JP2014101896A5 - 転がり軸受の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、転がり軸受、特に、風力発電装置の主軸、或いは、変速機、建設機械、産業用ロボットを構成する回転軸等を支持する為に使用される、比較的大型で、運転時に大きな荷重を支承する転がり軸受の製造方法の改良に関する。
本発明は、上述の様な事情に鑑み、厳しい使用条件下でも、十分な耐久性を確保できる転がり軸受の製造方法を実現すべく発明したものである。
具体的には、水素による組織変化を或る程度抑制する合金鋼を用いると共に、金属接触による新生面の形成を抑制して水素の発生自体を抑える事により、潤滑膜が切れ易い厳しい使用条件下でも、転がり軸受の長寿命化を十分に図れる技術を提供するものである。
具体的には、水素による組織変化を或る程度抑制する合金鋼を用いると共に、金属接触による新生面の形成を抑制して水素の発生自体を抑える事により、潤滑膜が切れ易い厳しい使用条件下でも、転がり軸受の長寿命化を十分に図れる技術を提供するものである。
本発明の対象となる転がり軸受は、何れかの面に第一軌道面を有する合金鋼製の第一軌道輪と、この第一軌道面と対向する面に第二軌道面を有する合金鋼製の第二軌道輪と、これら第一、第二両軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが合金鋼製である複数個の転動体とを備える。
特に、本発明の転がり軸受の製造方法に於いては、前記各転動体に浸炭窒化処理又は窒化処理を施している。そして、これら各転動体の表面層のＮ濃度を０．２質量％以上、同じく残留オーステナイト量を３０容量％以下、同じく硬さをＨｖ７８０以上としている。且つ、前記各転動体の表面層の窒化物の面積率を１％以上、１０％未満としている。
又、前記両軌道輪のうちの少なくとも一方（例えば条件が厳しい内輪、好ましくは両方）の軌道輪を、Ｃを０．１０〜０．３０質量％、Ｓｉを０．２〜０．９質量％、Ｍｎを０．２〜１．２質量％、Ｃｒを２．６〜４．５質量％、Ｍｏを０．１〜０．９質量％、Ｎｉを０．９質量％以下、Ｃｕを０．２０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、それぞれ含有し、残部をＦｅと不可避不純物から成る合金鋼により構成している。又、この合金鋼により構成した、前記少なくとも一方の軌道輪の表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施している。そして、当該軌道輪に設けた軌道面の表面から、前記各転動体の直径の１％の深さ位置（１％位置）の硬さをＨｖ７２０〜８３２とし、同じくＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量を０．８〜１．２質量％とし、同じく残留オーステナイト量を２０〜４５容量％とし、同じく圧縮残留応力を５０〜３００ＭＰａとしている。
又、当該軌道輪に設けた軌道面の表面の粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔を示すＲＳｍを８μｍ以上としている。
特に、本発明の転がり軸受の製造方法に於いては、前記各転動体に浸炭窒化処理又は窒化処理を施している。そして、これら各転動体の表面層のＮ濃度を０．２質量％以上、同じく残留オーステナイト量を３０容量％以下、同じく硬さをＨｖ７８０以上としている。且つ、前記各転動体の表面層の窒化物の面積率を１％以上、１０％未満としている。
又、前記両軌道輪のうちの少なくとも一方（例えば条件が厳しい内輪、好ましくは両方）の軌道輪を、Ｃを０．１０〜０．３０質量％、Ｓｉを０．２〜０．９質量％、Ｍｎを０．２〜１．２質量％、Ｃｒを２．６〜４．５質量％、Ｍｏを０．１〜０．９質量％、Ｎｉを０．９質量％以下、Ｃｕを０．２０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、それぞれ含有し、残部をＦｅと不可避不純物から成る合金鋼により構成している。又、この合金鋼により構成した、前記少なくとも一方の軌道輪の表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施している。そして、当該軌道輪に設けた軌道面の表面から、前記各転動体の直径の１％の深さ位置（１％位置）の硬さをＨｖ７２０〜８３２とし、同じくＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量を０．８〜１．２質量％とし、同じく残留オーステナイト量を２０〜４５容量％とし、同じく圧縮残留応力を５０〜３００ＭＰａとしている。
又、当該軌道輪に設けた軌道面の表面の粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔を示すＲＳｍを８μｍ以上としている。
更に、本発明の転がり軸受の製造方法の場合には、前記各転動体を、Ｃを０．３〜１．２質量％、Ｓｉを０．３〜２．２質量％、Ｍｎを０．３〜２．０質量％、Ｃｒを０．５〜２．０質量％、それぞれ含有し、且つＳｉの含有量とＭｎの含有量との比であるＳｉ／Ｍｎが５以下の合金鋼に、浸炭窒化焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施して造る。そして、前記各転動体の表面に、平均粒径が０．０５〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有させる。
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記各転動体を、円筒ころ、円すいころ、球面ころ等のころとするか、或いは、請求項３に記載した発明の様に、直径が３０ｍｍ以上の玉とする。
更に、本発明の転がり軸受の製造方法により造られた転がり軸受の使用形態としては、請求項４に記載した発明の様に、風力発電装置の回転支持部に組み込んだ状態で使用したり、或いは、請求項５に記載した発明の様に、建設機械の回転支持部に組み込んだ状態で使用する。
更に、本発明の転がり軸受の製造方法により造られた転がり軸受の使用形態としては、請求項４に記載した発明の様に、風力発電装置の回転支持部に組み込んだ状態で使用したり、或いは、請求項５に記載した発明の様に、建設機械の回転支持部に組み込んだ状態で使用する。
上述の様に構成する本発明の転がり軸受の製造方法により造られた転がり軸受は、各転動体に関して、表面層のＮ濃度、残留オーステナイト量、硬さ、及び表面の窒化物の面積率を規定する事で、転がり軸受の使用に伴う、前記各転動体の転動面の粗さの悪化を抑えられる。又、軌道輪に関して、軌道面表面の粗さ曲線の隣り合う山間の間隔を示すＲＳｍを大きくしているので、この軌道面と前記各転動体の転動面との転がり接触部で金属接触が起きた際に接触する山の総数を減らせる。要するに、転動面の表面粗さを良好にすると共に、この転動面と接触する軌道面に存在する山の数を少なくして、転がり接触部で金属接触が発生した場合でも、この金属接触に基づいて形成される新生面の面積を抑えられ（狭くでき）、新生面の作用により発生する水素の量を少なく抑えられる。
本発明の特徴は、転がり軸受を構成する各転動体及び軌道輪に就いて、合金鋼の組成、表面層のＮ濃度、残留オーステナイト量、硬さ、及び表面の窒化物の面積率、圧縮残留応力を適切に規定する事により、白色組織剥離を抑える点にある。本発明の対象となる転がり軸受の図面に現れる構造に関しては、前述の図１に記載したラジアル玉軸受１や図２に記載したラジアル円筒ころ軸受８、図３に示したラジアル円すいころ軸受１２を含み、従来から知られている各種構造の転がり軸受と同様であるから、重複する説明を省略する。
Claims (5)
- 何れかの面に第一軌道面を有する合金鋼製の第一軌道輪と、この第一軌道面と対向する面に第二軌道面を有する合金鋼製の第二軌道輪と、これら第一、第二両軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが合金鋼製である複数個の転動体とを備えた転がり軸受の製造方法であって、
前記各転動体に浸炭窒化処理又は窒化処理を施して、これら各転動体の表面層のＮ濃度を０．２質量％以上、同じく残留オーステナイト量を３０％容量以下、同じく硬さをＨｖ７８０以上とし、且つ、前記各転動体の表面層の窒化物の面積率を１％以上、１０％未満としており、
前記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪が、Ｃを０．１０〜０．３０質量％、Ｓｉを０．２〜０．９質量％、Ｍｎを０．２〜１．２質量％、Ｃｒを２．６〜４．５質量％、Ｍｏを０．１〜０．９質量％、Ｎｉを０．９質量％以下、Ｃｕを０．２０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、それぞれ含有し、残部がＦｅと不可避不純物から成る合金鋼により構成され、その表面に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施して、当該軌道輪に設けた軌道面の表面から、前記各転動体の直径の１％の深さ位置の硬さをＨｖ７２０〜８３２とし、同じくＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量が０．８〜１．２質量％とし、同じく残留オーステナイト量が２０〜４５容量％とし、同じく圧縮残留応力を５０〜３００ＭＰａとしており、
当該軌道輪に設けた軌道面の表面の粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔を示すＲＳｍが８μｍ以上であり、
前記各転動体を、Ｃを０．３〜１．２質量％、Ｓｉを０．３〜２．２質量％、Ｍｎを０．３〜２．０質量％、Ｃｒを０．５〜２．０質量％、それぞれ含有し、且つＳｉの含有量とＭｎの含有量との比であるＳｉ／Ｍｎが５以下の合金鋼に、浸炭窒化焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施して造り、前記各転動体の表面に、平均粒径が０．０５〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有させる事を特徴とする転がり軸受の製造方法。 - 前記各転動体がころである、請求項１に記載した転がり軸受の製造方法。
- 前記転動体が、直径が３０ｍｍ以上の玉である、請求項１に記載した転がり軸受の製造方法。
- 前記転がり軸受が、風力発電装置の回転支持部に組み込まれた状態で使用されるものである、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受の製造方法。
- 前記転がり軸受が、建設機械の回転支持部に組み込まれた状態で使用されるものである、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受の製造方法。
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