JPS5881219A - 固体潤滑剤埋込み型軸受の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、固体潤滑剤埋込み型軸受ならびにその製造方
法に関するものである。

この発明で固体潤滑剤埋込み型軸受とは、軸受母体を構
成するベース金属に透孔またはゆき止少穴（以下この両
者を穴という）を設け、紋穴にベレット状固体潤滑剤を
埋込み、軸受摺動面にその一部を露出させた型式の軸受
をいう。

従来、この種の軸受においては、埋込まれた固体潤滑剤
がペレット圧入締代の弛緩、あるいは接着剤を使用した
場合はその接合の不完全などが原因して、ベース金属に
穿たれた穴から脱落したシ、あるいは穴の中に陥没して
了ったシして固体潤滑剤としての機能を果さなくなると
いう問題があった０ とくに、高温雰囲気中の使用においては、ベース金属と
固体潤滑剤との熱膨張係数の差が影響して上述した弊害
は一層はげしくなる傾向があったこの発明は、ペレット
状固体潤滑剤として、ベース金属よりも熱膨張係数が大
きく、シかも加温−冷却の熱履歴を経たとき不可逆膨張
性を有していて体積膨張するものを選んだことを第１の
特徴とする。

そして、ベース金属に穿たれた穴には、穴のほぼ中央部
に拡径凹部を設けるか、摺動面と反対側の穴端部を拡径
してテーパ一部または段部を設けたことをその第２の特
徴とする。

そしてさらに好ましくは、紋穴にペレット状固体潤滑剤
を埋込んだのち、該固体潤滑剤または全体を加温し、ベ
ース金属と固体潤滑剤との熱膨張係数の差と、後者の不
可逆膨張性を利用して穴の拡径凹部または段部に固体潤
滑剤を膨出させ、そこに係合状態を生ぜしめることを第
３の特徴とするものである。

一般に、固体潤滑剤埋込み型軸受は、鉱油などの普通の
潤滑油の適用が困難な個所、たとえば水中であるとかあ
るいは高温雰囲気条件、またはこれらに加えて高荷重条
件下での使用が多いから、水中での使用を除けば、使用
時にその雰囲気温度や摩擦熱にようて加温状態にあるこ
とが比較的多い。

このような場合は、上述した第３の特徴である加温処理
は、使用時に自動的に行なわれることになるので、当該
処理を省略することができる。

ただしこの場合、固体潤滑剤の膨出による保合が完成す
る以前に、固体潤滑剤が穴の中で動いてしまりて摺動面
から陥没することのないことを確認しておく必要がある
。

もし、このような確認ができない場合は、この第３の特
徴である加温処理操作は省略することができない。

本発明に使用されるベース金属は、鋳鉄や鋳鋼などの鉄
系合金および青銅や黄銅などの銅合金から選ばれる。こ
れらの合金は、熱膨張係数がおおむね１．１〜１．８Ｘ
１００−５（ｄｅ　’）程度である。

ベース金属の形状は、とくに限定されるものではなく、
平板状、棒状、ブロック状、円筒状、半割シ円筒状、凹
球面状そして凸球面状など種々の形態を採り得る。

これらベース金属に穿たれる穴は、前述したように、そ
の肉厚を貫通する透孔でもよく、マたゆき止り穴でもよ
い。これらは軸受の形状や、使用） 条件あるいはまた製作上の作業性などの観点から決定さ
れる。

穴の形状および大きさは、通常、断面が円形で直径数ミ
リメートルから大きなものでも２５ミリメートル程度と
することが普通で、摺動面においてすベシ方向に互に重
畳するような配列で、かつ所定の間隔をもりて複数個設
けられる。

本発明に使用されるペレット状固体潤滑剤は、銅を主成
分とし錫を副成分として５〜１１重量％、または銅を主
成分とし副成分として錫３〜１１重量係、亜鉛、鉄、マ
ンガンのいずれか一種または二種以上をそれぞれ１０重
量係以下含み、これに黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化
タングステン、窒化ホウ素からなる無機質粉末のいずれ
か一種または二種以上、あるいは該無機質粉末と鉛、ア
ンチモン、ビスマス、インジウムから選ばれた軟質金属
粉末のいずれか一種または二種以上とが添加されてなる
焼結体から成るものである。

一般に、金属焼結体は加温−冷却の熱履歴を経ると、不
可逆膨張を起して寸法増加する傾向がある。この傾向は
、上述した黒鉛などの無機質や鉛などの軟質金属の添加
によって助長される。

しかしながら、たとえば無機質利料としての黒鉛は、こ
のもの自体の熱膨張係数は２．５Ｘ１０−’（ｄｅｇ−
’）程度でおりて、上述した成分組成の銅系焼結体のそ
れよりも一桁程度小さい。

したかりて、たとえば黒鉛がマトリックス中で連続相と
なるような組成においては、当然大きな膨張は期待でき
ないから、これら無機質粉末の添加量には自ら限度があ
る。

本発明者らの実験によれば、これら無機質粉末の添加量
は、容積比で１５％を下限とし、上限を４０チ以下、好
ましくは３５％以下とすることによりて好結果が得られ
ている。

４０％を超えて多量に添加すると、焼結体の強度を著し
く損ない脆くなるので、上述した問題以前の弊害が生じ
好ましくない。また１５係以下では、低摩擦係数を有す
るものが得られない。

鉛などの軟質金属は、黒鉛などの無機質添加剤と併用さ
れて、固体潤滑剤被膜の形成能の向上、凝着摩耗の低減
などの効果がある。

軟質金属の添加量は、容積比で１０％以下、好ましくは
６％以下とする。１０％を超えて添加すると焼結時に「
しみ出し」現象を生じて材質が不均一となり易いばかり
でなく焼結体の強度を減少せしめるなど満足な焼結体が
得られない。

この焼結体の製造に際しては、通常の含油多孔質焼結合
金の製造条件と著しくは異なるものではないが、成形圧
力は若干高めとして４〜６トン／−１焼結温度は６００
〜８００℃、そして焼結時間は若干短かくして１０〜３
０分とすることが好ましい。

焼結雰囲気は中性でもよくまた大気中（酸化性雰囲気）
でありてもよい。圧粉密度が比較的高く、焼結時間も比
較的短かいので、焼結時における無機質材料、軟質金属
の酸化消耗は懸念される程大きなものではない。

このようにして得られた焼結体からなるペレット状固体
潤滑剤の熱膨張係数は、２．（］−２，５Ｘ　１０−０
−５（ｄｅ’　）で、ベース金属のそれと比較しておお
むね１．１〜２．３倍程１大きい。

またこの焼結体は、それが０．２係の永久歪を残す圧縮
強さは、組成によって異なるが、おおむね、２５０〜４
　ＣＩ　ＯＫｇ／−であシ、１５０Ｋｅ／−までは弾性
変形領域でありた。

本発明者らは、銅９３重量係、錫７重量係からなる混合
粉末に対して、容積比で鉛粉６．５％、黒鉛２５％を均
一に混じたものを、金型を用いて５トｙ／ｃｌの成形圧
力で圧粉し、ついでこれを金型から取出し電気炉中で７
５０℃、１５分（中性雰囲気）焼結し、直径１２ミリメ
ートル、長さ９．５ミリメートルのペレット状固体潤滑
剤を得た。

このようにして得た焼結体から成るペレット状固体潤滑
剤の熱膨張係数は、２．５　Ｘ　１０”−５（ｄｅｇ−
’　）、２５℃〜５５０℃の加温冷却を１０回繰返した
のちの径方向の不可逆膨張量は、０．１４ミ’Ｊメート
ル（約１．１８％）であった。

つぎに、ベース金属として厚さ９５ミリメートルの板状
の高力黄銅鋳物（ＪＩＳ　　Ｈ５１０２、第３種相当）
を用意し、これに１２ミリメートルの穴を穿ち、上述し
たペレット状固体潤滑剤をそれぞれ圧入締代９０ミクロ
ンおよび１４０ミクロンで圧入した。

第１図は、ベース金属（１）に穿たれた穴Ｑ）の端部に
、２Ｃ面取り段部（３）（斜角４５度、斜面長さ２．８
３ミリメートル）を設け、紋穴（２）にペレット状固体
潤滑剤（４）を圧入後、加温処理したのちの状態を示す
拡大縦断面図である。（５）は固体潤滑剤（４）の膨出
部である。

表は、穴端部に２０面取り段部を設けたものと、段部を
設けないものにおいて、いずれも４００℃、７時間の加
温処理を施したものについて、第１図における矢印方向
のペレット状固体潤滑剤（４）の抜き力を試験したもの
である。

因みに、加温処理後の面取段部へのペレット状固体潤滑
剤の膨出量は、締代９ｏミクロンのもので約０．０８ミ
リメートル、締代１４０ミクロンのもので約０．１４ミ
リメートルでありた。

第２図は、本発明のベース金属に穿たれた穴に設けられ
た凹部の他の実施態様を示すもので、（３’）はその凹
部を示す。

第３図は、第２図に例示したものを４００℃で７時間加
温処理したのちの、ペレット状固体潤滑剤（４）の膨出
状態を示したもので、（５′）はその膨出部である。

以上説明したように、本発明は軸受母体を構成するベー
ス金属よりも熱膨張係数が大きく、シかも加温−冷却の
熱履歴を経たのちに不可逆膨張を示して体積膨張する焼
結体からなるベレｙ）状固体潤滑剤を用い、これを該ベ
ース金属に穿たれた拡径凹部または段部を付設した穴に
埋込んであるので、加温処理または使用時の熱履歴によ
りて、該ペレット状固体潤滑剤が該凹部または段部に膨
出することによってそこに新たな保合を生じ、したがっ
て該ペレット状固体潤滑剤の抜は力が増加し、脱落や陥
没の弊害が防止できるようになりたのである。

さらに派生効果として、上述した如き熱膨張係数の差が
あるので、埋込またれペレット状固体潤滑剤が長手方向
にも膨張し、軸受摺動面において相手材との摺接が良好
となり、軸受性能の向上を

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の軸受のペレット状固体潤滑剤が埋込
まれた部分を示した拡大縦断面図、第２図および第３図
は、本発明の他の実施例における加温処理前後のペレッ
ト状固体潤滑剤の埋込み部を示す拡大縦断面図である。 （１）ベース金属、（２）穴、０）段部、（３’）凹部
、（４）ペレット状固体潤滑剤、（９（５り膨出部 特許出願人 オイレス工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　軸受母体を構成するベース金属には穴が穿たれて
   おり、紋穴にはそのほぼ中央部または摺動面と反対側の
   穴端部に該部分を拡径した凹部または段部が形成されて
   おり、紋穴には銅を主成分とし、これに黒鉛、二硫化モ
   リブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素からなる無
   機質粉末、あるいは該粉末と鉛、アンチモン！ビスマス
   、インジウムからなる軟質金属粉末とが添加されていて
   、ベース金属よシも熱膨張係数が大きくかつ不可逆膨張
   性を有する焼結体からなるベレット状固体潤滑剤が埋込
   まれてなることを特徴とした固体潤滑剤埋込み型軸受。 ２、　軸受母体を構成するベース金属に穴を穿ち、紋穴
   にはそのほぼ中央部または摺動面と反対側の穴端部に該
   部分を拡径した凹部または段部を形成し、紋穴に銅を主
   成分とし、これに黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タン
   グステン、窒化ホウ素からなる無機質粉末、あるいは該
   粉末と鉛、アンチモン、ビスマス、インジウムからなる
   軟質金属粉末とが添加されていて、ベース金属よシも熱
   膨張係数が大きくかつ不可逆膨張性を有する焼結体から
   なるベレット状固体潤滑剤を埋込み、ついで該ベレット
   状固体潤滑剤または全体を加温して上記凹部または段部
   に該固体潤滑剤を膨出せしめてそこに停台状態を生ぜ□ しめると１とを特徴とした固体潤滑剤埋込み型軸受の製
   造方法。