JP3939200B2 - Grease-filled heat-resistant rolling bearing - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軸受内に潤滑グリースを封入した転がり軸受に関し、特に200℃以上の高温域でも使用可能なグリース封入耐熱性転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエチレンなどのプラスチックフィルムの延伸機用の軸受や、製紙機のドライヤロール支持用軸受、自動車の電装補機であるオルタネータや電磁クラッチ用軸受は、使用温度が最高で150℃以上にもなり、特に耐熱性を考慮しない通常の潤滑グリースを封入して潤滑すると、揮発した基油が軸受から漏れ、さらに進行して潤滑油が不足すると焼付きや潤滑不良を起こす場合がある。
【0003】
転がり軸受に封入できる耐熱性に優れたフッ素グリースは、非常に高価であるから広く実用的に用いられるものではなく、また常温の使用条件では潤滑特性が必ずしも充分であるとはいえない。
【0004】
さらにまた、フッ素グリースには、炭化水素系の防錆剤が均一分散せず、これを混和して防錆性能を充分に発揮させることは困難であった。
【0005】
すなわち、フッ素グリースのような耐熱性潤滑グリースは、低温では高温ほど安定したものではなく、常温から200℃程度という広い温度範囲で潤滑特性が安定して優れている潤滑グリースの知見が他になく、周知の耐熱レベルの低い潤滑グリースでは、高温時の撥油により漏れを起こしやすいという欠点を有していた。
【0006】
一方、転がり軸受の材料(鋼材)から耐熱性を検討すると、200℃までの使用条件に耐えるJIS規格の軸受鋼は、予めそのような使用温度よりも50〜100℃程度高い温度で焼戻しすれば、200℃を超える高温でも寸法変化をかなり抑えることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、通常の転がり軸受の材料に対して200℃を超える高温で焼き戻しを行なうと、硬度や機械的強度が弱くなって「転がり疲れ剥離」、「摩耗」または「割れ」を起こし易くなり、これでは軸受の使用寿命か縮まってしまう。
【0008】
更に、転がり軸受を高温で断続的に運転する使用条件では、高温で静止させた時に潤滑油が揮発して「潤滑油膜切れ」を起こすので、「フレッティング摩耗」が起こり易くなり、さらに音響劣化や振動を併発して、軸受の寿命も短くなる。
【0009】
近年では、転がり軸受の使用条件が高荷重かつ高速を要求されることが多いので、200℃〜220℃のような高温の耐熱性が要求される仕様も多くなっている。
【0010】
そこで、この発明の課題は、上記したような問題点を解決して、転がり軸受が高温・高荷重で断続運転する場合において焼付や潤滑不良がなく、特に高温・高荷重で摩耗量が少ないものして、低騒音レベルで長寿命の低回転トルクを維持できる耐熱性転がり軸受にすることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪および外輪の間に複数の転動体を介在させ、前記転動体の周囲に潤滑グリースを封入した転がり軸受において、前記内輪および外輪が、250℃以上の高温で焼戻されたHRC59以上の硬度を示す鋼材で形成されたものであると共に、前記潤滑グリースが、パーフルオロポリエーテル油および合成油を基油とし、かつ粒子状フッ素樹脂およびウレア化合物を増ちょう剤とする潤滑グリースであることを特徴とするグリース封入耐熱性転がり軸受としたのである。
【0012】
上記したように構成されるこの発明のグリース封入耐熱性転がり軸受は、内輪および外輪が、250℃以上の高温で焼戻しされた所定硬度の鋼材(例えば、高速度工具鋼、マルテンサイトステンレス鋼、高Si−Cr鋼など)で形成されたものであるから、200℃以下で摩擦された程度では内輪および外輪が摩耗せずに寸法変化が起こらず、高温で短時間の潤滑油不足の状態になってもフレッティング現象を起こし難く、使用寿命の長い転がり軸受になる。
【0013】
また、潤滑グリースが、パーフルオロポリエーテル油および合成油を基油とし、かつ粒子状フッ素樹脂およびウレア化合物を増ちょう剤とする潤滑グリースであるから、基油が揮発し難く、潤滑グリースの漏れが抑制される。
【0014】
また、この発明に用いる潤滑グリースは、ウレア化合物だけでは高温で硬化しやすいという従来のグリースの物性が添加された粒子状フッ素樹脂によって改善されており、フッ素グリースとほぼ同様な優れた耐熱性を有する。
【0015】
また、この発明に用いる潤滑グリースは、従来のフッ素グリースでは防錆剤として使用できなかった炭化水素系防錆添加剤を均一分散させて用いることもできるので、耐熱性と共に防錆能力をも向上させ得るものである。
【0016】
また、上記した同様の課題を解決するために、上記構成のグリース封入耐熱性転がり軸受において、その鋼材が、Cを0.6〜1.3質量%、Siを0.3〜3.0質量%、Niを0.1〜3.0質量%、Mnを0.2〜1.5質量%、かつCrを0.3〜5.0質量%含有する合金鋼材である構成を採用することができる。
【0017】
上記した所定組成の鋼材からなるグリース封入耐熱性転がり軸受は、所定組成の鋼材で軸受を構成したことにより、より確実に常温から高温までの摩耗量が少ないものとなり、経時(経年)寸法変化の少ない軸受になる。
【0018】
また、耐摩耗性をさらに確実に改善するためには、鋼材が、更にVを0.05〜1.0質量%、Moを0.05質量%以上0.25質量%未満含有する上記のグリース封入耐熱性転がり軸受とすることが好ましい。
【0019】
バナジウムが添加されている鋼材で内外輪などが形成されたグリース封入耐熱性転がり軸受は、耐かじり性、転動疲労性、耐表面損傷性が向上することにより、さらに耐摩耗性が向上する。
【0020】
また、このような耐熱性転がり軸受の内輪および外輪を鋼材で形成し、転動体をセラミックスで形成した転がり軸受は、いわゆる「ともがね」現象による焼付きや摩耗量の増加を抑制することができ、従来の転がり軸受では潤滑油膜が薄い場合に同種の金属による焼付きが起きやすいという欠点がなくなる。
【0021】
また、上記構成の転がり軸受において、鋼材表面に、HV725(HRC61)以上の硬度の浸炭窒化層を形成したグリース封入耐熱性転がり軸受とすることが好ましい。
【0022】
このように構成された転がり軸受は、鋼製軸受材料に浸炭窒化することで、高温での表面硬度を確保し、転動寿命の一層の長寿命化や耐フレッティング性および耐摩耗性を向上させることができる。
【0023】
この発明のグリース封入耐熱性転がり軸受は、このように所定のグリースと軸受材料を組み合わせることで、軸受寿命(潤滑寿命と材料の疲労寿命)をバランス良く長寿命化すると共に、高温静止時の潤滑油膜切れによるフレッティングや摩耗による経時的な音響劣化性や振動の発生を抑制することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0025】
図1に示す実施形態のグリース封入耐熱性転がり軸受は、内輪1および外輪2の間に保持器3を介して複数の転動体4を介在させ、転動体4の周囲に潤滑グリース(図示せず。)を封入した深溝玉軸受である。この発明に適用できる転がり軸受は、材質により耐熱性を確保された周知の形態であってよく、特に軸受の種類や、その他の形態を特に限定せずに用いることができる。
【0026】
この発明に用いる鋼材は、内輪1、外輪2の他、必要に応じて設ける保持器3を形成する材料に採用されるものであり、所定組成のグリースの耐熱温度で長時間使用した際に、寸法変化が少なくて転動体を確実に回転自在に保持できる高硬度の鋼材である。
【0027】
鋼材の具体例を示すと、M50などの高速度工具鋼やCrを10%以上含むマルテンサイト系ステンレス鋼、高Si鋼などである。特に、高Si鋼は、素材コストと転動寿命の面で好適な鋼材であり、なかでもCを0.6〜1.3質量%(以下の鋼材組成における%は全て質量%である。)、Siを0.3〜3.0%、Niを0.1〜3.0%、Mnを0.2〜1.5%、かつCrを0.3〜5.0%含有する合金鋼材を用いることで、コストを抑え、かつ高温での軌道輪(レース)や転動体の寿命を向上させることができる。
【0028】
前記したM50は、Cr−Mo−V系の高速度工具鋼であり、焼戻しによる析出2次硬化現象があるので、500℃以上の高温焼戻しでもHRC60以上が確保できる。また、高合金のため、炭化物が多量に析出し、転動寿命については下記の高Si鋼ほど得ることは難しいが、耐食性・耐摩耗特性・耐フレッティング性には最も優れたものである。
【0029】
Crを10%以上含む鋼も焼戻し抵抗性が高く、耐食性が優れ、高温焼戻でも残留オーステナイトが安定なため、転動寿命に優れる特徴があり、上記のグリースとの併用で長寿命で摩耗やフレッティングに強い軸受にすることができるものである。
【0030】
一方、高Si系材料は、転動寿命については問題ないが、耐摩耗性、耐フレッティング性の点から上記の鋼に比してやや劣るので、Cを多めにし、CrやNiを添加した組成が必要になる。特に、前述の所定組成の高Si鋼を用いることが好ましい。
【0031】
その場合において、Si量を0.3〜3.0%含有させたのは、Siは高温になった場合の軟化を抑制するので、耐熱性の改善作用が期待できるからである。Si量が、0.3%未満ではその効果が得られず、3.0%を越えて多量に含有させてもその効果は飽和し、かつ熱間加工性や被削性が低下する。
【0032】
Niを0.1〜3.0%、Vを0.05〜1.0%、Moを0.05〜0.25%未満ずつ単独で、または複合で含有させたのは、以下の理由による。
【0033】
Niは、鋼中に固溶してマトリックスを強化するとともに、特に転動疲労過程における組織の変化を抑制し、かつ割れに対する靭性も向上させるものである。
【0034】
したがって、Niは、転動疲労特性と耐表面損傷性、疲労割れ強度を向上させる効果があり、これらの効果を得るために、Niを0.1%以上含有させる必要がある。しかし、3.0%を越えてNiを含有させても、焼き入れ処理時に多量の残留オーステナイトが生成されて、所定の硬さを得られなくなり、また鋼材コストも高価になる。
【0035】
MnとCrは、いずれも鋼材の焼入れ性を改善するものであり、Mnは鋼中に固溶して鋼を強靭化し、Crは炭化物を形成して鋼を強化する。Mn含有量の下限を0.2%、Cr含有量の下限を0.3%としたのは、これらの効果を得るためである。また、Mn含有量の上限を1.5%に限定したのは、被削性の低下を避けるためであり、Cr含有量の上限を5.0%に限定したのは、大形の炭化物の生成による脆化を防止するためである。これらの元素は、また、転動寿命特性を向上させ、適当量を含有させることにより割れ疲労強度の向上を図ることができる。特にCrは、Cを高めた鋼に添加することで炭化物を多量に析出させるから、高温での耐摩耗性を著しく向上させることができる。
【0036】
これらの合金成分の作用で高温時でも表面の軟化が防止され、高温寿命に優れた軸受部品にすることができるが、さらに、以下の量のVやMoの添加により一層の特性向上を図ることができる。
【0037】
Vは、炭素と結合して微細な炭化物を析出させるものであり、結晶粒を微細化して強度や靭性を改善すると共に、高温での軟化を抑制する。したがって、上述したNiと同様に、Vは、耐かじり性、転動疲労特性と耐表面損傷性を向上させる効果を有するものである。この効果を得るために、Vの含有量の下限を0.05%とした。上限を1.0%に限定したのは、1.0%を越えてVを多量に含有させると、被削性と熱間加工性が低下するからである。
【0038】
Moは、鋼の焼入れ性を改善するとともに、焼戻し脆性を防止し、さらに高温域での軟化も抑制する。したがって、Moも耐かじり性、転動疲労特性と耐表面損傷性を向上させる効果を有する。この効果を得るために、Mo含有量の下限を0.05%とした。Mo含有量を0.25%以上にすると、被削性が低下し、かつ鋼材コストも上昇するので好ましくない。
【0039】
他にSi34、SiC、Al23、ZrO2などのセラミックスで軸受部品を形成することは、耐摩耗性の点やグリス膜が薄いときの金属接触による焼付きを防ぐことからも効果がある。少なくとも転動体をセラミックスにすることにより、“ともがね”現象による焼付きや摩耗を防ぐことができる。
【0040】
このようにグリースの成分と鋼材の組み合わせ、好ましくはセラミックスも含めた組み合わせにより、高温での寿命(潤滑寿命と材料の疲労寿命)をバランス良く長くできると共に、高温静止時の潤滑油膜切れによるフレッティングや摩耗による経時音響劣化や振動を抑えることができる。また、鋼製軸受材料を浸炭窒化することで、転動寿命をより長くし耐フレッティング性や耐摩耗強度を向上させることができる。
【0041】
この発明に用いる潤滑グリースの基油であるパーフルオロポリエーテル油は、脂肪族炭化水素ポリエステルの水素原子をフッ素原子で置換した化合物である。その代表例としては、化1の式に示すクライトックス(デュポン社商品)やフォンブリンY、Z、M(モンテジソン社商品名、それぞれ化2、3、4に示す。)などが挙げられる。
【0042】
【化1】

Figure 0003939200
【0043】
【化2】
Figure 0003939200
【0044】
【化3】
Figure 0003939200
【0045】
【化4】
Figure 0003939200
【0046】
他の基油である合成油は、特にその種類を限定したものではなく、例えばポリオールエステル油やアルキルジフェニルエーテル油、ポリオレフィン油などが用いられる。
【0047】
ポリオールエステル油としては、例えば炭素数7〜22のアルコール類と芳香族トリカルボン酸またはテトラカルボン酸との芳香族エステル、炭素数7〜22の脂肪族カルボン酸とトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールとのエステルなどが挙げられる。
【0048】
アルキルジフェニルエーテル油としては、モノアルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテルが挙げられる。
【0049】
ポリオレフィン油は、室温で液状を示し、動粘度が100mm2/s以上のものが蒸発損失が小さくて好ましいものである。
【0050】
この発明に用いる潤滑グリースの増ちょう剤である粒子状フッ素樹脂は、フッ素樹脂を基油に分散しやすい微粒子状に調整したものであり、パーフルオロポリエーテル油と親和性が良く、高温で安定性がよく、耐薬品性を有する。フッ素樹脂の種類としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体(FEP)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂を例示できる。
【0051】
また、ウレア化合物からなる増ちょう剤としては、尿素結合を分子内に2個有するジウレアが好ましく、脂環族ウレアや芳香族ウレアは耐熱性の面でより好ましいものである。
【0052】
ジウレア化合物の具体例としては、以下の化5の式に示すものを挙げられる。
【0053】
【化5】
Figure 0003939200
【0054】
上記の式で表わされるジウレア化合物のうちでもR1とR3が、脂肪族基、脂環族基または芳香族基である(R1とR3は同種の基でも異種の基であってもよい。)脂環族ウレアまたは芳香族ウレアが耐熱性の点で好ましい。なお、このようなウレア化合物を基油中に製造するには、例えばジイソシアナート化合物にイソシアナート基当量のアミン化合物を反応させればよい。
【0055】
【実施例および比較例】
表1に示す潤滑グリースと鋼材の組み合わせにより、実施例および比較例のグリース封入耐熱性転がり軸受を作製した。
【0056】
表1のグリースの種類の欄に示す「フッ素系G」は、増ちょう剤としてフッ素樹脂粒子(デュポン社製:TPL)を用い、基油としてパーフルオロポリエーテル油(デュポン社製:クライトックス240AC)を用いて調製されたフッ素系グリースである。
【0057】
また、表1に示す「ウレア系G」は、増ちょう剤としてウレア化合物(化5の式において、R1、およびR3がシクロヘキシル基、R2がジフェニルメタン基である脂環族ウレアである。)を用い、基油として合成油である芳香族エステル油(旭電化工業社製:プルーバーT90)を用いたウレア系グリースである。
【0058】
そして、表1に示す「(フッ素+ウレア)G」は、上記のフッ素系グリースを50重量%と前記のウレア系グリースを50重量%混合して得られる潤滑グリースである。
【0059】
実施例に用いた鋼材は、以下の組成(重量%)の3種頚(▲1▼のM50と▲2▼▲3▼の高C−Si−Ni鋼)であり、▲4▼は比較例に用いたSUJ2である。以下の表中には、鋼材の種類を丸付きの番号で示す。
▲1▼ 0.8C−0.3Si−4.0Cr−4.3Mo−1.0V (M50)
▲2▼ 1.1C−1.0Si−1.5Mn−1.0Ni−1.5Cr鋼
▲3▼ 1.1C−1.0Si−1.5Mn−1.0Ni−1.5Cr−0.5V−0.2Mo鋼
▲4▼ 1.0C−0.3Si−0.5Mn−1.5Cr鋼 (SUJ2)
いずれの鋼も焼入または浸炭窒化および焼入し、その後に▲1▼は550℃、▲2▼▲3▼は300℃で焼戻しを行なった。因みに、550℃はM50の標準的な焼戻し温度である。▲2▼▲3▼を300℃で焼戻した理由は、200℃での使用条件で経年寸法変化を抑えるためには250℃以上の焼戻しが必要であり、さらに余裕をみて300℃に設定したものである。焼戻後の鋼材硬度は、M50でHRC61.5であり、▲2▼、▲3▼の300℃焼戻品でそれぞれHRC59.5〜60.5、60〜61であった。また、▲2▼の鋼材に浸炭窒化した後に300℃で焼戻したものは、HRC61以上であった。▲4▼のSUJ2は300℃の焼戻しでHRC56〜57であった。
【0060】
このようにして所定の硬度に調製された各鋼材で実施例および比較例の玉軸受6206(NTN社製:6206C3)を作製し、以下の▲1▼〜▲4▼の評価試験を行なった。
【0061】
各試験の概要と結果は以下の通りである。
▲1▼玉軸受6206での高温寿命試験
実施例および比較例の玉軸受(6206C3)を、荷重Fr=6.86kN、内輪回転速度2000rpm、試験温度:常温〜200℃という高温・高荷重で連続回転させて寿命を評価した。なお、計算寿命は、191時間(潤滑係数は考慮せず。)であり、サンプル数Nを10とし、疲労強度を10%寿命(サンプルの90%が破損しないで使える負荷回数)で評価した。
【0062】
【表1】
Figure 0003939200
【0063】
表1の結果からも明らかなように、比較例2は比較的長寿命であるが、同一鋼材を採用した実施例2の40%程度の寿命時間であった。その他の比較例は、グリースが原因(ウレアグリース)となって焼付いたり、鋼材(▲4▼SUJ2)が原因で短寿命であった。
【0064】
一方、鋼材にM50を用いた実施例lの寿命は、長寿命であり、常温試験において実施例2は、非常に長寿命であった。鋼材の焼戻し温度が低い(180℃)実施例6は、焼戻温度が300℃の実施例2に比べて硬度がHRC62.5〜63.5と3ポイントほど高いが、その寿命は大きく変わらず長寿命であった。
【0065】
▲2▼微動摩耗試験(常温におけるファフナ型)
ASTMのD4170に準拠したファフナ(Fafnier)型微動摩耗試験を行なった。用いた試験片は軸受型式は51204(内径20×外径×厚さ14mm)の軌道輪、摺動相手はSUJ2製の鋼球である。荷重2450Nまたは7000N、揺動角12度、揺動サイクル30Hz、グリース量1±0.1g、大気中の常温での試験雰囲気で試験時間8時間後の摩耗量(mg)を重量の減量値で評価し、その結果を表2に示した。表の結果は、繰り返し数4回の摩耗量の範囲と平均値を示している。
【0066】
【表2】
Figure 0003939200
【0067】
試験機の構造上、高温の評価ではないが、グリースと鋼材を組み合わせた実施例の摩耗は少なかった。特に、鋼材▲1▼を用いた実施例1は、摩耗の面では安定して優れていた。
【0068】
SUJ2の鋼材▲4▼は、フッ素とウレアグリースだけか、またはウレアグリースだけでもかなり耐摩耗性の効果があった。高温寿命試験ほど鋼材やグリースの差が現れ難かった原因としては、試験条件が常温であるために鋼材の特性が影響しなかったことに加えて、ファフナ型試験は鋼球とレースの接触楕円幅以上に揺動し、その際に相手鋼球も通常のSUJ2であるために、厳しく摩耗しなかったと考えられた。
【0069】
常温での摩耗試験として、鋼材の焼戻し温度が低い(180℃)実施例6も試験したが、焼戻温度300℃である実施例2に比べて高硬度のため、摩耗が少なかった。なお、実施例のグリースの使用により摩耗が少なかった鋼材1(M50)でもフッ素グリースを用いた比較例7では摩耗が大きく、フッ素系樹脂とウレア化合物で増ちょうさせたグリースでなければ鋼材1の耐摩耗特性が充分に生かせないといえる。
【0070】
▲3▼微動摩耗試験(プレートに対する鋼球の摩擦)
フレッティングのような微小すべりに対する摩耗特性を確認するために、フレッティング試験機(NTN社製)を用いて微動摩耗試験を行なった。すなわち、鋼材の平板(20mm角で厚さ5mm)型試験片に対して、SUJ2製または表3に示した組成の鋼球1個を98Nまたは294Nの荷重で押し当て、接点を振幅0.47mm、振動数30Hzで8時間(繰り返し数1回)の微小往復摺動させた。この試験後の▲1▼平板の摩耗深さと▲2▼鋼球の摩耗体積を測定した。
【0071】
▲1▼平板の摩耗深さは、摩耗方向と直角の5点を表面粗さ計(タリサーフ)で測定し、最大深さを求めた。▲2▼鋼球の摩耗体積Vは、以下の式を用い、摩耗痕直径から求め、結果を表3に示した。因みに、この試験では、揺動量が少ないので潤滑剤が試験面に介在し難く、摩耗が加速される。
V=(πh2×(3r−h))/3、 h=r−(4r2−C21/2/2(但し、式中のr=鋼球の半径、h=鋼球の摩耗深さ、C=摩耗痕の直径である。)
【0072】
【表3】
Figure 0003939200
【0073】
表3の結果からも明らかなように、ファフナ型試験結果と同様に、実施例の組み合わせの場合に平板および鋼球の摩耗が少なかった。特に摺接相手の鋼球を実施例の組成で形成し、平板に浸炭窒化または焼戻し温度が低いもの(実施例3a、実施例5、6)、セラミックス(Si34)を用いたもの(実施例7)では特に摩耗が減少した。
【0074】
▲4▼高温での摩擦摩耗試験
高温のサバン型摩擦摩耗試験機による200℃で評価した。高温摩擦摩耗試験機(NTN社製)は、幅面をラッピング仕上げした平板(縦40mm、幅6mm、厚さ5mm)と、回転リング(外径超仕上げのM50製の外径100mm、内径30mm、厚さ10mm)を押付けるサバン型摩耗試験機を改良したものであり、高温で高温潤滑油を摩擦面に供給し、高温での摩擦摩耗を評価する構造である。グリースの評価のため、高温潤滑油の代わりに高温空気と平板サンプルを加熱することで試験面を200℃に保持し、荷重100N、回転速度3000rpmで試験時間10分(繰り返し数1回)で評価した。
【0075】
【表4】
Figure 0003939200
【0076】
表4に示した試験結果からも明らかなように、実施例のものは非常に摩耗が少なく、高温での摩擦摩耗特性に優れていた。この場合も浸炭窒化したものが良い結果であった。また、180℃焼戻し品も試験時の耐熱時間が短いので評価することができたが、高温焼戻し品と大きく変わることはなかった。セラミックス(Si34)を試験片にした実施例7は、他の鋼試験片の実施例よりも更に摩耗が少ない結果であった。
【0077】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、内輪および外輪が、250℃以上の高温で焼戻されたHRC59以上の硬度を示す鋼材で形成され、潤滑グリースが所定の基油と増ちょう剤からなるグリース封入耐熱性転がり軸受としたので、高温での軸受寿命(潤滑寿命と材料の疲労寿命)をバランス良く長寿命にして、転がり軸受が高温・高荷重で断続運転する場合において焼付や潤滑不良がなく、特に高温・高荷重で摩耗量が少なく、低騒音レベルで長寿命の耐熱性転がり軸受になる利点がある。
【0078】
また、軸受材料を浸炭窒化することで、高温での表面硬度を確保し、一層の転動寿命の長寿命化や耐フレッティング、耐摩耗強度を向上させたものである。
【0079】
軸受鋼材として所定の成分からなるものを使用すると、コストパフォーマンスに優れたものになり、セラミックスの転動体を用いると常温から高温(200℃)まで安定して長寿命で耐摩耗特性も優れたものになる。また、鋼材に浸炭窒化処理により硬度をHRC61以上にしたものは一層優れた長寿命性および耐摩耗性がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の耐熱性転がり軸受の断面図
【符号の説明】
1 内輪
2 外輪
3 保持器
4 転動体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing in which lubricating grease is sealed in a bearing, and more particularly to a grease-sealed heat-resistant rolling bearing that can be used in a high temperature range of 200 ° C. or higher.
[0002]
[Prior art]
Bearings for plastic film stretchers such as polyethylene, dryer roll support bearings for paper machines, and alternators and electromagnetic clutch bearings that are electrical equipment auxiliary parts for automobiles have a maximum operating temperature of 150 ° C or higher. If normal lubricating grease that does not take heat resistance into consideration is sealed and lubricated, the volatilized base oil leaks from the bearing, and if it proceeds further and the lubricating oil is insufficient, seizure or poor lubrication may occur.
[0003]
Fluorine grease with excellent heat resistance that can be enclosed in a rolling bearing is not very widely used because it is very expensive, and it cannot be said that the lubrication characteristics are necessarily sufficient under normal temperature conditions.
[0004]
Furthermore, the hydrocarbon grease rust preventive agent is not uniformly dispersed in the fluorine grease, and it has been difficult to fully exhibit the rust preventive performance by mixing it.
[0005]
In other words, heat-resistant lubricating greases such as fluorine grease are not as stable at high temperatures as they are at low temperatures, and there is no other knowledge of lubricating greases that have stable and excellent lubricating properties over a wide temperature range from room temperature to about 200 ° C. The known lubricating grease with a low heat resistance level has a drawback that it is likely to leak due to oil repellency at high temperatures.
[0006]
On the other hand, when considering heat resistance from the material (steel material) of rolling bearings, JIS standard bearing steel that can withstand the use conditions up to 200 ° C can be tempered in advance at a temperature about 50 to 100 ° C higher than such use temperature. Even at high temperatures exceeding 200 ° C., the dimensional change can be considerably suppressed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when tempering at a high temperature exceeding 200 ° C. with respect to the material of a normal rolling bearing, the hardness and mechanical strength are weakened and it is easy to cause “rolling fatigue peeling”, “wear” or “cracking”. This shortens the service life of the bearing.
[0008]
Furthermore, under operating conditions in which the rolling bearing is operated intermittently at high temperatures, the lubricating oil volatilizes when left at a high temperature, causing a “lubricating oil film breakage”, so that “fretting wear” is likely to occur, and acoustic degradation occurs. And vibration, bearing life is shortened.
[0009]
In recent years, since the usage conditions of rolling bearings are often required to be high load and high speed, there are also increasing specifications that require high temperature heat resistance such as 200 ° C to 220 ° C.
[0010]
Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and when the rolling bearing is intermittently operated at high temperature and high load, there is no seizure or lubrication failure, and especially the amount of wear is small at high temperature and high load. Thus, a heat-resistant rolling bearing capable of maintaining a low rotational torque with a low noise level and a long service life is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, in a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are interposed between an inner ring and an outer ring and lubricating grease is sealed around the rolling elements, the inner ring and the outer ring have 250 The lubricating grease is made of a steel material having a hardness of HRC 59 or higher that has been tempered at a high temperature of ℃ or higher, and the lubricating grease is based on perfluoropolyether oil and synthetic oil, and is a particulate fluororesin and urea It was a grease-filled heat-resistant rolling bearing characterized by being a lubricating grease containing a compound as a thickener.
[0012]
The grease-filled heat-resistant rolling bearing of the present invention configured as described above has a predetermined hardness steel material (for example, high-speed tool steel, martensitic stainless steel, high-temperature steel, and the like. Since it is made of Si-Cr steel, etc., the inner ring and the outer ring are not worn and the dimensional change does not occur at the degree of friction at 200 ° C. or less, resulting in a shortage of lubricating oil at a high temperature for a short time. However, it is difficult to cause fretting phenomenon, and the rolling bearing has a long service life.
[0013]
Also, since the lubricating grease is a lubricating grease that uses perfluoropolyether oil and synthetic oil as a base oil and a particulate fluororesin and a urea compound as a thickener, the base oil is difficult to volatilize and the lubricating grease leaks. Is suppressed.
[0014]
In addition, the lubricating grease used in the present invention has been improved by the particulate fluororesin to which the physical properties of the conventional grease, which is easy to cure at high temperatures with only the urea compound, are improved, and has excellent heat resistance almost similar to that of the fluorine grease. Have.
[0015]
In addition, the lubricating grease used in the present invention can be used by uniformly dispersing hydrocarbon-based rust-preventing additives that could not be used as rust-preventing agents with conventional fluorine greases. It can be made.
[0016]
Further, in order to solve the same problem as described above, in the grease-filled heat-resistant rolling bearing having the above-described configuration, the steel material has 0.6 to 1.3 mass% of C and 0.3 to 3.0 mass of Si. %, Ni is 0.1 to 3.0% by mass, Mn is 0.2 to 1.5% by mass, and Cr is 0.3 to 5.0% by mass. it can.
[0017]
The above grease-filled heat-resistant rolling bearing made of a steel material with a predetermined composition described above has a reduced wear amount from room temperature to high temperature more reliably because the bearing is made of a steel material with a predetermined composition. Less bearings.
[0018]
In order to further improve the wear resistance, the steel material further contains 0.05 to 1.0% by mass of V, and 0.05 to 1.0% by mass of Mo. It is preferable to use an encapsulated heat resistant rolling bearing.
[0019]
A grease-filled heat-resistant rolling bearing in which inner and outer rings are formed of a steel material to which vanadium is added has improved wear resistance due to improved galling resistance, rolling fatigue resistance, and surface damage resistance.
[0020]
In addition, a rolling bearing in which the inner ring and the outer ring of such a heat-resistant rolling bearing are formed of steel and the rolling elements are formed of ceramics can suppress seizure and increase in wear caused by the so-called “togane” phenomenon. In addition, the conventional rolling bearing eliminates the drawback that seizure by the same kind of metal is likely to occur when the lubricating oil film is thin.
[0021]
Moreover, in the rolling bearing having the above-described configuration, it is preferable to use a grease-filled heat-resistant rolling bearing in which a carbonitriding layer having a hardness of HV725 (HRC61) or higher is formed on the steel material surface.
[0022]
Rolling bearings constructed in this way are carbonitrided on steel bearing materials, ensuring surface hardness at high temperatures, further extending rolling life, and improving fretting and wear resistance. Can be made.
[0023]
The grease-filled heat-resistant rolling bearing according to the present invention combines a predetermined grease and a bearing material in this way to prolong the bearing life (lubricating life and material fatigue life) in a well-balanced manner and to lubricate at high temperatures. It is possible to suppress the time-dependent acoustic deterioration and the occurrence of vibration due to fretting due to oil film breakage and wear.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
The grease-filled heat resistant rolling bearing of the embodiment shown in FIG. 1 has a plurality of rolling elements 4 interposed between an inner ring 1 and an outer ring 2 via a cage 3, and lubricating grease (not shown) is provided around the rolling elements 4. )) Is a deep groove ball bearing. The rolling bearing applicable to this invention may be a well-known form in which heat resistance is ensured by the material, and in particular, the type of the bearing and other forms can be used without any particular limitation.
[0026]
The steel material used in the present invention is adopted as a material for forming the cage 3 provided as necessary in addition to the inner ring 1 and the outer ring 2, and when used for a long time at the heat-resistant temperature of grease of a predetermined composition, It is a high-hardness steel material that can hold the rolling element reliably and rotatably with little dimensional change.
[0027]
Specific examples of the steel material include high speed tool steel such as M50, martensitic stainless steel containing 10% or more of Cr, and high Si steel. In particular, high-Si steel is a steel material that is suitable in terms of material cost and rolling life, and in particular, C is 0.6 to 1.3% by mass (% in the following steel material composition is all mass%). An alloy steel containing 0.3 to 3.0% of Si, 0.1 to 3.0% of Ni, 0.2 to 1.5% of Mn, and 0.3 to 5.0% of Cr By using it, it is possible to reduce the cost and improve the life of the raceway or rolling element at a high temperature.
[0028]
The above-described M50 is a Cr—Mo—V high-speed tool steel, and has a precipitation secondary hardening phenomenon due to tempering. Therefore, HRC60 or more can be secured even at high temperature tempering of 500 ° C. or higher. In addition, because of the high alloy, a large amount of carbide precipitates, and it is difficult to obtain the rolling life of the following high Si steel, but it is the most excellent in corrosion resistance, wear resistance and fretting resistance.
[0029]
Steel containing 10% or more of Cr also has high tempering resistance, excellent corrosion resistance, and stable austenite even at high temperature tempering, so it has a feature of excellent rolling life. The bearing can be made strong against fretting.
[0030]
On the other hand, a high Si material has no problem in terms of rolling life, but is slightly inferior to the above steel in terms of wear resistance and fretting resistance. Therefore, a composition in which C is increased and Cr or Ni is added. Is required. In particular, it is preferable to use the high Si steel having the predetermined composition described above.
[0031]
In that case, the amount of Si was included in the range of 0.3 to 3.0% because Si suppresses softening when the temperature becomes high, so that an effect of improving heat resistance can be expected. If the Si content is less than 0.3%, the effect cannot be obtained. Even if the Si content exceeds 3.0%, the effect is saturated, and hot workability and machinability are deteriorated.
[0032]
The reason why Ni was contained in an amount of 0.1 to 3.0%, V was 0.05 to 1.0%, and Mo was less than 0.05 to 0.25% alone or in combination was as follows. .
[0033]
Ni dissolves in steel and strengthens the matrix, suppresses the change of the structure particularly in the rolling fatigue process, and improves the toughness against cracking.
[0034]
Therefore, Ni has an effect of improving rolling fatigue characteristics, surface damage resistance, and fatigue crack strength, and in order to obtain these effects, Ni needs to be contained by 0.1% or more. However, even if Ni is contained exceeding 3.0%, a large amount of retained austenite is generated during the quenching process, and a predetermined hardness cannot be obtained, and the cost of the steel material is increased.
[0035]
Both Mn and Cr improve the hardenability of the steel material. Mn solidifies in the steel to strengthen the steel, and Cr forms carbides and strengthens the steel. The reason why the lower limit of the Mn content is 0.2% and the lower limit of the Cr content is 0.3% is to obtain these effects. Moreover, the upper limit of the Mn content was limited to 1.5% in order to avoid a decrease in machinability, and the upper limit of the Cr content was limited to 5.0% for large carbides. This is to prevent embrittlement due to formation. These elements can also improve rolling fatigue characteristics and improve crack fatigue strength by containing appropriate amounts. In particular, since Cr precipitates a large amount of carbide by adding to steel with increased C, wear resistance at high temperatures can be remarkably improved.
[0036]
The action of these alloy components prevents the surface from being softened even at high temperatures, and it can be made into a bearing part with excellent high-temperature life. Further, by adding the following amounts of V and Mo, further improvement of the characteristics is intended. Can do.
[0037]
V combines with carbon to precipitate fine carbides, refines crystal grains to improve strength and toughness, and suppresses softening at high temperatures. Therefore, like Ni described above, V has an effect of improving galling resistance, rolling fatigue characteristics, and surface damage resistance. In order to obtain this effect, the lower limit of the V content is set to 0.05%. The reason why the upper limit is limited to 1.0% is that if V is contained in a large amount exceeding 1.0%, machinability and hot workability are lowered.
[0038]
Mo improves the hardenability of the steel, prevents temper embrittlement, and further suppresses softening at high temperatures. Therefore, Mo also has an effect of improving galling resistance, rolling fatigue characteristics, and surface damage resistance. In order to obtain this effect, the lower limit of the Mo content is set to 0.05%. If the Mo content is 0.25% or more, the machinability is lowered and the steel material cost is also increased.
[0039]
In addition, forming bearing parts with ceramics such as Si 3 N 4 , SiC, Al 2 O 3 , and ZrO 2 also prevents wear due to wear resistance and seizure due to metal contact when the grease film is thin. effective. By using at least a rolling element as a ceramic, it is possible to prevent seizure and wear due to the “toggle” phenomenon.
[0040]
In this way, the combination of grease components and steel, preferably including ceramics, can increase the life at high temperatures (lubrication life and fatigue life of materials) in a well-balanced manner, and fretting by running out of the lubricating oil film when still at high temperatures. It is possible to suppress deterioration with time and vibration due to wear and vibration. Further, by carbonitriding the steel bearing material, it is possible to extend the rolling life and improve the fretting resistance and wear resistance.
[0041]
The perfluoropolyether oil, which is the base oil of the lubricating grease used in the present invention, is a compound in which the hydrogen atom of the aliphatic hydrocarbon polyester is substituted with a fluorine atom. Typical examples thereof include Krytox (DuPont product), Fomblin Y, Z, and M (Montesyson product names, shown in Chemical Formulas 2, 3, and 4 respectively) shown in the formula (1).
[0042]
[Chemical 1]
Figure 0003939200
[0043]
[Chemical 2]
Figure 0003939200
[0044]
[Chemical 3]
Figure 0003939200
[0045]
[Formula 4]
Figure 0003939200
[0046]
The type of synthetic oil that is another base oil is not particularly limited, and for example, polyol ester oil, alkyl diphenyl ether oil, polyolefin oil, and the like are used.
[0047]
Examples of the polyol ester oil include aromatic esters of alcohols having 7 to 22 carbon atoms and aromatic tricarboxylic acid or tetracarboxylic acid, aliphatic carboxylic acids having 7 to 22 carbon atoms and trimethylolpropane, pentaerythritol or dipenta. And esters with erythritol.
[0048]
Examples of the alkyl diphenyl ether oil include monoalkyl diphenyl ether and dialkyl diphenyl ether.
[0049]
Polyolefin oils are liquid at room temperature, and those having a kinematic viscosity of 100 mm 2 / s or more are preferable because of low evaporation loss.
[0050]
The particulate fluororesin that is a thickener for the lubricating grease used in the present invention is prepared by adjusting the fluororesin into fine particles that are easy to disperse in the base oil. It has good affinity with perfluoropolyether oil and is stable at high temperatures. It has good chemical resistance. Examples of the fluororesin include fluororesins such as tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer (FEP) and polytetrafluoroethylene (PTFE).
[0051]
Further, as the thickener made of a urea compound, diurea having two urea bonds in the molecule is preferable, and alicyclic urea and aromatic urea are more preferable in terms of heat resistance.
[0052]
Specific examples of the diurea compound include those shown in the following chemical formula 5.
[0053]
[Chemical formula 5]
Figure 0003939200
[0054]
Among the diurea compounds represented by the above formula, R 1 and R 3 are aliphatic groups, alicyclic groups or aromatic groups (R 1 and R 3 may be the same or different groups). Good) Alicyclic ureas or aromatic ureas are preferred from the viewpoint of heat resistance. In order to produce such a urea compound in a base oil, for example, an isocyanate compound equivalent to an isocyanate group may be reacted with a diisocyanate compound.
[0055]
Examples and Comparative Examples
The grease-encapsulated heat-resistant rolling bearings of Examples and Comparative Examples were produced by combining the lubricating grease and steel material shown in Table 1.
[0056]
“Fluorine-based G” shown in the column of grease type in Table 1 uses fluororesin particles (manufactured by DuPont: TPL) as a thickener and perfluoropolyether oil (manufactured by DuPont: Krytox 240AC) as a base oil. ) -Based fluorine grease.
[0057]
“Urea G” shown in Table 1 is a urea compound (in the formula of Chemical Formula 5, R 1 and R 3 are cyclohexyl groups, and R 2 is a diphenylmethane group as a thickener. ), And a urea-based grease using an aromatic ester oil (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd .: Prover T90) as a base oil.
[0058]
“(Fluorine + Urea) G” shown in Table 1 is a lubricating grease obtained by mixing 50% by weight of the above-mentioned fluorine-based grease and 50% by weight of the above-mentioned urea-based grease.
[0059]
The steel materials used in the examples are three kinds of necks (M50 of (1) and high C-Si-Ni steel of (2) and (3)) having the following composition (% by weight), and (4) is a comparative example. It is SUJ2 used for. In the following table, the types of steel materials are indicated by numbers with circles.
(1) 0.8C-0.3Si-4.0Cr-4.3Mo-1.0V (M50)
(2) 1.1C-1.0Si-1.5Mn-1.0Ni-1.5Cr steel (3) 1.1C-1.0Si-1.5Mn-1.0Ni-1.5Cr-0.5V-0.2Mo steel (4) 1.0C-0.3Si -0.5Mn-1.5Cr steel (SUJ2)
All the steels were quenched or carbonitrided and quenched, and then tempered at 550 ° C. for (1) and at 300 ° C. for (2) and (3). Incidentally, 550 ° C. is a standard tempering temperature of M50. The reason for tempering (2) and (3) at 300 ° C is that tempering at 250 ° C or higher is necessary to suppress changes over time in the conditions of use at 200 ° C, and the temperature was set to 300 ° C with a margin. It is. The steel material hardness after tempering was HRC 61.5 at M50, and HRC 59.5 to 60.5 and 60 to 61 for 300 ° C. tempered products (2) and (3), respectively. In addition, carbon steel that was carbonitrided and then tempered at 300 ° C. was HRC 61 or higher. The SUJ2 of (4) was HRC 56-57 after tempering at 300 ° C.
[0060]
The ball bearing 6206 of Example and Comparative Example (NTN Corp .: 6206C3) was produced from each steel material thus prepared to a predetermined hardness, and the following evaluation tests (1) to (4) were performed.
[0061]
The outline and results of each test are as follows.
{Circle around (1)} High Temperature Life Test with Ball Bearing 6206 The ball bearing (6206C3) of Example and Comparative Example was continuously loaded at high temperature and high load of load Fr = 6.86 kN, inner ring rotational speed 2000 rpm, test temperature: normal temperature to 200 ° C. The life was evaluated by rotating. The calculated life was 191 hours (without considering the lubrication coefficient), the number of samples N was 10, and the fatigue strength was evaluated by 10% life (the number of loads that can be used without damaging 90% of the samples).
[0062]
[Table 1]
Figure 0003939200
[0063]
As is clear from the results in Table 1, Comparative Example 2 has a relatively long life, but it has a life time of about 40% of Example 2 in which the same steel material is used. The other comparative examples had a short life due to the seizure caused by grease (urea grease) or due to the steel material (4) SUJ2.
[0064]
On the other hand, the life of Example 1 using M50 as the steel material was long, and Example 2 was very long in the normal temperature test. Example 6 in which the tempering temperature of the steel material is low (180 ° C.) is higher by about 3 points in hardness than HRC 62.5 to 63.5 in comparison with Example 2 in which the tempering temperature is 300 ° C., but its life does not change greatly. Long life.
[0065]
(2) Fine wear test (fafner type at normal temperature)
A Fafnier type fine wear test in accordance with ASTM D4170 was performed. The test piece used is a bearing type 51204 (inner diameter 20 × outer diameter × thickness 14 mm) and a sliding ball is a SUJ2 steel ball. Load 2450N or 7000N, rocking angle 12 degrees, rocking cycle 30Hz, grease amount 1 ± 0.1g, wear amount (mg) after 8 hours test time in a test atmosphere at normal temperature in the atmosphere as weight reduction value The results are shown in Table 2. The results in the table show the range of wear amount and the average value of 4 repetitions.
[0066]
[Table 2]
Figure 0003939200
[0067]
Although it was not a high-temperature evaluation due to the structure of the testing machine, there was little wear in the examples combining grease and steel. In particular, Example 1 using the steel material (1) was stable and excellent in terms of wear.
[0068]
The steel material (4) of SUJ2 had a considerable wear resistance effect only with fluorine and urea grease or with urea grease alone. The reason why the difference in steel and grease was less likely to appear in the high-temperature life test was that the properties of the steel did not affect because the test conditions were at room temperature. It was considered that the steel ball oscillated as described above and the mating steel ball was normal SUJ2 and therefore did not wear severely.
[0069]
As a wear test at normal temperature, Example 6 in which the tempering temperature of the steel material was low (180 ° C.) was also tested, but the wear was less because of the high hardness compared to Example 2 in which the tempering temperature was 300 ° C. In addition, steel material 1 (M50), which was less worn due to the use of the grease of the example, was worn much in comparative example 7 using fluorine grease, and it was not grease increased with a fluorine-based resin and a urea compound. It can be said that the wear resistance characteristics cannot be fully utilized.
[0070]
(3) Fine wear test (friction of steel ball against plate)
In order to confirm the wear characteristics against microslip such as fretting, a fine wear test was performed using a fretting tester (manufactured by NTN). That is, one steel ball made of SUJ2 or having the composition shown in Table 3 was pressed against a flat plate test piece (20 mm square and 5 mm thick) of steel with a load of 98 N or 294 N, and the contact amplitude was 0.47 mm. The sample was slid back and forth at a frequency of 30 Hz for 8 hours (one repetition). After this test, (1) the wear depth of the flat plate and (2) the wear volume of the steel ball were measured.
[0071]
(1) The wear depth of the flat plate was determined by measuring five points perpendicular to the wear direction with a surface roughness meter (Tarisurf) and determining the maximum depth. (2) The wear volume V of the steel ball was determined from the wear scar diameter using the following formula, and the results are shown in Table 3. Incidentally, in this test, since the amount of rocking is small, it is difficult for the lubricant to intervene on the test surface, and wear is accelerated.
V = (πh 2 × (3r−h)) / 3, h = r− (4r 2 −C 2 ) 1/2 / 2 (where r = steel ball radius, h = steel ball wear) Depth, C = wear scar diameter.)
[0072]
[Table 3]
Figure 0003939200
[0073]
As is clear from the results in Table 3, as in the case of the Fafner type test results, the wear of the flat plate and the steel ball was small in the combination of the examples. In particular, steel balls for sliding contact are formed with the composition of the example, and the carbonitriding or tempering temperature is low (Example 3a, Example 5 or 6) on the flat plate, and ceramic (Si 3 N 4 ) is used ( In Example 7), wear was particularly reduced.
[0074]
{Circle around (4)} Friction and Wear Test at High Temperature Evaluation was performed at 200 ° C. using a high temperature Sabang type friction and wear tester. The high temperature friction and wear tester (manufactured by NTN) has a wrapping finished flat plate (length 40mm, width 6mm, thickness 5mm) and rotating ring (outer diameter M50 made outer diameter 100mm, inner diameter 30mm, thickness This is an improvement of a Sabang type wear tester that presses 10 mm), and has a structure in which high-temperature lubricating oil is supplied to a friction surface at a high temperature to evaluate frictional wear at a high temperature. For the evaluation of grease, the test surface is maintained at 200 ° C. by heating high-temperature air and a flat plate sample instead of high-temperature lubricating oil, and evaluated at a load of 100 N and a rotation speed of 3000 rpm for a test time of 10 minutes (repetition number of 1 time). did.
[0075]
[Table 4]
Figure 0003939200
[0076]
As is apparent from the test results shown in Table 4, the examples had very little wear and were excellent in friction and wear characteristics at high temperatures. Also in this case, carbonitriding was a good result. Further, the 180 ° C. tempered product could be evaluated because of its short heat resistance time during the test, but it was not significantly different from the high temperature tempered product. Example 7 which used ceramics (Si 3 N 4 ) as a test piece was a result of less wear than the examples of other steel test pieces.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inner ring and the outer ring are made of a steel material having a hardness of HRC 59 or higher tempered at a high temperature of 250 ° C. or higher, and the lubricating grease includes a predetermined base oil and a thickener. Encapsulated heat-resistant rolling bearings have a long and well-balanced bearing life (lubrication life and material fatigue life) at high temperatures, and there is no seizure or lubrication failure when the rolling bearing is intermittently operated at high temperatures and high loads. Especially, there is an advantage that it becomes a heat-resistant rolling bearing with a low wear level, a low noise level, and a long life at a high temperature and high load.
[0078]
In addition, carbonitriding of the bearing material ensures the surface hardness at high temperatures, and further increases the rolling life, fretting resistance, and wear resistance.
[0079]
Use of bearing steels made of certain components will give excellent cost performance, and use of ceramic rolling elements will provide stable and long-life and excellent wear resistance from room temperature to high temperature (200 ° C). become. Further, a steel material having a hardness of HRC 61 or higher by carbonitriding has a further excellent long life and wear resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat-resistant rolling bearing of an embodiment.
1 Inner ring 2 Outer ring 3 Cage 4 Rolling element

Claims (5)

内輪および外輪の間に複数の転動体を介在させ、前記転動体の周囲に潤滑グリースを封入した転がり軸受において、
前記内輪および外輪が、250℃以上の高温で焼戻されたHRC59以上の硬度を示す鋼材で形成されたものであると共に、前記潤滑グリースが、パーフルオロポリエーテル油および合成油を基油とし、かつ粒子状フッ素樹脂およびウレア化合物を増ちょう剤とする潤滑グリースであることを特徴とするグリース封入耐熱性転がり軸受。
In a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are interposed between an inner ring and an outer ring, and lubricating grease is sealed around the rolling elements,
The inner ring and the outer ring are made of a steel material having a hardness of HRC 59 or higher tempered at a high temperature of 250 ° C. or higher, and the lubricating grease is based on perfluoropolyether oil and synthetic oil, A grease-filled heat-resistant rolling bearing characterized by being a lubricating grease containing a particulate fluororesin and a urea compound as a thickener.
鋼材が、Cを0.6〜1.3質量%、Siを0.3〜3.0質量%、Niを0.1〜3.0質量%、Mnを0.2〜1.5質量%、かつCrを0.3〜5.0質量%含有する合金鋼材である請求項1に記載のグリース封入耐熱性転がり軸受。Steel material is 0.6 to 1.3% by mass of C, 0.3 to 3.0% by mass of Si, 0.1 to 3.0% by mass of Ni, and 0.2 to 1.5% by mass of Mn. The grease-filled heat-resistant rolling bearing according to claim 1, which is an alloy steel material containing 0.3 to 5.0 mass% of Cr. 鋼材が、Vを0.05〜1.0質量%、Moを0.05質量%以上0.25質量%未満含有する鋼材である請求項1または2に記載のグリース封入耐熱性転がり軸受。The grease-filled heat-resistant rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein the steel material is a steel material containing 0.05 to 1.0 mass% V and 0.05 to less than 0.25 mass% Mo. 内輪および外輪を鋼材で形成し、転動体をセラミックスで形成した請求項1〜3のいずれかに記載のグリース封入耐熱性転がり軸受。The grease-sealed heat-resistant rolling bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner ring and the outer ring are made of steel and the rolling elements are made of ceramics. 鋼材表面に、HV725(HRC61)以上の硬度の浸炭窒化層を形成した請求項1〜4のいずれかに記載のグリース封入耐熱性転がり軸受。The grease-sealed heat-resistant rolling bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein a carbonitriding layer having a hardness of HV725 (HRC61) or higher is formed on a steel material surface.
JP2002155863A 2002-05-29 2002-05-29 Grease-filled heat-resistant rolling bearing Expired - Lifetime JP3939200B2 (en)

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