JPH04357324A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JPH04357324A
JPH04357324A JP15786291A JP15786291A JPH04357324A JP H04357324 A JPH04357324 A JP H04357324A JP 15786291 A JP15786291 A JP 15786291A JP 15786291 A JP15786291 A JP 15786291A JP H04357324 A JPH04357324 A JP H04357324A
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steel
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Kikuo Maeda
喜久男 前田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、10
%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。
【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。
【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
【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0.10
%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SUJ3
)、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【発明の効果】 【図面の簡単な説明】
【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)。
【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。
【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。
【符号の簡単な説明】
1    転動体 2    軌道輪 3    ファィバーフローの方向線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
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