reduziert und fest auf die Lagerzapfenabschnitte 22a aufmontiert werden.
  • Obwohl im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Stahl für die rotierende Motorwelle verwendet wird, können metallische Materialien außer Stahl, wie z.B. Aluminium und Titan, für die rotierende Motorwelle verwendet werden und die gleichen Effekte wie oben erreicht werden.
  • Wie man aus dem Vorstehenden entnehmen kann, ist die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte rotierende Motorwelle an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes mit einer harten Nitrierschicht versehen, aber es wird kein hartes Material für die gesamte rotierende Motorwelle verwendet, so daß es möglich ist, die Welle zu liefern, die mit geringen Kosten zu erhalten ist, nicht so schwer ist und hervorragend in der Haltbarkeit ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Welle kann mit ihrer soliden Nitrierschicht den Gleitwiderstand auf etwa ein Drittel verringern, wodurch es möglich ist, Kühlmittel oder dergleichen einzusparen. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird weiterhin, wie oben erwähnt, die Fluorierung vor dem Nitrierprozeß durchgeführt, um die passive Überzugschicht, wie z.B. eine Oxidschicht, an der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes in eine Fluoridschicht umzuwandeln, welche diese Oberfläche schützt. Selbst wenn deshalb ein Zeitraum zwischen der Bildung der Fluoridschicht am Lagerzapfenabschnitt und dem Nitrierprozeß liegt, schützt das Fluorid die Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes und hält sie in einem vorteilhaften Zustand, mit dem Ergebnis, daß eine Wiederbildung einer Oxidschicht an dieser Oberfläche verhindert wird. Die Fluoridschicht wird im darauffolgenden Nitrierprozeß zerstört und entfernt, damit die Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes freigelegt wird. Da die freigelegte Metalloberfläche aktiviert ist, dringen N-Atome in dem Nitrierprozeß leicht, tief und gleichmäßig in den Lagerzapfenabschnitt ein und verteilen sich, wodurch die Oberflächenschicht des Lagerzapfenabschnittes in eine dicke und gleichmäßige harte Nitrierschicht ausgebildet wird.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Wärmebehandlungsofen, wie er beim Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, zeigt,
  • Figur 2 ist ein Querschnitt, der die Beschaffenheit einer auf dem Lagerzapfenabschnitt einer rotierenden Motorwelle gebildeten Nitrierschicht zeigt,
  • Figur 3 und 4 sind Querschnitte, die einen Motor mit den jeweiligen rotierenden Motorwellen zeigen.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
  • Als nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.
    • (Beispiele)
  • Die Lagerzapfenabschnitte einer rotierenden Motorwelle (150 x ∅ 25 mm) aus SUS316 rostfreiem Stahl wurden mit Trichlorethane gewaschen. Die gewaschene Welle wurde an ihren Abschnitten außer denen der Lagerzapfenabschnitte abgedeckt und dann in einen Wärmebehandlungsofen 1, wie er in Figur 1 dargestellt ist, gebracht, um in einer N&sub2;-Gasatmosphäre, enthaltend 5000 ppm NF&sub3;, während 15 Minuten bei 300ºC gehalten zu werden, gefolgt von einer Erhitzung auf 530ºC und der Einleitung eines Mischgases von 50% NH&sub3; + 50% N&sub2; in den Wärmebehandlungsofen 1, um die Nitrierung der Welle während 3 Stunden durchzuführen. Die Welle wurde dann luftgekühlt und aus dem Ofen herausgenommen. Die Dicke der Nitrierschicht des Lagerzapfenabschnittes der rotierenden Motorwelle war 10 bis 70 µm und die Oberflächenhärte der Nitrierschicht war 1000 bis 1350 Hv und die Härte war wesentlich höher als die, die durch das konventionelle Nitrierverfahren erhalten wurde.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer rotierenden Motorwelle (22), umfassend die folgenden Schritte:
Abdecken der Abschnitte der Welle außer den Lagerzapfenabschnitten (22a),
Halten des Lagerzapfenabschnittes der Welle in einer fluor- oder fluoridhaltigen Gasatmosphäre unter erhitzten Bedingungen, um eine Fluoridschicht auf der Oberfläche des Lagerzapfenabschnittes zu bilden,
und danach weiteres Halten des Lagerzapfenabschnittes der Welle in einer nitrierenden Atmosphäre unter erhitzten Bedingungen, um eine harte Nitrierschicht auf der Oberflächenschicht des Lagerzapfenabschnittes zu bilden.
DE69117171T 1990-11-20 1991-11-20 Herstellung von einer rotierenden motorwelle Expired - Lifetime DE69117171T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2316560A JP3026595B2 (ja) 1990-11-20 1990-11-20 モータ回転軸およびその製法
PCT/JP1991/001596 WO1992008819A1 (en) 1990-11-20 1991-11-20 Rotating shaft of motor and method of manufacture thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69117171D1 DE69117171D1 (de) 1996-03-28
DE69117171T2 true DE69117171T2 (de) 1996-09-12

Family

ID=18078460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69117171T Expired - Lifetime DE69117171T2 (de) 1990-11-20 1991-11-20 Herstellung von einer rotierenden motorwelle

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6179932B1 (de)
EP (1) EP0511409B1 (de)
JP (1) JP3026595B2 (de)
KR (1) KR100262228B1 (de)
DE (1) DE69117171T2 (de)
WO (1) WO1992008819A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3174422B2 (ja) * 1993-03-01 2001-06-11 エア・ウォーター株式会社 ステンレス窒化品
US5403409A (en) * 1993-03-01 1995-04-04 Daidousanso Co., Ltd. Nitrided stainless steel products
JP2881111B2 (ja) * 1994-06-17 1999-04-12 大同ほくさん株式会社 鋼の窒化方法
JPH102336A (ja) * 1996-04-16 1998-01-06 Koyo Seiko Co Ltd 軸受用保持器とその製造方法
DE69841718D1 (de) * 1997-04-03 2010-07-22 Jtekt Corp Wälzlager
JP3699803B2 (ja) * 1997-05-09 2005-09-28 光洋精工株式会社 軸受の製造方法および軸受
WO2000047794A1 (en) * 1999-02-08 2000-08-17 Quality Heat Technologies Pty. Ltd. Surface treatment method and treatment apparatus
DE10227521A1 (de) * 2002-06-20 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Bauelement mit einem Bereich aus nichtmagnetischem Stahl und einer magnetischen Randschicht und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2009108949A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Panasonic Corp 流体軸受装置と、それを用いたモータ、情報記録再生装置および流体軸受装置に用いるシャフトの製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6029010B2 (ja) * 1979-09-25 1985-07-08 三菱マテリアル株式会社 焼結含油軸受と回転軸の組み合せ方法
JPS58160618A (ja) * 1982-03-16 1983-09-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd クランクシヤフトの表面処理方法
JPS5967365A (ja) * 1982-10-08 1984-04-17 Daido Steel Co Ltd 機械部品の製造方法
DE3312868C2 (de) * 1983-04-09 1986-03-20 Glyco-Antriebstechnik Gmbh, 6200 Wiesbaden Hydropumpe
JPH081184B2 (ja) * 1987-09-30 1996-01-10 株式会社日立製作所 圧縮機
JPH01286751A (ja) * 1987-10-16 1989-11-17 Hitachi Ltd Ｄｃサーボモートル
JPH01158211A (ja) * 1987-12-16 1989-06-21 Toyota Motor Corp オイル漏れ防止処置が講じられたシャフト
JPH01158212A (ja) * 1987-12-16 1989-06-21 Toyota Motor Corp オイル漏れ防止処置が講じられたシャフト
JPH02175855A (ja) * 1988-07-20 1990-07-09 Hashimoto Kasei Kogyo Kk フッ化不働態膜が形成された金属材料並びにその金属材料を用いた装置
JPH086751B2 (ja) * 1988-10-21 1996-01-29 いすゞ自動車株式会社 回転機における軸受構造
JPH089766B2 (ja) * 1989-07-10 1996-01-31 大同ほくさん株式会社 鋼の窒化方法
JP2501925B2 (ja) * 1989-12-22 1996-05-29 大同ほくさん株式会社 金属材の前処理方法
JPH0791628B2 (ja) * 1989-12-22 1995-10-04 大同ほくさん株式会社 窒化炉装置
US5112030A (en) * 1990-10-01 1992-05-12 Daidousanso Co., Ltd. Heat treat furnace for fluorinating steel material

Also Published As

Publication number Publication date
DE69117171D1 (de) 1996-03-28
US6179932B1 (en) 2001-01-30
WO1992008819A1 (en) 1992-05-29
KR100262228B1 (ko) 2000-07-15
KR920704400A (ko) 1992-12-19
EP0511409A4 (en) 1993-09-08
EP0511409A1 (de) 1992-11-04
JP3026595B2 (ja) 2000-03-27
EP0511409B1 (de) 1996-02-14
JPH04187754A (ja) 1992-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69009603T2 (de) Verfahren zur Vorbehandlung von metallischen Werkstücken und zur Nitrierhärtung von Stahl.
DE69302454T2 (de) Methode zum Nitrieren von rostfreiem austenitischen Stahl
DE112013002114B4 (de) Nitriertes Stahl-Bauteil und Herstellungsverfahren dafür
DE2920719C2 (de) Verfahren zur Herstellung von dichten, niedrig legierten Sinterteilen
DE69507977T2 (de) Chrom-enthaltende aluminierte Stahllegierungen und Verfahren zur ihrer Herstellung
DE69117171T2 (de) Herstellung von einer rotierenden motorwelle
DE69107708T2 (de) Verfahren und Anlage zum Aufhärten eines Werkstückes aus einer metallischen Legierung unter niedrigem Druck.
DE68914601T2 (de) Getriebe mit grosser Festigkeit.
DE102014103742B4 (de) Verfahren zur herstellung eines ferritischen edelstahlprodukts
DE69914398T2 (de) Einwegkupplung
DE69225880T2 (de) Verfahren zum Nitrieren von einer Nickel-Legierung
DE112014004502T5 (de) Nitrierungs-Verfahren für ein Stahl-Element
DE1521237B1 (de) Werkstuecke und Bauteile aus Eisenwerkstoffen mit einer Verschleissschicht und Verfahren zu deren Herstellung
DE2135763A1 (de) Verfahren zum Bilden einer Verbundschicht in der Oberfläche eisenhaltigen Metalls
DE1957903B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf Körpern aus Stahl
DE69118170T2 (de) Verfahren zur herstellung einer kurbelwelle
DE4327440C2 (de) Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von Einsatzstählen, Vergütungsstählen und Wälzlagerstählen
DE3640430C2 (de)
DE68915719T2 (de) Verfahren zum Herstellen von Buchsen für Raupenkettenschlepper.
DE19734901C2 (de) Verfahren zur Behandlung von Konstruktionsstahl und unter hohem Oberflächendruck verwendete Stahlbauteile
EP0248431A2 (de) Verfahren zur Herstellung von äusseren Decksschichten an den hitzebeständigen sowie korrosionsfesten insbesondere austenitischen Stählen
DE69109145T2 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung von einer drehbaren Achse in einem Flüssigkeitskompressor.
DE3738923A1 (de) Verfahren zur herstellung hartloetbarer superlegierungen
EP0545069A1 (de) Verfahren zur Behandlung von Stählen und Refraktärmetallen
DE69015817T2 (de) Verfahren zum Nitrieren von Stahl.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: AIR WATER INC., SAPPORO, HOKKAIDO, JP