JP2020027069A - Estimation method of x-ray parameter of metal component and fatigue level acquisition method of metal component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属部品におけるX線パラメータの推定方法、及び、金属部品の疲労度取得方法に関する。 The present invention relates to a method for estimating an X-ray parameter in a metal part and a method for obtaining a fatigue degree of the metal part.
転がり軸受の外輪や内輪のように転動体と転がり接触する金属部品は、転動疲労の程度を定量的に表す疲労度を用いることによって、残存する寿命を予測し交換時期を特定することが行われている。
例えば、特許文献1には、金属部品にX線を照射することによって得られる回折X線の半価幅や、回折X線から求められる残留応力及び残留オーステナイト量等のX線パラメータを測定し、このX線パラメータを、予め作成されている疲労度データベースと照合することによって疲労度を取得することが開示されている。
For metal parts that come into rolling contact with rolling elements, such as the outer ring and inner ring of rolling bearings, it is possible to predict the remaining life and identify the replacement time by using the fatigue degree that quantitatively indicates the degree of rolling fatigue. Have been done.
For example, in Patent Document 1, X-ray parameters such as a half width of diffracted X-rays obtained by irradiating a metal part with X-rays and residual stress and residual austenite amount obtained from the diffracted X-rays are measured. It is disclosed that the fatigue level is obtained by comparing the X-ray parameters with a previously created fatigue level database.
具体的に、特許文献1では、前記半価幅を用いて軌道輪の軌道面の疲労度を測定する場合、使用後の軌道面における半価幅減少度を求め、この半価幅減少度を疲労度データベースで照合して疲労度を求めている。半価幅減少度とは、使用後の軌道輪における内部半価幅と軌道面半価幅とを用いて、「(内部半価幅−軌道面半価幅)/内部半価幅」で求められる値である。軌道輪の内部半価幅は、軌道輪の軸方向端面や肩部など、転がり接触の影響を受けない深部で測定される半価幅であり、軌道面の半価幅の初期値として代用される。 Specifically, in Patent Document 1, when the degree of fatigue of the raceway surface of the bearing ring is measured using the half-width, the half-width reduction in the raceway after use is obtained, and this half-width reduction is calculated. The fatigue level is obtained by collating with the fatigue level database. The degree of reduction in half width is obtained by “(internal half width−half width of raceway surface) / inner half width” using the inner half width and raceway half width of the used bearing ring. Value. The internal half-width of the raceway is the half-width measured at a deep part that is not affected by rolling contact, such as the axial end face and shoulder of the raceway, and is substituted as the initial value of the half-width of the raceway. You.
一般に、転がり軸受に用いられる金属部品は、焼入れ等の熱処理によって硬度が高められるが、その熱処理の種類によって硬化の及ぶ深さが異なる。例えば、通常の焼入れは金属部品の深部まで硬化が及ぶが、浸炭焼入れ等の表面焼入れでは硬化の及ぶ深さが浅い。そのため、上記の半価幅減少度を求める際に、軌道面の半価幅の初期値として代用される内部半価幅にばらつきが生じ、正確な半価幅減少度を求めることが困難となる。そのため、取得される疲労度の精度も低下する。 Generally, the hardness of a metal component used for a rolling bearing is increased by heat treatment such as quenching, but the depth of hardening varies depending on the type of the heat treatment. For example, ordinary quenching hardens to the deep part of a metal part, but surface quenching such as carburizing hardens the hardening to a shallow depth. Therefore, when the above-mentioned half-width width reduction degree is obtained, the internal half-width width substituted as the initial value of the half-width width of the track surface varies, and it becomes difficult to obtain the accurate half-width width reduction degree. . For this reason, the accuracy of the obtained degree of fatigue also decreases.
本発明は、金属部品のX線パラメータの初期値を精度よく推定することができる推定方法、及び、金属部品の疲労度取得方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an estimation method capable of accurately estimating an initial value of an X-ray parameter of a metal part, and a method of obtaining a fatigue degree of the metal part.
(1)本発明は、表面加工が施された金属部品において、使用によって疲労する第1の表面のX線パラメータの初期値を推定する方法であって、(a)前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、(b)前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用によって疲労しない第2の表面のX線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、(c)前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第1の表面のX線パラメータの変動量を取得するステップ、(d)使用後又は未使用の金属部品の前記第2の表面において、前記ステップ(a)で取得された範囲内でかつ前記ステップ(b)で取得された深さよりも深い領域のX線パラメータを測定するステップ、及び、(e)前記ステップ(d)で測定されたX線パラメータに、前記ステップ(c)で取得された変動量を反映させることによって、前記第1の表面のX線パラメータの初期値を推定するステップ、を含む。 (1) The present invention is a method for estimating an initial value of an X-ray parameter of a first surface that is fatigued by use in a metal part having been subjected to surface processing, and (a) the metal part before the surface processing. Obtaining a range of the depth at which the material becomes uniform using (b), using the unused metal parts after the surface processing, the X-ray parameters of the second surface that are not fatigued by use are determined by the surface processing. Obtaining a depth affected by the surface processing; and (c) obtaining an amount of change in the X-ray parameter of the first surface due to the surface processing using an unused metal part after the surface processing. (D) X-rays in an area within the range obtained in step (a) and deeper than the depth obtained in step (b) on the second surface of the used or unused metal part. Measuring parameters And (e) reflecting the variation obtained in step (c) on the X-ray parameter measured in step (d) to thereby obtain an initial value of the X-ray parameter of the first surface. Estimating.
上記の推定方法によれば、使用後又は未使用の金属部品の第2の表面において、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のX線パラメータを測定し、このX線パラメータに、表面加工の影響によるX線パラメータの変動量を反映させることによって、使用によって疲労する第1の表面のX線パラメータの初期値が推定されるので、X線パラメータの初期値を正確に推定することができ、精度よく疲労度を取得するために当該初期値を活用することができる。 According to the above estimation method, the X-ray parameters in the second surface of the used or unused metal part within the range where the material becomes uniform and deeper than the depth affected by the surface processing Is measured, and the amount of variation of the X-ray parameter due to the influence of the surface processing is reflected on this X-ray parameter, whereby the initial value of the X-ray parameter of the first surface that is fatigued by use is estimated. The initial values of the parameters can be accurately estimated, and the initial values can be used to accurately acquire the degree of fatigue.
(2)上記の推定方法において、好ましくは、前記金属部品に表面硬化熱処理が施されている。金属部品に表面硬化熱処理が施されている場合、第1の表面の半価幅の初期値を推定するために用いられる第2の表面の内部のX線パラメータにばらつきが生じやすくなるので、上記のように、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のX線パラメータを用いて第1の表面のX線パラメータの初期値を推定することがより有用となる。 (2) In the above estimation method, preferably, the metal component is subjected to a surface hardening heat treatment. When the surface hardening heat treatment is performed on the metal component, the X-ray parameters inside the second surface used for estimating the initial value of the half-value width of the first surface are likely to vary. It is possible to estimate the initial value of the X-ray parameter of the first surface by using the X-ray parameter in the region within the depth where the material becomes uniform and deeper than the depth affected by the surface processing. Will be more useful.
(3)上記の推定方法において、好ましくは、前記X線パラメータが、回折X線の半価幅である。回折X線の半価幅は、疲労度との間で高い相関性を有するため、X線パラメータとして回折X線の半価幅を測定することで、より精度よく疲労度を取得することが可能となる。 (3) In the above estimation method, preferably, the X-ray parameter is a half width of a diffracted X-ray. Since the half width of the diffracted X-ray has a high correlation with the degree of fatigue, it is possible to obtain the degree of fatigue more accurately by measuring the half-width of the diffracted X-ray as an X-ray parameter. Becomes
(4)本発明は、表面加工が施された金属部品の使用後に、当該使用によって疲労する第1の表面の疲労度を取得する疲労度取得方法であって、(f)使用後の前記金属部品における前記第1の表面のX線パラメータを測定するステップ、(g)上記の(1)〜(3)の推定方法によって、前記第1の表面のX線パラメータの初期値を推定するステップ、及び、(h)前記ステップ(f)で測定されたX線パラメータと、前記ステップ(g)で推定されたX線パラメータの初期値とに基づいて、前記第1の表面の疲労度を取得するステップ、を含む。 (4) The present invention relates to a method for acquiring a degree of fatigue of a first surface which is fatigued by use after use of a metal part subjected to surface processing, wherein (f) the metal part after use is used. Measuring an X-ray parameter of the first surface of the component; (g) estimating an initial value of the X-ray parameter of the first surface by the estimation method of (1) to (3) above; And (h) acquiring the degree of fatigue of the first surface based on the X-ray parameters measured in the step (f) and the initial values of the X-ray parameters estimated in the step (g). Step.
上記の疲労度取得方法によれば、より正確に推定された初期値を用いて精度よく疲労度を取得することができる。 According to the above-described method for acquiring the degree of fatigue, the degree of fatigue can be accurately acquired using the more accurately estimated initial value.
本発明のXパラメータの推定方法によれば、金属部品のX線パラメータの初期値を正確に推定することができる。本発明の疲労度取得方法によれば、正確に推定されたX線パラメータの初期値を用いて精度よく疲労度を取得することができる。 According to the X parameter estimation method of the present invention, the initial value of the X-ray parameter of the metal component can be accurately estimated. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the fatigue-degree acquisition method of this invention, a fatigue-degree can be acquired accurately using the initial value of the X-ray parameter estimated correctly.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[円すいころ軸受の全体構成]
図1は、実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。本実施形態の転がり軸受は、円すいころ軸受1であり、軌道輪2,3と、複数の円すいころ4と、保持器7とを備えている。軌道輪2,3は、内輪2と、この内輪2の径方向外側に設けられている外輪3とからなる。複数の円すいころ4は、内輪2と外輪3との径方向の間に転動自在に配置されている。保持器7は、複数の円すいころ4の周方向の間隔を保持している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Overall configuration of tapered roller bearings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a rolling bearing according to the embodiment. The rolling bearing of the present embodiment is a tapered roller bearing 1, which includes races 2 and 3, a plurality of tapered rollers 4, and a retainer 7. The bearing rings 2 and 3 include an inner ring 2 and an outer ring 3 provided radially outside the inner ring 2. The plurality of tapered rollers 4 are disposed so as to roll freely between the inner ring 2 and the outer ring 3 in the radial direction. The retainer 7 holds a plurality of tapered rollers 4 in the circumferential direction.
内輪2は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その外周には、複数の円すいころ4が転動するテーパー状の軌道面2a(以下、内輪軌道面2aともいう)が形成されている。また、内輪2は、軌道面2aの軸方向一方側(図1における右側)に設けられ径方向外側に突出する小鍔部5と、軌道面2aの軸方向他方側(図1における左側)に設けられ径方向外側に突出する大鍔部6とを有している。 The inner ring 2 is an annular member formed using bearing steel, steel for machine structural use, or the like, and has a tapered raceway surface 2a (hereinafter referred to as an inner race raceway surface) on which a plurality of tapered rollers 4 roll on its outer periphery. 2a) is formed. The inner ring 2 is provided on one axial side of the raceway surface 2a (the right side in FIG. 1) and protrudes radially outward, and on the other axial side of the raceway surface 2a (the left side in FIG. 1). A large flange portion 6 that is provided and protrudes radially outward.
外輪3も、内輪2と同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周には、内輪軌道面2aに対向し複数の円すいころ4が転動するテーパー状の軌道面3a(以下、外輪軌道面3aともいう)が形成されている。
内輪2及び外輪3は、浸炭焼入れ及び焼戻し(以下、「浸炭焼入れ等」ともいう)のような表面硬化熱処理が施されている。
Similarly to the inner ring 2, the outer ring 3 is an annular member formed using bearing steel, steel for machine structural use, and the like, and a plurality of tapered rollers 4 rolling on the inner periphery thereof are opposed to the inner ring raceway surface 2a. A tapered raceway surface 3a (hereinafter, also referred to as an outer raceway surface 3a) is formed.
The inner ring 2 and the outer ring 3 are subjected to a surface hardening heat treatment such as carburizing and tempering (hereinafter also referred to as “carburizing and quenching”).
円すいころ4は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内輪軌道面2a及び外輪軌道面3aを転動する。つまり、内輪2又は外輪3が図外の軸と共に回転すると、各円すいころ4は、内輪軌道面2a及び外輪軌道面3aに沿って、ころ中心線回りに自転しながら、軸受中心線回りに公転する。円すいころ4は、軸方向一方側に直径の小さい小端面4aを有し、軸方向他方側に直径の大きい大端面4bを有している。 The tapered rollers 4 are members formed using bearing steel or the like, and roll on the inner raceway surface 2a and the outer raceway surface 3a. That is, when the inner ring 2 or the outer ring 3 rotates together with a shaft (not shown), each tapered roller 4 revolves around the center line of the bearing while rotating around the roller center line along the inner ring raceway surface 2a and the outer ring raceway surface 3a. I do. The tapered roller 4 has a small end face 4a having a small diameter on one side in the axial direction and a large end face 4b having a large diameter on the other side in the axial direction.
円すいころ軸受1は、内輪軌道面2a及び外輪軌道面3a上を円すいころ4が転動するため、各軌道面2a,3aには転動疲労が生じる。このような転動疲労の程度は、「疲労度」という指標にて評価することができる。疲労度とは、転動疲労によって損傷に到るまでの時間を100%として、どの程度まで疲労が進行しているかを表す指標である。この疲労度を用いることによって、円すいころ軸受1の残存寿命を予測し、交換時期を特定することが可能となる。 In the tapered roller bearing 1, since the tapered rollers 4 roll on the inner raceway surface 2a and the outer raceway surface 3a, rolling fatigue occurs on each raceway surface 2a, 3a. The degree of such rolling fatigue can be evaluated using an index called “fatigue degree”. The fatigue degree is an index indicating the degree to which the fatigue has progressed, assuming that the time until damage due to rolling fatigue is 100%. By using this degree of fatigue, it is possible to predict the remaining life of the tapered roller bearing 1 and specify a replacement time.
以上のような疲労度は、次に説明する疲労度取得装置によって取得することができる。なお、以下の説明では、疲労度の取得対象として内輪2の内輪軌道面2aの疲労度を取得する例を説明するが、その他の金属部品の疲労度についても同様の方法により取得することができる。 The above-mentioned fatigue degree can be acquired by a fatigue degree acquisition device described below. In the following description, an example in which the fatigue degree of the inner raceway surface 2a of the inner ring 2 is acquired as the fatigue degree acquisition target will be described. However, the fatigue degree of other metal parts can be acquired by the same method. .
[疲労度取得装置の構成]
図2は、疲労度取得装置を示す概略構成図である。
疲労度取得装置10は、X線回折装置11と、処理装置12とを備えている。疲労度取得装置10は、X線回折装置11によって内輪2の軌道面2aにおけるX線パラメータを取得し、処理装置12によってX線パラメータを用いて軌道面2aの疲労度を取得する。
[Configuration of fatigue acquisition device]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the fatigue degree acquiring device.
The fatigue degree acquisition device 10 includes an X-ray diffraction device 11 and a processing device 12. The fatigue degree acquisition device 10 acquires an X-ray parameter on the raceway surface 2a of the inner race 2 by the X-ray diffraction device 11, and acquires a fatigue degree of the raceway surface 2a by using the X-ray parameter by the processing device 12.
(X線回折装置11の構成)
図2に示すように、X線回折装置11は、測定対象である内輪2を保持する保持部21と、X線を内輪2に照射して回折X線の情報を測定する測定部22と、保持部21を移動させる移動部23とを備えている。
保持部21は、例えば三爪チャックからなるチャック部21aを備え、チャック部21aを内輪2の内周面に挿入し径方向外方へ拡径させることによって、内輪2を内側から把持するように構成されている。
(Configuration of X-ray diffractometer 11)
As shown in FIG. 2, the X-ray diffraction apparatus 11 includes a holding unit 21 that holds the inner ring 2 to be measured, a measurement unit 22 that irradiates the inner ring 2 with X-rays to measure information on diffracted X-rays, And a moving unit 23 for moving the holding unit 21.
The holding portion 21 includes a chuck portion 21a formed of, for example, a three-jaw chuck, and inserts the chuck portion 21a into the inner peripheral surface of the inner ring 2 and expands the diameter of the inner ring 2 so that the inner ring 2 is gripped from the inside. It is configured.
測定部22は、X線回折装置11において一定の箇所に固定されている。測定部22は、測定対象である内輪2に向けてX線を照射する照射部22aと、測定対象から生じる回折X線を検出し、所定のX線パラメータを測定する検出部22bとを備えている。照射部22aは、測定対象の特定の箇所を測定点PとしてX線を照射する。検出部22bによって測定されたX線パラメータは処理装置12に送信され、後述する記憶部32に記憶される。X線パラメータとしては、例えば、回折X線の半価幅、残留応力、残留オーステナイト量等を採用することができる。 The measurement unit 22 is fixed to a certain position in the X-ray diffraction device 11. The measurement unit 22 includes an irradiation unit 22a that irradiates the inner ring 2 that is a measurement target with X-rays, and a detection unit 22b that detects a diffracted X-ray generated from the measurement target and measures a predetermined X-ray parameter. I have. The irradiating unit 22a irradiates an X-ray with a specific point of a measurement target as a measurement point P. The X-ray parameters measured by the detection unit 22b are transmitted to the processing device 12, and stored in the storage unit 32 described later. As the X-ray parameter, for example, the half width of the diffracted X-ray, residual stress, residual austenite amount and the like can be adopted.
移動部23は、モータ、リニアガイド、エアシリンダ等のアクチュエータや、保持部21を移動可能に支持するためのレール、リンク、軸等の支持部材により構成されている。移動部23は、保持部21によって保持された内輪2を例えばxyz座標軸上で3次元に移動させる。また、移動部23は、保持部21によって保持された内輪2をその軸心O回りに回転させ、軸心Oの角度θを調整する。そして、移動部23は、保持部21によって保持された内輪2を移動させることによって、測定部22による測定点Pを、内輪軌道面(被測定面)2a、軸方向の端面(大端面2b、小端面2c)、鍔部5,6の外周面等に移動させる。移動部23は、例えば、NC制御等を用いて自動で測定点Pを3次元に移動させる方法が挙げられる。 The moving unit 23 includes an actuator such as a motor, a linear guide, and an air cylinder, and a support member such as a rail, a link, and a shaft for movably supporting the holding unit 21. The moving unit 23 moves the inner ring 2 held by the holding unit 21 three-dimensionally, for example, on xyz coordinate axes. In addition, the moving unit 23 rotates the inner ring 2 held by the holding unit 21 around the axis O to adjust the angle θ of the axis O. The moving unit 23 moves the inner ring 2 held by the holding unit 21 to move the measurement point P by the measuring unit 22 to the inner ring raceway surface (measured surface) 2a, the axial end surface (the large end surface 2b, It is moved to the small end surface 2c), the outer peripheral surface of the flanges 5 and 6, and the like. The moving unit 23 includes a method of automatically moving the measurement point P three-dimensionally using, for example, NC control.
[処理装置12の構成]
処理装置12は、制御部31と、記憶部32と、演算部33とを備えている。
制御部31は、X線回折装置11における保持部21、測定部22、及び移動部23の動作を制御する。具体的に制御部31は、保持部21による内輪2の把持動作、測定部22によるX線の照射及び回折X線の検出動作、移動部23による保持部21の移動の動作を制御する。
[Configuration of the processing device 12]
The processing device 12 includes a control unit 31, a storage unit 32, and a calculation unit 33.
The control unit 31 controls operations of the holding unit 21, the measuring unit 22, and the moving unit 23 in the X-ray diffraction device 11. Specifically, the control unit 31 controls the holding operation of the inner ring 2 by the holding unit 21, the X-ray irradiation and diffraction X-ray detection operation by the measurement unit 22, and the movement operation of the holding unit 21 by the moving unit 23.
記憶部32には、疲労度を取得するために必要な各種情報が記憶されている。例えば、前述したようにX線回折装置11の測定部22で測定されたX線パラメータや、疲労度を取得するために用いる疲労度データベースDB、後述する事前処理で測定される硬さデータ等が保存されている。また、記憶部32には、外部から入力された内輪2の形状データが記憶されている。この形状データは、内輪2の外観形状を表す3次元モデルデータ等からなる。 The storage unit 32 stores various types of information necessary for acquiring the degree of fatigue. For example, as described above, the X-ray parameters measured by the measurement unit 22 of the X-ray diffraction apparatus 11, the fatigue degree database DB used for acquiring the degree of fatigue, hardness data measured in a preliminary process described later, and the like are stored. Has been saved. The storage unit 32 stores shape data of the inner race 2 input from outside. The shape data includes three-dimensional model data and the like representing the outer shape of the inner ring 2.
記憶部32に記憶された内輪2の形状データは、例えば制御部31によって移動部23を制御するために用いられる。具体的に、制御部31は、内輪2の形状データに基づいて内輪2を移動させ、測定部22による測定点Pを内輪軌道面2a上で移動させるように移動部23を制御する。これにより、内輪2の外面における複数箇所で、X線パラメータの測定を可能にする。 The shape data of the inner ring 2 stored in the storage unit 32 is used, for example, for controlling the moving unit 23 by the control unit 31. Specifically, the control unit 31 controls the moving unit 23 to move the inner ring 2 based on the shape data of the inner ring 2 and move the measurement point P by the measuring unit 22 on the inner ring raceway surface 2a. This enables measurement of X-ray parameters at a plurality of locations on the outer surface of the inner ring 2.
記憶部32に記憶された疲労度データベースDBは、回折X線により取得されるX線パラメータと、内輪2の疲労度とを対応付けたものである。
図3は、疲労度と半価幅減少度との関係を示すグラフである。前述したように、疲労度は、転動疲労によって損傷に到るまでの時間を100%として、どの程度まで疲労が進行しているかを表す指標である。半価幅は、回折X線によって取得されるX線パラメータの一つであり、回折X線の回折パターンの幅のうち、ピーク強度の半分の強度値における幅である。
The fatigue level database DB stored in the storage unit 32 associates X-ray parameters acquired by diffracted X-rays with the fatigue level of the inner ring 2.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the degree of fatigue and the degree of decrease in half width. As described above, the degree of fatigue is an index indicating the degree to which fatigue has progressed, assuming that the time until damage due to rolling fatigue is 100%. The half width is one of the X-ray parameters acquired by the diffracted X-ray, and is the width at half the peak value of the width of the diffraction pattern of the diffracted X-ray.
半価幅減少度は、転がり軸受の使用前後で半価幅がどれだけ減少したかを示す指標である。この減少度は、使用前の内輪軌道面2aの半価幅(以下、「使用前半価幅」ともいう)、つまり半価幅の初期値から、使用後の内輪軌道面2aの半価幅(以下、「使用後半価幅」ともいう)を減算し、その値を使用前半価幅で除算することによって求められる。つまり、半価幅減少度は、次の式(1)により求められる。
半価幅減少度=(使用前半価幅−使用後半価幅)/使用前半価幅 ・・・(1)
The half value width reduction degree is an index indicating how much the half value width has decreased before and after use of the rolling bearing. This degree of decrease is calculated from the half-width of the inner raceway surface 2a before use (hereinafter, also referred to as “half-width before use”), that is, the half-width of the inner raceway surface 2a after use (the initial half-width). Hereinafter, it is also obtained by subtracting the “half price width in use”) and dividing the value by the half price width before use. That is, the half width width reduction degree is obtained by the following equation (1).
Degree of decrease in half-value width = (half-value width before use-second-half value width before use) / half-value width before use ... (1)
図3に示すように、疲労度は、半価幅減少度が大きくなるほど大きくなっている。つまり、半価幅減少度と疲労度との間には相関性がある。疲労度データベースDBには、図3に示すような半価幅減少度と疲労度との関係が蓄積されている。 As shown in FIG. 3, the degree of fatigue increases as the degree of reduction in half width increases. That is, there is a correlation between the degree of reduction in half width and the degree of fatigue. The relationship between the half-value width decrease degree and the fatigue degree as shown in FIG. 3 is accumulated in the fatigue degree database DB.
処理装置12の演算部33は、X線回折装置11にて測定された半価幅の情報を用いて半価幅減少度を求め、この半価幅減少度を疲労度データベースDBと照合することによって疲労度を取得する。 The calculation unit 33 of the processing device 12 obtains the half width width reduction degree using the half width width information measured by the X-ray diffraction apparatus 11, and compares the half width width reduction degree with the fatigue degree database DB. To get the degree of fatigue.
本実施形態では、半価幅減少度を求めるために用いる「使用前半価幅」として、使用後の内輪2のうち転動疲労が生じていない部位、例えば内輪2の軸方向端面2b,2cの内部において測定した半価幅(以下、「端面内部半価幅」ともいう)から「推定」したものを用いる。 In the present embodiment, the “half-width before use” used to determine the degree of decrease in the half-value width is used as a “half-width before use” of a portion of the inner ring 2 after use where rolling fatigue does not occur, for example, the axial end faces 2 b and 2 c of the inner ring 2. What is “estimated” from the half-width measured inside (hereinafter, also referred to as “end surface half-width”) is used.
本来は、疲労度の取得対象となる内輪2を使用する前に、予め内輪軌道面2aにおける半価幅の初期値を「使用前半価幅」として測定しておき、当該内輪2の使用後に測定した使用後半価幅と、予め測定した使用前半価幅とを用いて半価幅減少度を求めることが好ましい。しかし、この方法は、予め測定した使用前半価幅の管理や、メーカとユーザとの間の軸受の履歴管理等が非常に煩雑となるため、実質的に採用することは困難である。また、実際に使用する内輪2ではなく、例えば同じ型番の他の内輪2の半価幅を「使用前半価幅」の代表値として予め測定しておくことも考えられるが、同じ型番であっても加工設備や加工条件の違い等によって使用前半価幅が異なる可能性があるため、採用しがたい。 Originally, before using the inner ring 2 for which the fatigue degree is to be acquired, the initial value of the half-value width on the inner ring raceway surface 2a is measured in advance as “half-value width before use”, and measured after the use of the inner ring 2 It is preferable to determine the degree of decrease in the half-value width by using the half-value width before use and the half-value width before use measured in advance. However, this method is extremely difficult to manage because the management of the half-width before use measured in advance and the history management of the bearing between the manufacturer and the user become very complicated. It is also conceivable that the half-width of another inner ring 2 of the same model number is measured in advance as a representative value of “half-width before use” instead of the inner ring 2 actually used. It is difficult to adopt this method because the half bandwidth before use may be different due to differences in processing equipment and processing conditions.
したがって、本実施形態においては、疲労度の取得対象となる使用後の内輪2において、転動疲労の影響が少ないと考えられる軌道面2a以外の部位(端面2b,2c)において、表面よりも内部に入り込んだ部分の半価幅(端面内部半価幅)を、使用前半価幅の「推定」のために使用することにしている。また、軌道面2a以外の部位の内部半価幅を測定することによって、疲労度の取得後に、内輪2を再利用することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, in the used inner ring 2 for which the degree of fatigue is to be obtained, the portion (end faces 2b, 2c) other than the raceway surface 2a, which is considered to be less affected by rolling fatigue, is more internal than the surface. The half width of the part that has entered (the half width inside the end face) is used for “estimating” the half width before use. In addition, by measuring the internal half width of a portion other than the raceway surface 2a, the inner ring 2 can be reused after obtaining the degree of fatigue.
また、本実施形態の内輪2は、通常の焼入れ焼戻し処理とは異なり、浸炭焼入れ焼戻し処理によって表面が硬化されているので、表面付近は材質が均一で比較的硬さが安定しているが、表面から内部へ深く入り込むほど硬さのばらつきが大きくなる。そのため、より適切な端面内部半価幅を得るためには、硬さが安定する深さで測定することが求められる。 Also, unlike the normal quenching and tempering treatment, the inner ring 2 of the present embodiment has a hardened surface by carburizing quenching and tempering treatment, so the material near the surface is uniform and the hardness is relatively stable, The more the material penetrates deeply from the surface into the inside, the greater the variation in hardness. Therefore, in order to obtain a more appropriate half-width inside the end face, it is required to measure at a depth at which the hardness is stable.
さらに、内輪2は、浸炭焼入れ等の後に研磨等の表面加工(表面仕上げ加工)が行われるが、この表面加工によって表面の半価幅が変動する。
そして、浸炭焼入れ等の表面硬化熱処理を行った内輪2の場合、通常の焼入れ等の熱処理を行った内輪2と比較して、図3に示す疲労度と半価幅減少度との関係を示す直線の傾きが小さくなる傾向がある。そのため、取得される疲労度が半価幅減少度の誤差の影響を大きく受けることになり、表面加工による半価幅の変動が無視できなくなる。したがって、硬さが安定する深さで測定した端面内部半価幅を、単に使用前半価幅として代用するのではなく、表面加工による半価幅の変動をも考慮することが求められる。
Further, the inner ring 2 is subjected to surface processing (surface finishing) such as polishing after carburizing and quenching, and the half-width of the surface is changed by the surface processing.
Then, in the case of the inner ring 2 which has been subjected to a surface hardening heat treatment such as carburizing and quenching, the relationship between the degree of fatigue and the degree of reduction in half width shown in FIG. The inclination of the straight line tends to be small. Therefore, the obtained fatigue degree is greatly affected by the error of the half width width reduction degree, and the fluctuation of the half width width due to the surface processing cannot be ignored. Therefore, it is necessary to consider not only the half width at the end face measured at the depth at which the hardness is stabilized but also the half width at the end of use, but also the fluctuation of the half width at the time of surface processing.
以上のことから、本実施形態では、疲労度の取得処理を行う前に、硬さが安定する深さ(材質が均一な深さ)や表面加工による半価幅の変動量を求める「事前処理」を行い、この事前処理の結果を用いて、より正確に使用前半価幅を推定することにしている。 As described above, in the present embodiment, before performing the fatigue degree acquisition processing, the “pre-processing” is performed to obtain the depth at which the hardness is stabilized (the depth of uniform material) and the variation of the half-value width due to surface processing. And use the result of this pre-processing to more accurately estimate the half bandwidth before use.
以下、「事前処理」と「疲労度取得処理」とについて詳細に説明する。
[事前処理]
図8は、事前処理の手順を示すフローチャートである。
この事前処理は、疲労度の取得対象となる内輪2と同等の内輪2(例えば、同じ型番の内輪2や同じ製造ロットの内輪2)に対して、当該内輪2の製造過程や製造直後等に予め行っておく処理であり、大きく以下の工程に分けることができる。
(I)材質が均一な深さを取得する工程
(II)表面加工による加工影響深さと加工影響量とを取得する工程
Hereinafter, the “pre-processing” and the “fatigue degree obtaining processing” will be described in detail.
[Pre-processing]
FIG. 8 is a flowchart illustrating the procedure of the pre-processing.
This pre-processing is performed on the inner ring 2 equivalent to the inner ring 2 for which the degree of fatigue is to be acquired (for example, the inner ring 2 of the same model number or the inner ring 2 of the same production lot) in the manufacturing process of the inner ring 2 or immediately after manufacturing. This process is performed in advance, and can be roughly divided into the following steps.
(I) Step of acquiring a uniform material depth (II) Step of acquiring a processing influence depth and a processing influence amount by surface processing
上記(I)の工程は、図8のステップS11〜S13により行われる。
まず、ステップS11では、熱処理完了後でかつ表面加工前の内輪2の数か所について硬さの深さ方向の分布が測定される。本実施形態の疲労度取得装置10は、内輪2の硬さを測定する硬さ測定装置13をさらに備えている。硬さ測定装置13としては、例えば、内輪2のビッカース硬さを測定する装置が用いられ、測定された硬さのデータは、処理装置12に送信または入力され、記憶部32に記憶される。
The process (I) is performed by steps S11 to S13 in FIG.
First, in step S11, the hardness distribution in the depth direction is measured at several places of the inner ring 2 after the completion of the heat treatment and before the surface processing. The fatigue degree acquisition device 10 of the present embodiment further includes a hardness measurement device 13 that measures the hardness of the inner ring 2. As the hardness measurement device 13, for example, a device that measures the Vickers hardness of the inner ring 2 is used. Data of the measured hardness is transmitted or input to the processing device 12 and stored in the storage unit 32.
硬さ測定装置13は、例えば、図4(b)に示すように、内輪2の表面(軌道面、端面、鍔部頂面、肩部等)における複数の測定点A〜Gについて、その深さごとに硬さを測定する。図4(a)に、その測定結果の一例を示す。図4(a)のグラフによれば、内輪2の硬さは、表面付近で高くなり、ある程度の深さを超えると、硬さが次第に低下していることがわかる。 As shown in FIG. 4B, for example, as shown in FIG. 4B, the hardness measuring device 13 measures the depth of a plurality of measurement points A to G on the surface (track surface, end surface, flange top surface, shoulder portion, etc.) of the inner ring 2. Measure hardness each time. FIG. 4A shows an example of the measurement result. According to the graph of FIG. 4A, it is understood that the hardness of the inner ring 2 increases near the surface, and when the depth exceeds a certain depth, the hardness gradually decreases.
ステップS12では、処理装置12が、ステップS11で測定された硬さの平均値と標準偏差とを深さごとに計算する。図5にその計算結果の一例を示す。図5において、硬さの平均値は、内輪2の表面に近い所定の範囲H2でほぼ安定して高い値を維持し、範囲H2を超えて深くなると平均値が徐々に低下している。したがって、当該範囲H2には、表面硬化熱処理による硬化が十分に及んでいると考えられる。また、硬さの標準偏差は、内輪2の表面に近い所定の範囲H3において安定した低い値を示し、範囲H3を超えて深くなると標準偏差が徐々に上昇している。したがって、当該範囲H3では、内輪2の硬さのばらつきが小さくなり、材質が均一であるといえる。 In step S12, the processing device 12 calculates the average value and the standard deviation of the hardness measured in step S11 for each depth. FIG. 5 shows an example of the calculation result. In FIG. 5, the average value of the hardness is almost stably maintained at a high value in a predetermined range H2 close to the surface of the inner ring 2, and gradually decreases as the hardness increases beyond the range H2. Therefore, it is considered that the range H2 is sufficiently hardened by the surface hardening heat treatment. Further, the standard deviation of the hardness shows a stable low value in a predetermined range H3 close to the surface of the inner ring 2, and the standard deviation gradually increases as the depth goes beyond the range H3. Therefore, in the range H3, the variation in the hardness of the inner ring 2 is small, and it can be said that the material is uniform.
ステップS13では、処理装置12が、図5に示す計算結果に基づいて、表面硬化熱処理による硬化が及ぶ範囲の中から「材質が均一な深さの範囲」を取得する。例えば、図6に示すように、内輪2の大端面2bを基準とすると、材質が均一な深さの範囲H1は、硬さの平均値が安定する範囲H2と硬さの標準偏差が安定する範囲H3とが重複する領域から、表面加工である研磨加工の研磨量(研磨取り代)H4を差し引いた領域となる。 In step S13, the processing device 12 acquires a "range of uniform depth of the material" from the range that can be hardened by the surface hardening heat treatment based on the calculation result illustrated in FIG. For example, as shown in FIG. 6, with reference to the large end face 2b of the inner ring 2, a range H1 of a uniform depth of material is a range H2 in which the average value of hardness is stable and a standard deviation of hardness is stable. This is a region obtained by subtracting the polishing amount (polishing allowance) H4 of the polishing process as the surface processing from the region where the range H3 overlaps.
以上のステップS11〜S13によって、内輪2における材質が均一な深さの範囲H1を求めることができるので、この範囲H1における内部半価幅を測定することによって、表面硬化熱処理に起因する硬さのばらつきの影響を受けていない内部半価幅を取得することができる。なお、硬さ測定装置13及び処理装置12は、以上のステップを実行することによって、内輪2における材質が均一となる深さの範囲を取得する取得部(第1取得部)として機能する。 By the above steps S11 to S13, the range H1 of the uniform depth of the material of the inner ring 2 can be obtained. By measuring the internal half width in this range H1, the hardness due to the surface hardening heat treatment can be determined. It is possible to obtain the internal half width which is not affected by the variation. The hardness measurement device 13 and the processing device 12 function as an acquisition unit (first acquisition unit) that acquires the range of the depth at which the material of the inner ring 2 is uniform by executing the above steps.
上記(II)における、表面加工による「加工影響深さ」と「加工影響量」とを取得する工程は、図8のステップS14、S15により行われる。
まず、ステップS14では、表面加工(研磨加工)完了後の未使用の内輪2の軌道面2a及び端面2b,2cについて、X線回折装置11によって半価幅の深さ方向の分布を測定する。図7にその結果の一例を示す。このステップS14では、複数個(例えば3個)の内輪(N=1〜3)を用いて、軌道面2a及び端面2b,2cの半価幅を深さごとに測定する。測定された半価幅のデータは、処理装置12の記憶部32に記憶される。
The step (II) of acquiring the “processing influence depth” and the “processing influence amount” by the surface processing is performed by steps S14 and S15 in FIG.
First, in step S14, the distribution of the half width in the depth direction is measured by the X-ray diffraction device 11 for the track surface 2a and the end surfaces 2b and 2c of the unused inner ring 2 after the surface processing (polishing) is completed. FIG. 7 shows an example of the result. In this step S14, the half-value width of the raceway surface 2a and the end surfaces 2b, 2c is measured for each depth using a plurality (for example, three) of inner rings (N = 1 to 3). The measured half-value width data is stored in the storage unit 32 of the processing device 12.
次いで、ステップS15において、処理装置12が、軌道面2a及び端面2b,2bについて、「加工影響量」と「加工影響深さ」とを求める。具体的には図7に示すように、処理装置12が、軌道面2a及び端面2b,2cのそれぞれにおいて深さごとの半価幅の変動量を解析し、半価幅の最小値a1〜a3と半価幅の変動が小さくなる安定値b1〜b3とを求める。 Next, in step S15, the processing device 12 obtains a “processing influence amount” and a “processing influence depth” for the raceway surface 2a and the end surfaces 2b, 2b. Specifically, as shown in FIG. 7, the processing device 12 analyzes the fluctuation amount of the half width at each depth on each of the raceway surface 2a and the end surfaces 2b and 2c, and obtains the minimum half width a1 to a3. And stable values b1 to b3 at which the fluctuation of the half width becomes small.
半価幅は、ここでは表面(深さ0)において最小値a1〜a3を示している。そして、半価幅は、表面からの深さが深くなるにつれて、最小値a1〜a3から徐々に値が大きくなり、所定の深さd1〜d3よりも深くなると安定値b1〜b3をとる。このような半価幅の変動は、表面加工の影響によって生じると考えられる。したがって、処理装置12は、表面加工による加工影響量(半価幅の変動量)を、それぞれの面に対して「(安定値b1〜b3)−(最小値a1〜a3)」の演算を行うことにより取得する。また、処理装置12は、半価幅が安定値b1〜b3をとるときの深さd1〜d3を、表面加工の影響を受ける深さ(加工影響深さ)として取得する。 The half width here indicates the minimum values a1 to a3 on the surface (depth 0). The half-value width gradually increases from the minimum values a1 to a3 as the depth from the surface increases, and takes a stable value b1 to b3 when the half-value width exceeds a predetermined depth d1 to d3. Such a change in the half width is considered to be caused by the influence of the surface processing. Therefore, the processing device 12 calculates the processing influence amount (fluctuation amount of the half width) of the surface processing by “(stable values b1 to b3) − (minimum values a1 to a3)” for each surface. Get by doing. Further, the processing device 12 acquires the depths d1 to d3 when the half-value width takes the stable values b1 to b3 as the depth affected by the surface processing (the processing influence depth).
したがって、X線回折装置11及び処理装置12は、以上のステップを実行することによって、加工影響深さを取得する取得部(第2取得部)、及び、加工影響量を取得する取得部(第3取得部)として機能する。 Therefore, the X-ray diffraction apparatus 11 and the processing apparatus 12 execute the above steps to obtain the processing influence depth (second obtaining part) and the processing influence amount obtaining part (second obtaining part). 3 acquisition unit).
なお、内輪2の軌道面2aと端面2b,2cとでは、表面加工の程度(加工後の表面粗さ)が異なるため、加工影響量と加工影響深さd1〜d3とが互いに異なる。しかしながら、半価幅の安定値b1〜b3は、加工の影響を受けない領域での半価幅であるため、軌道面2aと端面2b,2cとでほぼ同等の値をとる。 Since the degree of surface processing (surface roughness after processing) differs between the raceway surface 2a and the end surfaces 2b and 2c of the inner race 2, the processing influence amount and the processing influence depths d1 to d3 are different from each other. However, the stable values b1 to b3 of the half-value width are half-value widths in a region that is not affected by the processing, and therefore have substantially the same value between the raceway surface 2a and the end surfaces 2b and 2c.
以上の事前処理によって取得された、「材質が均一な深さ」、「加工影響量」、及び「加工影響深さ」は、使用後の内輪2の疲労度を取得する際に用いられる。 The “depth where the material is uniform”, the “processing influence amount”, and the “processing influence depth” obtained by the above pre-processing are used when obtaining the fatigue degree of the inner ring 2 after use.
[疲労度取得処理]
図9は、疲労度の取得処理の手順を示すフローチャートである。
図9のステップS21において、X線回折装置11は、疲労度の取得対象となる使用後の内輪2の一方の端面2b,2cにおける内部半価幅を測定する。このとき、内部半価幅を測定する深さは、事前処理で求めた「材料的に均質な範囲H1(図6参照)」内で、かつ、当該端面2b,2cの加工影響深さd2,d3よりも深い深さとする。これにより、表面硬化熱処理による硬さのばらつきが少なく、表面加工の影響のない部分で、内部半価幅を測定することができる。
[Fatigue degree acquisition processing]
FIG. 9 is a flowchart illustrating the procedure of the fatigue level acquisition process.
In step S21 in FIG. 9, the X-ray diffraction apparatus 11 measures the internal half width at one of the end surfaces 2b and 2c of the used inner ring 2 from which the fatigue degree is to be obtained. At this time, the depth at which the internal half width is measured is within the “materially homogeneous range H1 (see FIG. 6)” obtained in the pre-processing, and the processing influence depth d2 of the end faces 2b and 2c. The depth is set to be deeper than d3. Thereby, the variation in hardness due to the surface hardening heat treatment is small, and it is possible to measure the internal half width at a portion where the surface processing is not affected.
このときに取得される端面2b,2cの内部半価幅は、使用後の内輪2の軌道面2aにおける内部半価幅と同等であると考えることができ、この使用後の内輪2の軌道面2aにおける内部半価幅は、転動疲労による影響を受けないので、使用前の内輪2の軌道面2aにおける内部半価幅とも同等であると考えることができる。
測定された内部半価幅は、処理装置12の記憶部32に記憶される。
The inner half widths of the end faces 2b and 2c obtained at this time can be considered to be equivalent to the inner half width on the raceway surface 2a of the inner ring 2 after use, and the raceway surface of the inner ring 2 after use. Since the internal half width at 2a is not affected by rolling fatigue, it can be considered that the internal half width at the raceway surface 2a of the inner race 2 before use is also equal.
The measured internal half width is stored in the storage unit 32 of the processing device 12.
次いで、ステップS22において、処理装置12は、疲労度の取得対象となる内輪2の、内輪軌道面2aの半価幅の初期値(使用前半価幅)を「推定」する。具体的には、ステップS21で測定した端面2b,2cの内部半価幅から、事前処理のステップS15で測定した軌道面2aの加工影響量を減算する。端面2b,2cの内部半価幅は、使用前の内輪軌道面2aにおける内部半価幅と同等であると考えられるので、当該内部半価幅から加工影響量を減算することによって、内輪軌道面2aの半価幅の初期値である「使用前半価幅」を推定することができる。 Next, in step S22, the processing device 12 "estimates" the initial value (half-width before use) of the half-width of the inner raceway surface 2a of the inner race 2 for which the degree of fatigue is to be obtained. Specifically, the processing influence amount of the raceway surface 2a measured in step S15 of the pre-processing is subtracted from the internal half width of the end surfaces 2b and 2c measured in step S21. Since the inner half widths of the end faces 2b and 2c are considered to be equal to the inner half width of the inner raceway surface 2a before use, by subtracting the processing influence amount from the inner half width, the inner raceway surface is obtained. The “half width before use”, which is the initial value of the half width of 2a, can be estimated.
以上の処理により、本実施形態における処理装置12は、内輪軌道面2aの半価幅の初期値を推定する推定部として機能し、疲労度取得装置10は、内輪軌道面2aの半価幅の初期値を推定する推定装置として機能する。 Through the above processing, the processing device 12 in this embodiment functions as an estimating unit that estimates the initial value of the half-value width of the inner ring raceway surface 2a, and the fatigue degree acquiring device 10 sets the half-value width of the inner ring raceway surface 2a. It functions as an estimating device for estimating an initial value.
次いで、ステップS23において、X線回折装置11は、使用後の内輪2の軌道面2aにおける半価幅(使用後半価幅)を測定する。そして、ステップS24において、処理装置12は、演算部33により上記式(1)を用いて半価幅減少度を求める。
その後、ステップS25において、処理装置12の記憶部32に保存された疲労度データベースDB(図3参照)を用いて使用後の内輪2の内輪軌道面2aにおける疲労度を取得する。取得された疲労度は、内輪2の残存寿命の予測や、内輪2の交換時期を特定するために使用される。
Next, in step S23, the X-ray diffractometer 11 measures the half-value width (used half-value width) of the used inner ring 2 on the raceway surface 2a. Then, in step S24, the processing device 12 obtains the degree of decrease in half width by using the above equation (1) by the calculation unit 33.
Then, in step S25, the fatigue level on the inner raceway surface 2a of the inner race 2 after use is acquired using the fatigue level database DB (see FIG. 3) stored in the storage unit 32 of the processing device 12. The acquired degree of fatigue is used to predict the remaining life of the inner ring 2 and to specify the time to replace the inner ring 2.
以上説明したように、本実施形態における疲労度取得装置10は、表面加工が施された内輪2において、使用によって疲労する軌道面2aの半価幅の初期値を、以下のステップ(a)〜(e)によって推定する。
(a)表面加工前の内輪2を用いて、材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、
(b)表面加工後の未使用の内輪2を用いて、使用によって疲労しない軸方向端面2b,2cの半価幅が表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、
(c)表面加工後の未使用の内輪2を用いて、表面加工の影響による軌道面2aの半価幅の変動量(加工影響量)を取得するステップ、
(d)使用後の内輪2の軸方向端面2b,2cにおいて、ステップ(a)で取得された範囲内でかつステップ(b)で取得された深さよりも深い領域の内部半価幅を測定するステップ、及び、
(e)ステップ(d)で測定された半価幅に、ステップ(c)で取得された変動量を反映させることによって、内輪軌道面2aの半価幅の初期値を推定するステップ。
As described above, the fatigue degree acquisition device 10 according to the present embodiment sets the initial value of the half-value width of the raceway surface 2a that is fatigued by use in the inner ring 2 subjected to the surface processing to the following steps (a) to (d). Estimated by (e).
(A) using the inner ring 2 before surface processing to obtain a range of depth at which the material becomes uniform;
(B) using the unused inner ring 2 after the surface processing to obtain a depth at which the half-value width of the axial end faces 2b and 2c not fatigued by use is affected by the surface processing;
(C) a step of using the unused inner ring 2 after the surface processing to obtain a variation amount (processing amount) of the half-value width of the raceway surface 2a due to the influence of the surface processing;
(D) On the axial end faces 2b and 2c of the inner ring 2 after use, the internal half width of the area within the range obtained in step (a) and deeper than the depth obtained in step (b) is measured. Steps, and
(E) estimating the initial value of the half-width of the inner ring raceway surface 2a by reflecting the variation obtained in step (c) on the half-width measured in step (d).
以上の推定方法により、浸炭焼入れ等のような表面硬化熱処理が施された内輪2に対して、硬さのばらつきが少ない領域で軸方向端面2b,2cの内部半価幅を測定することができ、さらにこの内部半価幅を用いて表面加工による影響を考慮した内輪軌道面2aの半価幅の初期値を推定することができる。したがって、当該半価幅の初期値を正確に推定することができ、精度の高い疲労度の取得のために当該初期値を活用することができる。 According to the above estimation method, the inner half width of the axial end faces 2b and 2c can be measured in a region where hardness variation is small with respect to the inner ring 2 subjected to surface hardening heat treatment such as carburizing and quenching. Further, the initial value of the half width of the inner raceway surface 2a can be estimated using the internal half width in consideration of the influence of the surface processing. Therefore, the initial value of the half width can be accurately estimated, and the initial value can be used for obtaining a highly accurate degree of fatigue.
なお、上記のステップ(d)では、使用後の内輪2ではなく、当該内輪2と同等の未使用の内輪2を用いて端面2b,2cの内部半価幅を測定してもよい。この場合も同様の作用効果を奏する。 In step (d), the inner half width of the end surfaces 2b and 2c may be measured using the unused inner ring 2 equivalent to the inner ring 2 instead of the used inner ring 2. In this case, the same operation and effect can be obtained.
また、本実施形態における疲労度取得装置10は、表面加工が施された内輪2の使用後に、当該使用によって疲労する内輪軌道面2aの疲労度を、以下のステップ(f)〜(h)によって取得する。
(f)使用後の内輪2の軌道面2aの半価幅を測定するステップ、
(g)上記(a)〜(e)のステップによって、軌道面2aの半価幅の初期値を推定するステップ、及び、
(h)ステップ(f)で測定された半価幅と、ステップ(g)で推定された半価幅の初期値とに基づいて、内輪2の軌道面2aの疲労度を取得するステップ、を含む。
In addition, the fatigue degree acquisition device 10 according to the present embodiment determines the fatigue degree of the inner raceway surface 2a that is fatigued by the use after the use of the inner ring 2 on which the surface processing has been performed by the following steps (f) to (h). get.
(F) measuring the half width of the raceway surface 2a of the inner ring 2 after use;
(G) estimating the initial value of the half width of the track surface 2a by the steps (a) to (e), and
(H) obtaining the degree of fatigue of the raceway surface 2a of the inner race 2 based on the half width measured in step (f) and the initial value of the half width estimated in step (g). Including.
以上の取得方法により、正確に推定された半価幅の初期値を用いて精度の高い疲労度を取得することができる。 According to the above acquisition method, it is possible to acquire a highly accurate degree of fatigue using the accurately estimated initial value of the half width.
なお、本実施形態には、以上のような推定方法及び疲労度取得方法に加え、次の構成を有する、金属部品におけるX線パラメータの推定装置及び疲労度取得装置が開示される。
すなわち、X線パラメータの推定装置は、表面加工が施された金属部品(内輪2)において、使用によって疲労する第1の表面(軌道面2a)のX線パラメータ(半価幅)の初期値を推定する装置であって、前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得する第1取得部と、前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用により疲労しない第2の表面(軸方向端面2b,2c)のX線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得する第2取得部と、前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第1の表面のX線パラメータの変動量を取得する第3取得部と、使用後又は未使用の前記金属部品の前記第2の表面において、前記第1取得部で取得された範囲内でかつ前記第2取得部で取得された深さよりも深い領域のX線パラメータを測定する測定部と、前記測定部で測定されたX線パラメータに、前記第3取得部で取得された変動量を反映させることによって、前記第1の表面のX線パラメータの初期値を推定する推定部と、を備える。
This embodiment discloses an apparatus for estimating an X-ray parameter and a degree of fatigue acquisition of a metal component having the following configuration in addition to the above estimation method and fatigue degree acquisition method.
That is, the X-ray parameter estimating apparatus calculates the initial value of the X-ray parameter (half-value width) of the first surface (the raceway surface 2a) that is fatigued by use in the metal part (the inner ring 2) subjected to the surface processing. An estimating device, a first acquisition unit that acquires a range of depths at which the material becomes uniform using the metal parts before the surface processing, and an unused metal part after the surface processing. A second acquisition unit for acquiring the depth at which the X-ray parameters of the second surfaces (axial end faces 2b, 2c) that do not fatigue due to the surface processing are affected by the surface processing, and an unused metal part after the surface processing. A third obtaining unit configured to obtain a variation amount of an X-ray parameter of the first surface due to the influence of the surface processing; and a first obtaining unit configured to obtain the first surface of the metal part after use or unused. Within the range obtained by the part and the second A measuring unit that measures an X-ray parameter in a region deeper than the depth acquired by the acquiring unit, and by reflecting the variation acquired by the third acquiring unit on the X-ray parameter measured by the measuring unit. And an estimating unit for estimating an initial value of the X-ray parameter of the first surface.
このような推定装置によれば、使用後又は未使用の金属部品の第2の表面において、材質が均一となる深さの範囲内でかつ表面加工の影響を受ける深さよりも深い領域のX線パラメータを測定し、このX線パラメータに、表面加工の影響によるX線パラメータの変動量を反映させることによって、使用によって疲労する第1の表面のX線パラメータの初期値が推定されるので、X線パラメータの初期値を正確に推定することができ、精度よく疲労度を取得するために当該初期値を活用することができる。 According to such an estimation device, the X-rays in the second surface of the used or unused metal part within the range of the depth where the material becomes uniform and deeper than the depth affected by the surface processing By measuring the parameter and reflecting the variation of the X-ray parameter due to the influence of surface processing on the X-ray parameter, the initial value of the X-ray parameter of the first surface that is fatigued by use is estimated. The initial value of the line parameter can be accurately estimated, and the initial value can be used to accurately acquire the degree of fatigue.
また、疲労度取得装置は、表面加工が施された金属部品(内輪2)の使用後に、当該使用によって疲労する第1の表面(軌道面2a)の疲労度を取得する疲労度取得装置であって、使用後の前記金属部品における前記第1の表面のX線パラメータ(半価幅)を測定する測定部と、上記の推定装置と、前記測定部で測定されたX線パラメータと前記推定装置で推定されたX線パラメータの初期値とに基づいて、前記第1の表面の疲労度を取得する取得部と、を備える。 Further, the fatigue degree acquisition device is a fatigue degree acquisition device that acquires the fatigue degree of the first surface (the raceway surface 2a) that is fatigued by the use after use of the metal part (the inner ring 2) subjected to the surface processing. A measuring unit for measuring an X-ray parameter (half width) of the first surface of the used metal component, the estimating device, the X-ray parameter measured by the measuring unit, and the estimating device And an acquisition unit for acquiring the degree of fatigue of the first surface based on the initial value of the X-ray parameter estimated in.
このような疲労度取得装置によれば、より正確に推定された初期値を用いて精度の高い疲労度を取得することができる。 According to such a fatigue level acquisition device, a highly accurate fatigue level can be acquired using the more accurately estimated initial value.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、上記実施形態では、内輪2の軌道面2aの疲労度を取得する場合について説明したが、外輪3の軌道面3aの疲労度を取得する場合にも本発明を適用することができる。また、内輪2又は外輪3のその他の面(内周面、外周面、軸方向端面等)における疲労度を取得したり、内輪2及び外輪3以外の金属部品の疲労度を取得したりする場合にも本発明を適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the invention described in the claims.
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the degree of fatigue of the raceway surface 2a of the inner ring 2 is obtained. However, the present invention can also be applied to a case in which the degree of fatigue of the raceway surface 3a of the outer ring 3 is obtained. When acquiring the degree of fatigue on other surfaces (inner peripheral surface, outer peripheral surface, axial end surface, etc.) of the inner ring 2 or the outer ring 3 or acquiring the degree of fatigue of metal parts other than the inner ring 2 and the outer ring 3 The present invention can also be applied to
上記実施形態においては円すいころ軸受の疲労度を取得することについて説明したが、円筒ころ軸受や玉軸受等の他の形式の転がり軸受の疲労度を取得するためにも本発明を適用することができる。また、転がり軸受以外の金属部品の疲労度を取得するためにも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, obtaining the degree of fatigue of a tapered roller bearing has been described. However, the present invention may be applied to obtain the degree of fatigue of other types of rolling bearings such as a cylindrical roller bearing and a ball bearing. it can. Further, the present invention can be applied to obtain the degree of fatigue of a metal component other than the rolling bearing.
上記実施形態では、疲労の取得対象である金属部品に浸炭焼入れ等が施される例について説明したが、金属部品には浸炭焼入れ等以外の表面硬化熱処理が施されていてもよい。また、金属部品に表面硬化熱処理以外の熱処理(例えば、通常の焼入れ焼戻し処理)が施されている場合にも、本発明を適用可能である。 In the above-described embodiment, an example in which carburizing and quenching is performed on a metal component from which fatigue is to be acquired has been described. However, a surface hardening heat treatment other than carburizing and quenching may be performed on a metal component. Further, the present invention can be applied to a case where a heat treatment other than the surface hardening heat treatment (for example, a normal quenching and tempering treatment) is performed on the metal component.
上記実施形態においては、X線パラメータとして、回折X線の半価幅を用いていたが、疲労度と相関のあるその他のパラメータ、例えば残留応力や残留オーステナイト量を用いてもよい。 In the above embodiment, the half width of the diffracted X-ray is used as the X-ray parameter, but other parameters having a correlation with the degree of fatigue, such as residual stress and residual austenite, may be used.
2:内輪(金属部品)、2a:軌道面(第1の表面)、2b:軸方向端面(第2の表面)、2c:軸方向端面(第2の表面)、10:疲労度取得装置、11:X線回折装置(測定部)、12:処理装置、13:硬さ測定装置 2: inner ring (metal part), 2a: raceway surface (first surface), 2b: axial end surface (second surface), 2c: axial end surface (second surface), 10: fatigue degree acquisition device, 11: X-ray diffraction device (measuring unit), 12: processing device, 13: hardness measuring device
Claims (4)
(a)前記表面加工前の金属部品を用いて材質が均一となる深さの範囲を取得するステップ、
(b)前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、使用によって疲労しない第2の表面のX線パラメータが前記表面加工の影響を受ける深さを取得するステップ、
(c)前記表面加工後の未使用の金属部品を用いて、前記表面加工の影響による前記第1の表面のX線パラメータの変動量を取得するステップ、
(d)使用後又は未使用の金属部品の前記第2の表面において、前記ステップ(a)で取得された範囲内でかつ前記ステップ(b)で取得された深さよりも深い領域のX線パラメータを測定するステップ、及び、
(e)前記ステップ(d)で測定されたX線パラメータに、前記ステップ(c)で取得された変動量を反映させることによって、前記第1の表面のX線パラメータの初期値を推定するステップ、を含む、金属部品におけるX線パラメータの推定方法。 A method for estimating an initial value of an X-ray parameter of a first surface that is fatigued by use in a metal part subjected to surface processing,
(A) obtaining a range of depth at which the material becomes uniform using the metal part before the surface processing;
(B) using an unused metal part after the surface processing to obtain a depth at which an X-ray parameter of the second surface that does not fatigue due to use is affected by the surface processing;
(C) using an unused metal part after the surface processing to obtain a variation amount of an X-ray parameter of the first surface due to the influence of the surface processing;
(D) X-ray parameters of an area within the range obtained in step (a) and deeper than the depth obtained in step (b) on the second surface of the used or unused metal part. Measuring, and
(E) estimating an initial value of the X-ray parameter of the first surface by reflecting the variation obtained in step (c) on the X-ray parameter measured in step (d). And a method for estimating X-ray parameters in a metal part.
(f)使用後の前記金属部品における前記第1の表面のX線パラメータを測定するステップ、
(g)請求項1〜3のいずれか1項に記載の推定方法によって、前記第1の表面のX線パラメータの初期値を推定するステップ、及び、
(h)前記ステップ(f)で測定されたX線パラメータと、前記ステップ(g)で推定されたX線パラメータの初期値とに基づいて、前記第1の表面の疲労度を取得するステップ、を含む、金属部品の疲労度取得方法。
A method for obtaining a degree of fatigue of a first surface that is fatigued by using the metal part after the surface-treated metal component is used,
(F) measuring an X-ray parameter of the first surface of the metal component after use;
(G) estimating an initial value of an X-ray parameter of the first surface by the estimation method according to any one of claims 1 to 3, and
(H) acquiring the degree of fatigue of the first surface based on the X-ray parameters measured in step (f) and the initial values of the X-ray parameters estimated in step (g); And a method for obtaining the degree of fatigue of a metal part.
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