JP2009204024A - 大型転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直径が120mm以上の大型転がり軸受において、鋼製軸受構成部材に予め軟窒化処理を施し、その軸受構成部材をA1変態点未満の温度で予加熱し、次いで高周波加熱によって表層のみ相変態を起こさせて焼入れる熱処理を施すことで、鋼製軸受構成部材の表層に大きな圧縮残留応力を付与することが可能となり、これにより大きな軸受寿命を得ることができる。
【選択図】図1
Description
そもそも軸受に使用される材料は、転動体と軌道輪の接触面における高い接触面圧に耐え、形状崩れを起こさず、長い転動寿命を確保するために、表面から一定の深さまでの硬度が必要とされる。炭素濃度1%前後である高炭素鋼は、焼入れ及び低温焼戻し処理を行うだけで、中心まで、必要な硬さを得ることができる。これに対し、素地中の炭素濃度が低い肌焼き鋼は、浸炭或いは浸炭窒化処理後に更に焼入れ焼戻し処理を行う必要がある。
一般の玉軸受等には高炭素鋼を用い、大きな靭性や衝撃強度が求められる用途には肌焼鋼を用いることがよいとされているが、その厳密な使い分けがなされているわけではなかった。この問題に対して、下記特許文献1のように、鋼材成分や高周波焼入れによって解決する研究がなされている。例えば大型の部材の焼入れ性を確保するため、或いは靭性を高める目的から、肌焼鋼に様々な合金を添加している。しかしながら、合金成分を添加することや、浸炭時間を長くすることは、非常に時間がかかり、コストアップの原因となる。また、高合金になればなるほど、加工性が悪化したり、難浸炭性が発現したりするなど、技術的な難点も生じるようになる。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、大きな圧縮残留応力の付与を可能として大きな転動寿命を得ることが可能な大型転がり軸受を提供することを目的とするものである。
前述のような大型転がり軸受の問題を解決する手法として、予加熱の後に高周波焼入れを行う方法を見出した。これは、表層のみが相変態することによる圧縮残留応力に加えて、熱収縮による応力を付与することを原理としている。一般に、鉄は加熱すると膨張することが知られており、このように膨張した状態で表面のみを高周波焼入れによって相変態させれば、焼入れ時の冷却で中心部が収縮するので、結果として表面に大きな圧縮残留応力を付与することができる。更に、中心部が全体的に加熱されているため、引張残留応力が中心部全体に分散することになり、局所的に高い引張残留応力が生じないという利点もある。このような熱処理によって、表層に大きな圧縮残留応力を付与することにより、特に表面起点型の剥離に対して長寿命であることを見出した。
図1は、本実施形態の大型転がり軸受の断面図である。この大型転がり軸受は、内輪1、外輪2、転動体(ころ)3、保持器4を備えた、呼び番号NU228形式の円筒ころ軸受である。軸受の諸元は、外径ΦD=250mm、内径Φd=140mm、内輪外径ΦFw=169mm、厚さB=42mmである。素材にはSUJ3相当の軸受鋼を用いた。
ガス軟窒化条件は、
雰囲気 :RXガス:アンモニアガス=50:50
窒化温度:570℃
保持時間:0時間(窒化しない)、1時間、3時間
焼戻し :300℃ 3時間
である。
周波数 :1〜50kHz
加熱時間 :1〜10min
軸受部材回転数:30〜300min−1
寿命試験は以下の条件で行った。
ラジアル荷重:P/C=0.6
回転数 :1000min−1
潤滑油 :VG68
L10寿命比は、比較例1を1としたときの比率で表した。
2は外輪
3は転動体
4は保持器
Claims (1)
- 直径が120mm以上の大型転がり軸受において、鋼製軸受構成部材に予め軟窒化処理を施し、その軸受構成部材をA1変態点未満の温度で予加熱し、次いで高周波加熱によって表層のみ相変態を起こさせて焼入れる熱処理を施してなることを特徴とする大型転がり軸受。
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