JP6817086B2 - 転動部品の製造方法 - Google Patents
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Description
<転動部品および軸受の構成>
図1は、本実施形態に係る軸受の断面模式図である。本実施の形態に係る軸受の一例である転がり軸受について、図1を用いて説明する。
上述のように、本開示に従った転動部品の一例である外輪10、内輪11、玉12は、軸受鋼からなり、表面を有し、厚みが10mm以上である。さらに、外輪10、内輪11、玉12において、表面から0.5mmの深さとなる位置での圧縮残留応力は100MPa以上である。また、本実施形態に従った軸受としての深溝玉軸受1は、軌道部材としての外輪10および内輪11と、複数の転動体としての玉12とを備える、複数の玉12は、外輪10および内輪11に接触し、円環状の軌道上に配置される。外輪10、内輪11および玉12の少なくともいずれか1つは、上記転動部品である。このような構成により、表面から十分深い領域に圧縮残留応力が付与されているため、外輪10、内輪11、玉12において圧痕の形成が抑制される。このため、深溝玉軸受1の静定格荷重を従来より向上させることができる。
図1に示した深溝玉軸受1の製造方法を説明する。図3は、図1に示した軸受の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
<軸受の構成および作用効果>
図6は、本実施形態に係る軸受の断面模式図である。図6に示す軸受は深溝玉軸受であって、基本的に図1に示した深溝玉軸受と同様の構成を備えるが、転動部品としての外輪10、内輪11、玉12の表面を含む領域に窒素富化層を含む硬化層10C、11C、12Cが形成されている点が、図1に示した深溝玉軸受1と異なっている。
図6に示した深溝玉軸受1の製造方法は、基本的に図1に示した深溝玉軸受の製造方法と同様であるが、図3に示した加熱工程(S20)において一部異なる。具体的には、図6に示した深溝玉軸受1の製造方法においては、図3の工程(S20)が成形体に窒化処理を行うことを含む。窒化処理としては従来周知の任意の処理方法を用いることができる。また、工程(S20)において浸炭窒化処理を行ってもよい。このようにすれば、外輪10、内輪11、玉12となるべき成形体の表面を含む領域に窒素富化層を形成することができる。上記工程(S20)以外の工程については、図1に示した深溝玉軸受の製造方法と同様の工程を実施することにより、図6に示した深溝玉軸受1を製造することができる。
以下、本開示に係る転動部品および軸受の効果を確認するために行った実験を説明する。
実験用の試料として、JIS規格SUJ2からなる試験片1〜3を準備した。試験片1は、薄肉リングであって、そのサイズは外径60mm、内径55mm、中心軸方向での幅15mmである。試験片2は厚肉リングであって、そのサイズは外径60mm、内径30mm、幅15mmである。試験片3は、円柱状のコロであって、中心軸に垂直な方向での外径が25mm、高さが25mmの中実体である。各試験片1〜3について、それぞれ5個の試験片を準備した。
(1) 焼入処理
上記試験片1〜3について、加熱後冷却することで焼入処理を行った。図7は、焼入処理におけるヒートパターンを示すグラフである。図7の横軸は時間を示し、縦軸は加熱温度を示す。図7からわかるように、各試料とも真空雰囲気中で所定の昇温速度で昇温した後、まず加熱温度750℃、加熱時間30分とした第1熱処理を実施した。その後、さらに昇温して加熱温度800℃、加熱時間60分とした第2熱処理を実施した。そして、流速5.5m/sの流水を冷媒として用いて、各試料を冷却することで焼入処理を実施した。具体的には、長さ5m、幅2m、深さ3mの水槽に1.5トン/秒の送水能力を持つポンプを設置して水流を発生させた。急冷ゾーンの寸法は長さ0.52m、幅0.53m、深さ0.8mである。このような設備を用いて各試料を冷却した。
次に、上記焼入処理後の試験片3について、焼戻処理を実施した。処理条件は、焼戻温度180℃、加熱時間2時間とし、大気中で処理した。
上記焼入処理後焼戻処理前と、焼戻処理後とにおいて、残留応力分布を測定した。測定では、株式会社リガク製のX線応力測定装置を用いてフェライト相(α相)あるいはマルテンサイト相(α’相)について測定を行った。
(1) 焼入処理後の残留応力の分布
図8は、焼入処理後焼戻処理前の残留応力分布を示すグラフである。図8の横軸は試験片表面からの深さ(単位:μm)を示し、縦軸は各試験片の周方向での残留応力(単位:MPa)を示す。なお、縦軸の残留応力においてマイナス(−)は圧縮応力を示す。図8では、試験片1が薄肉リングと表示され、試験片2が厚肉リングと表示され、試験片3がコロと表示されている。
図9は、焼戻前後での残留応力分布を示すグラフである。図9の縦軸および横軸は図8の縦軸および横軸と同様である。図9においては、焼入処理後焼戻処理前のデータを焼戻なしと表示し、焼戻処理後のデータを180℃×2hと表示している。図9は、試験片3についてのデータを示している。
図10は、焼戻温度と残留応力との関係を示すグラフである。図10は、試験片3についてのデータを示している。図10において横軸は焼戻温度(単位:℃)を示し、縦軸は表面から500μmの位置での残留応力(単位:MPa)を示す。
図11は、試料の肉厚と残留応力との関係を示すグラフである。図11の横軸は試験片の肉厚(単位:mm)を示し、縦軸は焼入処理後焼戻処理前の残留応力の値(単位:MPa)を示す。図11では、試験片1のデータが肉厚2.5mmでのデータとして表示され、試験片2のデータが肉厚15mmでのデータとして表示され、試験片3のデータが肉厚25mmのデータとして表示されている。ここで、試験片1〜3は、いずれもJIS規格SUJ2により構成されている。そのため、図11に示したデータから、JIS規格SUJ2からなる転動部品では、肉厚が10mmあれば表面から500μmの深さで約100MPaの圧縮残留応力が得られると推測される。
Claims (2)
- 軸受鋼からなり、表面を有し、厚みが10mm以上の成形体を、前記成形体の前記表面の温度がA1点以上になるように加熱する工程と、
前記成形体をMs点以下の温度に冷却する工程とを備え、
前記冷却する工程では、前記成形体を流水に接触させることにより前記成形体を冷却し、
前記流水の流速は3m/s以上、6m/s以下とし、
前記表面から0.3mmの深さとなる位置での圧縮残留応力が100MPa以上とする、転動部品の製造方法。 - 前記加熱する工程は、前記成形体に窒化処理を行うことを含む、請求項1に記載の転動部品の製造方法。
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