JPS5852002B2 - 粉末焼結球面体とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転表面によって特徴づけられる焼結粉末冶金
物品、例えば球面軸受球の如き切頭法の製造法、及びそ
れによって製造される自動調心球面軸受体に関するもの
である。

本発明は、また、低床な球面軸受を製造する粉末冶金法
に関するものである。

軸受体、球弁の如きものに使用する金属管或いは金属棒
から粗削りブランク（半加工品）を機械加工することに
よって切頭法を製造することは知られている。

一つの方法に、そのブランクの空心を低融点鉛基礎合金
（例えばＣｅｒｒｏｂａｓｅという商標で知られている
合金）で満たした後、この球状ブランクを所定の真球度
に研摩し、しかる後鉛基礎合金を溶融することによって
空心より除去し更に該空心を最終研摩するという方法で
ある。

このようにして作られた切頭法は価格的に高く、又この
方法は多少時間を費やすものである。

更に、機械加工によって材料のかなりの浪費も存在する
。

粉末冶金によって自動調心軸受用の切頭軸受球を製造す
ることも知られている。

すなわち金属粉末を実質的に所定の形状に圧縮成型し、
いわゆる予備成形し、この予備成形体を非酸化雰囲気中
で高温にて焼結する。

この焼結された予備成型体は寸法精度を向上させる為研
摩によって最終加工されるが、予備成型体の寸法は、研
摩によってほんの少量の金属を除去すれば良い程度の寸
法になっている。

この方法の利点は、はんの少量の金属をむだにするだけ
で、高い生産性を得られるという点である。

切頭軸受球を製造するための粉末冶金法はアメリカ合衆
国特許第１６５６５０８号、第 １６８４９８４号、第３２０５０２７号及び第３１９２
６０７号に開示されている。

これ等の特許に示されている軸受球は多孔性であり、無
給油潤滑に適したものである。

この点について、自動調心軸受台座において使用する軸
受球の製造を開示しているアメリカ合衆国特許第３２０
５０２７号を参照することにする。

球は、例えば銅９０％および錫１０％の組成、銅７７．
５％、錫７．５％、鉛１５％の組成、或いは銅２５％、
鉄７５％の組成のような通常の粉末金属にて予備成型さ
れる。

この予備成型体は、通常の方法にて焼結され、スポンジ
の如き性質を持った成型体が結果として得られる。

軸受球は無給油潤滑軸受に採用されるが、この場合、こ
れらの球は多孔性であり、予備成型体の内部連結された
細孔におよそ体積比２５％の潤滑油を含むことができる
。

この種の軸受は通常”Ｑｉｌｉｔｅ”軸受として知られ
ている。

軸受輪を製造するための粉末冶金法は１９７４年１月１
日発行のアメリカ合衆国特許第３７８３７９４号に公開
されている。

しかしながら、上述の種類の軸受球は、切頭型ベアリン
グ球が低摩擦布ライナー（例えばプラスティクマトリク
スに支持されたＴＥＦＬＯＮ織布或いはＴＥＦＬＯＮ繊
維）を用いた外輪内に収めた摺動型軸受体の如き乾燥型
軸受体に使用された場合に問題がある。

この場合、上記外輪は内輪或いは切頭型ベアリング球の
凸状球形外側面に合致する凹型球形面を有している。

（ＴＥＦＬＯはポリテトラフルオロエチレン樹脂に対す
る商標である）。

この構造は二つの合致する軸受面間に摺動回転境界面を
作り出している。

粉末冶金によって得られる焼結軸受球が全体にわたって
多孔性であるので、多孔性表面である露出面が大きい為
、軸受球の表面は使用中に腐蝕を受けやすい。

又更に実験に於いてもそのような表面に対して摺動する
布ライナーが、特に摩耗に敏感であることが証明されて
いる。

焼結軸受球は、所定の寸法を出すために、研摩されるの
で、その表面は耐摩耗性、耐腐蝕性を更に低める解放状
態になりやすい。

更に、小さな金属破片が研摩後に細孔に残り、従ってプ
ラスチックライナーを損傷する。

軸受球は高い真球度を有することが重要であり、真球度
が足りないとカミングを起こしたり、トルクを増したり
心合わせを不揃いにする結果となる。

真球度の欠除は、また、布ライナーをたるませたり、軸
受球に対して布ライナーを使用する場合の巻付方法に問
題を起こす。

したがって、前述の問題を克服しかつ商業的に有用な、
粉末冶金によって得られる比較的低価格な軸受球を提供
することが望まれている。

本発明の目的は軸受球の如き切頭状円球を製造する粉末
冶金方法を提供することであり、焼結粉末成形体の球表
面を、例えばロール成型の如き機械加工によって、著し
くその密度を高め、これにより、球表面が研摩され耐摩
耗性、耐腐蝕性に対して解放状態である従来の粉末冶金
球に比して、実質的に細孔がなく硬度化された表面を有
する球が得られる。

更に他の目的は、外輪内に収められ、また、軸受表面が
、従来の焼結に続く表面研摩によって得られる多孔性構
造に比し、表面或いはその近くの高密度領域によって特
徴づけられていることを特徴とする切頭状球体を提供す
ることである。

これ等及び他の目的は以下の内容及び添付図面に関連し
て更に明白になるものである。

簡単に云えば本発明は、物品の固定軸線を中心とする回
転表面によって特徴づけられる焼結粉末金属ブランクよ
り形成された粉末冶金物品を提供するものであり、前記
焼結金属物品の回転表面はその金属の理論密度の少なく
とも９５％以上の高密度に機械加工されたものである。

該物品の密度は、断面において、前記回転表面に隣接し
た高密度領域から前記固定軸線付近の理論密度の少なく
とも約７０％密度領域に迄、必らず必要ではないが好ま
しくは、減少するものである。

なお、上記断面は前記物品の実質的に中心を通るものと
する。

好ましい実施例として、本発明は、物品として、ブラン
クの中を貫通する孔部（例えば円筒或いは多角形口径）
を有する焼結粉末冶金ブランクより形成された切頭状球
体の如き球体を提供するものであり、上記球体の凸形球
表面は表面或いはその直下に高密度の加工硬化領域を生
じさせるため上記方法により同様に高度の機械的加工を
施こしたものである。

上述の加工硬化領域の平均密度は該金属の理論密度の少
なくとも約９５％であり、該表面は実質的に細孔を有し
ていない。

必らず必要ではないが望ましくは、高密度領域の外側及
び球表面の内側の該焼結粉末冶金金属の残余部は高密度
領域に比し比較的多孔性で、又金属の前記理論密度の７
０％より９５％、更に望ましくは８０％より９５％の範
囲の平均密度を有している。

球表面及びそれに隣接した高密度領域は鍛造金属表面と
実質的に一致したものとなり、出来上がった軸受球とし
て改良された耐摩耗性、耐腐蝕性を与えるものである。

前述したとおり、球面軸受は通常鍜造金属棒或いは筒状
金属より所定の形状に機械加工することによって得られ
るものである。

この方法の生産率は切断、穴あけ、研摩作業等を施こす
ことにより自ずと制限されるものである。

機械加工及び研摩作業による球面軸受の製造に於いては
、その素材の損失は切頭軟球の最終寸法の２０〜６０重
量％の範囲にわたるものである。

機械加工された部品は、その後、熱処理され、研摩され
、他の部品と共に組み立てられて軸受を構成する。

一方本発明は、ここで採用している粉末冶金法は最初の
素材の殆んど１００％の利用度を可能にしており、しか
も上記従来の作業によって得られる生産率を実質的に上
回る生産率を与えるという点で、球面軸受球体の製造に
経済的な利点を与えるものである。

例えば粉末冶金ブランクは粉末を圧縮成型し高速で焼結
し、そして、１時間当たり１８００ケ以上の球表面を機
械加工或いは圧延加圧を行う機械が現在入手可能である
。

粉末金属圧縮成形 球面軸受を製造するに採用される好ましい方法が第２〜
４図に図解的に示されている。

第２図は、型の底辺より下パンチ２２が挿入される空胴
２１を有する型２０より成る型アセンブリーを示してお
り、この下パンチ２２は得られる球面軸受の円筒状内孔
の直径に相当する直径の心棒２３をその中心部に貫通さ
せる中央孔部を有している。

下パンチ２２は、軸受の外径ｉに相当する球状凹部２２
Ｂを有している。

上パンチ２４も同様に、心棒２３を受ける為の中央孔部
を有する構造になっでおり、上パンチ２４も又上記軸受
の他の半分に相当する球状凹部を有している。

２つのパンチが型の空胴２１の両側よりその中心を心棒
２３を貫通させつつ挿入された場合、２つのパンチの凹
部が球面軸受の全外形を決定する。

第２図を参照して、自由な粉末金属２５（３１６ステン
レス鋼に代表される鋼粉末の如き金屑粉末）は下バンチ
２２及び心棒２３が所定位置にある際図の如く型２０に
供給される。

上パンチ２４が、予備成型体２６（第３図）を製造する
に必要な圧力を加え、次いで、この予備成型体は、上パ
ンチ２４を取り去りかつこの予備成型体の取り出しを可
能にする位置迄下パンチ２２を押し上げることにより、
第４図に示す如く、取り出される。

上述の方法を用いて製造された予備成型体２６（この場
合はステンレス鋼）の断面図が第５図に示される。

明らかなとおり、該ブランクは、後に除去されるか或い
は圧延成形によって平滑化される赤道平面２７によって
特徴づけ与れでいる。

異なった位置と寸法の平面を有する球が粉末冶金法によ
って製造された。

しかしながら、これ等は、球の正当な又全体的な真球度
を減少させやすいものであり、布ライナー付球面軸受に
は用いることはできない。

この段階でのブランクは、鋼組成の理論密度の７０〜９
０％の範囲の細孔を有している。

したがって、鋼粉末組成は金属の理論密度の７０〜９０
％の範囲の密度のブランクすなわち予備成型体に圧縮さ
れ、このブランクは、次いで、高温（例えば２０５０°
Ｆ（１１２１℃））のもとに実質的に非酸化及び非炭素
化条件にて焼結される。

粉末タイプ及び合金 使用される金属或いは鋼粉末の種類は、使用意図に最も
実際的なもの、更に、経済的なものということで選択さ
れることが望ましい。

粉末組成は成分金属粉末の混合体より構成される。

通常このような混合体は不均質な組成になりやすい。

しかしながらこの事実はこの組成が焼結時に不完全に合
金化されやすい傾向を持ち、これによって、素材の多孔
性領域にもろい破片が形成されるのを阻止する延性領域
を提供するという理由より、利点のあるものである。

しかしながら溶融金属の噴霧化によって得られるような
予め合金化された粉末もまた同様に使用できるものであ
る。

本発明は銅或いは銅基礎合金（例えば真ちゅう、青銅等
）、アルミニウム或いはアルミニウム基礎合金、鋼（例
えばステンレス鋼）等の如き広い範囲の金属に応用可能
なものである。

実験を行なった粉末冶金鋼の例としては、４％ニッケル
を含有するニッケル鋼を始めとし、最大０．０８％のＣ
１最犬２％のＭｎ、最大１％のＳｉ。

１８〜２０％のＣｒ１８〜１２％のＮｉ及び残余本質的
に鉄より戒る３０４ステンレス鋼、最大０．０８％のＣ
１最大２％のＭｎ、最大１％の５ｉ１１６〜１８％のＣ
ｒ、１０−１４％のＮｉ１２〜３％のＭ。

及び残余実質的に鉄より成る３１６ステンレス鋼、最大
０．１５％のＣ１最大１％のＭｎ、最大０．５％のＳｉ
、 １１．５〜１３％のＣｒ及び残余本質的に鉄より成
る４１０ステンレス鋼である。

これら粉末冶金鋼は、０．９５〜１．２％のＣ１最犬１
％のＭｎ。

最大１％のＳｉ、最大０．０４％のＰ１最犬０．０３％
の８１最大０．７５％のＭＯ１１６〜１８％のＣｒ及び
残余本質的に鉄より成る鍛造された４４０Ｃステンレス
鋼と比較された。

球表面の成形 本発明に従い粉末冶金により焼結ブランクを製造した後
、ブランクの凸状球表面は機械的に冷間加工され軸受面
に高い密度が与えられる。

好ましくは、この冷間加工は、例えば第６，７及び８図
に示す如き装置にて、ロール圧延されることが望ましい
。

しかしながら焼結ブランク上に凸状球面を高密度化する
に使用可能ないかなる装置をも使用できることは理解さ
れるであろう。

通常粉末冶金材料は低い引張り延性を示す為、予備成型
体に注意深い加工作業が施こされることを保証するよう
機械加工作業（特にロール成形に於いて）の間に細心の
注意が払われることが大事であり、そうでないと応力割
れが機械的に加工された球平面に生ずることがある。

第６図を参照して、予備成型体２６が取り付けられた支
持心棒３０の端部が示されており、支持心棒３０の周り
には、実質的に１２０°の間隔を置いて回転軸３１Ａ、
３２Ａ及び３３Ａ上に取り付けられたロール成形体３１
，３２及び３３が配置されている。

回転軸３１Ａ〜３３Ａは、予備成型体２６の方向へ近寄
り接触する。

ロール成形体３１は、予備成型体に最終的に球表面を得
るよう設計された実質的に球面湾曲である周辺溝を有し
ている。

これは第７図に示す部分拡大図によって更に明白になり
、心棒３０上に取り付けられた予備成型体２６より一定
間隔を置いて軸３１Ａ上にロール成形体３１が配置され
ている。

ロール成形体３１が予備成型体２６に接近すると（第６
図ロール成形体３１の点線部分）、ロール成形体３１が
回転しながら、圧力は、ロール成形体３１の周辺球面溝
を介して加えられ、予備成型体２６の表面金属を圧縮し
硬化加工が施こされる。

これは第８図に示されており、ロール成形体３１は切頭
状予備成型体２６に完全に密着接触し、第７図に示す赤
道平面２７は高密度の正確に作られた軸受表面を提供す
るよう滑らかに加工される。

本発明の好ましい方法による実施例は、金属の理論密度
の７０〜９０％の範囲にわたる密度を有する焼結多孔性
切頭状球ブランク或いは予備成型体を提供することにあ
る。

高い密度領域は、切頭状球面軸受球の表面に機械的に加
工を施こしたものであり、その平均密度は金属の理論密
度の少なくとも９５％の密度であり、球の高密度領域直
下の残余部分は望ましくは７０〜９０％の平均密度を有
するものである。

第９図は球面軸受のセグメントの断面の３．５倍の拡大
写真図で、セグメントは数字３４によって示され、セグ
メントの球状表面或いはその直下に於ける高密度領域が
３５で示されており、その下方の領域は、著しく多孔性
の内孔の内表面３６に接近する。

内径に近い多孔性領域は理論密度の少なくも７０％程度
であり一方高密度領域のそれは理論密度の少なくも９５
％程度であることが通常であり、高密度表面直下の多孔
性領域の平均密度は理論密度の７０〜９０％の範囲であ
る。

切頭状球面軸受の凸状表面或いはそれに極く近い高密度
領域は球面の頂部より内径側に測った軸受の断面厚さの
少なくとも１０％を構成している。

第９図より明らかな如く該頂部より基底部方向への高密
度領域は全断面厚さの約３０％である。

表面の細孔が実質的に除去され表面直下の密度が理論密
度の少なくとも９５％更に望ましくは９８％に達する限
り、表面の高度な冷間加工はそれほど深くなくて良い。

軸受素子の球表面をロール成形することの利点は、１６
ＲＭＳ（実効値）より小さな非常に良好な平滑度が得ら
れかつ高い硬度が得られるという点である。

所望の耐摩耗性を保証するにはこれは重要なことである
。

粉末冶金による３１６ステンレス鋼より作られた軸受素
子の場合、ロール成形後の断面の硬度勾配は３３或いは
３４ Ｒ（３の高さより口径部に近付くに連れ２２ Ｒ
Ｏ以下の範囲に亘つており口径近傍の硬度は８８ＲＢ（
８，５Ｒｃ）＠低さである。

ロール成形が軸受素子の表面に非常に高い硬度を与える
ことは明白である。

硬度は焼結分子の実際の読み取りより微小硬さとして得
られるもので従って細孔を防ぐものである。

ロール成形の他の利点は、最終軸受素子の公差が著しく
改良されることである。

鍛造製品にロール成形をほどこすと金属の体積変動によ
って公差に悪影響を与えやすく、従って寸法変化を引き
起こすが、多孔性ブランクのロール成形は反対に正確で
ある。

例えば熱処理鋼から高密度表面を作った後、この機械加
工された焼結ブランクは、もし望むなら、急冷硬化（焼
入れ）に先立ってオーステナイト化温度迄加熱すること
により熱処理を施こされる。

もし必要ならばこの熱処理の前に浸炭処理が加えられる
。

この加熱は焼結圧接を更に増し強化するものである。

しかしながら３１６ステンレス鋼の如き成る種の組成は
熱処理を必要としない。

もし望むならば最終研摩作業が行なわれるが通常必要と
しない。

切頭状球体の応用 球体を利用した製造品の例としては第１図に示す自動調
心軸受がある。

この図は、部分断面図を示し、切頭状軸受球１０は切頭
側面１１，１２及びそれを貫ぬく円筒内孔１３を有し、
球体の球表面１４は例えばＴＥＦＬＯＮ（ポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂の商標）の如き合成繊維の低摩擦ラ
イナー１６を有する織布状プラスティク体より成る外輪
１５中に収容されており、該低摩擦ライナー１６は外輪
１５に接合し軸受球の球面１４に接触している。

しかしながら外輪１５は改良された公差の金属で裏打ち
した自動調心軸受を提供する為金属より作られても良い
。

切頭状球体を利用した他の製造品は第１Ａ図に示すボー
ルバルブであり、該バルブは一端に開口１１Ａ及び他端
に開口１２Ａを有すバルブ本体１０Ａより成り、゛環状
ショルダー１３Ａが、図に示すとおり、開口１１Ａの内
側に設けられている。

開口１２Ａより内側に向って、環状リング１４Ａが環状
溝１４Ｂ中に設置され、該環状リング１４Ａに隣接して
ワッシャー１５Ａが配置されている。

したがって、バルブ室は環状ショルダー１３Ａ及びワッ
シャー１５Ａの間に限定され、ガラス繊維の入ったＴＥ
ＦＬＯＮ（登録商標）或いは合成ゴムの如き適当な材料
より成り、互に間隔をおいて配置された環状バルブ台座
１６Ａ、１７Ａを含み、該台座１６Ａ、１７Ａは、バル
ブステム２０Ａを受ける凹部１９Ａを有する球体１８Ａ
を支持してイル。

該バルブステム２０Ａはハンドル締メナット２２Ａを介
してハンドル２１Ａに連結されている。

球体の内孔１８Ｂは、ハンドルの回転により開口１１Ａ
及び１２Ａに同軸的に心合わせされ、更にハンドルを回
転することによって開口を密封するものである。

上記方法を使用して球体の表面の細孔をなくしたことに
より、上記した種々の用途に適した経済的な球体が得ら
れるばかりでなく、気体或いは液体の漏洩を防ぐことが
できる。

実際には上記２つの製造物品は、次の事実において共通
している。

すなわち、これら製造物品はボールジヨイントであって
、ボールジヨイントは、それが子球面軸受であれ、ボー
ルバルブ或いは同様の物品であれ、一つの球体゛とこれ
と協働する他の素子とよりなり、これら２つの素子間に
相対的な運動を許すように、上記性の素子が一つの球体
に接触支持された曲表面を有している。

ベアリング特性 前記したとおり、研摩を施こされた粉末冶金素子表面は
予備成型体の多孔性の故に表面が解放構造になっている
という欠点があり、この多孔性の故に軸受球体は低い耐
摩耗性を示す。

それ故、粉末冶金予備成型体の表面は、鍛造軸受体の正
確な表面に可能な限り近似することが望ましい。

摩耗を有孔性の関数として関連づけている第１０図のグ
ラフを参照すると、高密度表面の重要性は明らかであり
、０％の有孔性は鍛造ステンレス鋼軸受体の有孔性であ
り、粉末冶金によって２０％迄の範囲の有孔性をもつ多
孔体が作られた。

実験は第１１図に示す図解のように行なわれ、図示の軸
受体３７は、焼結切頭状球面軸受３９を支持した１、５
インチの軸３８を有し、この球面軸受３９は、ＴＥＦＬ
ＯＮ／ＮＯＭＥＸ樹脂の組み合わせより成るライナーが
球表面に接触する構造の織布ライナー付軸受の外輪４０
中に収容されている。

前にも述べたが、ＴＥＦＬＯＮはポリテトラフルオロエ
チレンの商標である。

ＮＯＭＥＸは高温度芳香性ポリアミドの商標である。

切頭状球面軸受３９の外側直径は約０．７５インチであ
る。

図に示すとおり６８３０ポンドの荷重が外輪４０に加え
られ、摩耗量が第１１図に図解されるダイアル４１を用
いて測定される。

±２５°の往復振動が室温にて１分間１０往復の割合で
与えられる。

２５０００回振動後（後方及び前方への動きが１往復）
全摩耗量が決定されこの値が比較の基礎として使われる
。

鍛造品表面（０％の有孔性）対多孔品表面について比較
が行なわれ、実験される鋼の組成とは関連性が無い。

焼結鋼球面軸受の一つは、表面研摩され７％の有孔性を
示し、もう一つは、表面研摩され１２％の有孔性を示し
、更に第３のものは表面研摩され１７％の有孔性をもつ
ものであった。

第１０図を参照して、１００％密度表面に於ける全摩耗
量（この摩耗量は外輪４０の織布ライナー及び軸受素子
３９表面の両方についての合計である）は０．００２イ
ンチであることが明らかであろう。

有孔性１０％に於ける全摩耗量は、第１０図のグラフか
ら、Ｏ，ＯＯ６インチである（すなわち３倍）。

有孔性２０％に於いては、平均全摩耗量は０．００９イ
ンチである（１００％密度表面の摩耗量の４倍以上）。

焼結粉末冶金軸受体の球表面が少なくとも９５％の密度
、更に望ましくは少なくとも９８％の密度になるよう機
械加工されたなら、粉末冶金素子を使用して理想的な滑
らかな鍛造表面に等価な表面が得られるということが、
上の実験によって示された。

本発明は好ましい実施例に関連して説明されたが、本発
明の精神及び範囲より離れることなく、当該分野の熟考
が容易に理解するように、種々の変形や変更が可能であ
ることが理解されるべきである。

そういった変更や変形は本発明の範囲及び添付特許請求
の範囲内と理解されるべきである。

以下実施の態様を述べる。

■）球体の球状表面が焼結粉末金属の理論密度の少なく
とも９５％という高密度の機械的加工を施こされた表面
によって特徴づけられ、球体の密度が、球体の中心を通
る断面において、前記球状表面近傍の高密度領域から内
孔近傍の理論密度の少なくとも７０％という密度減少し
ていることを特徴とする粉末焼結金属ブランクより成り
かつ内孔を有する球体。

２）球体表面近傍の高密度領域の断面厚さが該球体表面
の頂部から前記内孔内面迄の最高断面厚さの少なくとも
１０％であり、内孔に接近した密度がその金属の理論密
度の７０％から９５％以下の範囲にあることを特徴とし
た態様１）の焼結球体。

３）球体表面およびその近傍の高密度領域がその金属の
理論密度の少なくとも９８％の平均密度を有し、該高密
度領域下方の焼結球体の残余部がその金属の理論密度の
８０〜９０％の平均密度を有することを特徴とした態様
２）の焼結球体。

４）切頭状球面軸受球体の球面軸受面が焼結粉末金属の
少なくとも９５％という高密度の機械的加工を施こされ
た表面によって特徴づけられ、かつ該球体の密度が、断
面において、前記球表面近傍の高密度領域から、内孔近
傍における理論密度の少なくとも７０％という密度に迄
減少していることを特徴とする焼結粉末金属ブランクよ
り成りかつ内孔を有する切頭状球面軸受球体。

５）球面軸受表面近傍の高密度領域の断面厚さがその球
面頂部及び前記内孔の内面の間の最高断面厚さの少なく
とも１０％であり、内孔に接近した部分の密度がその金
属の理論密度の７０％より９５％以下の範囲にあること
を特徴とした態様４）の球面軸受球体。

６）球体表面およびその近傍の高密度領域がその金属の
理論密度の少なくとも９８％の平均密度を有し、この高
密度領域下方の焼結球面軸受の残余部がその金属の理論
密度の８０〜９０％の平均密度を有することを特徴とし
た態様５）のベアリング球体。

７）焼結粉末金属ブランクから構成された切頭球体に他
の素子の該球体表面と一致した曲面を接触させて、相対
的に移動可能としたボールジヨイントであって、該切頭
球体は貫通内孔を有しており、該球体の表面はその金属
の理論密度の少なくとも９０％の高い密度の機械的加工
を施こされた表面によって特徴づけられ、該球体の密度
が、その断面において、前記球表面近傍の高密度領域よ
り内側に向って理論密度の少なくとも７０％という内孔
近傍における密度に迄減少していることを特徴としてい
るもの。

８）前記球体の曲表面に近接した高密度領域の断面厚さ
が該表面の頂部及び前記内孔の内面の間の最高断面厚さ
の少なくとも１０％であり、内孔に接近した部分の密度
がその金属の理論密度の７０％から９５％以下の範囲に
あることを特徴とした態様７）のボールジヨイント。

９）前記切頭状球体の曲表面近傍の高密度領域がその金
属の理論密度の少なくとも９８％の平均密度を有し、高
密度領域の内側の焼結球体の残余部がその金属の理論密
度の８０〜９０％の平均密度を有することを特徴とした
態様８）のボールジヨイント。

１０） ｉ状の球面軸受空孔を規定する外輪と、その中
に収容された焼結粉末金属ブランクからなる切頭球面軸
受球とを有する自動調心球面軸受体であって、前記球面
軸受球の球面軸受面がその金属の理論密度の少なくとも
９５％という高密度の機械的加工を施こされた表面によ
って特徴づけられ、かつ該軸受球の密度が、その断面に
おいて、上記球表面近傍の高密度領域から理論密度の少
なくとも７０％という内孔近傍の密度に迄減少している
ことを特徴としているもの。

１１）前記切頭状軸受球の球表面近傍の高密度領域の断
面厚さが該球状表面の頂部及び前記内孔間の最高断面厚
さの少なくとも１０％であり、内孔に接近した部分の密
度がその金属の理論密度の７０％から９５％以下の範囲
にあることを特徴とした態様１０）の自動調心球面軸受
体。

１２）前記切頭状軸受球の球表面およびその近傍の高密
度領域がその金属の理論密度の少なくとも９８％の平均
密度を有し、この高密度領域の内側の焼結球面軸受球の
残余部がその金属の理論密度の８０〜９０％の平均密度
を有することを特徴とした態様１１）の自動調心球面軸
受体。

１３）多孔性焼結粉末金属ブランクを貫通する仮想固定
軸線の周りに回転する表面を有する該ブランクを形成し
、次いで該ブランクの上記回転表面に機械的加工を施こ
して、該金属の理論密度の少なくとも９５％という平均
密度を有する高密度領域を該回転表面およびその近傍に
形成し、該ブランクの高密度領域の内側及び前記軸線に
近い部分である残余部が実質的に多孔性であり金属の理
論密度の少なくとも７０％の平均密度を有するようにし
た、回転表面を有する粉末冶金製造物品の製造方法。

１４）内孔を有する切頭状球体の形を有する多孔性焼結
粉末金属ブランクを形成し、次いで該球状ブランクの球
表面に機械的加工を施こして、金属の理論密度の少なく
とも９５％という平均密度を有する高密度領域を該球表
面およびその近傍につくり、該球状ブランクの高密度領
域の内側に位置する残余部が実質的に多孔性であり金属
の理論密度の少なくとも７０％という平均密度を有する
ようにした粉末冶金による切頭状球体の製造方法。

１５）球体の表面がロール成形によって機械的に加工さ
れ該高密度領域が表面頂部から内孔の内面迄の厚さの少
なくとも１０％の厚さを有することを特徴とした態様１
４）の方法。

１６）その金属の理論密度の少なくとも９８％という平
均密度の高密度領域を与えかつ該高密度領域下方の焼結
金属の残余部がその金属の理論密度の７０％より９５％
以下の平均密度を有するように、球面がロール成形され
ることを特徴とする態様１４）の方法。

１７）上記高密度領域直下の焼結金属が８０％〜９０％
の範囲内の平均密度を有することを特徴とした態様１６
）の方法。

１８）粉末焼結金属ブランクから構成される粉末冶金物
品において、該物品は、その物品を貫通する仮想固定軸
の周りに回転する回転表面によって特徴づけられ、該回
転表面が該金属の理論密度の少なくとも９５％という密
度の機械加工された高密度領域によって特徴づけられ、
前記物品の密度が、その断面において、上記回転表面近
傍の高密度領域から理論密度の少なくとも７０％という
前記固定軸線近傍における密度値迄減少していることを
特徴とする粉末冶金製造物品。

１９）上記回転表面およびその近傍の高密度領域がその
金属の理論密度の少なくとも９８％という平均密度を有
し、該高密度領域より内側に向った残余部がその金属の
理論密度の８０〜９０％という平均密度を有することを
特徴とする態様１８）の物品。

【図面の簡単な説明】

第１図は低摩擦布状ライナーによって特徴づけられた外
輪内に収められた切頭状球体より成る典型的な自動調心
軸受を表わしたものである。 第１Ａ図は本発明の切頭状球体を利用した球バルブを示
したものである。 第２，３及び４図は焼結粉末ベアリング球の製造におい
て採用される種々の圧縮段階を図解的に示したものであ
る。 第５図は第２図より第４図に迄示した方法によって得ら
れる典型的な粉末冶金軸受球ブランクである。 第６〜８図はロール成形によって粉末冶金ブランクを機
械加工する一つの実施例を示したものである。 第９図は、表面を、その表面下の多孔性領域に比較して
、機械的に高密度化した完成粉末冶金軸受球の断面の３
．５倍の拡大写真図を示す。 第１０図は、粉末冶金ブランクの表面摩耗と鍛造ステン
レス鋼より得られた球の摩耗とを比較して、６８３０ポ
ンドの軸受荷重の下に±２５°の振動を２５０００回加
えた後の摩耗と細孔との関係を示したグラフである。 第１１図は第１０図に示したデータを得るにあたって使
用した摩耗テスターの図解である。 図中参照符号は以下のとおりである。 １０・・・・・・切頭状軸受球、ｌＬ１２・・・・・・
切頭側面、１３・・・・・・円筒内孔、１４・・・・・
・球表面、１５・・・・・・外輪、１６・・・・・・低
摩擦ライナー、１０Ａ・・・・・・バルブ本体、１１Ａ
、１２Ａ・・・・・・開口、１３Ａ・・・・・・環状シ
ョルダー、１４Ａ・・・・・・環状リング、１４Ｂ・・
・・・・環状溝、１５Ａ・・・・・・ワッシャー、１６
Ａ、１７Ａ・・・・・・環状バルブ台座、１８Ａ・・・
・・・球体、１８Ｂ・・・・・・球体内孔、１９Ａ・・
・・・・凹部、２０Ａ・・・・・・バルブステム、２１
Ａ・・−・・・バンドル、２２Ａ・・・・・・ナツト、
２０・・・・・・型、２１・・・・・・空胴、２２・・
・・・・下パンチ、２２Ｂ・・・・・・球状凹部、２３
・・・・・・心棒、２４・・・・・・上パンチ、２５・
・・・・・粉末金属、２６・・・・・・予備成型体、２
Ｔ・・・・・・赤道平面、３０・・・・・・支持心棒、
３Ｌ３２，３３・・・・・・ロール成形体、３１Ａ、３
２Ａ、３３Ａ・・・・・・回転軸、３４・・・・・・セ
グメント、３５・・・・・・高密度領域、３６・・・・
・・内孔内表面、３７，３９・・・・・・切頭状球面軸
受、３８・・・・・・軸、４０・・・・・・外輪、４１
・・・・・・ダイアル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔性の粉末焼結金属ブランクからなり球状表面と
   内孔を備えた球面体であって、該表面体の実質的に全球
   体表面が上記金属の理論密度の少なくとも９５％という
   高密度を有するとともに実質的に無孔性の鍛造面に類似
   した機械加工面によって特徴づけられており、かつ該球
   面体の断面における密度は上記球状表面近傍の高密度か
   らその高密度領域直下から上記内孔面に迄及ぶ多孔性領
   域の低密度に減少しており、しかも該多孔性領域の平均
   密度が上記金属の理論密度の７０％以上９５％以下の範
   囲にあることを特徴とする粉末焼結球面体。 ２ 内孔を有する球状の多孔性で理論密度の７０９０％
   の平均密度を有する粉末焼結金属ブランクを形成し、該
   球状ブランクの球状表面に機械的加工を施して該球状表
   面が実質的に無孔性を呈し理論密度の少なくとも９５％
   という高密度を有しかつ該表面高密度領域の内側の残余
   の部分が実質的に多孔性で理論密度の７０％以上９５％
   以下の範囲の平均密度を有するようにしたことを特徴と
   する粉末焼結球面体の製造方法。