JPWO2003060507A1 - 軸受用鋼及びその大型介在物評価方法、並びに転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受用鋼及びその大型介在物評価方法、並びに転がり軸受に関するものである。
背景技術
従来より、異物が進入しない潤滑環境下では、軌道輪表面及びこの表面直下に存在する大型の非金属介在物(以下、大型介在物と称す)が、転がり軸受の寿命に大きな影響を及ぼすことがよく知られている。
最近の冶金技術の向上により、鋼など転がり軸受の素材となる金属材料の清浄度が大幅に改善されたため、この金属材料中に存在する大型介在物は一段と少なくなり、且つ、大型介在物の大きさも小さくなっている。
このような実状から、逆に、偶発的に或いは極めて低い確率で発生する大型介在物を定量的に検出することが非常に困難になってきており、大型介在物を正確に検出可能な金属材料の清浄度評価方法に対する要望が高まってきている。
金属材料の清浄度評価方法のうち最も一般的なものとして、鋼中酸素量による評価方法がある。しかしながら、この鋼中酸素量による評価方法は、近年、金属材料中の酸素量が大幅に改善され、しかも低い水準で安定していることから、大型介在物量の優劣を判断するには有用でない。
また、その他の定量的な金属材料清浄度評価方法として、JIS(日本規格協会)やASTM(米国材料試験協会)に準拠した、光学顕微鏡を用いた方法と、この方法で得られたデータを基にした極値統計法とによって、鋼材の一定面積中に存在するAl2O3を主体とした酸化物系介在物やTi系介在物などの硬い介在物の個数を規定する方法がある(例えば、文献1(特開平6−145883号公報)、文献2(特開平3−56640号公報)、文献3(特開平5−117804号公報)、文献4(特開平6−192790号公報)参照)。しかしながら、文献1〜文献4に記載の顕微鏡観察による評価方法は、検査面積が数百mm2と小さいことから、数少ない大型介在物を検出することが困難である。
さらに、その他の定量的な金属材料清浄度評価方法として、金属材料から酸溶解によって介在物を抽出し、その介在物の粒径と個数を顕微鏡で評価する方法(例えば、文献5(特開平9−125199号公報)参照)や、EB溶解法によって金属材料を溶解し、浮上した介在物を顕微鏡によって観察する方法(文献6(特開平9−125200号公報)参照)がある。しかしながら、文献5や文献6に記載の評価方法は、検査体積が数千mm3程度であり、大型介在物を評価するものとしては十分とはいえない。また、文献5や文献6に記載の方法は、試験を非破壊的に行うことができず、且つ、大型介在物が酸に溶解したり、大型介在物自体が融解、凝集したりするおそれがあり、高清浄度を有する金属材料中に存在する大型介在物を評価するために利用することはできない。
そして、上述した金属材料清浄度評価方法はいずれも、試験を非破壊的に行うことはできず、且つ、ある鋼材ロットの代表サンプルを検査し、この鋼材ロットにて製造された転がり軸受の寿命を評価するものである。よって、製品となる転がり軸受に存在する大型介在物を個別に評価することはできないため、僅かに発生する短寿命品を正確に評価することができない。
また、超音波探傷を用いた金属材料大型介在物評価方法として、文献7(特開2000−141704号公報)に記載されるように、高周波数探触子(探傷周波数=50MHz〜100MHz)を使用し、従来光学顕微鏡を用いて評価していた極値統計法を行うことが提案されているが、これも被検査体積が小さいと、十分な大きさの大型介在物までは評価しにくい。
そして、軸受用鋼の大型介在物の定量的な評価ができないと、大型介在物が起点となって短寿命で損傷する軸受が僅かではあるが発生することを評価できない。つまり、適切な大型介在物評価方法を見出せないと、軸受用鋼自体を定量的に評価することもできない。
すなわち、製品となる転がり軸受の全数を検査でき、且つ、高清浄度を有する金属材料中に存在する僅かな大型介在物を確実に評価できる金属材料の高清浄度評価方法は、未だ実現できていないのが現状である。
一方、鉄鋼設備などでは高荷重化、高面圧化及び圧延設備の小型化が進んでおり、抄紙機設備などでは高温化に対する要求が厳しくなっている。
例えば、ロールネック軸受に代表される鉄鋼用の転がり軸受は、高荷重、高面圧で使用され、最近では圧延設備の小型化が進み、軸受が挿入されているハウジングも小型化が進んでいる。この場合、例えば、ハウジングの剛性が不足すると、軸受がハウジングに倣い、外輪には繰返しの曲げ応力が負荷され、短寿命品の発生や割損の発生につながるおそれがある。
また、抄紙機用の転がり軸受の内輪は、はめ合い応力を付与された状態で使用されているが、近年の高温化が進む環境下では、軸受にはさらに大きなフープ応力が作用する場合があった。例えば、内輪にフープ応力が作用した場合には、内径面表面が最大の引張り応力の発生位置となり、内部になるにしたがって引張り応力は減少していくが、途中に大型介在物などからなる欠陥が存在すると、その部分に対する応力集中が大きくなり割損が生じてしまうことになる。
ここで、一定時間でラインの点検、整備が行われている生産体制をとる鉄鋼設備や抄紙機設備などにおいては、短寿命品や割損品が発生するとラインストップとなり、多大な損害が生じることとなる。このため、このような鉄鋼設備や抄紙機設備などに用いられる転がり軸受には、長寿命化はもとより、突発的に発生する短寿命品や割損品の撲滅が求められている。
このような実状から、従来においては、転がり軸受の表面に浸炭などの表面処理を施し、表面に圧縮応力を与えることで割損しないような対策が行われている(例えば、文献8(特開平6−307457号公報)参照)。
また、割損を誘発する欠陥を検出するために、製鋼メーカーにおいて、圧延後、超音波探傷法により全数検査し、地きずや穴などの欠陥を除去する作業が行われるため、大きな欠陥はなくなってきている(例えば、文献9(特殊鋼46巻6号,P31(社)特殊鋼倶楽部編)参照)。
しかしながら、製鋼メーカーで行われる超音波探傷法による検査は、一般的に鋼管や丸棒などの製品段階で軸方向に走査して実施している。ここで、この検査速度を遅くすることで軸方向の検査ピッチを精細にとることができるため、より小さな欠陥の検出が可能となるが、検査に長時間を要するといった問題がある。また、探傷に使用される周波数は、周波数を高くすると、探傷原理にしたがってより小さな欠陥の検出が可能となるが、周波数を高くした場合、探傷距離に対する音波の減衰が大きくなり探傷範囲が小さくなるといった問題がある。
このため、製鋼メーカーで行われる超音波探傷法は、その生産性を考慮すると、探傷に要する検査速度は、遅い場合でも数10m/min、速い場合では100m/minを超える速度で検査が実施されている。また、鋼材径の大小にわたって汎用性よく検査する必要があることから、探傷に使用される周波数は、深さ方向に対して音波の減衰の少ない数MHz以上10MHz未満に選定することが望ましい。
しかしながら、製鋼メーカーで行われる超音波探傷法は、上述したように探傷に要する検査速度が速く、しかも、探触子又は鋼材を回転させながら行う高速探傷であるため、各種ノイズが発生しやすく、探傷機の感度があまり上げられないといった問題がある。
以上の要因から、製鋼メーカーで行われる超音波探傷法によって検出できる欠陥は、幅数百μmで、且つ、長さが数十mm程度と検出限界があった。
ここで、鉄鋼設備や抄紙機設備などで用いられる転がり軸受において、実際に短寿命品や割損などの問題が発生したものの起点には、数百μmの大きさの大型非金属介在物や、介在物単体は小さいものの、それらが凝集して大きな塊になった欠陥が存在していることが判明している。しかしながら、製鋼メーカーにおいて行われる超音波探傷法は、検査面が圧延したままである表面状態の鋼管や丸棒などに行われるため、鋼材内部の結晶粒及び表面層が粗く、超音波探傷時に雑ノイズが大きくなり、数百μm程度の大きさの欠陥を高精度に探傷することは不可能であった。
すなわち、鉄鋼用軸受のように高荷重、高面圧下で使用されたり、抄紙機用軸受のように内輪に高はめあい応力を付加し、高温下で使用されるなどの過酷な環境下で使用される場合であっても、短寿命品や割損品の発生の懸念がなく、信頼性の高い転がり軸受は、未だ実現できていないのが現状である。
そこで、本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、高い清浄度であっても大型介在物を定量的に評価できる軸受用鋼の大型介在物評価方法を提供することを第一の課題としている。また、この軸受用鋼の大型介在物評価方法に基づいて評価された適切な軸受用鋼を提供することを第二の課題としている。さらに、短寿命品や割損品をなくし、軸受全体の長寿命化を実現できる転がり軸受を提供することを第三の課題としている。
発明の開示
このような課題を解決するために、本発明のうち請求の範囲第1項に係る大型介在物評価方法は、評価対象軸受用鋼からなる丸棒及び超音波探触子を超音波伝達媒体中に配置し、超音波探傷によって探傷体積中に存在する大型介在物の大きさ及び数を測定し、前記評価対象軸受用鋼の大型介在物の存在確率を推定することを特徴とするものである。
この発明は、主として製鋼方法の異なるチャージの比較や評価に用い、また、同一の製鋼方法の異なるチャージの評価や、同一チャージで鋳造初期と後期の比較などにも用いられる。
存在確率の低い大型介在物は、小さな面積や体積を検査しても検出することは難しい。また、そのデータを基にした極値統計でも、検査体積が小さいと母集団は中・小型介在物となり、大型介在物の予測には適さない。したがって、大型介在物を評価するためには大きな体積を検査する必要がある。本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、大きな体積の評価は超音波探傷法によって可能であることを見出した。例えば、φ36mm×2mの軸受用鋼の場合、全断面探傷では体積が2.0×106mm3に相当し、膨大となる。したがって、従来の検査面積或いは検査体積では極稀にしか検出できなかった大型介在物を検出できる確率が高くなる。
また、本発明のうち請求の範囲第2項に係る軸受用鋼の大型介在物評価方法は、請求の範囲第1項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法において、前記超音波探傷の探傷方法を斜角探傷法としたことを特徴とするものである。
一般的に超音波伝達媒体として水を用いる水浸法による超音波探傷方法には、斜角探傷法と垂直探傷法とがある。それぞれの方法での欠陥の検出限界は、それぞれが発信している波の音速に比例する。一般に、斜角探傷法では横波を用い、垂直探傷法では縦波を用いるが、鋼材を伝播する横波の音速は縦波の約1/2倍なので、横波を用いた検出限界は縦波の約1/2倍である。つまり、音速が遅いほど、小さい介在物を検出することができるので、横波を用いる斜角探傷法の方が、より小さい介在物を検出することができることになる。後述するように、大型介在物といっても、その大きさは平方根長さで約0.2mm程度であるから、漏れが少なく、また、精度よく探傷を行うためには、横波を用いる斜角探傷法が望ましい。
さらに、本発明のうち請求の範囲第3項に係る大型介在物評価方法は、請求の範囲第2項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法において、前記斜角探傷法を、探傷周波数15MHz以下で行うことを特徴とするものである。
探傷周波数と欠陥の検出限界の関係は、波長の1/2〜1/4とされている。このため、探傷周波数を大きくすると、検出限界は改善されるが、伝播する音波の減衰が大きくなるため、検査深さは浅くなる。本発明は、斜角探傷法を用いて、軸受寿命に有害な大きさの大型介在物を探傷することを目的とし、また可及的に大きな検査体積を得るために、最適な探傷周波数を見出した。
さらに、本発明のうち請求の範囲第4項に係る大型介在物評価方法は、請求の範囲第1項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法において、前記超音波探傷の探傷方法を、前記超音波探触子として焦点型の高分子探触子を用いた垂直探傷法としたことを特徴とするものである。
斜角探傷法は、垂直探傷法に比べてより小さな介在物を検出することができるが、超音波が鋼材に入射後、その入射角度に応じて屈折するという性質を持っているため、垂直探傷法に比べて、欠陥部の正確な位置を特定するには限度があった。また、斜角探傷法は、深さ方向に傾斜して超音波が伝播するため、垂直探傷法に比べて、探傷深さ範囲が浅くなるという不具合もあった。ところが、垂直探傷法を用いて斜角探傷法と同じ大きさの欠陥を検出するためには、周波数をあげる必要があり、鋼中での超音波の減衰が激しく、探傷深さが浅く限定されてしまうという問題があった。本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、振動子に高分子(ポリマー)樹脂を用いた高分子(ポリマー)探触子を利用することで、垂直探傷法による検出が可能であることを見出した。
この高分子探触子は、超音波を反射させた信号を受信した際のダンピング特性に優れるため、特に高周波(例えば、50MHz以上)にて探傷を行う必要がある場合に、一般的なセラミック振動子を用いた場合と比べて、共振等による不感帯が少ないので効果的であると知られているものである。このため、本発明の範囲程度の周波数帯では利用されていないのが現状であったが、本発明者等が軸受用鋼の超音波探傷に高分子探触子を適用してみたところ、従来のセラミック探触子と比べて、周波数を上げても超音波の減衰が少なく、より深い範囲まで効果的に探傷可能であることが分かった。つまり、探傷周波数が高くできるので、より小さい大型介在物を、しかもより深い範囲まで検出できる垂直探傷法が採用できるようになる。すなわち、軸受用鋼の超音波探傷を、より多くの断面にわたり正確に探傷することができる。したがって、小さな大型介在物を広い範囲で探傷するためには、高分子探触子を用いた垂直探傷法が望ましい。
さらに、本発明のうち請求の範囲第5項に係る大型介在物評価方法は、請求の範囲第4項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法において、前記垂直探傷法を、探傷周波数30MHz以下で行うことを特徴とするものである。
上述したように、従来、探傷周波数を大きくすると、検出限界は改善されるが、伝播する音波の減衰が大きくなるため、検査深さは浅くなる。本発明は、垂直探傷法を用いて、軸受寿命に有害な大きさの大型介在物をより深くまで探傷することを目的とし、また大型介在物をより小さな大きさまで探傷できる最適な探傷周波数を見出した。
さらに、本発明のうち請求の範囲第6項に係る軸受用鋼は、請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積2.0×106mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が10.0個以下であることを特徴とするものである。
さらに、本発明のうち請求の範囲第7項に係る軸受用鋼は、請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積1.0×106mm3当たりに存在する長さ0.5mm以上の大型介在物の総長さが80mm以下であることを特徴とするものである。
すなわち、請求の範囲第7項の軸受用鋼においては、請求の範囲第6項のように、所定の探傷体積当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物の個数を測定する場合、例えば5mmの細長い介在物も、0.5mmの短い介在物も一個と評価される。この限定の他に、本発明者等が介在物の長さによる有害度を評価した結果、請求の範囲第6項の軸受用鋼において、所定探傷体積当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物の個数のみならず、単位体積当たりに存在する介在物の総長さを限定することで、さらに高い確率で長寿命化が得られることを見出した。
さらに、本発明のうち請求の範囲第8項に係る軸受用鋼は、請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積4.0×105mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が2.0個以下であることを特徴とするものである。
すなわち、請求の範囲第8項の軸受用鋼は、請求の範囲第6項又は請求の範囲第7項の軸受用鋼より清浄度が悪い場合に、より少ない探傷体積で、良否の保証が可能であり、それによって検査時間を短く(特に不良品を判断するとき)できる。
さらに、本発明のうち請求の範囲第9項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、請求の範囲第3項に記載の大型介在物評価方法によって評価された軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明のうち請求の範囲第10項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、請求の範囲第5項に記載の大型介在物評価方法によって評価された軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明のうち請求の範囲第11項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、請求の範囲第6項乃至第8項の何れか一項に記載の軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明のうち請求の範囲第12項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、直径180mm以下で、肉厚25mm以下の継ぎ目無しの鋼管を素材として製造され、且つ素材の段階で長さ1mm以上の欠陥がないことが保証されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明のうち請求の範囲第13項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、直径60mm以下の丸棒を素材として製造され、且つ素材の段階で長さ1mm以上の欠陥がないことが保証されていることを特徴とするものである。
本発明者らは、これまで軸受寿命に有害な大型非金属介在物の検出方法として、文献10(特開平11−337530号公報)及び文献11(特開2000−130447号公報)に記載のように、軸受完成品の段階で、軌道面直下の大型非金属介在物を検出する方法について開示し、軸受の長寿命効果が保証可能な方法を提案している。
ところが、これらはいずれも軸受完成品の段階で大型非金属介在物の有無を検出、選別することになるため、選別された軸受は完成品の段階で不良となってしまい、これまでの製造コストを無駄にすることとなる。したがって、転がり軸受を製造する素材の段階で、転がり寿命に有害な大型非金属を検出できれば、コストの面から大きな効果があると言える。
そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、軸受の製造方法の一つとして、内、外輪をそれぞれ歩留りを考慮した上、最適な径及び肉厚の鋼管を素材として、旋削した後、熱処理、研削を経て軸受リングを製造する場合が多くなってきていること等に着目した。そして、本発明者らは、直径180mm以下で、肉厚25mm以下の継ぎ目無し鋼管を素材として製造される軸受において、素材の段階で最大長さ1mm以上の介在物を検出可能なことを知見し、全数検査することで、従来より製造コストに影響を及ぼすことなく、長寿命な転がり軸受を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
また、本発明者らは、近年の軸受の製造方法として、材料の歩留まり向上のため、鋼材より熱間鍛造により素形材を成型したのち、冷間ローリングや旋削により軸受リングを製造する場合が多くなってきていること等に着目した。そして、本発明者等は、素材となる直径60mm以下の丸棒について、素材の段階で、寿命に有害な介在物として、長さ1mm以上の介在物を検出可能なことを知見し、全数検査することで、従来より製造コストに影響を及ぼすことなく、長寿命な軸受を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
さらに、本発明のうち請求の範囲第14項に係る転がり軸受は、内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、前記内輪、前記外輪及び前記転動体用の鋼材の外径面下から全断面の被検体積における欠陥の大きさが、旋削工程において最大長さ0.6mmを超えるものがなく、且つ表面粗さが5μmRa以下であることを特徴とするものである。
軸受軌道面直下から深い位置を含む全断面を被検体積とし、数十〜数百μmの大きさの非金属介在物を検出する方法については、上述した文献10で提案しているが、欠陥検出の高精度化について、本発明者らがさらなる鋭意研究を重ねた結果、軸受用鋼材外径面の表面粗さを5μmRa以下に限定することで、内外輪、転動体の全断面において精度良く最大長さ0.6mmを超える欠陥(非金属介在物の集合体含む)が検出可能なことを知見し、さらに、欠陥の最大長さが0.6mm以下であれば、表面近傍を含む軸受全断面について欠陥を起点とした早期はくり及び割損が防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
また、上述した文献10に記載の発明では、欠陥検出を行う際に、軸受は熱処理後研削加工を施したものが良好と示したが、その後、本発明者らがさらなる鋭意研究を重ねた結果、旋削加工を施したものでも欠陥検出に好適な表面粗さの範囲があることが判明した。
すなわち、表面粗さと検出強度の関係を調査した結果、表面粗さが5μmRa以下であれば検出可能なS/N比を示し、これを超えると検出の強度が極端に悪くなり最大長さ0.6mmを超える大きさの欠陥を検出することが困難となることから上記限定範囲とした。したがって、本発明によれば、欠陥検出精度こそ若干低下するが、研削前の旋削面においても簡易的に欠陥を発見することができ、コストダウンにつながる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について説明する。
<第一実施形態>
図1は、本実施形態の軸受用鋼で作製した転がり軸受の断面図である。この転がり軸受は、内径φ85mm、外径φ130mm、幅29mmの呼び番号HR32017XJの円錐ころ軸受である。図中の符号1は内輪、符号2は外輪、符号3は転動体(円錐ころ)である。
まず、表1に示すように、製鋼法の異なる軸受用鋼をチャージA、B、C、Dの4種類準備した。表1には、酸素量及び極値統計法で評価した結果を合わせて示す。表中、酸素量(不活性ガス溶融燃焼法で測定)にはほとんど差が見られない。
また、10mm×10mm×30視野中を検査して極値統計法によって推定された、3×104mm2に存在する最大介在物面積の平方根長さで示す極値統計法の結果でも、大きな差は見られず、また、極値統計法の結果は、本発明が対象とする平方根長さ0.2mmオーダの大型介在物の存在を見出せなかった。なお、極値統計法は「微小欠陥と介在物の影響」(村上敬宣著、養賢堂出版)に詳しく記載されている。また、本実施形態で示す大型介在物は、酸化物系介在物及び硫化物系介在物が対象であり、以降の大型介在物も同様の意味である。
次いで、上述した各チャージの軸受用鋼を超音波探傷法によって評価する。
図2に、本発明の軸受用鋼の大型介在物評価方法に用いる超音波探傷検査装置の一概略構成図を示す。同図の符号11は、評価対象軸受用鋼からなる丸棒である。また、符号12は、焦点型の超音波探触子であり、前記丸棒11と共に、超音波伝達媒体である水を貯留した水槽13内に浸漬されている。なお、丸棒11のサイズについては後段に詳述する。
この評価対象軸受用鋼からなる丸棒をモータ14で一定方向に回転させると共に、前記超音波探触子12をモータ15、16、17で図示X−Y−Z軸方向に移動させ、所定の体積について探傷して大型介在物を検出する。各モータ14〜17はモータコントローラ18で駆動され、超音波探触子12の検出信号は探傷器19で解析される。また、モータコントローラ18は、パソコン20への入力で作動が制御される。前記モータコントローラ18は各モータ14〜17の回転方向、回転速度、回転角を制御することにより、探触子12と丸棒11との位置関係を制御する。また、前記探傷器19は、探触子12の探傷周波数及び反射エコーと、当該反射エコーの強度から検出される介在物の大きさをモニターし、それをパソコン20のメモリーに記憶する。
上述したように、本発明法に用いた超音波探傷法には、垂直探傷法と斜角探傷法とがある。本実施形態のように被検査体を丸棒とし、探触子による超音波の発信方向が鉛直下方であるとき、垂直探傷法は丸棒の中心線の直上に探触子をセットして探傷する。これに対し、斜角探傷法は、探触子を丸棒の中心線からずらして(オフセット)探傷する。斜角探傷法の超音波の入射角は、このオフセット量を丸棒の半径で除した値の逆正弦で求められるので、これをパソコンに入力し、モータコントローラで制御する。
ここで、斜角探傷法及び垂直探傷法の角度調整は、図3に示すように、超音波探触子12を奥行き方向にxだけ送ってθを所望の角度(斜角θ=19°)に調整する。図からRsinθ=xの関係からsinθ=x/Rとなり、したがって、θ=sin−1(x/R)となる。試験片TP1の外半径Rは予め分かっているのでxはθとの関係で一義的に求めることができる。
この超音波探傷検査装置を用いて、上述した各チャージの軸受用鋼を超音波探傷した。このとき、超音波探傷法としては斜角探傷法を用いて、探傷周波数は10MHz、軸受用鋼への超音波入射角は19°とし、探傷体積3.5×106mm3まで探傷し、検出された介在物の数と位置とを特定した。
図4に、軸受用鋼における探傷体積と介在物数との関係を示す。なお、介在物数は、上述したチャージAと、その他のチャージB〜Dとの比で示した。同図から明らかなように、探傷体積が小さいときには介在物数の比がばらついているが、探傷体積が多くなるにつれて介在物数の比が安定し、探傷体積が2.0×106mm3以上の領域ではほぼ一定となる。探傷体積が多くなると、探傷する時間は増えるが、2.0×106mm3以上の体積を探傷すると、より信頼性を増すことができるので、本実施形態の探傷体積は2.0×106mm3とする。
次に、上述した垂直探傷法と斜角探傷法とについて比較する。
図5に、垂直探傷法と斜角探傷法を、いずれも検査体積2.0×106mm3を10MHzの探傷周波数で探傷したときの検出介在物数の比を示す。なお、検出介在物数は、上述したチャージAと、その他のチャージB〜Dの比で示した。同図から明らかなように、斜角探傷法の方が、垂直探傷法よりも検出数が多く、このことから超音波探傷法には斜角探傷法が、より信頼性の高い清浄度を保証する上で好ましい。
次に、超音波探傷法の探傷周波数を種々に変更したときの結果について考察する。
図6は、本発明の軸受用鋼からなる丸棒に人口欠陥を形成した状態を示す横断面図である。
まず、図6に示すように、上述した評価対象軸受用鋼からなる丸棒11の外周面から中心軸Oに向かって深さA(2mm、5mm、10mm、15mm)分入り込んだ位置に、円柱状の穴(寸法φ0.5×15mm)をその中心軸O1が丸棒11の中心軸Oと平行となるようにそれぞれ設け、人口欠陥丸棒を作製した。そして、この人口欠陥丸棒に対して、セラミック振動子を用いたセラミック探触子(5MHz、10MHz、15MHz、20MHz:振動子径6mm、水中焦点距離25mm)を利用して、上述した図2に示す超音波探傷検査装置(USD15、日本クラウトクレーマー製)を用いて、斜角探傷法(入射角:19°、水距離10mm)による超音波探傷を行った。
図7に、それぞれの探傷周波数と探傷深さとの関係を示す説明図である。探傷深さは、エコー強度がピークエコー強度の半分になる深さを有効な探傷深さとした。
同図から明らかなように、探傷周波数が大きいほど、探傷深さは小さくなっている。これは、同一面積を走査するとき、探傷深さが小さいことは探傷体積も小さいことを意味する。例えば、(直径)φ50mmの丸棒を探傷するとき、探傷深さが小さいほど、本実施形態での前記必要探傷体積2.0×106mm3に達する長さは長い。
図8に、それぞれの探傷周波数で(直径)φ50mmの丸棒を斜角探傷法にて探傷するとき、その探傷周波数と、探傷体積が必要探傷体積2.0×106mm3に達するときの探傷長さとの関係を示した。
同図から明らかなように、探傷周波数15MHz以上では探傷長さが急増している。このことから、本実施形態では、実用的な探傷周波数を15MHz以下とした。
次に、上述した各チャージの軸受用鋼から図1に示す円錐ころ軸受を作製し、この円錐ころ軸受に対して、図9で示す軸受寿命試験機を用いて寿命試験を行った。なお、試験の条件は以下の通りである。
軸受:円錐ころ軸受HR32017XJ
ラジアル荷重:53750N
アキシャル荷重:22680N
内輪回転数:1500min−1
潤滑:グリース
図10に、寿命試験の結果を示す。
チャージC及びチャージDから作製した軸受には寿命の短いものがある。これは、L10寿命以下の(つまり、短寿命の)部分でチャージA及びチャージBは寿命が長く、チャージC及びチャージDは短くなっていることから分かる。つまり、チャージC、Dは、チャージA、Bに比べて極端に寿命の短いものが見られ、軸受用鋼として寿命信頼性に乏しいことを示している。なお、短寿命品のはくり部位は、評価材を用いた内輪及び外輪のそれぞれで発生しており、転動部材の部位によらず、大型介在物が存在した場合は短寿命品が発生することがわかる。
表2に、斜角探傷法によって、探傷周波数15MHz以下、探傷体積2.0×106mm3、入射角19°の条件で超音波探傷を行った結果を示す。なお、表2には、平方根長さ0.15mm以上の大きさの介在物数と、平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物数の評価を示す。
同表から明らかなように、介在物数はチャージによる差が明瞭に表れている。図11に、上述した斜角探傷法による平方根長さ0.15mm以上の大きさの介在物数及び平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物数と、軸受寿命(L10寿命)との関係を示す。
平方根長さ0.15mm以上の大きさの介在物にしても、平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物にしても、介在物数の増加と共に寿命が短くなる相関が表れている。このうち、平方根長さ0.15mm以上の大きさの介在物数は、介在物数の増加とともに徐々に寿命が短くなるため、介在物数に閾値を設けにくい。これに対し、平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物数は、検出介在物個数10個を境に急激に寿命が短くなる。また、平方根長さ0.15mm以上の大きさの介在物数は、探傷体積2.0×106mm3当たりの数が多すぎて、個数検出が煩雑である。そこで、本実施形態では、寿命保証のための介在物の大きさを平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物とし、その検出介在物個数を、探傷体積2.0×106mm3当たり10.0個以下とした。
<第二実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第二実施形態について説明する。
ここでは、上述した第一実施形態と比べて大型介在物が多く含まれていると予想されるか、検査してみて多い場合、より少ない探傷体積で清浄度の保証をより効率的に行う場合について説明する。
まず、表3に示すように、製鋼法の異なる軸受用鋼をチャージA、E、Fの3種類準備した。このうち、チャージAの軸受用鋼は、上述した第一実施形態のチャージAと同等である。
表3に、酸素量及び極値統計法で評価した結果を合わせて示す。
同表から明らかなように、各チャージ毎の酸素量には差がある。また、各チャージ毎の10mm×10mm×30視野中を検査して極値統計法で推定された、3×104mm2に存在し得る最大介在物面積の平方根長さで示す極値統計法の結果と、超音波評価法(本発明の方法により4×105mm3当たりの評価により、平方根長さ0.2mm以上の介在物が何個あるかを示したもの)にも違いが見られる。これは、後段に詳述するように、極値統計法により推定された最大介在物径は実際に存在する大型介在物の存在を示したものではなく、統計的に推定された値によるものであるからである。
次に、上述した第一実施形態と同様の超音波探傷検査装置を用いて、上述した各チャージの軸受用鋼を超音波探傷した。超音波探傷法としては、斜角探傷法を用い、探傷周波数は10MHzとし、探傷体積4.0×106mm3まで探傷し、検出された介在物の数と位置を特定した。
図12に、探傷体積と単位体積当たりに存在する大型介在物の検出個数との関係を示す。
同図から明らかなように、2.0×105mm3のように探傷体積が小さいときには平方根長さ0.2mm以上の介在物数がばらついているが、探傷体積が多くなるにつれて介在物数が安定し、本実施形態では探傷体積が4.0×105mm3以上の領域で安定化の傾向を示し、検出個数の多いチャージE、Fにおいても検出個数が安定するのは、探傷体積4.0×105mm3以上の領域である。このことから、本実施形態における推奨探傷体積は、4.0×105mm3とする。
次に、上述した各チャージの軸受用鋼から図1のような円錐ころ軸受を作製し、この円錐ころ軸受に対して上述した第一実施形態と同様に、図8で示す軸受寿命試験機を用いて寿命試験を行った。なお、試験の条件は、上述した第一実施形態と同様である。
図13に、寿命試験の結果を示す。
同図から明らかなように、チャージE及びチャージFから作製した円錐ころ軸受は全般に寿命が短い。
そして、表3に、探傷周波数15MHz以下の斜角探傷法(入射角は19°)による超音波探傷の評価の結果を示す。表3には、探傷体積4.0×105mm3を超音波探傷したときの平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物個数を示す。
図13に示す寿命試験の結果と照合して、寿命の長いチャージAの探傷体積4.0×105mm3当たりに検出された平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物個数は2.0個以下である。そこで、本実施形態では、寿命保証のための介在物の大きさを平方根長さ0.2mm以上の大きさの介在物とし、その検出個数を、前記探傷体積4.0×105mm3当たり2.0個以下とした。
以上、第一実施形態及び第二実施形態において、本発明の軸受用鋼について説明したが、清浄度保証の順序としては、まず、第二実施形態で示したように、探傷体積4.0×105mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の介在物が2.0個以下であるかを判定し、これを満たさないものは不良とし、この条件を満たすものを良品とすることで、保証対象のチャージの清浄度を保証する。そして、必要に応じて、この良品と保証された軸受用鋼についてのみ、第一実施形態で示したように、時間はかかるがより厳しい保証をすることが検査時間の短縮上望ましい。
<第三実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第三実施形態について説明する。
本実施形態においては、上述した図6に示すように作製した人口欠陥丸棒に対して、本発明例である高分子振動子を用いた高分子探触子(20MHz、30MHz、40MHz:振動子径6mm、水中焦点距離25mm)と、従来のセラミック振動子を用いたセラミック探触子(10MHz、15MHz、20MHz:振動子径6mm、水中焦点距離25mm)とを利用して、水距離15mmで垂直探傷法による超音波探傷した。
図14に、それぞれの探傷周波数における探傷深さと、人口欠陥エコー強度との関係を示す。なお、探傷深さは、エコー強度がピークエコー強度の半分になる深さを有効な探傷深さとした。また、セラミック探触子と高分子探触子は、特性上、同一のアンプ強度では同一欠陥の反射強度が異なるため、同一欠陥での検出能力を相対比較する(合わせる)ために、表面下2mm位置での欠陥を、セラミック振動子20MHz、ポリマー振動子30MHzで100%となるように調整比較した。
同図から明らかなように、本発明の高分子探触子と従来のセラミック探触子とを比較すると、高分子探触子は周波数が高くなっても音波の減衰が少ないため、探傷周波数が30MHzの高分子探触子では、探傷周波数が15MHzのセラミック探触子よりも深い探傷深さを有していることが分かる。また、同一の探触子同士を比較すると、周波数が大きいほど、探傷深さは小さくなっている。ここで、同一面積を走査するとき、探傷深さが小さいことは探傷体積も小さいことを意味する。例えば、φ50mmの丸棒を探傷するとき、探傷深さが浅いほど、上述した第一及び第二実施形態で示した必要探傷体積2.0×106mm3に達する長さは多く必要となる。
図15に、垂直探傷法を用いて、それぞれの探傷周波数でφ50の丸棒を探傷するとき、その探傷周波数と、探傷体積が必要探傷体積2.0×106mm3に達するときの探傷長さとの関係を示している。
同図から明らかなように、従来のセラミック探触子では、探傷周波数15MHz以上では探傷長さが急増する。ところが、本発明の高分子探触子では、探傷周波数を高くしても探傷範囲が広くでき、30MHzを超えて40MHzになると探傷長さが急増する。このことから、高分子探触子を用いて超音波探傷を行う場合には、実用的な探傷周波数を30MHzとした。
次に、表4に示すように、製鋼法の異なる軸受用鋼を、チャージI、II、III、IV、V、VIの6種類準備した。表4には、酸素量及び極値統計法で評価した結果を示す。
表中、チャージI〜Vの5種類は、酸素量が9ppm以下と低い値を示すのに対し、チャージVIは13ppmと高い値である。また、上述した極値統計法で評価された介在物の大きさは、各チャージ毎の10mm×10mm×30視野中を検査して求められた最大介在物面積の平方根長さを、極値統計法を用いて、3×106mm2中に存在し得ると推定された最大介在物面積の平方根長さで示している。この値も酸素量の結果と同様に、チャージI〜Vの5種類は、最大平方根長さが32μm以下と低い値を示すのに対し、チャージVIは48μmと高い値である。
次に、上述した各チャージの軸受用鋼を、第一実施形態で用いた超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷法により評価する。本実施形態における超音波探傷評価は、焦点型の高分子探触子を用いた垂直探傷法によって、探傷周波数は20MHz、探傷体積1.5×107mm3まで探傷した。
表4に、各チャージI〜VIにおいて、探傷体積1.5×107mm3を探傷し、探傷体積2.0×106mm3あたりに換算した平方根長さ0.2mm以上の介在物の個数及び探傷体積1.0×106mm3当たりに換算した長さ0.5mm以上の介在物の総長さを示した。
次いで、上述した各チャージの軸受用鋼を用いて、第一実施形態と同様に、図1に示すような円錐ころ軸受を作製し、それを第一実施形態と同様に、図9に示すような軸受寿命試験機を用いて寿命試験を行った。なお、試験の条件は、上述した第一実施形態と同様である。
図16に、寿命試験の結果を示す。
同図及び表4に示した超音波探傷による評価を照合して、チャージVIは、酸素量、極値統計値、及び超音波探傷の評価がいずれも悪く、短寿命を示すことが明らかである。また、チャージIV及びチャージVは、チャージI〜IIIと同等の酸素量及び極値統計値を有するのにもかかわらず、寿命が短くなっている。また、チャージIII及びチャージIVは、超音波探傷を行い、探傷体積2.0×106mm3中に存在する平方根長さ0.2mm以上の介在物の個数が同じであるのにもかかわらず、チャージIVの寿命の方が急激に短くなっている。つまり、超音波探傷法による探傷体積1.0×106mm3当たりに存在する長さ0.5mm以上の介在物の総長さが80mmを境に急激に寿命が短くなる。そこで、本実施形態では、寿命保証のための単位体積(1.0×106mm3)当たりに存在する長さ0.5mm以上の介在物の総長さを80mm以下とした。
図17に、各探傷体積と、その時の単位体積当たりに存在する長さ0.5mm以上の介在物の総長さとの関係を示す。なお、介在物の総長さは、前記チャージI、チャージIII、及びチャージVIについて、探傷体積1.0×105〜4.0×106mm3の間で評価し、それぞれの探傷体積での介在物の総長さを1.0×106mm3の単位体積当たりに換算した値で示す。また、図中の結果は、上述したチャージそれぞれを探傷体積4.0×106mm3で評価した結果を1とし、それより探傷体積を減らした場合に介在物の総長さがどのようにばらつくかを表したものである。
同図から明らかなように、探傷体積が小さいときには介在物の総長さの比がばらついているが、探傷体積が多くなるにつれて介在物の総長さの比が安定し、探傷体積が2.0×106mm3以上の領域ではほぼ一定となる。探傷体積が多くなると探傷する時間は増えるが、2.0×106mm3以上の体積を探傷するとより信頼性を増すことができるので、本実施形態の必要探傷体積は2.0×106mm3とする。すなわち、この必要探傷体積は、上述した第一実施形態で示した結果と同じであることから、介在物数及び単位体積当たりに存在する長さ0.5mm以上の介在物の総長さのいずれも安定した値を得るために、2.0×106mm3以上の探傷体積で探傷することが望ましい。
以上、第一乃至第三実施形態について、本発明の軸受用鋼の欠陥として非金属介在物を例に説明したが、本発明が適用できる欠陥の保証は、この他に、地傷、開口クラック等にも適用できる。また、これらの欠陥の平方根長さは、欠陥の形状に応じて次のようにそれぞれ求められる。
1)欠陥の形状が線状である場合(線状欠陥)は、その長さLと幅Dとの積の平方根(L×D)1/2を平方根長さとする。
2)欠陥の形状が粒状、球状又は塊状である場合(非線状欠陥)は、その最大径(長軸径)D1と最小径(短軸径)D2との積の平方根(D1×D2)1/2を平方根長さとする。
<第四実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第四実施形態について説明する。
本実施形態においては、図18に示すように、外径φ180mm×内径φ13mm(肉厚25mm)の継ぎ目無し鋼管を300mmの長さで切り出し、その継ぎ目無し鋼管の外周面から中心軸Oに向かって深さA(2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm)分入り込んだ位置に、円柱状の穴(寸法φ0.5mm×20mm)をその中心軸O1が丸棒11の中心軸Oと平行となるようにそれぞれ設け、人工欠陥鋼管を作製した。
そして、この人工欠陥鋼管に対して、第一実施形態で示したものと同様の超音波探傷検査装置(USD15、日本クラウトクレーマー製)を用いて超音波探傷を行い、検出限界を見極めるための検証を行った。なお、本実施形態における超音波探傷法は、入射角19°(屈折角45°)、探傷周波数15MHzとした探傷条件で、焦点型探触子(振動子径6mm、水中焦点距離25mm)を用い、水距離10mmにて斜角探傷法を行った。また、アンプ感度は、表面下2mm位置での欠陥が100%となるように設定した。そして、図19に、この超音波探傷による人工欠陥鋼管の深さ方向の探傷結果を示し、図20に、この超音波探傷により、2mm位置深さの人工欠陥を円周方向に探傷した結果を示す。なお、図20は、上述した探傷能力を維持した状態で、軸方向に移動するのに必要な有効探傷ピッチを検証したものである。
図19から明らかなように、本実施条件では人工欠陥鋼管の表面から2〜5mmの位置が相対エコー強度100%を示し、この場合を100%としたとき、相対エコー強度が半分の50%となる深さは25mm位置で、肉厚25mm全断面の探傷が可能であることを検証した。したがって、本条件での深さ方向の探傷可能範囲は、エコー強度が半分(−6dB)となる位置までとした場合、表面から25mm位置までとなることが判る。
図20から明らかなように、エコー高さが半分(−6dB)となる範囲は移動幅にして約2.5mmあり、1/4(−3dB)低下する幅としても約4mm程度有していた。
ここで、図20は、人工欠陥鋼管において、表面から深さA=5mm分入り込んだ位置の人工欠陥のエコー高さが、最も高くなる位置に調整を行ったのち、そのエコー高さを100%エコー高さに感度を調整し、さらにその位置を中心に円周方向に前後にピッチを細かく取り探傷を行った結果を示している。ここで、図20は、上述した第一実施形態と同様の超音波探傷検査装置を用いて、人工欠陥鋼管の表面から深さA=5mm分入り込んだ位置の人口欠陥を検知したときのピーク値(100%)に対する各移動距離(回転距離)に対する相対エコー強度を示している。つまり、探触子がピーク値となる点(0点)に対し、手前から次第に相対エコー強度が上昇して0点を過ぎると減少している状態が示されている。この相対エコー強度は、欠陥の長さに比例する。したがって、移動範囲の中で0点(ピーク値)のみに着目し、上述した図2で示すパソコン20でピークホールド処理をし、常にピーク値をメモリーするようになっている。これは、移動範囲を特定しないと、相対エコー強度が一定にならないため、本発明の1.0mmや1.1mmの長さの欠陥を正しく求めることができなくなるためである。
また、図19は、上述のようにして求めたピーク値を相対エコー強度(2〜5mmまでを100%として)として縦軸に、0.5φmm×20mmの人工欠陥エコー強度を表面からの深さに対し、比で示したものであり、表面からの距離が深くなるにしたがって、相対エコー強度が低下していることが判る。
このように同じ欠陥長さのものが深さによって相対エコー強度が異なる(深くなると減衰する)不具合が生じる。
このため、まず、0.5mmφ×20mmの欠陥が表面からどの位の深さにあるかは(エコー強度は別として)、発振した超音波信号が欠陥によって反射され、再び探触子に検知される時間と発振周波数との関係からパソコン20によって正確に求まるようになっている。
次に、深さによって減衰する相対エコー強度は、予め人工欠陥を用い、図19のような関係を求めておく。
実測定では、この図19の関係を補正係数(例えば各深さ位置での相対エコー強度の逆数)得られた深さに対する欠陥エコーの補正係数としてパソコン20にメモリーしておき、演算させる。
このようにして継ぎ目無し鋼管の表面からの深さに対する欠陥エコー値(ピーク値)をパソコン20のメモリーに次々と取り込み、演算すれば、全断面(所望の深さまでも含め)中にある欠陥長さを検知できる。
すなわち、本実施例は、直径180mmφ以下、肉厚25mm以下までの継ぎ目無し鋼管の素材の段階で全断面の欠陥長さを検知でき、従来、製鋼メーカーにおいてできなかったユーザー側の軸受に適する素材の全断面を全数検査することができる。そして、本実施例では、全断面中に長さが1mm以上の欠陥がないことが長寿命できることを見いだした。
以上の結果より、本実施形態においては、上述した条件で探傷を行えば、深さ方向で表面から25mm程度、また、有効探傷ピッチ(ビーム径)は2.5mm程度の探傷能力を有していることが判った。
したがって、直径180mm以下で、肉厚25mm以下の継ぎ目無し鋼管素材を本実施形態により全断面評価するには、探傷深さが25mm程度のため、全断面探傷が可能となることが判る。
また、探傷速度については、本発明限定範囲例では、直径φ180mmの場合で、探傷ピッチを2.5mm程度とし、さらに一般的な市販の探傷機器による超音波の送受信速度を勘案すると、7m/min程度の速度では探傷可能なことが判った。
これは、従来製鋼メーカーで実施していた商用的な検査速度、100m/minを超えるレベルに比べると遅く、製鋼メーカーで生産性の観点より実施不可能な速度であるものの、軸受の製造工程の例では、例えば熱間鍛造により製造される速度が、速くても10m/min程度のため、十分全数探傷可能な範囲である。
したがって、本実施形態によれば、軸受の製造においては、直径φ180mm以下で、肉厚25mm以下の継ぎ目無し鋼管を素材として使用すれば、生産能力を落とすことなく、全数、全断面の超音波探傷による評価が可能なことが判る。次に、第四実施形態で示した方法により選別された良質な継ぎ目無し鋼管を素材として製造した転がり軸受の長寿命化について検証した。
一般的な軸受用鋼材の場合、清浄度が良好で軸受軌道面に大型介在物が存在する頻度が少なくなるため、本発明の効果を明確にするため、予め清浄度の劣る継ぎ目無し鋼管を準備した。そして、この清浄度の劣る継ぎ目無し鋼管に対して第四実施形態で示した精細な超音波探傷によって欠陥の有無を選別し、この鋼管を用いて製造された転がり軸受で寿命試験を行うことで効果の検証を行った。
まず、外輪用の継ぎ目無し鋼管(外径φ102mm、肉厚6mm)及び内輪用の継ぎ目無し鋼管(外径φ57mm、肉厚7mm)を素材とし、以下の探傷条件で超音波探傷を行った。そして、超音波探傷を実施して素材を選別し、高い清浄度が確保された継ぎ目無し鋼管と、超音波探傷を実施せず、清浄度の劣る継ぎ目無し鋼管とを素材として、旋削、熱処理、研削を経て6309深溝玉軸受をそれぞれ作製した。
また、比較として、通常の素材(清浄度良好素材)の継ぎ目無し鋼管を使用し、上述と同様に、超音波探傷を実施して素材を選別し、6309深溝玉軸受を作製した。なお、素材に実施した探傷条件は、いずれも上述した第四実施形態と同様の条件で行った。
ここで、上述した清浄度の異なる二種類の素材の超音波探傷の評価結果は、有効探傷範囲の体積中に長さ1mm以上の欠陥が検出された個数を、評価体積(重量)で割ったもので表した。
また、超音波探傷評価においての欠陥(介在物)の長さ評価については、予め欠陥が検出された場合の図2の超音波探傷検査装置による欠陥長さと、その欠陥を切断調査にて見出した実介在物の長さと相関をとり、検量線を求めて、以下の評価に望んだ。
次に、各々の評価を経て製作された転がり軸受にて、寿命試験を行った。寿命試験条件を以下に示す。
寿命試験条件は次の通りである。
試験軸受:6309深溝玉軸受
試験荷重:ラジアル荷重21200N
回転数:3900min−1
潤滑油:VG68相当鉱油
試験は、上記試験条件での計算寿命が67時間であることから3倍の200時間で中断し、その時点での剥離の有無について評価を行った。
表5に、評価結果を示す。
表5のNo.2及びNo.4は全断面中に長さが1mm以上の欠陥がない継ぎ目無し鋼管素材で製作された本発明例の試験軸受(玉はSUJ2の焼入れ、焼き戻し品)であり、いずれも200時間の試験をクリアーしているのが判る。
表5によれば、清浄度の劣る素材を使用した試験軸受(No.1、No.2)は、全断面に長さ1mm以上の介在物が存在する割合が通常の素材を使用した試験軸受(No.3、No.4)に比べ高くなっているが、長さ1mm以上の介在物が検出されずに選別された素材からなる試験軸受(No.2)では200時間を超えてもはくりは発生せず安定した長寿命が得られた。これに対し、超音波探傷による選別が行われていない素材からなる試験軸受(No.1)は打ち切りとなる200時間の間に10個中4個と多くの割合ではくりが発生した。また、通常の素材を使用した試験軸受(No.3)も、頻度は少ないものの、10個中1個ではくりが発生し、安定した長寿命化が得られるといった点では、超音波探傷による選別品に対して劣ることが判る。
また、介在物の長さ1.2mm以上の有無にて選別した素材を使用した試験軸受(No.5)では、探傷を実施し欠陥を除去したにもかかわらず、No.3と同様に頻度は少ないものの10個中1個にはくりが発生している。したがって、安定的に長寿命を得るには、1mm以上の長さの介在物が無いことが重要である。
<第五実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第五実施形態について説明する。
本実施形態においては、上述した図6と同様に、軸受用素材φ60mmの丸棒鋼材を300mm長さで切り出し、その丸棒鋼材の外周面から中心軸にOに向かって深さA(5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm)分入り込んだ位置に、円柱状の穴(寸法φ1.0mm×20mm)をその中心軸O1が丸棒11の中心軸Oと平行となるようにそれぞれ設け、人口欠陥丸棒を作製した。
そして、この人口欠陥丸棒に対して、上述した第一実施形態と同様の超音波探傷検査装置(USD15、日本クラウトクレーマー製)を用いて超音波探傷を行い、検出限界を見極めるための検証を行った。なお、本実施形態における超音波探傷法は、入射角0°、探傷周波数15MHzとした探傷条件で、焦点型探傷子(振動子径6mm、水中焦点距離50mm)を用い、水距離10mmにて垂直探傷法を行った。そして、図21に、この超音波探傷による人工欠陥丸棒の深さ方向の探傷結果を示し、図22に、この超音波探傷による人工欠陥丸棒の円周方向の探傷結果を示す。なお、図22は、上述した探傷能力を維持した状態で、軸方向に移動するのに必要な有効探傷ピッチを検証したものである。
図21から明らかなように、本実施条件では人工欠陥丸棒の表面から深さA=10mm分入り込んだ位置が相対エコー強度100%を示し、この場合を100%としたとき、相対エコー強度が半分の50%となる深さAは25mm位置であった。したがって、本条件での深さ方向の探傷可能範囲は、エコー強度が半分(−6dB)となる位置までとした場合、人工欠陥丸棒の表面から深さA=33mm分入り込んだ位置までとなることが判る。
図22から明らかなように、エコー高さが半分(−6dB)となる範囲は移動幅にして約1.6mmあり、1/4(−3dB)低下する幅としても約1mm程度有していた。
ここで、図22は、人工欠陥丸棒において、深さA=10mm分入り込んだ位置の人工欠陥のエコー高さが、最も高くなる位置に調整を行ったのち、そのエコー高さを100%エコー高さに感度を調整し、さらにその位置を中心に円周方向に前後にピッチを細かく取り探傷を行った結果を示している。
但し、本方法は垂直探傷法を用いているため、人工欠陥丸棒の表面から深さA=2〜3mm程度までは探傷のできない領域(不惑帯)が生じることとなる。しかし、この程度の深さ範囲は、軸受の完成に至る間に旋削等で削り取られるか、または残ったとしても軸受外径面にあたるため、寿命には影響を及ぼさない範囲である。
そして、本実施形態の場合も、上述した第四実施形態と同様にして、丸棒素材の表面からの深さAに対する欠陥エコー値(ピーク値)を上述した図2のパソコン20のメモリーに次々と取り込み、演算すれば、全断面(所望の深さまでも含め)中にある欠陥長さを検知できる。
すなわち、本実施形態は、直径60mmφ以下の丸棒素材の段階で全断面の欠陥長さを検知でき、従来においては製鋼メーカーでは不可能であったユーザー側の軸受に適する素材の全断面を全数検査することができる。そして、本実施形態では、全断面中に長さが1mm以上の欠陥がないことが長寿命できることを見いだした。
以上の結果より、本実施形態では、上述した条件で探傷を行えば、深さ方向で表面から30mm程度、また、有効探傷ピッチ(ビーム径)は1.5mm程度の探傷能力を有していることが判った。
したがって、丸棒素材を本実施形態により全断面評価するには、探傷深さが30mm程度のため、素材の直径はφ60mmが限定範囲となることが判る。
また、探傷速度については、本発明限定範囲例では、丸棒素材の直径がφ60mmの場合で、探傷ピッチを1.5mm程度とし、さらに一般的な市販の探傷機器による超音波の送受信速度を勘案すると、10m/min程度の速度では探傷可能なことが判った(径が細くなると単位時間あたりの測定長さは長くなる方向であり、φ60mmが限定範囲内では一番遅い条件)。
これは、従来製鋼メーカーで実施していた商用的な検査速度、100m/minを超えるレベルに比べると遅く、製鋼メーカーで実施不可能な速度であるものの、軸受の製造工程の例では、例えば熱間鍛造により製造される速度が、速くても10m/min程度のため、十分全数探傷可能な範囲である。
したがって、本実施形態によれば、軸受の製造においては、φ60mm以下の丸棒素材を使用すれば、生産能力を落とすことなく、全数、全断面超音波探傷による評価が可能なことがわかる。
次に、第五実施形態で示した方法により選別された良質な丸棒を素材として製造した転がり軸受の長寿命化について検証した。
一般的な軸受用鋼材の場合、清浄度が良好で軸受軌道面に大型介在物が存在する頻度が少なくなるため、本発明の効果を明確にするため、予め清浄度の劣る丸棒を準備した。そして、この清浄度の劣る丸棒素材に対して第五実施形態で示した精細な超音波探傷によって欠陥の有無を選別し、この鋼管を用いて製造された転がり軸受で寿命試験を行うことで効果の検証を行った。
まず、φ35mmの丸棒を素材とし、以下の探傷条件で超音波探傷を行った。そして、超音波探傷を実施して素材を選別し、高い清浄度が確保された丸棒と、と、超音波探傷を実施せず、清浄度の劣る継ぎ丸棒とを素材として、旋削、熱処理、研削を経て6206深溝玉軸受をそれぞれ作製した。
また、比較として、通常の素材(清浄度良好素材)の丸棒を使用し、上述と同様に、超音波探傷を実施して素材を選別し、6206深溝玉軸受を作製した。なお、素材に実施した探傷条件は、いずれも上述した第五実施形態と同様の条件で行った。
ここで、上述した清浄度の異なる二種類の素材の超音波探傷の評価結果は、有効探傷範囲の体積中に長さ1mm以上の欠陥が検出された個数を、評価体積(重量)で割ったもので表した。
また、超音波探傷評価においての欠陥(介在物)の長さ評価については、予め欠陥が検出された場合の図2の超音波探傷検査装置による欠陥長さと、その欠陥を切断調査にて見出した実介在物の長さと相関をとり、検量線を求めて、以下の評価に望んだ。
次に、各々の評価を経て製作された転がり軸受にて、寿命試験を行った。寿命試験条件を以下に示す。
寿命試験条件は次の通りである。
試験軸受:6206深溝玉軸受
試験荷重:ラジアル荷重7800N
回転数:3900min−1
潤滑油:VG68相当鉱油
試験は、上記試験条件での計算寿命が67時間であることから3倍の200時間で中断し、その時点での剥離の有無について評価を行った。
表6に、評価結果を示す。
表6のNo.2及びNo.4は全断面中に長さが1mm以上の欠陥がない丸棒素材で製作された本発明例の試験軸受(玉はSUJ2の焼入れ、焼き戻し品)であり、いずれも200時間の試験をクリアーしているのが判る。
表6によれば、清浄度の劣る素材を使用した試験軸受(No.1、No.2)は、全断面に長さ1mm以上の介在物が存在する割合が通常の素材を使用した試験軸受(No.3、No.4)に比べ高くなっているが、長さ1mm以上の介在物が検出されずに選別された素材からなる試験軸受(No.2)では200時間を超えてもはくりは発生せず安定した長寿命が得られた。これに対し、超音波探傷による選別が行われていない素材からなる試験軸受(No.1)は打ち切りとなる200時間の間に10個中6個と多くの割合ではくりが発生した。また、通常の素材を使用した試験軸受(No.3)も、頻度は少ないものの、10個中1個ではくりが発生し、安定した長寿命化が得られるといった点では、超音波探傷による選別品に対して劣ることが判る。
また、介在物の長さ1.2mm以上の有無にて選別した素材を使用した試験軸受(No.5)では、探傷を実施し欠陥を除去したにもかかわらず、No.3と同様に頻度は少ないものの10個中1個にはくりが発生している。したがって、安定的に長寿命を得るには、1mm以上の長さの介在物が無いことが重要である。
<第六実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第六実施形態について説明する。
本実施形態においては、表7に示す各鋼種で軸受の内輪形状に成形し、図23に示す熱処理にて、浸炭鋼には浸炭、焼入れ、焼戻しの熱処理を行い、ずぶ焼鋼には焼入れ、焼戻しの熱処理を行った後、仕上げ研磨を行うことにより、内径がテーパ状の内輪33(図25参照)を作製した。なお、この内輪33は、旋削加工したものに図23の熱処理を施したもので研削加工は施されていない。また、表面粗さは3.0μmRaに仕上げてある。
ここで、表7中の本発明例2、3、5の内輪及び比較例1、3の内輪、つまり、浸炭鋼(SCR,SCM,SAE)には、図23(a)のように、900〜960℃で10時間浸炭を行い、その後800〜860℃で1時間焼入れを行い、その後、160〜200℃で焼戻しを施すことで熱処理を行った。また、表7中の本発明例1、4、6の内輪及び比較例2の内輪、つまり、ずぶ焼鋼(SUJ)には、図23(b)のように、800〜860℃で1時間焼入れを行い、その後、160〜200℃で焼戻しを施すことで熱処理を行った。
次いで、本発明例1〜6、比較例1〜3の内輪について、まず、図24に示す超音波探傷検査装置で全断面において非金属介在物の最大長さを検出する。
この超音波探傷検査装置は、図24に示すように、リング状の軸受用鋼材(外輪相当)からなる試験片TPが水槽50内に水平方向に互いに離間配置された二個のプーリ51に載置されており、各プーリ51及び回転駆動用モータ52のモータ軸に固定されたプーリ53にはベルト54が正三角形状に巻き掛けられている。
回転駆動用モータ52はモータ駆動用制御アンプ53を介して制御装置45によって制御されるようになっており、回転駆動用モータ52の駆動により各プーリ51に載置された試験片TPが所定の速度で回転するようになっている。なお、制御装置45は、CRT等の表示手段を備えたパソコン等で構成されている。また、探触子40は試験片TPの軸方向に沿って移動可能に配置されたリニアガイド装置41のXYステージ42に探触子取付具43を介して取り付けられており、取付状態においては試験片TPの内周面に対向配置されている。探触子40は超音波探傷装置44からの電圧信号に応じて超音波パルスを試験片TPの内周面に向けて送信すると共にその反射エコーを受信し、これを電圧信号に変換して超音波探傷装置44に送信する。
超音波探傷装置44は制御装置45からの指令に基づいて探触子40に電圧信号からなる指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信した信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置45に送信し、制御装置45がこれをCRT上に表示する。
リニアガイド装置41はリニアガイド用コントローラ46によって制御される図示しないサーボモータを介して探触子40を試験片TPの軸方向に移動させるようになっている。
リニアガイド用コントローラ46は試験片TPの外周面に設置されたロータリエンコーダによって試験片TPが一回転(360°)したことが検知されると、制御装置45からの指令に基づいてサーボモータを制御して探触子40を試験片TPの軸方向に所定寸法移動させる。これにより、試験片TPの全軌道面下の全断面の探傷がなされるようになっている。なお、図24では、試験片TPとして外輪相当の軸受用鋼材が図示されているが、探触子40とプーリ51の位置を逆転させるようにして構成すれば、内輪相当の軸受用鋼材からなる試験片についても適用される。
なお、本実施形態における超音波探傷条件は、焦点型探触子(振動子径6mm、水中焦点距離25mm)を用いて、探傷周波数15MHzで行った。また、本実施形態における超音波探傷法は、内輪の軌道面表面から2mm程度までは入射された超音波の入射角を25°になるように設置し、水距離を25mmとした。また、それより深い領域は、内輪に入射された超音波の入射角を5°になるように設置して、水距離を15mmとし、双方を合わせて使用することで任意の深さの欠陥を検出した。
ここで、非金属介在物の最大長さは、予めそれぞれの軸受(鋼種)にて多数検査を行い、検出された欠陥エコーの強度と長さ、幅の情報を基に、発見された欠陥を軌道面表面から追い込み研削を行い、超音波エコーの強度と欠陥の大きさの関係を求め、表7に示した各軸受内輪を選定したものである。
そして、作製された本発明例1〜6、比較例1〜3の内輪33を、図25に示す内輪割損寿命試験機のテーパ軸31に圧入することにより、内輪33にはめあい応力(200MPa)を与え、ラジアル荷重38000N、回転数1800min−1の条件でテーパ軸31を回転させた。これにより、内輪33の軌道面に転がり応力をかけて、内輪33が軸方向に割損するまでの総回転数を調べる割損寿命試験を行った。
表7に、割損寿命試験結果を示す。
表7から明らかなように、本発明例1〜6の内輪では、非金属介在物の最大長さが0.6mm以下で割損寿命が長いのが判る。これに対し、非金属介在物の最大長さが0.6mmを越える比較例1〜3は本発明例に比べて割損寿命が大きく低下するのが判る。
したがって、軸受軌道面下から全断面の被検体積において欠陥(非金属介在物の集合体含む)の最大長さを0.6mm以下に限定することで、軌道輪の割損を防止できる。
<第七実施形態>
次に、本発明の軸受用鋼及びその大型介在物評価方法の第七実施形態について説明する。
本実施形態においては、図26に示す軸受用鋼材からなる試験片の上面(外径面)を旋削加工して種々の表面粗さ1〜12μmRa(図27参照)のものを作製し、試験片の底面から垂直方向にφ0.5mmの穴(人工欠陥)を表面下2mmの位置まで加工した。次いで、種々の表面粗さの試験片について、人工欠陥のエコー強度とノイズの比を求め、欠陥検出の可否を調査した。
試験片の人工欠陥の検出は、図24に示す超音波探傷検出装置を用いて、焦点型探触子(振動子径6mm、水中焦点距離25mm)、探傷周波数15MHzとした条件で超音波探傷を行った。なお、本実施形態における超音波探傷は、試験片に入射される超音波の入射角を25°になるように設置し、水距離を15mmとした。
図27に、S/N比と試験片の外径面の表面粗さとの関係を示す。
同図から明らかなように、試験片の外径面表面粗さが5μmRaまでは良好な検出強度(S/N比)を示すが、5μmRaを越えるとエコー強度が極端に低下し、長さが0.6mmより小さな欠陥の検出は困難となる。したがって、軸受用鋼材の表面粗さの限定を5μmRa以下とした。
本発明例によれば、従来の鋼材のサンプル評価による清浄度規制によらず、軸受用材料にて鋼材外径面下から全断面の被検体積において欠陥(非金属介在物の集合体含む)が鋼材外径面の表面粗さを5μmRa以下に限定することで、軸受用材料の全断面において精度良く最大長さ0.6mm以上の欠陥が検出可能である。
したがって、検出精度こそ若干低下するが、研削前の旋削面においても簡易的に欠陥を発見することができ、完成品になる前で不良と選別されるので、完成品段階で選別していた従来に比べてコストダウンになる。
また、市場での過酷な条件下においても割損の懸念がなく、軸受の短寿命品の発生を無くすることができ、サンプル調査では無く軸受全数を保証することができるものである。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の軸受用鋼の大型介在物評価方法によれば、評価対象軸受用鋼からなる丸棒及び超音波探触子を超音波伝達媒体中に配置し、超音波探傷によって探傷体積中に存在する大型介在物の大きさ及び数を測定し、評価対象軸受用鋼の大型介在物の存在確率を推定することとしたため、より大きな体積について簡易に超音波探傷を行うことで大きな探傷体積中の大型介在物の存在確率を推定することができ、清浄度の高い軸受用鋼に対しても適切な大型介在物の評価を行うことができる。
また、前記超音波探傷の探傷方法を斜角探傷法としたことにより、より小さな介在物を正確に検出することができ、これにより大型介在物の存在をより一層正確に検出することができる。
さらに、前記斜角探傷法を、探傷周波数15MHz以下で行うことにより、より深い領域を探傷することができ、これにより大型介在物探傷の時間を短縮することができる。
さらに、前記超音波探傷の探傷方法を、前記超音波探触子として焦点型の高分子探触子を用いた垂直探傷法としたことにより、より小さな大型介在物をより深い範囲まで探傷でき、これにより大型介在物の存在をよりいっそう正確に検出することができる。
さらに、前記垂直探傷法を、探傷周波数30MHz以下で行うことにより、より深い領域を探傷することができ、これにより大型介在物探傷の時間を短縮することができる。
さらに、本発明の軸受用鋼によれば、前記軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積2.0×106mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が10.0個以下であることとしたため、大型介在物の存在を定量的に保証した長寿命の軸受用鋼を提供することが可能となる。
さらに、前記軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積2.0×106mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が10.0個以下であるとともに、探傷体積1.0×106mm3当たりに存在する長さ0.5mm以上の大型介在物の総長さが80mm以下であることとしたため、大型介在物の存在をさらに定量的に保証した長寿命の軸受用鋼を提供することが可能となる。
さらに、前記軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積4.0×105mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が2.0個以下であることとしたため、大型介在物の存在を定量的に保証した長寿命の軸受用鋼を提供することが可能となる。
さらに、本発明の転がり軸受によれば、軸受の短寿命品をなくし、軸受全体の寿命を延ばすことで高い信頼性を確保することが可能となる。
さらに、本発明の転がり軸受によれば、鉄鋼用軸受のように高荷重,高面圧下で使用され、抄紙機用軸受のように内輪にはめあい応力を負荷し、高温下で使用される等の過酷な環境下で使用される場合においても、短寿命品や割損品の発生の懸念をなくし、軸受全体の寿命を延ばすことで高い信頼性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の軸受用鋼で作製した転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。図2は、本発明の軸受用鋼の大型介在物評価方法に用いる超音波探傷検査装置の一例を示す概略構成図である。図3は、斜角探傷法と垂直探傷法との角度調整法を説明するための説明図である。図4は、本発明の軸受用鋼における探傷検査体積と介在物数との関係を示す説明図である。図5は、振動子にセラミックを用いた場合での本発明の軸受用鋼における垂直探傷法による検出介在物数と、斜角探傷法による検出介在物数との違いを示す説明図である。図6は、本発明の軸受用鋼からなる丸棒に入口欠陥を形成した状態を示す横断面図である。図7は、本発明の軸受用鋼における探傷周波数と探傷深さとの関係を示す説明図である。図8は、本発明の軸受用鋼における探傷周波数と探傷長さとの関係を示す説明図である。図9は、軸受寿命試験機の一例を示す概略説明図である。図10は、本発明の軸受用鋼における各チャージ毎の軸受寿命の説明図である。図11は、本発明の軸受用鋼における介在物数と軸受寿命との関係を示す説明図である。図12は、本発明の軸受用鋼における探傷体積と介在物数との関係を示す説明図である。図13は、本発明の軸受用鋼における各チャージ毎の軸受寿命の説明図である。図14は、本発明の軸受用鋼における探傷深さと探傷周波数との関係を示す説明図である。図15は、本発明の軸受用鋼における探傷周波数と探傷長さとの関係を示す説明図である。図16は、本発明の軸受用鋼における各チャージ毎の軸受寿命の説明図である。図17は、本発明の軸受用鋼における探傷体積と単位体積当たりに存在する長さ0.5mm以上の介在物の総長さとの関係を示す説明図である。図18は、本発明の軸受用鋼からなる継ぎ目無し鋼管に人工欠陥を形成した状態を示す斜視図である。図19は、試験片の表面からの距離(深さ)と相対エコー強度との関係を示すグラフ図である。図20は、試験片に対する探触子の円周方向の移動範囲と相対エコー強度との関係を示すグラフ図である。図21は、試験片の表面からの距離(深さ)と相対エコー強度との関係を示すグラフ図である。図22は、試験片に対する探触子の円周方向の移動範囲と相対エコー強度との関係を示すグラフ図である。図23は、熱処理法を説明するための説明図であり、(a)は浸炭鋼、(b)はずぶ焼鋼である。図24は、本発明の軸受用鋼の大型介在物評価方法に用いる超音波探傷検査装置の他の例を示す概略構成図である。図25は、内輪割損寿命試験機を説明するための説明図である。図26は、超音波探傷法による人工欠陥検出に用いられる軸受用鋼材の試験片を示す断面図である。図27は、試験片の外径面粗さとS/N比との関係を示すグラフ図である。
Claims (14)
- 評価対象軸受用鋼からなる丸棒及び超音波探触子を超音波伝達媒体中に配置し、超音波探傷によって探傷体積中に存在する大型介在物の大きさ及び数を測定し、前記評価対象軸受用鋼の大型介在物の存在確率を推定することを特徴とする軸受用鋼の大型介在物評価方法。
- 前記超音波探傷の探傷方法を斜角探傷法としたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法。
- 前記斜角探傷法を、探傷周波数15MHz以下で行うことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法。
- 前記超音波探傷の探傷方法を、前記超音波探触子として焦点型の高分子探触子を用いた垂直探傷法としたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法。
- 前記垂直探傷法を、探傷周波数30MHz以下で行うことを特徴とする請求の範囲第4項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法。
- 請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積2.0×106mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が10.0個以下であることを特徴とする軸受用鋼。
- 請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積1.0×106mm3当たりに存在する長さ0.5mm以上の大型介在物の総長さが80mm以下であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の軸受用鋼。
- 請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって推定された大型介在物のうち、探傷体積4.0×105mm3当たりに存在する平方根長さ0.2mm以上の大型介在物が2.0個以下であることを特徴とする軸受用鋼。
- 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
請求の範囲第3項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって評価された軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
請求の範囲第5項に記載の軸受用鋼の大型介在物評価方法によって評価された軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
請求の範囲第6項乃至第8項の何れか一項に記載の軸受用鋼を素材として製造されていることを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
直径180mm以下で、肉厚25mm以下の継ぎ目無しの鋼管を素材として製造され、且つ素材の段階で長さ1mm以上の欠陥がないことが保証されていることを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
直径60mm以下の丸棒を素材として製造され、且つ素材の段階で長さ1mm以上の欠陥がないことが保証されていることを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と外輪との間に複数の転動体が周方向に所定の間隔で配設された転がり軸受において、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体用の鋼材の外径面下から全断面の被検体積における欠陥の大きさが、旋削工程において最大長さ0.6mmを超えるものがなく、且つ表面粗さが5μmRa以下であることを特徴とする転がり軸受。
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