JPH0813072A - アルミニウム合金軸受 - Google Patents
アルミニウム合金軸受Info
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- JPH0813072A JPH0813072A JP6150813A JP15081394A JPH0813072A JP H0813072 A JPH0813072 A JP H0813072A JP 6150813 A JP6150813 A JP 6150813A JP 15081394 A JP15081394 A JP 15081394A JP H0813072 A JPH0813072 A JP H0813072A
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- Japan
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- particles
- aluminum alloy
- mating shaft
- sliding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】相手軸との摺動初期に早期になじみを生じさ
せ、摺動初期における異常摩耗や焼付きを防止する。 【構成】平均粒子径１．０〜４．０μｍのＳｉ粒子を２
〜６重量％含有し、摺動表面にはＳｉ粒子２１が摺動表
面より突出して露出していることを特徴とする。露出す
るＳｉ粒子２１が相手軸表面を研磨して平滑化するとと
もに、そのＳｉ粒子２１は徐々に脱落して軸受表面も平
滑化するので、軸受と相手軸とのなじみが早期に形成で
きる。
せ、摺動初期における異常摩耗や焼付きを防止する。 【構成】平均粒子径１．０〜４．０μｍのＳｉ粒子を２
〜６重量％含有し、摺動表面にはＳｉ粒子２１が摺動表
面より突出して露出していることを特徴とする。露出す
るＳｉ粒子２１が相手軸表面を研磨して平滑化するとと
もに、そのＳｉ粒子２１は徐々に脱落して軸受表面も平
滑化するので、軸受と相手軸とのなじみが早期に形成で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用すべり軸受
などに用いられるアルミニウム合金軸受に関する。
などに用いられるアルミニウム合金軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】省燃費という観点から、近年の自動車エ
ンジンのすべり軸受などにはアルミニウム合金の使用に
よる軽量化が行われている。ところが近年の自動車エン
ジンのように小型化・高出力化が要求されるようになる
と、軸受材料はより高荷重・高温度の条件下で使用され
ることとなり、一般のアルミニウム合金では疲労破壊、
異常摩耗、焼付きなどの問題が生じる。
ンジンのすべり軸受などにはアルミニウム合金の使用に
よる軽量化が行われている。ところが近年の自動車エン
ジンのように小型化・高出力化が要求されるようになる
と、軸受材料はより高荷重・高温度の条件下で使用され
ることとなり、一般のアルミニウム合金では疲労破壊、
異常摩耗、焼付きなどの問題が生じる。
【０００３】そこで軸受用のアルミニウム合金として
は、特公昭６３−１８６５９号、特開昭６２−２５６９
４０号、特公平２−４０７２７号などの各公報に記載さ
れているように、Ｓｎ、Ｐｂ及びＳｉを含むアルミニウ
ム合金が近年多く用いられている。このアルミニウム合
金では、軟質のＳｎやＰｂにより耐焼付性が確保され、
Ｓｉは粒子として析出し高温時の軟化を防止するととも
に耐焼付性と耐摩耗性の向上に寄与する。
は、特公昭６３−１８６５９号、特開昭６２−２５６９
４０号、特公平２−４０７２７号などの各公報に記載さ
れているように、Ｓｎ、Ｐｂ及びＳｉを含むアルミニウ
ム合金が近年多く用いられている。このアルミニウム合
金では、軟質のＳｎやＰｂにより耐焼付性が確保され、
Ｓｉは粒子として析出し高温時の軟化を防止するととも
に耐焼付性と耐摩耗性の向上に寄与する。
【０００４】ところでＳｉを含むアルミニウム合金にあ
っては、析出したＳｉ粒子は角張った形状であるため、
高負荷運転時の摺動に相手軸の表面が不規則に削られ、
異常摩耗や焼付きが発生するという不具合があった。そ
こで特開平２−７７５４９号公報には、Ｓｒの添加及び
熱処理によりＳｉ粒子を球状化して先端の丸味化を計
り、以て耐焼付性と耐摩耗性を向上させることが記載さ
れている。
っては、析出したＳｉ粒子は角張った形状であるため、
高負荷運転時の摺動に相手軸の表面が不規則に削られ、
異常摩耗や焼付きが発生するという不具合があった。そ
こで特開平２−７７５４９号公報には、Ｓｒの添加及び
熱処理によりＳｉ粒子を球状化して先端の丸味化を計
り、以て耐焼付性と耐摩耗性を向上させることが記載さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報に開
示されたような従来のアルミニウム合金軸受において
は、相手軸との摺動初期になじみが悪くなじむまでに長
時間必要となったり、なじみがうまくできず焼付きが発
生する場合もあった。例えば鋳鉄からなる相手軸の表面
には、研磨加工時に脱落した黒鉛粒子の跡に凹部が残
り、その凹部周囲にはフェライトのバリやエッジなどの
凸部が存在している。このような相手軸との摺動時に
は、軸受表面にはこの凸部が先ず接触し、摺動により凸
部が切削・摩耗されて平坦化した（なじんだ）後に摺動
特性は安定化する。
示されたような従来のアルミニウム合金軸受において
は、相手軸との摺動初期になじみが悪くなじむまでに長
時間必要となったり、なじみがうまくできず焼付きが発
生する場合もあった。例えば鋳鉄からなる相手軸の表面
には、研磨加工時に脱落した黒鉛粒子の跡に凹部が残
り、その凹部周囲にはフェライトのバリやエッジなどの
凸部が存在している。このような相手軸との摺動時に
は、軸受表面にはこの凸部が先ず接触し、摺動により凸
部が切削・摩耗されて平坦化した（なじんだ）後に摺動
特性は安定化する。
【０００６】しかしながら、従来のアルミニウム合金軸
受では、上記相手軸の凸部により軸受表面が異常摩耗し
たり、逆に相手軸表面が異常摩耗する場合があり、なじ
むまでに長時間必要となったり焼付が発生する場合があ
った。また焼付きを防止するために、軸受表面に軟質め
っき層を形成することも考えられるが、コストが増大す
るばかりか、上記した相手軸の凸部でめっき層が早期に
摩耗し、なじみの形成にはほとんど効果がない。
受では、上記相手軸の凸部により軸受表面が異常摩耗し
たり、逆に相手軸表面が異常摩耗する場合があり、なじ
むまでに長時間必要となったり焼付が発生する場合があ
った。また焼付きを防止するために、軸受表面に軟質め
っき層を形成することも考えられるが、コストが増大す
るばかりか、上記した相手軸の凸部でめっき層が早期に
摩耗し、なじみの形成にはほとんど効果がない。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、相手軸との摺動初期に早期になじみを生じ
させ、摺動初期における異常摩耗や焼付きを防止するこ
とを目的とする。
ものであり、相手軸との摺動初期に早期になじみを生じ
させ、摺動初期における異常摩耗や焼付きを防止するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のアルミニウム合金軸受は、平均粒子径１．０〜４．
０μｍのＳｉ粒子を２〜６重量％含有し、摺動表面には
Ｓｉ粒子が摺動表面より突出して露出していることを特
徴とする。
明のアルミニウム合金軸受は、平均粒子径１．０〜４．
０μｍのＳｉ粒子を２〜６重量％含有し、摺動表面には
Ｓｉ粒子が摺動表面より突出して露出していることを特
徴とする。
【０００９】
【作用】本発明のアルミニウム合金軸受では、適切な量
と適切な粒子径のＳｉ粒子が摺動表面より突出して露出
している。したがって相手軸との摺動初期には、露出す
るＳｉ粒子が先ず相手軸表面と摺接する。相手軸表面に
脱落した黒鉛粒子の跡の凹部周囲の凸部などが存在して
いる場合には、先ずその凸部が露出するＳｉ粒子と摺接
し、凸部はそのＳｉ粒子により研磨される。
と適切な粒子径のＳｉ粒子が摺動表面より突出して露出
している。したがって相手軸との摺動初期には、露出す
るＳｉ粒子が先ず相手軸表面と摺接する。相手軸表面に
脱落した黒鉛粒子の跡の凹部周囲の凸部などが存在して
いる場合には、先ずその凸部が露出するＳｉ粒子と摺接
し、凸部はそのＳｉ粒子により研磨される。
【００１０】これにより相手軸表面は早期に平坦化さ
れ、また軸受表面のＳｉ粒子は徐々に脱落するため軸受
表面も平坦化される。したがって摺動初期になじみが短
時間で得られ、相手軸との間に流体潤滑膜が形成される
ので摩擦係数が低下し、異常摩耗や焼付きが防止され
る。ここで、Ｓｉ粒子の平均粒子径が１．０μｍより小
さいと、軸受表面に突出した状態で保持するためには軸
受表面からの突出量が極めて僅かとなり、相手軸表面を
平坦化する作用が得られない。また突出量を大きくしよ
うとすると、Ｓｉ粒子が表面から脱落してしまう。また
Ｓｉ粒子の平均粒子径が４．０μｍより大きくなると、
相手軸への攻撃性が増大し相手軸の摩耗が大きくなって
しまう。
れ、また軸受表面のＳｉ粒子は徐々に脱落するため軸受
表面も平坦化される。したがって摺動初期になじみが短
時間で得られ、相手軸との間に流体潤滑膜が形成される
ので摩擦係数が低下し、異常摩耗や焼付きが防止され
る。ここで、Ｓｉ粒子の平均粒子径が１．０μｍより小
さいと、軸受表面に突出した状態で保持するためには軸
受表面からの突出量が極めて僅かとなり、相手軸表面を
平坦化する作用が得られない。また突出量を大きくしよ
うとすると、Ｓｉ粒子が表面から脱落してしまう。また
Ｓｉ粒子の平均粒子径が４．０μｍより大きくなると、
相手軸への攻撃性が増大し相手軸の摩耗が大きくなって
しまう。
【００１１】一方、Ｓｉ粒子の含有量が２重量％より少
ないと、相手軸の表面を研磨する作用が不十分となり、
平坦化に長時間必要となる。また６重量％より多く含有
すると、表面に露出するＳｉ粒子量が多くなるとともに
粒径も大きくなり、相手軸への攻撃性が増大し相手軸の
摩耗が大きくなってしまう。
ないと、相手軸の表面を研磨する作用が不十分となり、
平坦化に長時間必要となる。また６重量％より多く含有
すると、表面に露出するＳｉ粒子量が多くなるとともに
粒径も大きくなり、相手軸への攻撃性が増大し相手軸の
摩耗が大きくなってしまう。
【００１２】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）図１に本実施例のアルミニウム合金軸受の
要部拡大断面図を示す。このアルミニウム合金軸受は、
鉄製の裏板１と、裏板１に積層されたアルミニウム合金
製ライニング層２と、裏板１とライニング層２の間に介
在された純アルミニウム層３とから構成されている。ラ
イニング層２は、アルミニウム合金からなるマトリック
ス２０と、マトリックス２０に均一に分散して含有され
たＳｉ粒子２１とから構成され、ライニング層２表面に
はＳｉ粒子２１が突出して露出している。ライニング層
２の構成を表１に示す。
要部拡大断面図を示す。このアルミニウム合金軸受は、
鉄製の裏板１と、裏板１に積層されたアルミニウム合金
製ライニング層２と、裏板１とライニング層２の間に介
在された純アルミニウム層３とから構成されている。ラ
イニング層２は、アルミニウム合金からなるマトリック
ス２０と、マトリックス２０に均一に分散して含有され
たＳｉ粒子２１とから構成され、ライニング層２表面に
はＳｉ粒子２１が突出して露出している。ライニング層
２の構成を表１に示す。
【００１３】このアルミニウム合金軸受を製造した方法
を以下に説明し、構成の詳細な説明に代える。先ずＡｌ
−１５Ｓｎ−２Ｐｂ−０．７Ｃｕ−０．５Ｃｒ−２Ｓｉ
の組成のＡｌ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｓｉ系合金溶湯から、鋳造
により厚さ２０ｍｍの板状材を形成した。そして鋳造ビ
レットの上下両表面をそれぞれ１．０ｍｍ面削し、続い
て冷間圧延により約２．０ｍｍの厚さまで圧延した。
を以下に説明し、構成の詳細な説明に代える。先ずＡｌ
−１５Ｓｎ−２Ｐｂ−０．７Ｃｕ−０．５Ｃｒ−２Ｓｉ
の組成のＡｌ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｓｉ系合金溶湯から、鋳造
により厚さ２０ｍｍの板状材を形成した。そして鋳造ビ
レットの上下両表面をそれぞれ１．０ｍｍ面削し、続い
て冷間圧延により約２．０ｍｍの厚さまで圧延した。
【００１４】この状態で３００〜４００℃の熱処理を行
って歪みを除去し、その後純アルミニウム製の薄い板を
介して裏板１に圧着し、３層構造の厚さ１．５ｍｍのバ
イメタルを得た。これをベアリング形状に加工し、濃度
１０％の硝酸又は硝酸ナトリウム水溶液からなる電解液
中にて４．５〜６Ｖの電圧を１０〜３０秒印加する電解
エッチングを行って、本実施例のアルミニウム合金軸受
とした。
って歪みを除去し、その後純アルミニウム製の薄い板を
介して裏板１に圧着し、３層構造の厚さ１．５ｍｍのバ
イメタルを得た。これをベアリング形状に加工し、濃度
１０％の硝酸又は硝酸ナトリウム水溶液からなる電解液
中にて４．５〜６Ｖの電圧を１０〜３０秒印加する電解
エッチングを行って、本実施例のアルミニウム合金軸受
とした。
【００１５】このアルミニウム合金軸受では、ライニン
グ層２の厚さは３００μｍであり、析出したＳｉ粒子２
１の平均粒子径は２．０ｍｍであって、電解エッチング
により表層のマトリックスが削られ、表出するＳｉ粒子
２１はライニング層２の表面から約０．８μｍの高さで
突出して露出している。 （実施例２〜６・比較例１〜５）Ｓｉの含有量が異なる
こと以外は実施例１と同様の組成のアルミニウム合金を
用意し、それぞれ実施例１と同様にしてアルミニウム合
金軸受を製造した。それぞれのライニング層２の組成を
表１に示す。なお、析出するＳｉ粒子の粒子径は、冷却
速度と熱処理により制御して、表１の平均粒径となるよ
うにした。
グ層２の厚さは３００μｍであり、析出したＳｉ粒子２
１の平均粒子径は２．０ｍｍであって、電解エッチング
により表層のマトリックスが削られ、表出するＳｉ粒子
２１はライニング層２の表面から約０．８μｍの高さで
突出して露出している。 （実施例２〜６・比較例１〜５）Ｓｉの含有量が異なる
こと以外は実施例１と同様の組成のアルミニウム合金を
用意し、それぞれ実施例１と同様にしてアルミニウム合
金軸受を製造した。それぞれのライニング層２の組成を
表１に示す。なお、析出するＳｉ粒子の粒子径は、冷却
速度と熱処理により制御して、表１の平均粒径となるよ
うにした。
【００１６】これらのアルミニウム合金軸受について、
超高圧軸受試験機を用い相手軸との回転摺動初期の摩擦
トルクの変化と相手軸の摩耗量をそれぞれ測定した。な
お、試験条件は下記のとおりである。 回転数 ：５０００ｒｐｍ（１２ｍ／ｓｅｃ） 相手軸材質 ：ＦＣＤ７０・表面粗さ０．８Ｒｚ 使用オイル ：７．５Ｗ−３０ 油温 ：１３０℃ 負荷 ：１０分毎に５０ｋｇｆ／ｃｍ2 ずつ増
加 試験時の摩擦トルクから計算された摩擦係数は、時間と
ともに図２に示すように徐々に低下して所定時間経過後
に安定化する。そこで摩擦係数が０．００３になった時
点の経過時間を上記測定結果からそれぞれ読み取って初
期なじみ時間とし、Ｓｉ粒子の粒径に対する初期なじみ
時間と相手軸の摩耗量との関係を図３に示す。またＳｉ
含有量に対する初期なじみ時間と相手軸の摩耗量との関
係を図４に示す。
超高圧軸受試験機を用い相手軸との回転摺動初期の摩擦
トルクの変化と相手軸の摩耗量をそれぞれ測定した。な
お、試験条件は下記のとおりである。 回転数 ：５０００ｒｐｍ（１２ｍ／ｓｅｃ） 相手軸材質 ：ＦＣＤ７０・表面粗さ０．８Ｒｚ 使用オイル ：７．５Ｗ−３０ 油温 ：１３０℃ 負荷 ：１０分毎に５０ｋｇｆ／ｃｍ2 ずつ増
加 試験時の摩擦トルクから計算された摩擦係数は、時間と
ともに図２に示すように徐々に低下して所定時間経過後
に安定化する。そこで摩擦係数が０．００３になった時
点の経過時間を上記測定結果からそれぞれ読み取って初
期なじみ時間とし、Ｓｉ粒子の粒径に対する初期なじみ
時間と相手軸の摩耗量との関係を図３に示す。またＳｉ
含有量に対する初期なじみ時間と相手軸の摩耗量との関
係を図４に示す。
【００１７】なお、図３及び図４において、「実」は
「実施例」を意味し、「比」は比較例を意味する。
「実施例」を意味し、「比」は比較例を意味する。
【００１８】
【表１】 （評価）図３より、比較例５のように表面にＳｉ粒子の
突出した露出が無い場合には、同じＳｉ含有量と平均粒
径をもつ実施例２に比べて、初期なじみ時間が極めて長
くなっている。
突出した露出が無い場合には、同じＳｉ含有量と平均粒
径をもつ実施例２に比べて、初期なじみ時間が極めて長
くなっている。
【００１９】また比較例３のようにＳｉの平均粒径が１
μｍより小さいと、初期なじみ時間が適正範囲（１５分
以下）より長くなっていることがわかる。これは平均粒
径が小さ過ぎるために電解エッチング時にＳｉ粒子が脱
落し、回転摺動初期に相手軸を研磨する作用が小さくな
ったことで説明される。このように初期なじみ時間が長
くなると、初期なじみ時間に達するまでに焼付きが生じ
る可能性がある。
μｍより小さいと、初期なじみ時間が適正範囲（１５分
以下）より長くなっていることがわかる。これは平均粒
径が小さ過ぎるために電解エッチング時にＳｉ粒子が脱
落し、回転摺動初期に相手軸を研磨する作用が小さくな
ったことで説明される。このように初期なじみ時間が長
くなると、初期なじみ時間に達するまでに焼付きが生じ
る可能性がある。
【００２０】また比較例４のようにＳｉの平均粒径が４
μｍを超えると、初期なじみ時間は短いものの、相手軸
の摩耗量が急激に大きくなって適正範囲（１５分以下）
を超えている。したがって図３より、初期なじみ時間と
相手軸の摩耗量を適正範囲とするには、Ｓｉ粒子の平均
粒径は１〜４μｍの範囲、好ましくは１〜３μｍの範囲
が適切であり、かつライニング層表面からのＳｉ粒子の
突出した露出が必須であることが明らかである。
μｍを超えると、初期なじみ時間は短いものの、相手軸
の摩耗量が急激に大きくなって適正範囲（１５分以下）
を超えている。したがって図３より、初期なじみ時間と
相手軸の摩耗量を適正範囲とするには、Ｓｉ粒子の平均
粒径は１〜４μｍの範囲、好ましくは１〜３μｍの範囲
が適切であり、かつライニング層表面からのＳｉ粒子の
突出した露出が必須であることが明らかである。
【００２１】さらに図４より、比較例１のようにＳｉの
含有量が２重量％より少ないと、表面に露出するＳｉ粒
子の量が少ないため初期なじみ時間が長くなっている。
また比較例２のように６重量％より多くなると、表面に
露出するＳｉ粒子の量が多くなるため相手軸の摩耗量が
多くなっている。つまり、初期なじみ時間と相手軸の摩
耗量を適正範囲とするには、Ｓｉの含有量を２〜６重量
％の範囲とする必要があることも明らかである。
含有量が２重量％より少ないと、表面に露出するＳｉ粒
子の量が少ないため初期なじみ時間が長くなっている。
また比較例２のように６重量％より多くなると、表面に
露出するＳｉ粒子の量が多くなるため相手軸の摩耗量が
多くなっている。つまり、初期なじみ時間と相手軸の摩
耗量を適正範囲とするには、Ｓｉの含有量を２〜６重量
％の範囲とする必要があることも明らかである。
【００２２】なお、本実施例では析出したＳｉ粒子は棒
状や板状の不定形であったが、球状などの丸形状でも同
様の作用を奏する。また本実施例では相手軸の材質とし
て鋳鉄を用いたが、鋼材であっても同様の結果が得られ
ることが実験で確認されている。
状や板状の不定形であったが、球状などの丸形状でも同
様の作用を奏する。また本実施例では相手軸の材質とし
て鋳鉄を用いたが、鋼材であっても同様の結果が得られ
ることが実験で確認されている。
【００２３】
【発明の効果】すなわち本発明のアルミニウム合金軸受
によれば、相手軸との摺動初期に早期になじみが達成さ
れ、摺動初期における異常摩耗や焼付きが防止される。
また相手軸の摩耗も防止することができる。
によれば、相手軸との摺動初期に早期になじみが達成さ
れ、摺動初期における異常摩耗や焼付きが防止される。
また相手軸の摩耗も防止することができる。
【図１】本発明の一実施例のアルミニウム合金軸受の要
部を拡大した模式的断面図である。
部を拡大した模式的断面図である。
【図２】アルミニウム合金軸受と相手軸との摺動初期の
摩擦係数の変化を示す線図である。
摩擦係数の変化を示す線図である。
【図３】Ｓｉ粒子の平均粒径に対する初期なじみ時間と
相手軸の摩耗量との関係を示すグラフである。
相手軸の摩耗量との関係を示すグラフである。
【図４】Ｓｉ含有量に対する初期なじみ時間と相手軸の
摩耗量との関係を示すグラフである。
摩耗量との関係を示すグラフである。
１：裏板 ２：ライニング層
３：純アルミニウム層 ２０：マトリックス ２１：Ｓｉ粒子
３：純アルミニウム層 ２０：マトリックス ２１：Ｓｉ粒子
Claims (1)
- 【請求項１】 平均粒子径１．０〜４．０μｍのＳｉ粒
子を２〜６重量％含有し、摺動表面には該Ｓｉ粒子が該
摺動表面より突出して露出していることを特徴とするア
ルミニウム合金軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150813A JPH0813072A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | アルミニウム合金軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150813A JPH0813072A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | アルミニウム合金軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0813072A true JPH0813072A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15504985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6150813A Pending JPH0813072A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | アルミニウム合金軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813072A (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003119530A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-04-23 | Daido Metal Co Ltd | アルミニウム系軸受合金 |
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-
1994
- 1994-07-01 JP JP6150813A patent/JPH0813072A/ja active Pending
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