JPH1089345A - 動圧軸受 - Google Patents
動圧軸受Info
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- JPH1089345A JPH1089345A JP23906096A JP23906096A JPH1089345A JP H1089345 A JPH1089345 A JP H1089345A JP 23906096 A JP23906096 A JP 23906096A JP 23906096 A JP23906096 A JP 23906096A JP H1089345 A JPH1089345 A JP H1089345A
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Abstract
まの温度変動が小さく、かつ、アブレシブ摩耗にも強い
軸を備えた動圧軸受を提供する。 【解決手段】 この動圧軸受は、スリーブ2が銅合金で
作製されており、軸1が、銅合金と近似する熱膨張係数
を有するオーステナイト系ステンレス鋼で作製されてお
り、軸1の表面層7に窒化処理による表面硬化処理がな
されている。
Description
る。
える動圧軸受としては、スリーブを加工性の良い銅合金
で作製したものがあるが、この場合、銅合金製のスリー
ブと軸と熱膨張差を少なくして、温度変化によるすきま
変化を少なくするのが理想である。
係数と、アブレシブ(ひっかき)摩耗を軽微にできるよう
な硬度とを併せ持つような軸を備えた動圧軸受はなかっ
た。
的は、銅合金製スリーブを備える動圧軸受において、銅
合金製スリーブと同等の線膨張係数と、アブレシブ(ひ
っかき)摩耗を軽微にできるような硬度とを併せ持つよ
うな軸を備えた動圧軸受を提供することにある。
め、請求項1の発明の動圧軸受は、相対回転する軸とス
リーブとを備え、上記軸の外周面または上記スリーブの
内周面に動圧発生溝が形成された動圧軸受において、上
記スリーブが銅合金で作製されており、上記軸が、銅合
金と近似する熱膨張係数を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼で作製されており、上記軸の表面層に硬化処理
がなされていることを特徴としている。
ナイト系ステンレス鋼が銅合金と近似する熱膨張係数を
有する上に表面層に硬化処理がなされているから、銅合
金製のスリーブに対して動圧発生用すきまの温度変動が
小さく、かつ、アブレシブ摩耗にも強い軸を備えた動圧
軸受を提供できる。
の動圧軸受において、上記硬化処理は窒化処理であるこ
とを特徴としている。
る熱処理歪みが少なくてすむ。
態により詳細に説明する。
を示す。この実施形態は、相対回転する軸1とスリーブ
2を備えている。軸1の軸方向端面1Aにはアキシャル
支持用の動圧溝3が形成されている。また、スリーブ2
の内周面2Aにはラジアル支持用の動圧溝5,6が形成
されている。
る。一方、軸1はオーステナイト系ステンレス鋼で作製
されている。このオーステナイト系ステンレス鋼として
はSUS303を用いた。SUS303の熱膨張係数K1
=16×10-6〜17×10-6〔1/K〕が、スリーブ2の材料であ
る銅合金の熱膨張係数K2=17×10-6〜18×10-6〔1/K〕に
近いから、温度が変化しても、動圧発生のための隙間が
ほとんど変化しない。また、オーステイナイト系ステン
レス鋼であるSUS303は、マルテンサイト系ステン
レス鋼に比べて、耐食性および切削加工性が優れてい
る。
にて所要形状にした後、塑性加工(コイニング)にて上
記動圧溝3を形成しその後、研磨にて仕上げ加工がなさ
れ、さらに窒化処理でもって表面硬化処理がなされてい
る。この窒化処理によれば、軸1の表面層に与える熱処
理歪みが少なくてすむ利点がある。この窒化処理として
は、塩浴窒化、イオン窒化、ガス軟窒化を採用す
ればよい。
は、520℃〜580℃の加熱状態で鋼材をシアン酸化
物(KCNO,NaCNO等)で約2〜3時間だけ塩浴
し、上記シアン酸化物の分解によって発生する活性な窒
素Nが鋼の表面に侵入して、この表面に窒化化合物を形
成する処理である。この処理によって、鋼の表面硬度
は、ビッカース硬さHvで1000以上になる。
極を封入し、内部圧力を0.5〜10Torrに減圧し、
両極間に100〜1500Vの電圧を印加すると、グロ
ー放電が発生する。この際、容器内にH2とN2の混合ガ
スまたはNH3ガスを導入し、窒化しようとするシャフ
ト(軸1)を陰極としてグロー放電を行うとグロー放電中
の窒素はイオン化され、被処理物(軸1)の表面に衝突
し、イオンが持つ高い運動エネルギーによって被処理物
が加熱され、窒化が行われる。
添加したものと、尿素の分解により発生した浸炭窒化性
ガスを用いるものとがある。処理温度はいずれも塩浴窒
化と同様の温度を目標温度とする。前者は、吸熱型浸炭
性ガス50体積%,NH350体積%,露点が0℃のガ
スを用いる。また、後者は、尿素を500℃以上まで急
速に加熱し、複雑な重合を起こさせず、次式のように分解
させ、 CO(NH2)2 → CO+N2+2H2 生成COならびに発生期窒素によりガス軟窒化を行うも
のである。前者,後者のいづれも塩浴軟窒化と同様な特
性を示している。
は、上記窒化処理の前処理として被処理物の表面の酸化
物を金属フッ化膜に置き換えるフッ化処理がなされる場
合もある。このフッ化処理後に上記窒化処理を行うこと
によって、軸1の表面に窒化物の平均粒子径が1μm以
下の緻密な窒化層(層厚10μm)が形成される。このよ
うに、軸1の表面に緻密な窒化層が形成されることで、
軸1の表面の油膜切れを防止でき、良好な潤滑性を維持
できる。
いる活性化されたフッ素原子が母材の軸1表面の鋼に付
着していた加工助剤などの異物が破壊されて除去され表
面が浄化される。同時に、鋼表面の酸化皮膜のような不
動態膜が金属フッ化膜に置き換えられる。この置き換え
によって、上記鋼表面が金属フッ化膜によって被覆保護
された状態になり、後の窒化処理まで酸化物の生成が阻
止される。従って、窒化処理前の鋼表面から確実に酸化
物を除去できることになり、鋼表面に緻密かつ均一かつ
十分な窒化層を形成できる。
は、窒化処理の際、480℃〜700℃の温度域では、
鋼材中のCr,Mn,Si,Alのような金属元素が酸化
されやすい。しかも、上記温度領域においては、これら
の金属元素を完全に中性もしくは還元性に維持する雰囲
気をつくることが困難なので、上記金属元素のほとんど
は上記温度領域で酸化される。それによって、窒化処理
に際して鋼材の粒界酸化物が形成され、この粒界酸化物
が障害となって窒化処理が阻害される。結果として、鋼
材の表面に窒化層が安定に形成されにくい。
は、上記したように鋼材表面から確実に酸化物を除去で
きるから、一定の窒化層を安定して形成することができ
る。即ち、窒化処理の際、350〜450℃程度の温度
で、窒素源を有するガス(例えばNH3ガス)とH2ガスと
の混合ガスを炉内に導入することによって、上記H2ガ
スが、鋼材表面を被覆保護している金属フッ化膜を破壊
して除去する。これにより、浄化されて活性化した金属
素地が現れ、この活性化した金属素地に窒化ガス(例え
ばNH3ガス)中のN原子が作用し、内部に迅速に浸透拡
散し、深い窒化層を均一に形成する。即ち、鋼の表面か
ら内側に向かってCrN,Fe2N,Fe3N,Fe4N等の窒化
物を含有する超硬質な化合物層(窒化層)が、均一に深く
形成され、それに続いて硬質なN原子の拡散層が形成さ
れ、上記化合物層+拡散層が全窒化層を構成する。ま
た、窒化層の硬さも、従来のタフトライド処理品と同等
で、表面硬さはビッカース硬さ450Hv(試験荷重5
0gf)を維持している。
フッ素系ガスとしては、NF3,BF3,CF4,HF,SF
6,F2の単独もしくは混合物からなるフッ素源成分をN2
等の不活性ガス中に含有させたガスが好適に用いられ
る。なかでも、安全性、反応性、コントロール性、取り扱
い性などの点てNF3が最も優れており、実用的であ
る。このようなフッ素系ガスでは、効果の点から、NF
3等のフッ素源成分が0.05重量%〜20重量%の濃度
に設定される。好ましいのは、フッ素源成分が3重量%
〜5重量%の範囲内である。
の後に上記のガス軟窒化処理がなされた軸1の径方向
のビッカース硬さ(Hv)分布を図2に示す。図2から分
かるように、表面の硬さが1000Hvに達している。
また、表面からの深さ0.2mmの位置ではビッカース
硬さが265Hvである。また、中心部では硬さHvは
240Hvになっている。上記深さ0.0mmから深さ
0.2mmまでの部分が軸1の表面層7を構成してい
る。
vに達しているから、軸1はアブレシブ摩耗に強くな
る。一方、上記窒化処理による窒化が少ない深さ0.2
mm以上の内部では、オーステナイト系ステンレス鋼
(SUS303あるいはSUS304)の性質が維持さ
れていて、熱膨張係数が17.3×10-6〔1/K〕で
あり、縦弾性係数が197〔GPa〕であり、密度が8.
03×103〔Kg/m3〕である。したがって、この内
部では、銅合金製のスリーブ2の線膨張係数17×10
-6〜18×10-6〔1/℃〕に近い熱膨張係数が維持さ
れている。
合金製のスリーブ2に対して動圧発生用すきまの温度変
動が小さく、かつ、アブレシブ摩耗にも強い軸1を備え
た動圧軸受を実現できる。
03で作製したが、SUS304で作製してもよい。
圧軸受は、相対回転する軸とスリーブとを備え、上記軸
の外周面または上記スリーブの内周面に動圧発生溝が形
成された動圧軸受において、上記スリーブが銅合金で作
製されており、上記軸が、銅合金と近似する熱膨張係数
を有するオーステナイト系ステンレス鋼で作製されてお
り、上記軸の表面層に硬化処理がなされている。
張係数を有するオーステナイト系ステンレス鋼で作製さ
れた軸の表面層に硬化処理がなされているから、上記軸
はアブレシブ摩耗に対して強くなり、損傷し難くなる。
したがって、この発明によれば、銅合金製のスリーブに
対して動圧発生用すきまの温度変動が小さく、かつ、ア
ブレシブ摩耗にも強い軸を備えた動圧軸受を実現でき
る。
の動圧軸受において、上記硬化処理は窒化処理である。
この窒化処理によれば、軸の表面層に与える熱処理歪み
が少なくてすむ。
ある。
示す図である。
面、3…アキシャル支持用動圧溝、5,6…ラジアル支
持用動圧溝、7…表面層。
Claims (2)
- 【請求項1】 相対回転する軸とスリーブとを備え、上
記軸の外周面または上記スリーブの内周面に動圧発生溝
が形成された動圧軸受において、 上記スリーブが銅合金で作製されており、 上記軸が、銅合金と近似する熱膨張係数を有するオース
テナイト系ステンレス鋼で作製されており、 上記軸の表面層に硬化処理がなされていることを特徴と
する動圧軸受。 - 【請求項2】 請求項1に記載の動圧軸受において、 上記硬化処理は窒化処理であることを特徴とする動圧軸
受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23906096A JPH1089345A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 動圧軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23906096A JPH1089345A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 動圧軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1089345A true JPH1089345A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17039276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23906096A Pending JPH1089345A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 動圧軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1089345A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-09-10 JP JP23906096A patent/JPH1089345A/ja active Pending
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A02 | Decision of refusal |
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A521 | Written amendment |
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