KR101619769B1

KR101619769B1 - 초저온용 베어링의 열처리방법 및 초저온용 베어링

Info

Publication number: KR101619769B1
Application number: KR1020140112094A
Authority: KR
Inventors: 박영일; 박현섭
Original assignee: 제일베어링공업(주)
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-05-11
Also published as: KR20160025201A

Abstract

본 발명의 실시 예는 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도에서 오일 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜; 상기 내륜과 외륜 사이에 개재되어 구름 운동하는 세라믹재질의 볼; 및 상기 볼을 원주방향으로 균등하게 유지시키는 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지;를 포함하는 초저온용 베어링을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 치수안전성, 내마모성, 내윤활성을 향상시킴으로써 극한의 초저온 환경은 물론 초고온 환경 및 특수환경에서 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보할 수 있게 된다.

Description

초저온용 베어링의 열처리방법 및 초저온용 베어링 {Heat Treatment Method of Bearing for Ultra Low Temperature and Bearing for Ultra Low Temperature}

본 발명의 실시 예는 초저온용 베어링의 열처리방법 및 초저온용 베어링에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 초저온의 환경에서 치수안전성, 내마모성, 내윤활성이 우수하고, 수명을 극대화시킬 수 있는 초저온용 베어링의 열처리방법 및 초저온용 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 구름베어링은 하우징에 장착된 외륜과, 그 내부에 샤프트가 끼워진 내륜 사이에서 볼 또는 로울러 등과 같은 전동체가 상대회전될 수 있도록 조립되어 회전동력전달에 관여하는 기계요소로서, 이러한 구름베어링(이하, 베어링이라 한다)은 동작특성상 샤프트를 매개로 소정의 하중을 받으면서 상당한 속도로 회전되게 되므로 외륜과 내륜 및 전동체 사이의 마찰에 따른 마모 및 온도 상승이 발생하게 되는바, 특히 대하중·고속 회전용 베어링인 경우에는 내마모 특성뿐만 아니라 내열성이 충분히 갖춰져야만 베어링으로서 제 성능을 발휘할 수 있게 되므로, 베어링의 재료라던가, 가공정밀도, 또는 열처리 방법 등이 베어링이 성능 및 그 수명에 주요한 관련 인자로 작용하게 된다.

종래 베어링의 재료로는 탄소 0.9∼1.0%, 크롬 1∼1.5%가 함유된 고탄소크롬 베어링강이 주로 사용되는바, 이러한 고탄소크롬 베어링 강으로 제조한 일반 베어링은 담금질 후 140∼180℃ 정도의 온도로 뜨임 작업을 실시하게 되고, 통상 동작온도가 0℃∼120℃의 온도에서 사용되게 된다.

그런데, 약 -160 ℃ 이하의 초저온인 환경에서 일반 베어링 강으로 제조한 베어링을 사용할 경우, 베어링의 조직강화가 불충분하여 동작중 온도저하 또는 온도상승에 의해 외륜의 외경이라던가 궤도 치수 또는 진원도 등에 치수변화가 발생하면서 변형, 균열, 파괴의 현상이 빈번하게 발생 되고, 경도저하로 인해 베어링의 성능이 크게 저하됨은 물론 수명이 크게 단축되는 문제점이 있었다.

특히, LNG 탱크에 LNG의 충진, 반송, 배출에 사용하는 전용의 특수펌프에 사용되는 베어링은 펌프 내에 흐르는 LNG, LN2 등의 초저온에 저점도의 액화가스를 윤활제의 대체로 사용하게 되는데 LNG 등의 액화가스의 점도는 0.2∼0.3㎟/s정도로써 통상의 윤활제에 비하여 2단위 정도 작은 값으로 윤활조건이 상당히 가혹하다.

따라서, 초저온의 극한 환경에서도 사용이 가능하고 특수환경에서 요구하는 베어링의 성능 및 수명에 도달할 수 있는 초저온용 베어링의 개발이 절실히 요구되고 있다.

한국공개특허: 10-1993-0010203호 (공개일 1993. 06. 22)

한국등록특허: 10-1099909호 (공고일 2011. 12. 28)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,

본 발명의 목적은 초저온 환경에서 사용가능한 재료를 선정하고, 재료의 특성을 고려하여 열처리를 하며, 초저온 환경에 적합한 베어링 궤도륜의 곡률비를 설계할 뿐만 아니라 베어링 궤도면에 DLC코팅을 하고, 세라믹 볼과 폴리테프론 계열의 플라스틱 케이지를 적용하여 치수안전성, 내마모성, 내윤활성을 향상시킴으로써 극한의 초저온 환경은 물론 초고온 환경 및 특수환경에서 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보할 수 있는 초저온 베어링의 열처리 방법 및 초저온 베어링을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온 베어링의 열처리 방법은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조된 내륜 및 외륜을 760℃∼790℃에서 예열하는 S10단계; 상기 예열된 내륜 및 외륜을 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열하는 S20단계; 상기 가열된 내륜 및 외륜을 80℃∼90℃ 온도의 오일에 담금질하여 냉각하는 S30단계; 상기 냉각된 내륜 및 외륜을 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리하는 S40단계; 상기 저온 뜨임으로 열처리된 내륜 및 외륜의 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도를 적용하여 심냉처리하는 S50단계; 상기 심냉처리된 내륜 및 외륜을 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리하는 S60단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도에서 오일 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜; 상기 내륜과 외륜 사이에 개재되어 구름 운동하는 세라믹재질의 볼; 및 상기 볼을 원주방향으로 균등하게 유지시키는 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내륜과 외륜의 궤도면 곡률비

이고, 상기 내륜 및 외륜 궤도면의 곡률반경과 볼의 반경이 같은 경우 f의 값이 0.5로써 완전사상일 때, 상기 내륜 궤도면의 곡률반경은 0.505∼0.511의 곡률비를 갖고, 상기 외륜 궤도면의 곡률반경은 0.524∼0.53의 곡률비를 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 내륜과 외륜의 궤도면에는 DLC(Diamond Like Carbon}코팅이 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 760℃∼790℃의 온도가 되도록 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도를 유지하도록 오일 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도를 적용하여 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 760℃∼790℃의 온도가 되도록 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도를 유지하도록 오일 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도를 적용하여 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜; 상기 내륜과 외륜 사이에 개재되어 구름 운동하는 세라믹재질의 볼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 760℃∼790℃의 온도가 되도록 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도를 유지하도록 오일 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도를 적용하여 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜; 상기 내륜과 외륜 사이에 개재되어 구름 운동하는 볼; 및 상기 볼을 원주방향으로 균등하게 유지시키는 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내륜과 외륜의 궤도면 곡률비는

이고, 상기 내륜 및 외륜 궤도면의 곡률반경과 볼의 반경이 같은 경우 f=0.5 완전사상일 때, 상기 내륜 궤도면의 곡률반경은 곡률비 0.505∼0.511의 비율을 갖고, 상기 외륜 궤도면의 곡률반경은 곡률비 0.524∼0.53의 비율을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 내식성이 있는 400 계열의 마르텐사이트 계열의 스텐레스(stainless steel 440C) 재료로 제조되고 내마모성, 내윤활성, 경도, 강도, 인성이 부여되도록 열처리가 이루어지는 내륜 및 외륜과, 세라믹재질의 볼과, 폴리 테프론 계열의 플라스틱 케이지를 포함하고, 내륜 및 외륜 궤도면의 곡률비를 다르게 설계하며, 내륜과 외륜의 궤도면에 DLC코팅을 하여 치수안전성, 내마모성, 내윤활성을 향상시킴으로써 극한의 초저온 환경은 물론 초고온 환경 및 특수환경에서 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링의 열처리방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링을 설명하기 위한 도면.
도 3의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링의 내륜 및 외륜의 곡률반경을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 초저온용 베어링의 열처리방법 및 초저온용 베어링을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링의 열처리방법을 도시한 순서도이다.

베어링의 내륜 및 외륜을 내식성이 있는 400계열의 마르텐사이트 계열의 스텐레스(stainless steel 440C)재료를 적용하여 제조하고, 재료의 특성을 고려하여 열처리하였다. 이때, 재료의 탄화물 크기와 재료의 가공을 원활하게 하기 위해 구상화 소둔 열처리 기법을 적용하였다.

도 1에 도시된 바와 같이 초저온용 베어링의 열처리방법은 먼저, 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조된 내륜 및 외륜을 760℃∼790℃의 온도에서 1∼2시간 동안 예열한다.(S10단계) 이때, 예열은 내륜 및 외륜의 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 하여 강도와 경도를 증가시킨다.

그리고, 예열이 끝난 내륜 및 외륜은 오스테나이징 온도를 925℃∼1050℃까지 올려서 가열한다.(S20단계)

그리고, 가열된 내륜 및 외륜을 80℃∼90℃의 오일에 80 내지 100분 동안 담금질하여 냉각한다.(S30단계)

그리고, 내륜 및 외륜의 응력을 제거하고 담금질의 균열을 방지하고자 냉각된 내륜 및 외륜을 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리한다.(S40단계)

여기서, 오일 냉각은 베어링의 내부식성을 갖도록 하는 것이며, 오일 냉각 후 단점으로 재료 조직 내 잔류 오스테나이트가 많이 분포하게 된다. 이러한 잔류 오스테나이트는 고탄소량을 갖는 재료에서 많이 분포하게 되는데, 잔류 오스테나이트가 많은 경우 일반 상온에서는 사용이 가능하지만 극한의 초조온 환경에서는 재료의 치수 변형이 발생되기 쉽고, 취성이 발생하여 재료의 균열 및 파손이 발생하게 된다. 이러한 치수변형과 취성이 발생하는 것을 방지하기 위해서 심냉처리가 이루어진다.

심냉처리는 -120℃∼-150℃의 온도를 적용하여 내륜과 외륜의 조직 내 잔류 오스테나이트가 0%를 유지하게 한다.(S50단계)

그리고, 심냉처리된 내륜 및 외륜을 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리한다.(S60단계)

이와 같이 본 발명의 열처리 방법은 내식성이 있는 400계열의 마르텐사이트 계열의 스텐레스(stainless steel 440C)재료를 적용하여 내륜 및 외륜을 제조하고, 심냉처리를 통해 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 함으로써 치수안전성을 높일 뿐만 아니라 재료의 균열 및 파손이 발생하는 것을 방지하고, 경도의 저하를 방지하여 베어링의 성능 및 수명을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 예열단계를 통해 강도와 경도를 증가시키고, 심냉처리 전과 후에 저온뜨임 열처리를 함으로써 강인성을 부여하고 담금질 균열을 방지하여 내구성을 향상시킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링을 설명하기 위한 도면이고, 도 3의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초저온용 베어링의 내륜 및 외륜의 곡률반경을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초저온용 베어링은 내륜(100), 외륜(200), 볼(300), 케이지(400)를 포함한다.

내륜(100) 및 외륜(200)은 내식성이 있는 400 계열의 마르텐사이트 계열의 스텐레스(stainless steel 440C) 재료로 제조된다. 이러한 내륜(100) 및 외륜(200)은 하중을 지지하며 고속회전시 발생하는 궤도면에 구름 마찰의 특성을 고려하여 내마모성, 내윤활성, 경도, 강도, 인성을 부여하고자 재료의 특성을 고려하여 열처리가 이루어진다.

내륜(100) 및 외륜(200)의 열처리는 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 1∼2시간 동안 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃ 온도에서 80∼100분 오일 냉각되며, 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리 된다. 이어, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되고, 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된다.

또한, 내륜(100) 및 외륜(200)의 궤도면은 초저온 환경에 적합한 곡률비가 적용된다.

내륜(100)과 외륜(200) 궤도면의 곡률비를 설명하면 다음과 같다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 일반적으로 볼 베어링의 운전특성은 레이디얼 방향의 클리어런스(radial clearance)에 크게 영향을 받는다.

도 3의 (a)에 도시된 베어링의 피치 치경(pitch diameter) dmp는 다음과 같이 내륜 궤도경과 외륜 궤도경의 산술평균의 식을 갖는다.

레이디얼 클리언스 Pc는 다음과 같은 식을 갖는다.

P_C _＝d_o - d_i - 2D_o

베어링 궤도 곡률(race curvature)은 볼(ball)에 대한 내륜, 외륜의 베어링 궤도 횡단면 비율비이다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 내륜, 외륜 궤도면의 곡률비는 다음과 같은 식을 갖는다.

여기서, f = 곡률비, Da = 볼의 지름, r = 궤도륜 곡률 반경이다.

내륜, 외륜 궤도면의 곡률 반경과 볼의 반경이 같은 경우 f=0.5 값이 되며, 이를 완전사상(perfect conformity)라고 한다. 예를 들어, 볼의 반경이 5이고, 궤도면의 곡률반경이 5일 때 Da(볼의 지름)는 10이 되므로 f=5/10=0.5가 된다.

그리고, 내륜, 외륜(100, 200) 궤도면의 곡률 반경이 볼(300)의 반경에 근접해 질수록 전동체인 볼(300)이 구름 마찰 운동을 할 때, 접촉면이 많아져 마찰열이 증가하게 된다. 반면에 내륜, 외륜(100,200) 궤도면의 곡률 반경이 증가할수록 기하학적 사상(geometrical conformity)의 감소와 마찰이 감소하지만, 구름 운동하는 접촉면에 최대 접촉 응력이 증가하여 베어링의 피로 수명은 감소된다.

극한의 초저온 환경에서 베어링은 회전시 원심력에 의해서 외륜 궤도면의 곡률 반경은 감소하고 내륜 궤도면의 곡률 반경은 증가한다. 즉, 구름 마찰 운동시 내륜, 외륜(100,200) 궤도면에 접촉응력(contact stress)이 비 대칭되는 현상이 발생하여 한쪽으로 응력이 집중됨에 따라 베어링의 수명을 단축시키게 된다.

이를 방지하기 위하여 본 발명은 내륜(100) 궤도면의 곡률 반경은 곡률비 0.505∼0.511 비율을 갖고, 외륜(200) 궤도면의 곡률반경은 곡률비 0.524∼0.53의 비율을 갖도록 설계된다. 즉, 내륜(100)과 외륜(200)의 궤도면 곡률반경을 다르게 함으로써 극한의 초저온 환경에서도 비정상적인 마찰열이 증가하지 않고 접촉 응력이 정상적으로 발생할 수 있게 된다.

또한, 내륜(100)과 외륜(200)의 궤도면에는 DLC(Diamond Like Carbon}코팅이 이루어진다. DLC 코팅은 다이아몬드의 높은 경도와 흑연의 윤활성을 가지며, 탄소와 수소로 구성된 비정질 코팅막이다. 이러한 DLC 코팅막이 내륜과 외륜의 궤도면에 코팅처리되면 코팅막에 의해서 구름 마찰 운동을 하는 베어링 궤도륜 궤도면의 내마모성, 내윤활성이 우수하게 된다.

볼(300)은 내륜(100)과 외륜(200) 사이에 개재되어 구름 운동을 하는 것으로, 세라믹재질로 이루어진다. 세라믹 재질의 볼(300)은 초저온에서 내마모성을 향상시킨다.

케이지(400)는 볼(300)을 원주방향으로 균등하게 유지시키는 것으로, 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질로 이루어진다. 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지(400)는 자체적인 내마모성과 윤활능력을 갖추고 있어서 초저온 환경에 적합하다.

이와 같이 본 발명은 내식성이 있는 400 계열의 마르텐사이트 계열의 스텐레스(stainless steel 440C) 재료로 제조되고, 예열단계, 가열단계, 냉각단계, 저온뜨임 1차 열처리단계, 심냉처리단계, 저온뜨임 2차 열처리단계를 포함하여 제조되는 내륜 및 외륜과, 세라믹재질의 볼과, 폴리 테프론 계열의 플라스틱 케이지를 적용하고, 내륜 및 외륜 궤도면의 곡률비를 다르게 설계하여 치수안전성, 내마모성, 내윤활성을 향상시킴으로써 극한의 초저온 환경에서 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보하게 된다.

또한, 본 발명은 초고온의 환경뿐만 아니라 특수한 환경에서도 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보하게 된다.

한편, 본 발명의 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도에서 오일 냉각되며, 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜과, 일반적인 볼(steel ball)과, 일반적인 케이지로 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도에서 오일 냉각되며, 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜, 세락믹 볼과, 일반적인 케이지로 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 초저온 베어링은 마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃의 온도에서 오일 냉각되며, 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜, 일반적인 볼(steel ball)과, 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지로 구성될 수도 있다.

여기서, 초저온 베어링의 다른 실시 예들도 내륜 궤도면의 곡률반경은 곡률비 0.505∼0.511의 비율을 갖고, 외륜 궤도면의 곡률반경은 곡률비 0.524∼0.53의 비율을 갖으며, 내륜과 외륜의 궤도면에는 DLC(Diamond Like Carbon}코팅이 이루어진 것을 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

100: 내륜 200: 외륜
300: 볼 400: 케이지

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마르텐사이트 계열의 스텐레스로 제조되고, 표면과 심부가 같은 온도가 되도록 760℃∼790℃의 온도에서 1시간 내지 2시간 동안 예열된 후 오스테나이징 온도 925℃∼1050℃까지 가열된 다음 80℃∼90℃ 온도의 오일에서 80분 내지 100분 동안 담금질되어 냉각되며, 상기 냉각 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 1차 열처리되고, 조직 내 잔류 오스테나이트가 존재하지 않도록 -120℃∼-150℃의 온도에서 심냉처리되며, 상기 심냉처리 후 120℃∼150℃의 저온 뜨임으로 2차 열처리되어 제조된 내륜 및 외륜; 상기 내륜과 외륜 사이에 개재되어 구름 운동하는 세라믹재질의 볼; 및 상기 볼을 원주방향으로 균등하게 유지시키는 폴리테프론 계열의 플라스틱 재질의 케이지;를 포함하고,
상기 내륜과 외륜의 궤도면 곡률비
이고(f=곡률비, Da=볼의 지름, r=궤도륜 곡률반경) 상기 내륜 및 외륜 궤도면의 곡률반경과 볼의 반경이 같은 경우 f의 값이 0.5로써 완전사상일 때, 상기 내륜 궤도면의 곡률반경은 0.505∼0.511의 곡률비를 갖고, 상기 외륜 궤도면의 곡률반경은 0.524∼0.53의 곡률비를 갖으며,
상기 내륜과 외륜의 궤도면에는 다이아몬드의 높은 경도와 흑연의 윤활성을 가지며 탄소와 수소로 구성된 비정질의 DLC(Diamond Like Carbon}코팅이 이루어져 극한의 초저온 환경에서 요구되는 베어링의 성능 및 수명을 확보하는 것을 특징으로 하는 초저온용 베어링.
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