JPH0139512B2 - - Google Patents
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- JPH0139512B2 JPH0139512B2 JP12651384A JP12651384A JPH0139512B2 JP H0139512 B2 JPH0139512 B2 JP H0139512B2 JP 12651384 A JP12651384 A JP 12651384A JP 12651384 A JP12651384 A JP 12651384A JP H0139512 B2 JPH0139512 B2 JP H0139512B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
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- F16J15/344—Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
-
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- F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Description
本発明は建設機械や建設車両の軸封装置として
用いられるフローテイングシール、特に鋳鉄製フ
ローテイングシールに関するものである。 フローテイングシールは第１図に示す如く回転
軸１の端部に配されて、ケーシング２と回転カバ
ー３側とにそれぞれＯリング５，５を介して組付
けられるものであり、フローテイングシール４，
４はそれぞれケーシング２、回転カバー３とに結
合されてシール面６，６にて回転摺動する。ここ
でケーシング２と回転カバー３の間から浸入する
土砂や塵、汚水はＯリンング５，５及びフローテ
イングシールのシール面６，６にてシールされる
もので、シール面６，６は摺動条件にある理由に
よつて特別なシール性、即ち耐摩耗性、耐食性が
必要とされる。 また、フローテイングシールは重車両に用いら
れた場合、回転軸を介して強い衝撃を受ける頻度
が高く、従つて耐衝撃性も備えなければならな
い。 かかるフローテイングシールとしては主にシー
ル面の耐摩耗性を重視して、耐摩耗性鋳鉄、例え
ば白鋳鉄や、Cr−Mo合金鋳鉄が使用されてき
た。これらの合金鋳鉄は主として高硬度なCr炭
化物を多量に含むことで耐摩耗性効果を得るもの
で、さらに鋳放しのままでマルテンサイト化され
ることにより基地強度、硬度にも優れる。 しかしながらかかる耐摩耗性合金鋳鉄では焼入
れされることにより耐摩耗性効果に優れる一方
で、高硬度ではあるが脆弱なCr炭化物を組織中
に多量に含む為に靭性に乏しく、わずかの衝撃に
より破損してしまう傾向がある。 また他方において、フローテイングシールのシ
ール面のみに耐摩耗性に優れるチル層を形成する
ための表面チル化手段として再溶融冷却によるチ
ル化が注目されており、例えば特公昭51−49573
号や特公和48−25289号等に示される如く、チル
化され難い材料表面を電子ビーム照射により再溶
融し母材自体の熱容量により急冷することで耐摩
耗性に優れるチル組織を形成しうるものである。 以上のことから本発明の目的は、この再溶融冷
却したチル組織を有するフローテイングシールを
さらに改良し、フローテイングシールとしてのシ
ール面の耐摩耗性に優れ、かつ母材の強度に優れ
たものを提供することである。 本発明のフローテイングシールは特許請求の範
囲の記載した如く、球状黒鉛鋳鉄を母材とし、か
つシール面は再溶融冷却チル組織を有することを
特徴とするものであり、特に母材の化学成分が重
量％にて、Ｃ：3.0〜4.0％、Si：2.0〜3.0％、
Mn：0.4〜1.0％、Cr：：0.05〜1.5％、CuとNiの
うち１種又は２種で0.5〜4.0％、Mo：0.1〜1.5
％、球状黒鉛化処理元素であるMg、Ca、Ce等希
土類元素の１種又は２種以上を0.01〜0.20％、残
部不可避不純物とFeから成ることを特徴とする
ものである。 上記の特徴を有する本発明のフローテイングシ
ールはシール面に再溶融冷却に固有な緻密なチル
組織を有すると共に、母材自体は靭性が高く強度
に優れるものである。 成分の限定理由を以下に述べる。 Ｃはチル組織のセメンタイト量を制御すると共
に母材組織を調整するもので、3.0％未満である
とチル組織のセメンタイト量が不十分となり耐摩
耗性に不足し、さらに母材の被削性が低下する。
一方4.0％超ではチル組織のセメンタイトが粗大
化し、チル組織に再溶融によるブローホールが生
じ易くなり、又母材の黒鉛量が過多となり強度が
低下するため3.0〜4.0％で選択される。 SiはＣ量とも関係するが鋳鉄の球状黒鉛形成に
寄与するものであり、2.0％未満であると球状黒
鉛化が進まず、また母材自体がチル化し被削性が
著しく低下し、3.0％を超えると母材強度が低下
する他、再溶融チルに際しブローホールが生じ易
く、2.0〜3.0％で選択される。 Mnは基地組織をパーライト化させるために添
加するが、1.0％超では白銑化が進みパーライト
性は過少となるために被切削性の劣下を招く。ま
た0.4％未満では基地中のフエライト量が増加し
て機械的性質が劣下するので、0.4〜1.0％で選択
される。 Crは高硬度の炭化物を形成させて耐摩耗性を
向上させるが、0.05％未満では硬度向上の効果が
得られず、1.5％超では母材の鋳放し硬度が高く
なり過ぎて切削性を害するので、0.05〜1.5％で
選択する。 Cuは鋳鉄の肉厚感受性を低下させ、母材の強
度と耐食性を向上させるが、4.0％以上では基地
中に完全に固溶せず析出する為に母材の機械的性
質の低下を招く。またNiはCuと同様に鋳鉄の肉
厚感受性を低下させ基地強度を向上させることに
効果がある。薄肉材の場合、Cu単独の添加では
Cr、Mo等の影響で白銑化しやすくなるが、Cuよ
りも黒鉛化傾向の大きいNiの添加によつて白銑
化を抑制することができる。従つてCuとNiのう
ち１種又は２種の添加によつて母材の肉厚感受性
の低下、白銑化の防止、基地強度、耐食性の向上
に効果があるが、4.0％超では基地のベイナイト
化さらには残留オーステナイト化の増加を招き、
強度を低下させる。一方0.5％未満では上記の効
果が得られない。従つて0.5〜4.0％で選択され
る。 Moは基地強度を向上させ、再溶融チル組織の
基地をマルテンサイト化させるが、0.1％未満で
は効果がなく、1.5％超では母材のマルテンサイ
ト化又はベイナイト化が進み被削性が低下するた
め0.1〜1.5％で選択する。 Mg、Ca、Ce等希土類元素は黒鉛球状化剤とし
て必要な元素であり、ドロスによ欠陥の発生や白
銑化傾向を防止するために、鋳物中に残存する量
を１種又は２種以上で0.20％以下とする。 不可避不純物は主としてＰ、Ｓであるが、各々
0.3％以下、0.04％以下に抑えることが望ましい。 以上説明した如き化学成分よりなる本発明フロ
ーテイングシールは鋳造されて後にシール面が再
溶融冷却されてチル組織６１が形成される。かか
る再溶融手段には104W／cm2〜107W／cm2の高密度
エネルギ熱源、具体的には電子ビーム、レーザビ
ーム、TIGアーク、プラズマアークが用いられ
る。ただし107W／cm2を超えた高密度エネルギで
はシール面の再溶融以前に表面が蒸発して、衝撃
硬化を受けるものの充分な再溶融層が得られず、
104W／cm2未満の相対的に低密度なエネルギ加熱
では再溶融されて冷却される速度が遅く、母材へ
の熱影響が多大であるばかりか、チル組織もモツ
トル状となり充分な硬度と強度が得られない。 実施例 本発明材の性能確認試験を行なつた。 表に示すように、No.１、２、３、４の試料が本
発明材で、No.５、６が比較材である（No.５はCr
−Mo鋳鉄でNo.６は高Cr鋳鉄）。 各々、溶解、鋳造、荒加工、再溶融（TIGアー
ク照射）、仕上げ加工の工程によつて試料を作成
し、硬度測定とシヤルピー衝撃試料による衝撃値
の測定及び摩耗量の測定を行なつた。 摩耗量の測定は、各々の供試材を８×７×５mm
の平板状試料に加工し、これを平面接触滑り摩耗
試験機における固定片として40φ×10mmのローラ
状に加工した回転片の円周面に圧接し、その圧接
面に対して常時潤滑油を供給した。 試験条件は以下の通りである。
用いられるフローテイングシール、特に鋳鉄製フ
ローテイングシールに関するものである。 フローテイングシールは第１図に示す如く回転
軸１の端部に配されて、ケーシング２と回転カバ
ー３側とにそれぞれＯリング５，５を介して組付
けられるものであり、フローテイングシール４，
４はそれぞれケーシング２、回転カバー３とに結
合されてシール面６，６にて回転摺動する。ここ
でケーシング２と回転カバー３の間から浸入する
土砂や塵、汚水はＯリンング５，５及びフローテ
イングシールのシール面６，６にてシールされる
もので、シール面６，６は摺動条件にある理由に
よつて特別なシール性、即ち耐摩耗性、耐食性が
必要とされる。 また、フローテイングシールは重車両に用いら
れた場合、回転軸を介して強い衝撃を受ける頻度
が高く、従つて耐衝撃性も備えなければならな
い。 かかるフローテイングシールとしては主にシー
ル面の耐摩耗性を重視して、耐摩耗性鋳鉄、例え
ば白鋳鉄や、Cr−Mo合金鋳鉄が使用されてき
た。これらの合金鋳鉄は主として高硬度なCr炭
化物を多量に含むことで耐摩耗性効果を得るもの
で、さらに鋳放しのままでマルテンサイト化され
ることにより基地強度、硬度にも優れる。 しかしながらかかる耐摩耗性合金鋳鉄では焼入
れされることにより耐摩耗性効果に優れる一方
で、高硬度ではあるが脆弱なCr炭化物を組織中
に多量に含む為に靭性に乏しく、わずかの衝撃に
より破損してしまう傾向がある。 また他方において、フローテイングシールのシ
ール面のみに耐摩耗性に優れるチル層を形成する
ための表面チル化手段として再溶融冷却によるチ
ル化が注目されており、例えば特公昭51−49573
号や特公和48−25289号等に示される如く、チル
化され難い材料表面を電子ビーム照射により再溶
融し母材自体の熱容量により急冷することで耐摩
耗性に優れるチル組織を形成しうるものである。 以上のことから本発明の目的は、この再溶融冷
却したチル組織を有するフローテイングシールを
さらに改良し、フローテイングシールとしてのシ
ール面の耐摩耗性に優れ、かつ母材の強度に優れ
たものを提供することである。 本発明のフローテイングシールは特許請求の範
囲の記載した如く、球状黒鉛鋳鉄を母材とし、か
つシール面は再溶融冷却チル組織を有することを
特徴とするものであり、特に母材の化学成分が重
量％にて、Ｃ：3.0〜4.0％、Si：2.0〜3.0％、
Mn：0.4〜1.0％、Cr：：0.05〜1.5％、CuとNiの
うち１種又は２種で0.5〜4.0％、Mo：0.1〜1.5
％、球状黒鉛化処理元素であるMg、Ca、Ce等希
土類元素の１種又は２種以上を0.01〜0.20％、残
部不可避不純物とFeから成ることを特徴とする
ものである。 上記の特徴を有する本発明のフローテイングシ
ールはシール面に再溶融冷却に固有な緻密なチル
組織を有すると共に、母材自体は靭性が高く強度
に優れるものである。 成分の限定理由を以下に述べる。 Ｃはチル組織のセメンタイト量を制御すると共
に母材組織を調整するもので、3.0％未満である
とチル組織のセメンタイト量が不十分となり耐摩
耗性に不足し、さらに母材の被削性が低下する。
一方4.0％超ではチル組織のセメンタイトが粗大
化し、チル組織に再溶融によるブローホールが生
じ易くなり、又母材の黒鉛量が過多となり強度が
低下するため3.0〜4.0％で選択される。 SiはＣ量とも関係するが鋳鉄の球状黒鉛形成に
寄与するものであり、2.0％未満であると球状黒
鉛化が進まず、また母材自体がチル化し被削性が
著しく低下し、3.0％を超えると母材強度が低下
する他、再溶融チルに際しブローホールが生じ易
く、2.0〜3.0％で選択される。 Mnは基地組織をパーライト化させるために添
加するが、1.0％超では白銑化が進みパーライト
性は過少となるために被切削性の劣下を招く。ま
た0.4％未満では基地中のフエライト量が増加し
て機械的性質が劣下するので、0.4〜1.0％で選択
される。 Crは高硬度の炭化物を形成させて耐摩耗性を
向上させるが、0.05％未満では硬度向上の効果が
得られず、1.5％超では母材の鋳放し硬度が高く
なり過ぎて切削性を害するので、0.05〜1.5％で
選択する。 Cuは鋳鉄の肉厚感受性を低下させ、母材の強
度と耐食性を向上させるが、4.0％以上では基地
中に完全に固溶せず析出する為に母材の機械的性
質の低下を招く。またNiはCuと同様に鋳鉄の肉
厚感受性を低下させ基地強度を向上させることに
効果がある。薄肉材の場合、Cu単独の添加では
Cr、Mo等の影響で白銑化しやすくなるが、Cuよ
りも黒鉛化傾向の大きいNiの添加によつて白銑
化を抑制することができる。従つてCuとNiのう
ち１種又は２種の添加によつて母材の肉厚感受性
の低下、白銑化の防止、基地強度、耐食性の向上
に効果があるが、4.0％超では基地のベイナイト
化さらには残留オーステナイト化の増加を招き、
強度を低下させる。一方0.5％未満では上記の効
果が得られない。従つて0.5〜4.0％で選択され
る。 Moは基地強度を向上させ、再溶融チル組織の
基地をマルテンサイト化させるが、0.1％未満で
は効果がなく、1.5％超では母材のマルテンサイ
ト化又はベイナイト化が進み被削性が低下するた
め0.1〜1.5％で選択する。 Mg、Ca、Ce等希土類元素は黒鉛球状化剤とし
て必要な元素であり、ドロスによ欠陥の発生や白
銑化傾向を防止するために、鋳物中に残存する量
を１種又は２種以上で0.20％以下とする。 不可避不純物は主としてＰ、Ｓであるが、各々
0.3％以下、0.04％以下に抑えることが望ましい。 以上説明した如き化学成分よりなる本発明フロ
ーテイングシールは鋳造されて後にシール面が再
溶融冷却されてチル組織６１が形成される。かか
る再溶融手段には104W／cm2〜107W／cm2の高密度
エネルギ熱源、具体的には電子ビーム、レーザビ
ーム、TIGアーク、プラズマアークが用いられ
る。ただし107W／cm2を超えた高密度エネルギで
はシール面の再溶融以前に表面が蒸発して、衝撃
硬化を受けるものの充分な再溶融層が得られず、
104W／cm2未満の相対的に低密度なエネルギ加熱
では再溶融されて冷却される速度が遅く、母材へ
の熱影響が多大であるばかりか、チル組織もモツ
トル状となり充分な硬度と強度が得られない。 実施例 本発明材の性能確認試験を行なつた。 表に示すように、No.１、２、３、４の試料が本
発明材で、No.５、６が比較材である（No.５はCr
−Mo鋳鉄でNo.６は高Cr鋳鉄）。 各々、溶解、鋳造、荒加工、再溶融（TIGアー
ク照射）、仕上げ加工の工程によつて試料を作成
し、硬度測定とシヤルピー衝撃試料による衝撃値
の測定及び摩耗量の測定を行なつた。 摩耗量の測定は、各々の供試材を８×７×５mm
の平板状試料に加工し、これを平面接触滑り摩耗
試験機における固定片として40φ×10mmのローラ
状に加工した回転片の円周面に圧接し、その圧接
面に対して常時潤滑油を供給した。 試験条件は以下の通りである。
【表】
【表】
荷重……80Kgｆ、周速……１ｍ／ｓ、潤滑油…
…R30＋３％アルミナ粉、油温……75℃、試験時
間……７時間。 回転片（相手材）が固定片（当試料）と同一材
料の場合が表における摩耗量、回転片が高Cr
鋳鉄材の場合が摩耗量である。 この結果、比較材No.６は再溶融によつてブロー
ホールが生じ、チル部の硬度は測定不能だつた。
本発明材は比較材よりも格段に高い衝撃値を示
し、耐衝撃性の高いことが証明され、また摩耗量
は比較材と同程度の値を示した。また母材の硬度
が低いので切削性も良好である。 第２図に本発明材の母材部分の組織写真（200
倍）を、また第３図に母材と再溶融チルの境界部
分の組織写真（50倍）を示す。 以上述べたように、本発明のフローテイングシ
ールは耐衝撃性と表面の耐摩耗性が優れており、
また切削性も良好な材料である。
…R30＋３％アルミナ粉、油温……75℃、試験時
間……７時間。 回転片（相手材）が固定片（当試料）と同一材
料の場合が表における摩耗量、回転片が高Cr
鋳鉄材の場合が摩耗量である。 この結果、比較材No.６は再溶融によつてブロー
ホールが生じ、チル部の硬度は測定不能だつた。
本発明材は比較材よりも格段に高い衝撃値を示
し、耐衝撃性の高いことが証明され、また摩耗量
は比較材と同程度の値を示した。また母材の硬度
が低いので切削性も良好である。 第２図に本発明材の母材部分の組織写真（200
倍）を、また第３図に母材と再溶融チルの境界部
分の組織写真（50倍）を示す。 以上述べたように、本発明のフローテイングシ
ールは耐衝撃性と表面の耐摩耗性が優れており、
また切削性も良好な材料である。
第１図は本発明フローテイングシールを装着し
た回転軸端部を示す断面図、第２図は本発明フロ
ーテイングシールの母材部分の金属組織写真、第
３図は同じく母材と再溶融チルの境界部分の金属
組織写真である。 １……回転軸、４……フローテイングシール、
５……Ｏリング、６……シール面、６１……チル
組織形成部分。
た回転軸端部を示す断面図、第２図は本発明フロ
ーテイングシールの母材部分の金属組織写真、第
３図は同じく母材と再溶融チルの境界部分の金属
組織写真である。 １……回転軸、４……フローテイングシール、
５……Ｏリング、６……シール面、６１……チル
組織形成部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 球状黒鉛鋳鉄を母材とし、かつシール面は再
溶融冷却チル組織を有することを特徴とするフロ
ーテイングシール。 ２ 球状黒鉛鋳鉄を母材とし、かつシール面は再
溶融冷却チル組織を有するフローテイングシール
であつて、化学成分が重量％にて、Ｃ：3.0〜4.0
％、Si：2.0〜3.0％、Mn：0.4〜1.0％、Cr：0.05
〜1.5％、CuとNiのうち１種又は２種で0.5〜4.0
％、Mo：0.1〜1.5％、球状黒鉛化処理元素であ
るMg、Ca、Ce等希土類元素の１種又は２種以上
を0.01〜0.20％、残部不可避不純物とFeから成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフ
ローテイングシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12651384A JPS616464A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | フロ−テイングシ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12651384A JPS616464A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | フロ−テイングシ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616464A JPS616464A (ja) | 1986-01-13 |
| JPH0139512B2 true JPH0139512B2 (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=14937064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12651384A Granted JPS616464A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | フロ−テイングシ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616464A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190186632A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-20 | Caterpillar Inc. | Integrated debris barrier on metal face seals |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP12651384A patent/JPS616464A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS616464A (ja) | 1986-01-13 |
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