JP2014194262A - 鉄基焼結合金製回転軸シールリング及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸シールリングに使用する鉄基焼結合金の材料組成を、質量%で、Cr:10〜20%、Mo:3〜10%、Co:8〜18%、V:0.2〜1.0%、C:0.05〜0.25%、並びに残部:Fe及び不可避的不純物からなる組成とし、且つ、時効処理により微細な金属間化合物又は炭化物が析出分散した組織とすることで、耐熱性及び耐摩耗性を両立し、張力減退率の少ない鉄基焼結合金製回転軸シールリングを得る。
【選択図】図3
Description
張力減退率=[{(加熱前張力)−(加熱後張力)}/(加熱前張力)]×100(%)…(1)
で表される。これは、自由状態の合口隙間(m)と合口を閉じた時の合口隙間(s1)からも表すことができ、加熱前合口隙間をm、加熱後の合口隙間をm’とすれば、
張力減退率={(m−m’)/(m-s1)}×100(%)……………………………………(2)
と書ける。張力減退率は、例えば、400℃、10時間の熱ヘタリ試験で測定した張力減退率が8%以下であることが好ましく、7%以下であればより好ましく、6%以下であればさらに好ましい。
成分組成が、質量%で、Cr:15%、Mo:5%、Co:13%、V:0.5%の鉄基合金粉末(プレアロイ粉末)に黒鉛粉を配合し、さらに前記粉末の総量に対して0.5%のステアリン酸亜鉛を配合して混合した混合粉を原料粉とした。この原料粉をシールリングの金型に充填して成形プレスにより面圧6.5 t/cm2で圧縮・成形し、得られた成形体を脱脂処理後、真空雰囲気において1300℃で焼結処理し、1050℃で溶体化処理を行った。その後、600℃で時効処理を行い、さらに機械加工して、最終的に、呼び径(d)15.8 mmφ、厚さ(a1)0.8 mm、幅(h1)1.6 mm、合口隙間(m)2.0 mmのシールリングを作製した。また、硬度試験用に10 mmφ×5 mmと耐摩耗試験用に5 mm×5 mm×18 mmのテストピースも作製した。
10 mmφ×5 mmのテストピースを鏡面研磨し、マイクロビッカース硬度計により荷重100 gで測定した。硬さは、Hv 494であった。
熱ヘタリ試験は、鋳鉄製のハウジングにシールリングの合口が閉じるように装着し、400℃で10時間の加熱を行った。張力減退率は、熱ヘタリ試験前後のシールリングの合口隙間(m)の変化量から算出した。張力減退率は5.5%であった。
耐摩耗試験は、図4に示す摩耗試験機を用い、シールリング材として耐摩耗試験用テストピースから先端をR形状に研磨した摩耗試験片11を、回転軸相当材(軸受鋼(SCM440H))からなる回転するドラム型摺動相手材12に、所定の加圧力(図4ではエアシリンダー13を用いている)で押し付けて行った。試験前後での摩耗試験片の深さ方向の形状変化を摩耗量として算出した。なお、潤滑油供給管14から所定の速度で潤滑油が供給されている。試験条件は、試験温度:200℃、試験時間:3時間、摺動速度:0.5 m/sec、荷重:125 N、潤滑油供給量:0.15 ml/minとした。結果は、摩耗量3.8μmであった。
成分組成を表1に示した組成にした以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5及び比較例1〜5のシールリング及びテストピースを作製した。また、400℃で時効処理した以外は、実施例1と同様にして実施例6のシールリング及びテストピースを作製した。硬度試験、熱ヘタリ試験、耐摩耗試験についても実施例1と同様にして行った。その結果を、実施例1の結果とともに、表1(つづき)に示す。
2 回転軸
3 ハウジング
4 タービンホイール
5 ハウジング内周面
6 シールリング溝壁面
7 回転軸シールリング側面
8 シールリング溝
11 摩耗試験片(シールリング材)
12 ドラム型摺動相手材
13 エアシリンダー
14 潤滑油供給管
Claims (9)
- 鉄基焼結合金製の回転軸シールリングであって、前記焼結合金が、質量%で、Cr:10〜20%、Mo:3〜10%、Co:8〜18%、V:0.2〜1.0%、C:0.05〜0.25%、並びに残部:Fe及び不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項1に記載の回転軸シールリングにおいて、前記焼結合金がHv 400〜600の硬さを有することを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項1又は2に記載の回転軸シールリングにおいて、前記焼結合金の基地組織に金属間化合物及び金属炭化物が分散したことを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項3に記載の回転軸シールリングにおいて、前記基地組織がマルテンサイトを含むことを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項4に記載の回転軸シールリングにおいて、前記マルテンサイトが、空孔部を除く前記基地組織の90%以上であることを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の回転軸シールリングにおいて、400℃、10時間の熱ヘタリ試験での張力減退率が8%以下であることを特徴とする回転軸シールリング。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の回転軸シールリングが、ターボチャージャの回転軸に用いられることを特徴とする回転軸シールリング。
- 鉄基焼結合金製の回転軸シールリングの製造方法であって、質量%でCr:10〜20%、Mo:3〜10%、Co:8〜18%、V:0.2〜1.0%、C:0.05〜0.25%、並びに残部:Fe及び不可避的不純物からなる組成を有する混合粉末又は合金粉末をプレス成形し、焼結した後、時効硬化処理を行うことを特徴とする回転軸シールリングの製造方法。
- 請求項8に記載の回転軸シールリングの製造方法において、前記時効硬化処理を400〜600℃の温度で行うことを特徴とする回転軸シールリングの製造方法。
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