JP2969232B2 - 転がり軸受 - Google Patents
転がり軸受Info
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- JP2969232B2 JP2969232B2 JP15786291A JP15786291A JP2969232B2 JP 2969232 B2 JP2969232 B2 JP 2969232B2 JP 15786291 A JP15786291 A JP 15786291A JP 15786291 A JP15786291 A JP 15786291A JP 2969232 B2 JP2969232 B2 JP 2969232B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軸受の鋼中微量成分を
低減して転がり寿命を改善した転がり軸受に関する。
低減して転がり寿命を改善した転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】転がり軸受には構造用鋼や軸受鋼が使用
されるが、近年、鋼中のＯ含有量がころかり疲労寿命に
大きく影響することが知られるようになり、酸化物介在
物の形態を調整したり、Ｏ含有量自体を低減する方法が
検討され、また、製鋼技術の発展により鋼材の清浄度が
向上して、軸受の転がり寿命は改善されている。
されるが、近年、鋼中のＯ含有量がころかり疲労寿命に
大きく影響することが知られるようになり、酸化物介在
物の形態を調整したり、Ｏ含有量自体を低減する方法が
検討され、また、製鋼技術の発展により鋼材の清浄度が
向上して、軸受の転がり寿命は改善されている。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】転がり寿命に影響を与
える鋼質上の要素としては、上記清浄度の他に、製鋼及
び熱間加工の際に導入される繊維組織がある。即ち、軸
受の軌道輪の転走面とその鋼材の繊維の流れ（フアィバ
ーフロー）の方向と概ね一致して、その転走面での転が
り寿命が長い場合でも、転走面とフアィバーフローの方
向とが交叉する角度が大きくなるほどその転走面での寿
命が短くなる傾向が認められている。一般に鍛造材中の
フアィバーフローは大変複雑な分布を示すから、これを
旋削して成形した軌道輪では、図１（Ａ）に示したよう
に、軌道輪２の転走面２１とフアィバーフロー３の方向
が大角度αで交叉し、或いは直交する頻度が高く、転が
り寿命が低下する。
える鋼質上の要素としては、上記清浄度の他に、製鋼及
び熱間加工の際に導入される繊維組織がある。即ち、軸
受の軌道輪の転走面とその鋼材の繊維の流れ（フアィバ
ーフロー）の方向と概ね一致して、その転走面での転が
り寿命が長い場合でも、転走面とフアィバーフローの方
向とが交叉する角度が大きくなるほどその転走面での寿
命が短くなる傾向が認められている。一般に鍛造材中の
フアィバーフローは大変複雑な分布を示すから、これを
旋削して成形した軌道輪では、図１（Ａ）に示したよう
に、軌道輪２の転走面２１とフアィバーフロー３の方向
が大角度αで交叉し、或いは直交する頻度が高く、転が
り寿命が低下する。
【０００４】鋼管を素材とする場合は、鋼管中のフアィ
バーフローの方向は、その管軸とほぼ平行であるので、
鋼管を輪切して転走面を旋削すれば、フアィバーフロー
との交叉角度を小さくすることは可能であるが、図１
（Ｂ）に示したように、ボール軸受の場合のように転走
面２１の幅方向傾斜面２１ｂはなおフアィバーフローと
の交叉角度αが大きくなり、この面での疲労剥離等の発
生によって、軸受の寿命が決まってしまう。図２は軌道
輪転走面とファィバーフロー方向との交叉角度αと、１
０％剥離寿命Ｂ10の比（αが０゜のときのＢ10との比）
との関係の一例を図示しているが、交叉角度αが大きく
なる程、１０％剥離寿命Ｂ10は明らかに低下している。
バーフローの方向は、その管軸とほぼ平行であるので、
鋼管を輪切して転走面を旋削すれば、フアィバーフロー
との交叉角度を小さくすることは可能であるが、図１
（Ｂ）に示したように、ボール軸受の場合のように転走
面２１の幅方向傾斜面２１ｂはなおフアィバーフローと
の交叉角度αが大きくなり、この面での疲労剥離等の発
生によって、軸受の寿命が決まってしまう。図２は軌道
輪転走面とファィバーフロー方向との交叉角度αと、１
０％剥離寿命Ｂ10の比（αが０゜のときのＢ10との比）
との関係の一例を図示しているが、交叉角度αが大きく
なる程、１０％剥離寿命Ｂ10は明らかに低下している。
【０００５】そこで、転走面上の各部位におけるフアィ
バーフローとの交叉角度を３０゜以下に規制して、フア
ィバーフローの転がり寿命に与える影響をできるだけ小
さくする対策が採られているが、転走面の形状と採択可
能な鋼材のフアィバーフロー分布との兼ね合いから限界
があり、従って、フアィバーフローがどのような分布で
あろうと、転がり寿命に影響しない対策をとる必要があ
った。
バーフローとの交叉角度を３０゜以下に規制して、フア
ィバーフローの転がり寿命に与える影響をできるだけ小
さくする対策が採られているが、転走面の形状と採択可
能な鋼材のフアィバーフロー分布との兼ね合いから限界
があり、従って、フアィバーフローがどのような分布で
あろうと、転がり寿命に影響しない対策をとる必要があ
った。
【０００６】本発明者らは、長年の研究の結果、フアィ
バーフローの交叉角度と軸受の転がり寿命との間の関係
に、鋼中の微量成分が関与していることを見出し、本発
明をするに至ったものである。
バーフローの交叉角度と軸受の転がり寿命との間の関係
に、鋼中の微量成分が関与していることを見出し、本発
明をするに至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受は、
その軌道輪又は転動体が、Ｃｕ含有量が０．１０％以下
であって、且つＣｕ含有量とＡｌ含有量との和が０．１
２％以下である軸受用鋼により成ることを特徴とするも
のである。さらに、本発明は、当該軸受用鋼により成る
軌道輪と転動体とから成る転がり軸受を含むものであ
る。
その軌道輪又は転動体が、Ｃｕ含有量が０．１０％以下
であって、且つＣｕ含有量とＡｌ含有量との和が０．１
２％以下である軸受用鋼により成ることを特徴とするも
のである。さらに、本発明は、当該軸受用鋼により成る
軌道輪と転動体とから成る転がり軸受を含むものであ
る。
【０００８】本発明においては、軸受用鋼として、高炭
素クロム軸受鋼の他、構造用鋼、例えば、構造用炭素
鋼、浸炭用合金鋼、Ｃｒ−Ｍｏ系高速度鋼などが利用さ
れる。これらの転がり軸受用の鋼は、まず鋼中のＯ含有
量（酸素含有量）が１５ｐｐｍ以下の清浄鋼であること
を前提とする。これらの鋼は鋼中のＣｕ含有量が０．１
０％以下であることが必要で、次いで、脱酸法として
は、Ａｌ脱酸法が使用できるが、この場合でも、Ｃｕ含
有量とＡｌ含有量との和が０．１２％以下に規制され
る。ここでＡｌ含有量は、酸可溶Ａｌと酸不溶Ａｌとの
含有量の和である。
素クロム軸受鋼の他、構造用鋼、例えば、構造用炭素
鋼、浸炭用合金鋼、Ｃｒ−Ｍｏ系高速度鋼などが利用さ
れる。これらの転がり軸受用の鋼は、まず鋼中のＯ含有
量（酸素含有量）が１５ｐｐｍ以下の清浄鋼であること
を前提とする。これらの鋼は鋼中のＣｕ含有量が０．１
０％以下であることが必要で、次いで、脱酸法として
は、Ａｌ脱酸法が使用できるが、この場合でも、Ｃｕ含
有量とＡｌ含有量との和が０．１２％以下に規制され
る。ここでＡｌ含有量は、酸可溶Ａｌと酸不溶Ａｌとの
含有量の和である。
【０００９】
【実施例】転がり軸受の疲労寿命に及ぼすフアィバーフ
ローの影響と鋼中微量成分の関係を調査した試験を以下
に示す。使用した鋼材は、軸受鋼（ＳＵＪ２とＳＵＪ
３）、浸炭用合金鋼（ＳＣｒ４２０とＳＣＭ４２０）、
構造用炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系高速度鋼
（Ｍ５０）とその浸炭用鋼（Ｍ５０ＮｉＬ）及び軸受用
炭素鋼（ＮＫＪ６５；エヌティエヌ（株）製））であ
り、Ｍ５０鋼とＭ５０ＮｉＬ鋼とは、真空高周波溶解・
真空鋳造後に真空アーク再溶解をした材料であるが、他
の材料は電気炉溶解・真空脱ガス処理後に鋼塊法又は連
続鋳造法により溶製したものである。
ローの影響と鋼中微量成分の関係を調査した試験を以下
に示す。使用した鋼材は、軸受鋼（ＳＵＪ２とＳＵＪ
３）、浸炭用合金鋼（ＳＣｒ４２０とＳＣＭ４２０）、
構造用炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ系高速度鋼
（Ｍ５０）とその浸炭用鋼（Ｍ５０ＮｉＬ）及び軸受用
炭素鋼（ＮＫＪ６５；エヌティエヌ（株）製））であ
り、Ｍ５０鋼とＭ５０ＮｉＬ鋼とは、真空高周波溶解・
真空鋳造後に真空アーク再溶解をした材料であるが、他
の材料は電気炉溶解・真空脱ガス処理後に鋼塊法又は連
続鋳造法により溶製したものである。
【００１０】これらの溶製材料を圧延した棒鋼から試片
を切り出して、試験用の試料とするが、図３に示すよう
に、円柱状の試片の軸心が棒鋼の軸心と０゜、１５゜、
３０゜、４５゜及び９０゜の角度で交叉するように切り
出して、径１２ｍｍ、長さ１２ｍｍの転動体に精密仕上
げをした。棒鋼のフアィバーフローの方向は棒鋼の軸心
とほぼ一致するから、上記各角度は、転走面と交叉する
フアィバーフローの角度と一致している。
を切り出して、試験用の試料とするが、図３に示すよう
に、円柱状の試片の軸心が棒鋼の軸心と０゜、１５゜、
３０゜、４５゜及び９０゜の角度で交叉するように切り
出して、径１２ｍｍ、長さ１２ｍｍの転動体に精密仕上
げをした。棒鋼のフアィバーフローの方向は棒鋼の軸心
とほぼ一致するから、上記各角度は、転走面と交叉する
フアィバーフローの角度と一致している。
【００１１】一つのフアィバー角度につき１０〜１５個
の上記試片を転動寿命試験に供した。これらの試片の１
０％が剥離する寿命（Ｂ10寿命）を求め、ファィバー角
度０゜の寿命に対する各角度における寿命の比を以て、
ファィバー角度の転がり寿命の影響を評価した。その結
果を、鋼中の微量成分含有量とともに、表１にまとめ
た。
の上記試片を転動寿命試験に供した。これらの試片の１
０％が剥離する寿命（Ｂ10寿命）を求め、ファィバー角
度０゜の寿命に対する各角度における寿命の比を以て、
ファィバー角度の転がり寿命の影響を評価した。その結
果を、鋼中の微量成分含有量とともに、表１にまとめ
た。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１から、ファィバー角度が大きくなるに
つれて寿命比が顕著に低下する試料と、寿命比が殆ど変
化しない試料とがあることが判る。表中、前者を繊維影
響有りとし、後者を繊維影響無しと評価してある。
つれて寿命比が顕著に低下する試料と、寿命比が殆ど変
化しない試料とがあることが判る。表中、前者を繊維影
響有りとし、後者を繊維影響無しと評価してある。
【００００】図４は、試料を繊維影響有りと無しとに区
分して、試料中の微量成分Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕ＋Ａｌ及び
Ｏの含有量を表示したものであるが、Ｃｕ含有量を０．
１０％以下に低減することにより、ファィバーフローの
転がり寿命に与える悪影響を無くすことができることが
わかる。
分して、試料中の微量成分Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕ＋Ａｌ及び
Ｏの含有量を表示したものであるが、Ｃｕ含有量を０．
１０％以下に低減することにより、ファィバーフローの
転がり寿命に与える悪影響を無くすことができることが
わかる。
【００１４】また同図において、Ａｌ含有量の低減がフ
ァィバーの影響をなくする傾向があるが、特に試料１０
のように、Ｃｕ含有量が高くても、Ａｌ含有量を低減
し、又は試料８のように、Ａｌ含有量が高くてもＣｕ含
有量を低くすれば、ファィバーフローの影響をなくする
ことができ、その限界はＣｕ含有量とＡｌ含有量との和
を０．１２％とする必要がある。
ァィバーの影響をなくする傾向があるが、特に試料１０
のように、Ｃｕ含有量が高くても、Ａｌ含有量を低減
し、又は試料８のように、Ａｌ含有量が高くてもＣｕ含
有量を低くすれば、ファィバーフローの影響をなくする
ことができ、その限界はＣｕ含有量とＡｌ含有量との和
を０．１２％とする必要がある。
【００１５】以上のように、軸受用鋼のＣｕ含有量とＡ
ｌ含有量とを規制することにより、転がり疲労寿命に及
ぼす転走面上のファィバーフローの交叉角度の影響を消
失させることができ、転がり軸受の信頼性を向上するこ
とができる。Ｃｕ含有量及びＡｌ含有量が、ファィバー
フローによる転がり寿命の低下にいかに作用しているか
は現在のところ明らかでない。
ｌ含有量とを規制することにより、転がり疲労寿命に及
ぼす転走面上のファィバーフローの交叉角度の影響を消
失させることができ、転がり軸受の信頼性を向上するこ
とができる。Ｃｕ含有量及びＡｌ含有量が、ファィバー
フローによる転がり寿命の低下にいかに作用しているか
は現在のところ明らかでない。
【００１６】
【効果】転がり軸受の転がり疲労寿命に対しては、鋼中
のＯ含有量と酸化物の形態が影響するが、１０ｐｐｍＯ
前後に強制脱酸された清浄鋼においても、転がり寿命が
転動面でのファィバーフローとの交叉角度の影響を受け
る。このような低酸素鋼では、本発明のように、Ｃｕ含
有量と、Ｃｕ＋Ａｌ含有量とを低下させることにより、
ファィバーフローの影響を取り除くことができ、ファィ
バーフローとの交叉角度が大きくても、転がり寿命が低
下することはない。従って、本発明の転がり軸受は、従
来のように転走面をファィバーフローとの交叉角度３０
゜以下に規制する必要がないから、軸受用の鋼材として
は、鍛造材であってもよく、そのファィバーフローの方
向や分布に関係なく利用することができ、軸受の信頼性
の向上とともに、製造歩留りの向上と製造コストの低減
に寄与することができる。
のＯ含有量と酸化物の形態が影響するが、１０ｐｐｍＯ
前後に強制脱酸された清浄鋼においても、転がり寿命が
転動面でのファィバーフローとの交叉角度の影響を受け
る。このような低酸素鋼では、本発明のように、Ｃｕ含
有量と、Ｃｕ＋Ａｌ含有量とを低下させることにより、
ファィバーフローの影響を取り除くことができ、ファィ
バーフローとの交叉角度が大きくても、転がり寿命が低
下することはない。従って、本発明の転がり軸受は、従
来のように転走面をファィバーフローとの交叉角度３０
゜以下に規制する必要がないから、軸受用の鋼材として
は、鍛造材であってもよく、そのファィバーフローの方
向や分布に関係なく利用することができ、軸受の信頼性
の向上とともに、製造歩留りの向上と製造コストの低減
に寄与することができる。
【図１】鍛造材から切り出した軌道輪断面におけるファ
ィバーフロー分布図（Ａ）と管材から切り出した軌道輪
断面におけるファィバーフロー分布図（Ｂ）。
ィバーフロー分布図（Ａ）と管材から切り出した軌道輪
断面におけるファィバーフロー分布図（Ｂ）。
【図２】ファィバー角度と転がり疲労寿命との関係図。
【図３】棒鋼から試片を採取する際の試片軸心と棒心と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
【図４】鋼中微量成分とファィバーフローの影響の有無
との関係を示す図。
との関係を示す図。
１ 転動体 ２ 軌道輪 ３ ファィバーフローの方向線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｃ 33/34 Ｆ１６Ｃ 33/34
Claims (3)
- 【請求項１】Ｃｕ含有量が０．１０％以下であって、且
つＣｕ含有量とＡｌ含有量との和が０．１２％以下であ
る軸受用鋼により成る転がり軸受用軌道輪。 - 【請求項２】Ｃｕ含有量が０．１０％以下であって、且
つＣｕ含有量とＡｌ含有量との和が０．１２％以下であ
る軸受用鋼により成る転がり軸受用転動体。 - 【請求項３】請求項１記載の軌道輪と請求項２記載の転
動体とから成る転がり軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15786291A JP2969232B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15786291A JP2969232B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357324A JPH04357324A (ja) | 1992-12-10 |
| JP2969232B2 true JP2969232B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15659016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15786291A Expired - Lifetime JP2969232B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2969232B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP15786291A patent/JP2969232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04357324A (ja) | 1992-12-10 |
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