JP2011027241A - すべり軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】裏金層2、Al基中間層3及びAl基軸受合金層4を備えたすべり軸受1において、Al基軸受合金層4に、Alと他の2種類以上の元素とから成る1種類以上の金属間化合物であって粒径が0.5μm未満の金属間化合物を8個/μm2以上含ませ、金属間化合物を形成する元素X1,X2,・・・,Xn(nは自然数)の存在比の関係がX1≧X2≧・・・≧Xnであるとき、元素X1及び元素X2の存在比率X1/X2を、1以上10以下にし、Al基軸受合金層4の硬さをビッカース硬さで50以上80以下にする。
【選択図】図1
Description
このようなすべり軸受は、初期なじみ性が比較的良好であり、高面圧で優れた耐疲労性及び耐摩耗性を有し、自動車や一般産業機械の高出力エンジンの軸受に用いられている。
ところが近年、更なるエンジンの高性能化によって、より高面圧に耐え得るような耐疲労性に優れたすべり軸受が要望されてきている。
更に、本発明者は、Alと2種類以上の金属元素との多元系金属間化合物を含むAl基軸受合金層の硬さを調整することにより、高い耐疲労性を有しながらなじみ性が良好になることも究明した。
よって、上述の構成からなるすべり軸受なので、高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を同時に実現させることができる。
尚、この明細書でいう粒径とは、電子顕微鏡で解析して得られた金属間化合物の結晶1個当たりの最大長さのことである。
ここで、Al基軸受合金層の表面において相手材とAl基軸受合金層との摺動で発生する摺動熱は、Al基軸受合金層の表面から裏金層方向へ伝熱する。そのため、Al基中間層の硬さがAl基軸受合金層の硬さに対して70%以上90%以下にしたすべり軸受においては、摺動熱でAl基中間層が高温状態になると、特にAl基中間層の強度が不足することがある。そのため、本発明では、Al基中間層に含まれるFeの成分量をAl基軸受合金層に含まれるFeの成分量の2倍を超えるようにしている。これにより、Al基中間層は高温でも軟化し難くなり、Al基中間層の強度を維持することができる。
Al基軸受合金層にSiを1.5質量%以上含ませることにより、上記のSiの性能を十分に発揮することができ、Siの含有量を8質量%以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。上記のSi粒子としての効果をより効率的に発揮させるには、2質量%超えが好ましい。
このようにして得られたAl基軸受合金層での金属間化合物の存在は、表1に示すように少個数であった。
このような実施例品1〜4、比較例品1〜4に対して行った耐疲労性試験(曲げ疲労試験)及びなじみ性試験は次のようなものである。
焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工して試験片(実施例品1〜4、比較例品1〜4)を製作し、耐疲労性を見るための曲げ疲労試験を実施した。この試験片は、総厚1.5mm、裏金層の厚さ1.2mmであり、Al基軸受合金層の厚さとAl基中間層との合計の厚さは0.3mmである。試験条件は、Al基軸受合金層の表面の歪みが一定となるようにして、往復曲げをAl基軸受合金層の表面にクラックが発生するまで繰り返した。この耐疲労性試験(曲げ疲労試験)における試料片のAl基軸受合金層の表面にクラックが発生するまでの往復曲げの繰り返し回数の結果を表1に示す。
なじみ性を確認するために、焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工してすべり軸受を製造して得た実施例品1〜4及び比較例品1〜4に対してなじみ性試験を行った。なじみ性試験は、半割軸受状にした2個の試料片となるすべり軸受を、図2に示すように、径方向にΔL、本試験では30μmずらして合わせ、回転荷重試験機に取付け、この状態で、表2に示す試験条件でなじみ性試験を行った。本試験は、回転荷重試験機によって、軸の遠心力により軸受内周面に回転荷重を付加することによって行う。
「比率X1/X2」は、存在比率X1/X2を示すものであり、元素X1及び元素X2を金属間化合物中における質量比で表した場合において元素X1を元素X2で除した値である。
「硬さ比」は、Al基軸受合金層の硬さ及びAl基中間層の硬さをビッカース硬さで求め、Al基中間層のビッカース硬さHV(b)を、Al基軸受合金層のビッカース硬さHV(a)で除し、その値を百分率で表したものである。
耐疲労性試験の結果を考察するに、実施例品1〜4は、比較例品1〜4に比べて、長期にわたって優れた曲げ疲労強度を有することにより耐疲労性に優れていることが理解できる。
実施例品1〜3と、実施例品4との比較から、実施例品1〜3は、Al基中間層に含まれるFeの成分量がAl基軸受合金層に含まれるFeの成分量の2倍を超えているので、往復の曲げが繰り返し加えられることによりAl基中間層に熱が生じても、Al基中間層は軟化し難く、極めて良好な耐疲労性が得られたと考えられる。
実施例品1,2,4と、実施例品3との比較から、実施例品1,2,4は、Al基中間層の硬さをAl基軸受合金層の硬さに対して90%以下にしたので、極めて良好ななじみ性を得ることができたと考えられる。
本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
Claims (5)
- 裏金層、Al基中間層及びAl基軸受合金層を備えたすべり軸受において、
前記Al基軸受合金層に、Alと他の2種類以上の元素とから成る1種類以上の金属間化合物であって粒径が0.5μm未満の金属間化合物を、8個/μm2以上含み、
前記金属間化合物を形成する前記元素X1,X2,・・・,Xn(nは自然数)の存在比の関係がX1≧X2≧・・・≧Xnであって、前記元素X1及び前記元素X2の存在比率X1/X2は、1以上10以下であり、
前記Al基軸受合金層の硬さは、ビッカース硬さで50以上80以下であることを特徴とするすべり軸受。 - 前記Al基中間層の硬さは、前記Al基軸受合金層の硬さに対して70%以上90%以下であることを特徴とする請求項1記載のすべり軸受。
- 前記Al基中間層及び前記Al基軸受合金層は、Feを含み、
前記Al基中間層に含まれるFeの成分量は、0.5質量%以上1.5質量%以下であり、且つ、前記Al基軸受合金層に含まれるFeの成分量の2倍を超えていることを特徴とする請求項1又は2に記載のすべり軸受。 - 前記Al基軸受合金層は、粒径が0.5μmを超えているSi粒子を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のすべり軸受。
- 前記Al基軸受合金層は、
3〜20質量%のSnと、
1.5〜8質量%のSiと、
Cu,Zn,Mgの内から少なくとも1種類以上を選択して成る金属元素であって、その総量が0.1〜7質量%である金属元素と、
Alとの金属間化合物を形成する元素X1,X2,・・・,Xn(nは自然数)と、
残りが不可避的に含まれる不純物を含むAlとから成り、
前記元素X1は、Mn,Cr,Ni,V,Zr,Siの内から選択して成り、Mn,Cr,Ni,V,Zrの内から選択する場合はその総量が0.01〜2質量%であり、
前記元素X2は、V,Ti,Zr,Mo,Fe,Co,W,Mn,Siの内の前記元素X1と異なる元素から選択して成り、V,Ti,Zr,Mo,Fe,Co,W,Mnの内から選択する場合はその総量が0.01〜2質量%であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のすべり軸受。
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