JP2004115898A - Sintered alloy having dynamic pressure generation groove, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧発生溝を備えた焼結合金とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の焼結合金を用いるものとして、回転軸を支承する軸受などの摺動部材があり、その焼結合金は、金属を主原料とする原料粉末を圧縮して圧粉体を形成した後、この圧粉体を焼結して得られる。
【0003】
前記焼結合金は、例えば、鉄系や銅系の原料粉末を用いて成形され、鉄系の原料粉末を用いれば強度的に優れた軸受が得られるものの、一般に回転軸には鋼などの鉄系材料が用いられ、このように軸受及び回転軸に同種の材料を用いると、摩擦抵抗が大となり、溶着摩耗の発生を招き、耐久性が損われる。一方、銅系の原料粉末を用いれば、軸受と回転軸との摩擦抵抗が極めて小さくなるが、軸受側の摩耗が大となり、耐久性を損う。
【0004】
また、このように軸受において、回転体との摺動面に動圧発生溝を設け、この動圧発生溝によって回転体を支える動圧を発生させるようにした動圧軸受も知られている。
【0005】
例えば特開平10−141358号公報(特許文献1)などで開示される筒状の動圧軸受は、軸体を回転自在に支持する軸受の内周面に第1の傾斜溝部と第2の傾斜溝部とを対称に対向させ、これら第1の傾斜溝部と第2の傾斜溝部を円周方向に並設させてヘリンボーン状の動圧発生溝を形成している。そして、特開平10−141358号公報(特許文献1)における動圧発生溝は、内周面をNC旋盤を用いて切削加工して動圧発生溝を形成するようにしている。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−141358号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなヘリンボーン型の動圧発生溝をNC旋盤を用いて切削加工して形成する場合、第1及び第2の傾斜溝部が相互に隣接して円周方向に多数並設させて形成しているため、一回の切削工程で動圧発生溝を連続的に成形することができない。すなわち、まず、第1の傾斜溝部を終端まで形成した後、NC旋盤の回転駆動機構を強制停止させ、第1の傾斜溝部の終端に環状溝部を形成し、この後、第1の傾斜溝部の終端に第2の傾斜溝部の基端を合わせるようにして環状溝部から第2の傾斜溝部を第1の傾斜溝部は逆方向に向かって形成(特許文献1の段落0018〜0020段参照)するようにしている。このため、第1及び第2の傾斜溝部を1本ずつ切削することになるから、第1及び第2の傾斜溝部を位置決めするのに極めて煩雑な手間がかかり、その作業を第1及び第2の傾斜溝部の本数に応じて繰り返して行う必要があるため、動圧発生溝の成形に際し、その作業は極めて非効率的なものであった。
【0008】
また、こうした動圧発生溝は、回転体と、これを摺動自在に支持する摺動部材との摺動面に形成されることになるが、摺動面が磨耗して動圧発生溝の深さが浅くなった場合、高い動圧を維持できなくなるという問題もある。
【0009】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、動圧発生溝を簡単かつ容易に形成することができるとともに、摺動面の磨耗を抑制することができる焼結合金とその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の焼結合金は、前記目的を達成するために、原料粉末を成形すると共に焼結してなる焼結合金本体に、動圧発生溝を有するスチーム処理層を設けたものである。
【0011】
スチーム処理層に設けた動圧発生溝により、回転により動圧が発生し、回転部材を支承することができる。しかも、スチーム処理層に転写などにより動圧発生溝を設けることができるから、焼結合金本体を切削加工する必要がなく、動圧発生溝の加工を容易に行うことができる。そして、スチーム処理層により動圧発生溝の気密性が保たれるから、動圧の発生に有利である。
【0012】
また、請求項2の発明は、請求項1の焼結合金において、前記動圧発生溝は、前記スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングして該スチーム処理層に転写されたものである。
【0013】
動圧発生溝をスチーム処理層に転写するから、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝を設けることができる。しかも、スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングするから、スチーム処理層を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0014】
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の焼結合金において、前記焼結合金が摺動部材である。
【0015】
スチーム処理層に動圧発生溝を設けた摺動部品が得られる。
【0016】
請求項4の焼結合金の製造方法は、前記目的を達成するために、原料粉末を成形すると共に焼結して焼結合金本体を形成し、この焼結合金本体の表面にスチーム処理を施した後サイジングし、前記スチーム処理を施した表面に動圧発生溝を形成する製造方法である。
【0017】
この方法を用いることにより、サイジング時にスチーム処理層が圧縮され、スチーム処理層の表面が平坦に形成され、スチーム処理層表面の摩擦抵抗が小さくなる。また、スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングするから、スチーム処理層を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0018】
また、スチーム処理層に設けた動圧発生溝により、回転により動圧が発生し、回転部材を支承することができる。しかも、焼結合金本体を加工することなく、動圧発生溝を設けることができ、その加工も容易となる。
【0019】
また、請求項5の製造方法は、請求項4の製造方法において、前記サイジングと同時に前記スチーム処理を施した表面に前記動圧発生溝を転写する製造方法である。
【0020】
サイジングにより動圧発生溝をスチーム処理層に転写するから、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝を形成することができる。
【0021】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図1〜図5は本発明の第1実施形態を示し、焼結合金本体の原料には、鉄系原料粉末を用いることができる。尚、以下、焼結合金として摺動部材たる軸受5を例に説明する。図2及び図3に示すように、軸受5は、略円筒形の焼結合金本体51からなり、その中央には回転軸が回転摺動する円筒状の摺動面52が形成され、さらに、その焼結合金本体51の露出した表面にスチーム処理層53を備え、このスチーム処理層53が動圧発生溝61を有する。
【0022】
その製造方法につき、図1を参照して説明すると、鉄系金属を主体とする原料粉末を所定の配合組成に配合し、その原料粉末を混合する混合(S1:ステップ1)処理を行った後、所定の圧力でプレスにより所定形状の圧粉体に成形(S2)し、この圧粉体を焼結(S3)することにより、焼結合金本体51を形成し、この焼結合金本体51をスチーム処理(S4)してスチーム処理層53を形成し、スチーム処理層53を設けた焼結合金本体を、再圧縮であるサイジング(S5)して所定寸法に仕上げてなる。
【0023】
本発明では、気密性などの向上を図るため、前記焼結(S3)処理後、焼結合金本体51に前記スチーム処理(S4)を行う。このスチーム処理(S4)は、例えば、450〜600℃の温度のスチームで約1時間実施され、焼結合金本体51の表面に、四三酸化鉄(Fe3O4)のスチーム処理層53が形成され、このスチーム処理層53は厚さ2〜10μm程度である。
【0024】
スチーム処理(S4)後、軸受5を再圧縮であるサイジング(S5)して所定寸法に仕上げる。一例として、図4及び図5はサイジングに用いる矯正用金型装置11を示し、この矯正用金型装置11は、上下方向を軸方向(プレス上下軸方向)としており、ダイ12、コアロッド13、下パンチ14および上パンチ15を備えている。ダイ12はほぼ円筒形状で、このダイ12内にほぼ円柱形状のコアロッド13が同軸的に位置している。下パンチ14は、ほぼ円筒形状で、ダイ12およびコアロッド13間に下方から上下動自在に嵌合している。上パンチ15は、ほぼ円筒形状で、ダイ12およびコアロッド13間に上方から上下動自在にかつ挿脱自在に嵌合するものである。そして、図4に示すように、ダイ12内に前記軸受5を充填し、この軸受5の貫通孔である摺動面52にコアロッド13を挿入配置した状態で、上下方向から上,下パンチ13,14により軸受5を加圧して所定の寸法に矯正する。
【0025】
本発明の特徴的な構成として、前記矯正用金型装置11には、前記コアロッド13のサイジング面たる外周面に、前記動圧発生溝61を形成する転写部21を設けている。そして、この転写部21は、前記動圧発生溝61の形状に対応した凸部に形成されており、転写部21の高さはこのスチーム処理層53に形成する動圧発生溝61の深さに対応する。また、動圧発生溝61は、コアロッド13以外にも、軸受5の摺動面となる両側端面及び外周面に設けることができ、この場合は対応する摺動面を形成する上,下パンチ15,14のサイジング面及びダイ12のサイジング面に転写部を設ければよい。尚、サイジング面とはサイジングされるもの(この例では軸受5)に当接する面である。
【0026】
上記のようなスチーム処理層61は、焼結合金の表面に開口する気孔を塞ぎ、気密性を高め、また、酸化皮膜の特性により、硬度の向上により耐磨耗性が向上する。一方、スチーム処理層61の最表面に凹凸が発生するが、サイジング(S5)により最表面が平滑化される。
【0027】
このように本実施形態では、請求項1に対応して、原料粉末を成形すると共に焼結してなる焼結合金本体51に、動圧発生溝61を有するスチーム処理層53を設けたから、スチーム処理層53に設けた動圧発生溝61により、回転により動圧が発生し、回転部材を支承することができる。しかも、スチーム処理層61に転写などにより動圧発生溝61を設けることができるから、焼結合金本体51を切削加工する必要がなく、動圧発生溝61の加工を容易に行うことができる。そして、スチーム処理層53により動圧発生溝61の気密性が保たれるから、動圧の発生に有利である。
【0028】
また、このように本実施形態では、請求項2に対応して、動圧発生溝61は、スチーム処理層53を有する焼結合金本体51をサイジング(S5)して該スチーム処理層53に転写されたものであるから、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝61を設けることができる。しかも、スチーム処理層53を有する焼結合金本体51をサイジング(S5)するから、スチーム処理層61を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0029】
また、このように本実施形態では、請求項3に対応して、焼結合金が摺動部材たる軸受であるから、スチーム処理層53に動圧発生溝61を設けた軸受5が得られる。
【0030】
このように本実施形態では、請求項4に対応して、原料粉末を成形すると共に焼結して焼結合金本体51を形成し、この焼結合金本体51の表面にスチーム処理(S4)を施した後サイジング(S5)し、スチーム処理(S4)を施した表面に動圧発生溝61を形成するから、サイジング(S5)時にスチーム処理層53が圧縮され、スチーム処理層53の表面が平坦に形成され、スチーム処理層53表面の摩擦抵抗が小さくなる。また、スチーム処理層53を有する焼結合金本体51をサイジング(S5)するから、スチーム処理層53を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0031】
また、このように本実施形態では、請求項5に対応して、サイジング(S5)と同時にスチーム処理(S4)を施した表面に動圧発生溝61を転写するから、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝61を形成することができる。
【0032】
図6は本発明の第2実施形態を示し、上記第1実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、回転軸の代わりに同様の製法により焼結合金本体51Aである固定軸4Aを形成し、固定軸4Aの外周面に設けたスチーム処理層53に、サイジング(S5)により動圧発生溝61を形成したものであり、その固定軸4Aに筒状回転体71を回転可能に設け、該筒状回転体71にインペラ6を設けてモータ3を構成したものであり、筒状回転体71が回転することにより動圧発生溝61に動圧が発生する。
【0033】
このように固定軸4Aの摺動面たる外周面に筒状回転体71が摺動しながら回転するものであり、固定軸4Aは摺動部材であり、このように固定された摺動部材に動圧発生溝61を設けても良く、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。
【0034】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、第3実施形態として図7は、焼結合金たる軸受5の端面に動圧発生溝61Aを形成したものを示し、この例では端面に沿って回動する回転体のスラスト荷重を支持することができ、このように動圧発生溝の形状や位置などは適宜選定可能である。また、スチーム処理層の厚さ及び動圧発生溝の深さなども適宜選定可能である。また、軸受は、実施形態のものに限らず種々の形状のもの適用可能である。また、摺動部材も軸受に限らず、摺動部が有る部材であれば各種の摺動部材に適用可能である。
【0035】
【発明の効果】
請求項1の焼結合金は、原料粉末を成形すると共に焼結してなる焼結合金本体に、動圧発生溝を有するスチーム処理層を設けたものであり、回転により動圧が発生し、回転部材を支承することができ、しかも、焼結合金本体を加工することなく、動圧発生溝を設けることができ、その加工も容易となる。
【0036】
また、請求項2の発明は、請求項1の効果に加えて、前記動圧発生溝は、前記スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングして該スチーム処理層に転写されたものであり、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝を設けることができる。しかも、スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングするから、スチーム処理層を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0037】
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の効果に加えて、前記焼結合金が摺動部材であり、スチーム処理層に動圧発生溝を設けた摺動部品摺動部品が得られる。
【0038】
請求項4の焼結合金の製造方法は、原料粉末を成形すると共に焼結して焼結合金本体を形成し、この焼結合金本体の表面にスチーム処理を施した後サイジングし、前記スチーム処理を施した表面に動圧発生溝を形成する製造方法であり、サイジング時にスチーム処理層が圧縮され、スチーム処理層の表面が平坦に形成され、スチーム処理層表面の摩擦抵抗が小さくなる。また、スチーム処理層を有する焼結合金本体をサイジングするから、スチーム処理層を合せた製品寸法を所定の寸法公差内に仕上げることができる。
【0039】
また、請求項5の製造方法は、請求項4の効果に加えて、前記サイジングと同時に前記スチーム処理を施した表面に前記動圧発生溝を転写する製造方法であり、極めて簡易かつ正確に動圧発生溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す製造方法を説明するフローチャート図である。
【図2】同上、焼結合金本体の斜視図である。
【図3】同上、一部を拡大した焼結合金の断面図である。
【図4】同上、サイジングを説明する断面図である。
【図5】同上、サイジングを説明する要部の拡大断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態を示す筒状回転体にインペラを設けてモータを構成したポンプの説明図である。
【図7】本発明の第3実施形態を示す端面に動圧発生溝を設けた焼結合金の平面図である。
【符号の説明】
1 軸受(摺動部材)
51 焼結合金本体
52 摺動面(表面)
53 スチーム処理層
61 動圧発生溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sintered alloy having a dynamic pressure generation groove and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
There is a sliding member such as a bearing for supporting a rotating shaft as a material using a sintered alloy of this kind. The sintered alloy is formed by compressing a raw material powder mainly composed of a metal into a green compact. This is obtained by sintering the compact.
[0003]
The sintered alloy is formed using, for example, iron-based or copper-based raw material powder, and a bearing having excellent strength can be obtained by using iron-based raw material powder. If the same material is used for the bearing and the rotating shaft in this way, the frictional resistance becomes large, welding wear occurs, and the durability is impaired. On the other hand, when a copper-based raw material powder is used, the frictional resistance between the bearing and the rotating shaft becomes extremely small, but the wear on the bearing side becomes large and the durability is impaired.
[0004]
Further, in such bearings, there is also known a dynamic pressure bearing in which a dynamic pressure generating groove is provided on a sliding surface with a rotating body, and the dynamic pressure generating groove generates a dynamic pressure for supporting the rotating body.
[0005]
For example, a cylindrical dynamic pressure bearing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-141358 (Patent Document 1) has a first inclined groove portion and a second inclined groove formed on an inner peripheral surface of a bearing that rotatably supports a shaft body. The grooves are symmetrically opposed to each other, and the first inclined groove and the second inclined groove are arranged side by side in the circumferential direction to form a herringbone-shaped dynamic pressure generating groove. The dynamic pressure generating groove in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-141358 (Patent Literature 1) has an inner peripheral surface formed by cutting using an NC lathe.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-141358
[Problems to be solved by the invention]
However, when the herringbone type dynamic pressure generating grooves as described above are formed by cutting using an NC lathe, a large number of first and second inclined grooves are arranged adjacent to each other in the circumferential direction. Due to the formation, the dynamic pressure generating groove cannot be continuously formed in one cutting step. That is, first, after forming the first inclined groove portion to the end, the rotary drive mechanism of the NC lathe is forcibly stopped, an annular groove portion is formed at the end of the first inclined groove portion, and thereafter, the first inclined groove portion is formed. The second inclined groove portion is formed from the annular groove portion in the opposite direction to the first inclined groove portion so that the base end of the second inclined groove portion is aligned with the end (see paragraphs 0018 to 0020 in Patent Document 1). I have to. For this reason, since the first and second inclined groove portions are cut one by one, it takes extremely troublesome work to position the first and second inclined groove portions, and the operation is performed by the first and second inclined groove portions. It is necessary to repeat the process according to the number of the inclined groove portions, so that the operation for forming the dynamic pressure generating grooves is extremely inefficient.
[0008]
Further, such a dynamic pressure generating groove is formed on the sliding surface of the rotating body and the sliding member slidably supporting the rotating body, but the sliding surface is worn and the dynamic pressure generating groove is formed. When the depth becomes shallow, there is also a problem that high dynamic pressure cannot be maintained.
[0009]
The present invention is intended to solve such a problem, and a sintered alloy capable of easily and easily forming a dynamic pressure generating groove and suppressing abrasion of a sliding surface, and a method of manufacturing the same. The aim is to provide a method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the sintered alloy according to the first aspect is provided with a steam processing layer having a dynamic pressure generating groove in a sintered alloy body formed by molding and sintering a raw material powder.
[0011]
The dynamic pressure generating groove provided in the steam processing layer generates a dynamic pressure by rotation, and can support a rotating member. Moreover, since the dynamic pressure generating grooves can be provided in the steam processing layer by transfer or the like, it is not necessary to cut the sintered alloy body, and the dynamic pressure generating grooves can be easily processed. Further, the hermeticity of the dynamic pressure generating groove is maintained by the steam treatment layer, which is advantageous for generating dynamic pressure.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the sintered alloy according to the first aspect, the dynamic pressure generating groove is obtained by sizing a sintered alloy body having the steam processing layer and transferring it to the steam processing layer. .
[0013]
Since the dynamic pressure generating grooves are transferred to the steam processing layer, the dynamic pressure generating grooves can be provided extremely easily and accurately. In addition, since the sintered alloy body having the steam treatment layer is sized, the product dimensions including the steam treatment layer can be finished within a predetermined dimensional tolerance.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the sintered alloy according to the first or second aspect, the sintered alloy is a sliding member.
[0015]
A sliding component having a dynamic pressure generating groove in the steam treatment layer can be obtained.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a raw material powder is formed and sintered to form a sintered alloy body, and the surface of the sintered alloy body is subjected to a steam treatment. And then sizing and forming a dynamic pressure generating groove on the surface subjected to the steam treatment.
[0017]
By using this method, the steam treatment layer is compressed during sizing, the surface of the steam treatment layer is formed flat, and the friction resistance of the steam treatment layer surface is reduced. In addition, since the sintered alloy body having the steam treatment layer is sized, the product dimensions including the steam treatment layer can be finished within a predetermined dimensional tolerance.
[0018]
Further, the dynamic pressure generating groove provided in the steam processing layer generates a dynamic pressure by rotation, and can support the rotating member. Moreover, the dynamic pressure generating groove can be provided without processing the sintered alloy body, and the processing is also facilitated.
[0019]
A manufacturing method according to a fifth aspect is the manufacturing method according to the fourth aspect, wherein the dynamic pressure generating groove is transferred to a surface subjected to the steam treatment at the same time as the sizing.
[0020]
Since the dynamic pressure generating grooves are transferred to the steam processing layer by sizing, the dynamic pressure generating grooves can be formed extremely easily and accurately.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 5 show a first embodiment of the present invention. As a raw material of a sintered alloy body, an iron-based raw material powder can be used. Hereinafter, a
[0022]
The manufacturing method will be described with reference to FIG. 1. After mixing a raw material powder mainly composed of an iron-based metal into a predetermined compounding composition, and performing a mixing (S1: step 1) process of mixing the raw material powder, The compact is formed into a green compact having a predetermined shape by pressing under a predetermined pressure (S2), and the green compact is sintered (S3) to form a
[0023]
In the present invention, in order to improve airtightness and the like, after the sintering (S3) processing, the steam processing (S4) is performed on the
[0024]
After the steam processing (S4), the
[0025]
As a characteristic configuration of the present invention, the correcting
[0026]
The
[0027]
As described above, in the present embodiment, the
[0028]
Further, in the present embodiment, the dynamic
[0029]
Further, in the present embodiment, as described above, since the sintered alloy is the bearing serving as the sliding member, the
[0030]
As described above, in the present embodiment, the raw material powder is molded and sintered to form the
[0031]
Further, in this embodiment, the dynamic
[0032]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The fixed
[0033]
As described above, the cylindrical
[0034]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, FIG. 7 shows a third embodiment in which a dynamic
[0035]
【The invention's effect】
The sintered alloy according to
[0036]
Further, in the invention of
[0037]
According to the invention of claim 3, in addition to the effect of
[0038]
The method for producing a sintered alloy according to
[0039]
The manufacturing method according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a sintered alloy body according to the first embodiment;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the sintered alloy in which a part thereof is enlarged.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating sizing according to the first embodiment.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining sizing.
FIG. 6 is an explanatory view of a pump in which a motor is configured by providing an impeller on a cylindrical rotating body according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a sintered alloy having a dynamic pressure generation groove formed on an end face according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 bearings (sliding members)
51
53
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