JP2003531288A - 転がり軸受の部品の製造方法 - Google Patents

転がり軸受の部品の製造方法

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JP2003531288A JP2001576951A JP2001576951A JP2003531288A JP 2003531288 A JP2003531288 A JP 2003531288A JP 2001576951 A JP2001576951 A JP 2001576951A JP 2001576951 A JP2001576951 A JP 2001576951A JP 2003531288 A JP2003531288 A JP 2003531288A
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Abstract

(57)【要約】 玉軸受用のリングなどの、転がり軸受の部品の製造方法。使用される出発材料は、０．９０〜１．００重量％のＣ、〜０．１５重量％のＳｉ、０．２５〜０．４５重量％のＭｎ、〜０．０１５重量％のＰ、〜０．０１０重量％のＳ、１．３０〜１．５０重量％のＣｒ、〜０．１５重量％のＮｉ、０．２０〜０．２３重量％のＭｏ、〜０．２０重量％のＣｕ、〜２０ppmのＴｉ、および〜８ppmのＯを含有する品種の鋼。この品種の鋼に急冷および焼きもどし処理を施す前に、形状付与物に、高温または常温状態で、塑性変形を施す。結果として、機械的特性および、特に、過酷な応力下における予想寿命が、向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ＜発明の属する技術分野＞ 本発明は、転がり軸受の部品の製造方法に関し、該方法は、 - ０．９０〜１．００重量％のＣ、 - 〜０．１５重量％のＳｉ、 - ０．２５〜０．４５重量％のＭｎ、 - 〜０．０１５重量％のＰ、 - 〜０．０１０重量％のＳ、 - １．３０〜１．５０重量％のＣｒ、 - 〜０．１５重量％のＮｉ、 - ０．２０〜０．２３重量％のＭｏ、 - 〜０．２０重量％のＣｕ、 - 〜２０ppmのＴｉ、および - 〜８ppmのＯ を含有する品種の鋼の用意を含んでおり、 この鋼のフェライト組織から始まって、この鋼から、形状付与物を作り出し、該
形状付与物の表面の硬さを上げるため、熱処理を加え、次いで、可能なら、処理
後の機械加工を施す。
【０００２】 ＜従来の技術＞ この種の方法は、ＵＳ３４２７８Ｒｅに開示されている。この刊行物は、出願
人のいわゆる３Ｍ鋼について述べている。従来の玉軸受用のＣを１％、およびＣ
ｒを１．５％含む品種の鋼を修正することによって、相当に改良された特性が得
られることが発見された。
【０００３】 ３Ｍ鋼を用いている転がり軸受は、過酷な応力が掛かるギヤボックス、旋盤な
どに用いられている。
【０００４】 ＜発明の要約＞ 本発明の目的は、過酷な応力条件下で寿命を延ばすことであり、特に、転がり
軸受が、関連する部品の寿命を、部分的に決定する場合に、その寿命を延ばすこ
とである。このような部品の例は、自動車における交流発電機である。自動車に
おける電気の利用が増大した結果として、このような発電機は、ますます重たく
なり、このような発電機が、それにより内燃機関のクランク軸から駆動されるベ
ルトに加わる引張り力は、次第に大きくなりつつある。別の目的は、軸受の形状
が、軸受の寿命にとって重要ではない用途において、形状を犠牲にして、構造重
量を軽くすることができるようにすることである。
【０００５】 この目的は、形状付与物を、熱処理の前に塑性変形するという上述の方法によ
り達成される。本発明によれば、例えば、深溝玉軸受などの、転がり軸受のリン
グが、上述の品種の鋼から、何らかの方法で作り出される。これには、次いで、
別の塑性変形を施す。
【０００６】 驚くべきことに、急冷および焼もどし後、このような品種の鋼の特性が、特に
、表面の近くにおいて、相当改良されることが、発見された。このようなやり方
で得られた鋼を用いて製造された軸受の寿命は、従来のやり方、すなわち、組成
変形が生じないやり方で処理された３Ｍ鋼の寿命に比べて、相当長い。寿命は、
５２１００などの従来技術で通例の玉軸受鋼の品種と比べれば、さらに長い。
【０００７】 以下、これら改良された機械的性質の説明を行うが、この説明は、本発明を決
して限定するものではないことを理解されたい。本発明の保護の範囲は、添付の
クレームによって決まっている。
【０００８】 本発明者らは、焼入れなどの熱処理の前の塑性変形の結果として、一方では、
最終製品の粒組織が精製され、他方、その表面の硬さが、増大することを発見し
た。
【０００９】 さらに、驚くべきことに、３Ｍ品種の鋼は、従来の１％Ｃ、１．５％Ｃｒをも
つ品種の玉軸受鋼より、塑性変形が相当に良くできることが分かった。今までの
ところ、３Ｍ鋼の変形性を測定する試みは、全くなかったが、３０〜７０％の変
形が、可能であることが分かった。上記のパーセンテージは、本発明による鋼か
ら作り出された物品の横断面積の減少率として、表されている。望ましくは、５
０％と６０％の間の変形を用いる。
【００１０】 このような変形は、従来の品種の玉軸受鋼では、達成できない。このような品
種の鋼では、変形中に、取り返しのつかない割れが生じ、その結果として、最終
製品の強度が減少することになる。このような相当な塑性変形の結果として、機
械的性質が向上し、その結果、塑性変形を施さなかった３Ｍ鋼で作った製品に比
べて、寿命が相当に延びることが分かった。
【００１１】 上記の塑性変形は、高温でも常温でも実施可能である。この変形を高温で実施
する場合は、Ａｃ１温度を超えないことが、肝要である。ここに言う３Ｍ鋼は、
いわゆるフルハードニング鋼であり、これは、浸炭を後で行う品種の鋼とは対照
的である。
【００１２】 上述のように、今提案している方法によって、転がり軸受のリングを作り出す
ことが可能である。リングは、比較的小さなリングに始まって、圧延により、所
望の最終サイズにまで加工することが可能である。塑性変形は、この圧延処理で
構成されている。
【００１３】 本発明は、特に、内燃機関用の交流発電機の軸受に応用可能である。これら軸
受には、振動と高い応力が加わるが、寿命を、相当に延ばすことができ、したが
って、関連発電機の寿命は、軸受に関する限り、内燃機関の他の部品の寿命と、
少なくとも同じくらいになることが、分かった。
【００１４】 本発明による鋼は、微細組織を有し、すなわち、該鋼は、比較的少量のセメン
タイトと比較的多量のＭ２３Ｃ６が存在する微細フェライトで構成されている。
【００１５】 ＜発明の実施の形態＞ 以下、非常に概念的に図示された実施形態を参照して、本発明をより詳細に説
明する。 図１は、転がり軸受のリングの製造を非常に概念的に示すものである。このリ
ングは、１で示してある。このリングは、下記の元素を下記の％そしてppmで含
む品種の鋼で作られている。すなわち、 - ０．９０〜１．００重量％のＣ、 - 〜０．１５重量％のＳｉ、 - ０．２５〜０．４５重量％のＭｎ、 - 〜０．０１５重量％のＰ、 - 〜０．０１０重量％のＳ、 - １．３０〜１．５０重量％のＣｒ、 - 〜０．１５重量％のＮｉ、 - ０．２０〜０．２３重量％のＭｏ、 - 〜０．２０重量％のＣｕ、 - 〜２０ppmのＴｉ、および - 〜８ppmのＯ。
【００１６】 寸法が比較的小さなこのリングは、ローラ２と３との間に置かれ、高温で、フ
ェライト組織から始まって（粒状化の前に任意に焼きなまされ）、相当な塑性変
形を施す。図示の実施形態では、リング１の横断面積の減少率で測定した場合、
約５５％の変形が生じる。
【００１７】 リング１は、この塑性変形により、実質的にその最終サイズにまで処理される
。従来技術とは対照的に、いかなる機械加工処理も施されない。次いで、約８６
０℃での急冷、および１．５時間、約１６０℃での焼きもどしが行われる。この
ようにして得られたリングの硬さは、約８２５ＨＶであり、粒度は、平均６μｍ
であった。地は、フェライトおよびセメンタイトで構成され、その中にＭ２３Ｃ６ 炭化物が存在していた。
【００１８】 このようにして作り出したリングを組み合わせて、転がり軸受、特に、深溝玉
軸受を製造した。次いで、塑性変形が施されていない３Ｍ鋼の部品から製造した
転がり軸受と、本発明による３Ｍ鋼の部品から製造した転がり軸受との間で、比
較試験を実施した。図２に、この試験の結果を示す。
【００１９】 この図から分かることは、内輪の接触応力は、本発明による３Ｍ鋼の場合、相
当により低いことである。
【００２０】 上述の鋼の組成は、重要であることが、分かった。組成を変えると、塑性変形
性、したがって、関連部品の改良された最終的な機械的特性が低下する。例えば
、塑性変形中に、より粗い炭化物が作り出されるか、あるいは、より多くの巣が
できるなどが原因で、最終的な機械的性質が悪影響を蒙ることになる。
【００２１】 さらに、組成を変えると、変形に要するエネルギーが相当に増大する。
【００２２】 本発明は、好適な実施形態を引用して説明したが、それに対する多数の変形例
が、添付のクレームの範囲を越えることなしに、可能であることを理解されたい
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による転がり軸受の部品の製造を非常に概念的に示すものであり、
【図２】 本発明による転がり軸受の部品の増大した寿命と、塑性変形を施さなかった３
Ｍ鋼の寿命とを比較するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ゴロネ，ミシェル，クリスティアン フランス共和国 エフ 37000 トゥール、 ル ロガー サレングロ ６ビス (72)発明者 バライ，アントニン フランス共和国 エフ 37540 サン シ ル スアロイア、アレ ダザイ レ レデ ュ ４ Ｆターム(参考） 3J101 AA02 BA51 BA70 DA01 DA20 EA02 FA31 FA51 GA24 4K032 AA06 AA12 AA14 AA16 AA19 AA23 AA26 AA27 AA29 AA31 AA35 CB01 CB02 CC02

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 転がり軸受の部品の製造方法であって、 - ０．９０〜１．００重量％のＣ、 - 〜０．１５重量％のＳｉ、 - ０．２５〜０．４５重量％のＭｎ、 - 〜０．０１５重量％のＰ、 - 〜０．０１０重量％のＳ、 - １．３０〜１．５０重量％のＣｒ、 - 〜０．１５重量％のＮｉ、 - ０．２０〜０．２３重量％のＭｏ、 - 〜０．２０重量％のＣｕ、 - 〜２０ppmのＴｉ、および - 〜８ppmのＯ を含有する品種の鋼を用い、 この鋼のフェライト組織から始まって、この鋼から、形状付与物を作り出し、該
    形状付与物の表面の硬さを上げるため、熱処理を加え、次いで、適当なら、処理
    後の機械加工を施す方法において、該形状付与物には、熱処理前に塑性変形を施
    すことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記塑性変形は、前記形状付与物の元の横断表面積の３０〜
    ７０％の横断面積の減少を含むこととする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記塑性変形は、５０〜６０％の横断面積の減少を含むこと
    とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記塑性変形は、高温で行われることとする上記請求項のう
    ちのいずれか一つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記温度は、最高７２０℃であることとする請求項４に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記塑性変形は、常温で行われることとする上記請求項のう
    ちのいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記部品は、より小さなリングから始まって、圧延により、
    所望の直径にまで加工されることとする上記請求項のうちのいずれか一つに記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 前記部品は、玉軸受の軸受リングであることとする請求項７
    に記載の方法。
  9. 【請求項９】 転がり軸受の部品であって、該部品は、 - ０．９０〜１．００重量％のＣ、 - 〜０．１５重量％のＳｉ、 - ０．２５〜０．４５重量％のＭｎ、 - 〜０．０１５重量％のＰ、 - 〜０．０１０重量％のＳ、 - １．３０〜１．５０重量％のＣｒ、 - 〜０．１５重量％のＮｉ、 - ０．２０〜０．２３重量％のＭｏ、 - 〜０．２０重量％のＣｕ、 - 〜２０ppmのＴｉ、および - 〜８ppmのＯ を含有する品種の鋼から製造され、前記鋼は、Ｍ２３Ｃ６炭化物を含有し、かつ
    、５μｍと８μｍとの間の粒度を有していることを特徴とする部品。
  10. 【請求項１０】 ８００〜８５０ＨＶの硬さを有することとする請求項９に
    記載の部品。
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