WO2024048601A1 - 転がり軸受及び転動体の製造方法 - Google Patents

転がり軸受及び転動体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024048601A1
WO2024048601A1 PCT/JP2023/031296 JP2023031296W WO2024048601A1 WO 2024048601 A1 WO2024048601 A1 WO 2024048601A1 JP 2023031296 W JP2023031296 W JP 2023031296W WO 2024048601 A1 WO2024048601 A1 WO 2024048601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling
temperature
less
minutes
hardness
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031296
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杏佳 津組
啓之 内田
冕 張
弘樹 小俣
祐司 宮本
浜崎　純一
翔 橋本
Original Assignee
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Publication of WO2024048601A1 publication Critical patent/WO2024048601A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a rolling bearing and a rolling element.
  • Patent Document 1 discloses that at least one of the outer ring, inner ring, and rolling elements is subjected to quenching and tempering treatment, and the hardness of the surface layer is reduced.
  • a rolling bearing is disclosed that has an HRC of 60 or more and an HRC of 65 or less, and further has retained austenite on the raceway surface of 15% by volume or more and 24% by volume or less.
  • the amount of retained austenite can be increased by quenching and tempering treatment without performing special heat treatment such as carbonitriding treatment, and the peeling life can be improved.
  • further improvement in peel life is required. Therefore, the present invention has been made with attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a rolling bearing and a method for manufacturing a rolling element that can improve the peeling life.
  • a rolling bearing including an inner ring, an outer ring, and a rolling element, wherein the rolling element has a hardness of HRC61.1 or more, a retained austenite amount of 31 vol% or less, and the inner ring And a rolling bearing is provided, wherein the ratio of the hardness of the rolling elements to the hardness of the outer ring is 1 or more.
  • a method for manufacturing a rolling element used in a rolling bearing in which the heated material is heated at a temperature of 60°C or more and 120°C or less after being processed into a predetermined shape to become the rolling element.
  • a method is provided.
  • a method for manufacturing a rolling bearing and a rolling element that can improve the peeling life is provided.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a rolling bearing according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the relationship between the amount of retained austenite and the dimensional change rate.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of heat treatment of rolling elements.
  • the rolling bearing 1 includes an inner ring 2, an outer ring 3, a plurality of rolling elements 4, and a cage 5.
  • the inner ring 2 and the outer ring 3 are also collectively referred to as a bearing ring.
  • the ratio of the hardness of the rolling elements 4 to the hardness of the inner ring 2 and outer ring 3 is 1 or more. In other words, the hardness of the rolling elements 4 is greater than or equal to the hardness of the inner ring 2 and outer ring 3.
  • the rolling elements 4 are rollers. Further, the rolling elements 4 have a hardness of HRC 61.1 or more and a retained austenite amount of 31 vol% or less. Furthermore, it is preferable that the residual compressive stress on the surface of the rolling element 4 is 100 MPa or less. Since the amount of retained austenite and the rate of dimensional change have the relationship shown in FIG. 2, the larger the amount of initial retained austenite, the larger the dimensional change tends to be. When the amount of retained austenite increases, the gap between the rolling elements 4 and the raceway becomes narrower, which tends to cause seizure and shorten the lifespan.
  • the rolling elements 4 can be made harder than the inner ring 2 and the outer ring 3.
  • the inner ring 2 and outer ring 3 are not particularly limited as long as they satisfy the hardness ratio with the rolling elements 4, and the manufacturing method, material, etc. are not particularly limited.
  • the inner ring 2, outer ring 3, and rolling elements 4 are preferably made of the same material, SUJ2 or SUJ3, which is a high carbon chromium bearing steel specified in JIS G4805.
  • the rolling elements 4 are manufactured using the heat treatment pattern shown in FIG. As shown in FIG. 3, first, a material processed into a predetermined shape to form the rolling elements 4 (also referred to as a processed material or workpiece) is heated and held at a temperature of 800°C or higher and 900°C or lower for a certain period of time. Perform a high temperature holding process. In the high temperature holding step, it is preferable that the time for holding at a temperature of 800° C. or more and 900° C. or less is 30 minutes or more and 90 minutes or less.
  • a quenching step is performed in which the heated material is hardened.
  • the material is immersed in oil or water at a temperature of 60°C or higher and 120°C or lower (quenching treatment). Then, while the material is immersed in oil or water, the temperature of the material is maintained at 60°C or more and 120°C or less, preferably 90°C. Further, the time for maintaining the temperature of the material at 60° C. or higher and 120° C. or lower while immersing the material in oil or water is 20 minutes or more, preferably 24 minutes or more. In addition, when the temperature of the material is less than 60° C., retained austenite is not stabilized. Furthermore, if the temperature of the material exceeds 120° C., energy is wasted and manufacturing costs increase.
  • a first low-temperature holding step is performed in which the material is cooled and held at a temperature of 5° C. or higher and 35° C. or lower for 30 minutes or more.
  • the hardened material is cooled by leaving it at room temperature and allowing it to stand still. At this time, air cooling may be performed using a fan or the like.
  • retained austenite can be further stabilized by holding the material at a temperature of 5° C. or higher and 35° C. or lower.
  • a vacuum cleaning step is performed in which the material is vacuum cleaned at a temperature of 100° C. or more and 140° C. or less, preferably 120° C., for 40 minutes or more.
  • a vacuum cleaning machine that can be heated and whose temperature can be set.
  • the time for performing vacuum cleaning is 40 minutes or more.
  • Vacuum cleaning not only has excellent cleaning power, but also removes air bubbles and allows the cleaning solution to come into contact with every corner of the material, allowing it to be heated evenly and quickly. Furthermore, vacuum cleaning causes less solvent loss and reduces environmental impact.
  • a second low temperature holding step is performed in which the material is cooled and the temperature of the material is maintained at 35° C. or lower.
  • the material may be cooled in the same manner as the first low temperature holding step, and when cooling to a low temperature of about 0° C. to 10° C., oil cooling or water cooling may be used. Note that although the temperature of the material may be lower than 0° C., this is not preferable because energy is wasted.
  • retained austenite can be further stabilized. Note that in the second low temperature holding step, if the temperature of the material exceeds 35° C., the stabilizing effect of retained austenite will be reduced.
  • the second low temperature holding step it is preferable to hold the temperature of the material at 35° C. or lower for 15 minutes or more.
  • a tempering step is performed in which the material is held at a temperature of 160° C. or more and 180° C. or less for 90 minutes or more and 150 minutes or less.
  • the tempering process is not essential, by performing the tempering process, it is possible to improve the toughness and dimensional stability.
  • the method for manufacturing the rolling element 4 at least a quenching process, a first low temperature holding process, a vacuum cleaning process, and a second low temperature holding process are performed.
  • rolling elements 4 having a retained austenite content of 31 vol % or less, a hardness of HRC 61.1 or more, and a surface residual compressive stress of 100 MPa or less can be manufactured smoothly and while reducing energy.
  • the residual compressive stress is an average value in the circumferential direction at a depth of 100 ⁇ m.
  • the method for manufacturing the rolling element 4 according to this embodiment does not require any special equipment, and it is possible to optimize the heat treatment conditions using general equipment. Therefore, there is no need to provide new equipment, and the life of the rolling bearing can be extended at low cost. Furthermore, since there is no need for nitriding treatment, etc. used for surface treatment of bearings, it also leads to a reduction in CO 2 emissions. Furthermore, in the rolling bearing of this embodiment, since there are no restrictions on the hardness of the inner ring 2 and the outer ring 3, there are fewer restrictions on the materials to be used, and manufacturing can be performed easily.
  • the inner ring 2, outer ring 3, and rolling elements 4 are made of the same material SUJ2 or SUJ3, which is a high carbon chromium bearing steel specified in JIS G4805, but the present invention is not limited to such an example.
  • the inner ring 2, outer ring 3, and rolling elements 4 may be made of materials other than SUJ2 and SUJ3, or may be made of different materials.
  • a rolling bearing 1 according to one aspect of the present invention is a rolling bearing 1 including an inner ring 2, an outer ring 3, and a rolling element 4, in which the rolling element 4 has a hardness of HRC61.1 or higher and has retained austenite.
  • the amount is 31 vol% or less, and the ratio of the hardness of the rolling elements 4 to the hardness of the inner ring 2 and outer ring 3 is 1 or more.
  • the surface hardness of the rolling elements 4 is made harder than the raceway surfaces of the inner ring 2 and outer ring 3, and the surface roughness is improved by an appropriate hardness difference between the contacting members. Damage to the rolling elements 4 can be suppressed.
  • the rolling elements 4 are rollers.
  • the rolling elements 4 are made of SUJ2 or SUJ3 material, which is a high carbon chromium bearing steel specified in JIS G4805.
  • a method for manufacturing rolling elements 4 is a method for manufacturing rolling elements 4 used in rolling bearings, in which rolling elements 4 are processed into a predetermined shape and then heated.
  • a quenching step in which the material is immersed in oil or water at a temperature of 60°C or higher and 120°C or lower, the material is kept immersed in oil or water, and the temperature of the material is maintained at 60°C or higher and 120°C or lower for 20 minutes or more;
  • there is a first low-temperature holding step in which the material is cooled and held at a temperature of 5°C or more and 35°C or less for 30 minutes or more, and after the first low-temperature holding step, the material is kept at a temperature of 100°C or more and 140°C or less
  • the method includes a vacuum cleaning step in which vacuum cleaning is performed for 40 minutes or more, and a second low temperature holding step in which the material is cooled and the temperature of the material is maintained at 35° C. or lower after the vacuum cleaning step.
  • the configuration of (4) above further includes a tempering step of holding the material at a temperature of 160° C. or more and 180° C. or less for 90 minutes or more and 150 minutes or less after the second low temperature holding step.
  • the rolling elements 4 are rollers.
  • the rolling elements 4 are made of SUJ2 or SUJ3 material, which is a high carbon chromium bearing steel specified in JIS G4805.
  • a rolling bearing according to one aspect of the present invention is a rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring, and a rolling element, and is manufactured by the method for manufacturing a rolling bearing having the configuration of any one of (4) to (7) above. be done.
  • a rolling element 4 was manufactured using the method for manufacturing a rolling element according to the above embodiment, and the residual stress, amount of retained austenite, and hardness were investigated.
  • Table 1 shows the heat treatment conditions, residual stress, amount of retained austenite, and hardness in Examples 1 to 6 using the heat treatment conditions of the above embodiment and Comparative Examples 1 and 2 where the heat treatment conditions were different from the above embodiment. The results are shown below.
  • a material made of SUJ2 and processed into the shape of the rolling element 4 was heated to 845°C.
  • the heated material was immersed in oil at 60°C or 90°C. The time to soak the material in oil was 24 minutes. Furthermore, oil was drained for 40 minutes, and then a first low temperature holding step was performed.
  • the material was held at a temperature of 5° C. or more and 35° C. or less for 30 minutes by an air cooling method in which the material was left at room temperature and cooled, or by a fan cooling method in which the material was air-cooled using a fan.
  • a vacuum cleaning step vacuum cleaning was performed at a temperature of 120° C. for 40 minutes.
  • Comparative Example 1 instead of vacuum cleaning, cleaning was performed with warm water at 80° C. for 30 minutes.
  • second low temperature holding step the material was cooled and the temperature was maintained at 0° C. or higher and 10° C. or lower.
  • cooling was performed for 15 minutes or 30 minutes.
  • tempering step the material was heated and maintained at a temperature of 160°C, 180°C, or 200°C.
  • a rolling element 4 having a retained austenite amount of 31 vol % or less, a hardness of HRC 61.1 or more, and a surface residual compressive stress of 100 MPa or less could be manufactured.
  • HRC 61.1 or higher corresponds to HMV 740 or higher (SAE J417).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

剥離寿命を向上させることができる転がり軸受及び転動体の製造方法を提供すること。内輪（２）、外輪（３）及び転動体（４）を備える転がり軸受であって、転動体（４）は、硬さがＨＲＣ６１．１以上であり、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下であり、内輪（２）及び外輪（３）の硬さに対する転動体（４）の硬さの比が、１以上である。

Description

転がり軸受及び転動体の製造方法
　本発明は、転がり軸受及び転動体の製造方法に関する。
　昨今、軸受業界全体において更なる長寿命化を目指す流れが強くなっている。製鋼技術の進歩により軸受鋼の清浄度が大幅に改善されたため、内部起点型剥離に起因する寿命の問題は減少し、潤滑油中の異物の噛み込みによって生じる圧痕から発生する表面起点型剥離に起因する寿命低下が問題となっている。
　このような剥離寿命を向上させるため、例えば、特許文献１には、外輪、内輪、転動体のうちの少なくとも一つの部材が、焼入れ焼戻し処理が施されて得られ、その表層部の硬さがＨＲＣ６０以上ＨＲＣ６５以下であり、更に、軌道面の残留オーステナイトが１５体積％以上２４体積％以下である転がり軸受が開示されている。
特開２００９－４１６５２号公報
　特許文献１に開示された方法によれば、浸炭窒化処理などの特殊な熱処理を行うことなく、焼入れ焼戻し処理によって残留オーステナイト量を増大させることができ、剥離寿命を向上させることができる。しかしながら、剥離寿命のさらなる向上が求められている。
　そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、剥離寿命を向上させることができる転がり軸受及び転動体の製造方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様によれば、内輪、外輪及び転動体を備える転がり軸受であって、上記転動体は、硬さがＨＲＣ６１．１以上であり、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下であり、上記内輪及び上記外輪の硬さに対する上記転動体の硬さの比が、１以上である、転がり軸受が提供される。
　本発明の一態様によれば、転がり軸受に用いられる転動体の製造方法であって、上記転動体となるように所定形状に加工された後、加熱された素材を６０℃以上１２０℃以下の油又は水に浸け、上記素材を上記油又は上記水に浸けた状態で保持し、上記素材の温度を６０℃以上１２０℃以下に２０分以上保持する焼入れ工程と、上記焼入れ工程の後、上記素材を冷却し、上記素材を５℃以上３５℃以下の温度に３０分以上保持する第１低温保持工程と、上記第１低温保持工程の後、上記素材を１００℃以上１４０℃以下の温度で、４０分以上真空洗浄する真空洗浄工程と、上記真空洗浄工程の後、上記素材を冷却し、上記素材の温度を３５℃以下に保持する第２低温保持工程と、を備える、転動体の製造方法が提供される。
　本発明の一態様によれば、剥離寿命を向上させることができる転がり軸受及び転動体の製造方法が提供される。
本発明の一実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。 残留オーステナイト量と寸法変化率との関係を示すグラフである。 転動体の熱処理方法を示す説明図である。
　以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。
　＜転がり軸受＞
　図１を参照して、本発明の一実施形態に係る転がり軸受１について説明する。転がり軸受１は、図１に示すように、内輪２と、外輪３と、複数の転動体４と、保持器５とを備える。なお、内輪２及び外輪３を総称して、軌道輪ともいう。
　内輪２及び外輪３の硬さに対する転動体４の硬さの比は１以上である。つまり、転動体４の硬さは、内輪２及び外輪３の硬さ以上である。
　上述の異物混入潤滑下における早期剥離は、軌道輪と転動体４との転がり面に作用する接線力が原因となっていることが分かってきている。接線力に影響を及ぼす要因としては、転がり面の表面形状や表面粗さ等が挙げられる。転がり軸受などの転動装置は、転動部の油膜形成が不十分になる環境下で使用されると、転動する二面間で表面粗さの突起干渉が発生する。この突起干渉が起こる突起干渉部では、摩擦係数の上昇及び局所的な接触応力の増加が起こるため、表面損傷の発生による転動装置の寿命低下を引き起こすことが知られている。ミンドリンスリップ等で軌道輪に作用する接線力が大きくなると、回転による内輪２及び外輪３の損傷が発生しやすくなる。そこで、転動体４の表面硬さを軌道面よりも硬くし、接触する部材に適切な硬度差を与えることによって、表面粗さが改善され、転動体４の損傷を極力抑制することができる。
　本実施形態において、転動体４は、ころである。また、転動体４は、硬さがＨＲＣ６１．１以上であり、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下である。さらに、転動体４は、表面の残留圧縮応力が１００ＭＰａ以下となることが好ましい。残留オーステナイト量と寸法変化率とには、図２に示す関係性があるため、初期残留オーステナイト量が多い程寸法変化が大きくなる傾向がある。残留オーステナイト量が増加すると、転動体４と軌道輪との隙間が狭くなり、焼き付き等が起こり短寿命となりやすい。このため、残留オーステナイト量の上限を３１ｖｏｌ％とすることで、寸法安定性が向上し、寸法の経時変化による面圧の上昇や焼き付き等の発生を抑制することができることから、転がり軸受の寿命を向上させることができる。また、転動体４の硬さをＨＲＣ６１．１以上とすることで、内輪２及び外輪３よりも硬い転動体４とすることができる。
　内輪２及び外輪３については、転動体４との硬さの比を満足するものであれば特に限定されず、製造方法や材料等は特に限定されない。なお、内輪２、外輪３及び転動体４は、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の同じ材料からなることが好ましい。
　＜転動体の製造方法＞
　次に、本実施形態に係る転動体４の製造方法について説明する。本実施形態では、図３に示す熱処理パターンで転動体４が製造される。図３に示すように、まず、転動体４となるように所定形状に加工された素材（被処理材、ワークともいう。）を加熱し、８００℃以上９００℃以下の温度で一定時間保持する高温保持工程を行う。高温保持工程では、８００℃以上９００℃以下の温度で保持する時間を３０分以上９０分以下とすることが好ましい。
　高温保持工程の後、加熱された素材に焼入れ処理を施す焼入れ工程を行う。焼入れ工程では、素材を６０℃以上１２０℃以下の油又は水に浸ける（焼入れ処理）。そして、素材を油又は水に浸けた状態で、素材の温度を６０℃以上１２０℃以下、好ましくは９０℃に保持する。また、素材を油又は水に浸けた状態で、素材の温度を６０℃以上１２０℃以下に保持する時間は、２０分以上であり、２４分以上とすることが好ましい。なお、素材の温度が６０℃未満となる場合、残留オーステナイトが安定しない。また、素材の温度が１２０℃超となる場合、エネルギーの無駄となり、製造コストがかさむ。
　焼入れ工程の後、素材を冷却し、素材を５℃以上３５℃以下の温度に３０分以上保持する第１低温保持工程を行う。第１低温保持工程では、焼入れ処理が施された素材を常温で放置、静置することで冷却を行う。この際、ファン等を用いて空冷をしてもよい。また、第１低温保持工程では、素材を５℃以上３５℃以下の温度に保持することで、残留オーステナイトを一層安定化することができる。
　第１低温保持工程の後、素材を１００℃以上１４０℃以下、好ましくは１２０℃の温度で、４０分以上、真空洗浄する真空洗浄工程を行う。真空洗浄工程では、加熱可能で温度設定が可能な真空洗浄機を使うことが好ましい。また、真空洗浄を行う時間は、４０分以上であることが好ましい。真空洗浄は、洗浄力に優れるだけでなく、気泡を取り除き、素材の隅々まで洗浄液と素材とが接触することで、素材が均一に素早く加熱される。さらに、真空洗浄は、溶剤のロスも少なく、環境負荷も軽減される。
　真空洗浄工程の後、素材を冷却し、素材の温度を３５℃以下に保持する第２低温保持工程を行う。第２低温保持工程では、第１低温保持工程と同様に素材を冷却してもよく、０℃～１０℃程度の低温まで冷却する場合には油冷や水冷を用いてもよい。なお、素材の温度を０℃以下にしてもよいが、エネルギーが無駄となるため、好ましくはない。第２低温保持工程を行うことにより、さらに一層残留オーステナイトを安定化することができる。なお、第２低温保持工程において、素材の温度が３５℃超となると、残留オーステナイトの安定化効果が低減してしまう。また、第２低温保持工程では、素材の温度を３５℃以下に１５分以上保持することが好ましい。
　第２低温保持工程の後、素材を１６０℃以上１８０℃以下の温度に９０分以上１５０分以下保持する焼戻し工程を行う。なお、焼戻し工程については、必須のものではないが、焼戻し処理を行うことで、じん性の向上と寸法安定性の向上を得ることができる。
　本実施形態に係る転がり転動体４の製造方法では、少なくとも焼入れ工程と、第１低温保持工程と、真空洗浄工程と、第２低温保持工程とを行う。これにより、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下、硬さがＨＲＣ６１．１以上、表面の残留圧縮応力が１００ＭＰａ以下となる転動体４を、ムリなく且つエネルギーを低減しつつ製造することができる。なお、残留圧縮応力は、１００μｍ深さの円周方向の平均値である。
　また、本実施形態に係る転動体４の製造方法では、特殊な設備は不要であり、一般的な設備を用いて熱処理条件の最適化を行うことが可能となる。このため、新規の設備を設ける必要がなく、低コストで転がり軸受の長寿命化を図ることができる。さらに、軸受の表面処理に使用される窒化処理等が必要ないため、ＣＯ２の削減にもつながる。
　さらに、本実施形態における転がり軸受では、内輪２と外輪３と硬さの大小に制限がないため、使用する材料の制限が少なく、製造を容易に行うことができる。
　＜変形例＞
　以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
　例えば、上記実施形態では、内輪２、外輪３及び転動体４が、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の同じ材料からなるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。内輪２、外輪３及び転動体４は、ＳＵＪ２及びＳＵＪ３以外の材料からなるものであってもよく、それぞれ別の材料からなるものであってもよい。
　＜実施形態の効果＞
　（１）本発明の一態様に係る転がり軸受１は、内輪２、外輪３及び転動体４を備える転がり軸受１であって、転動体４は、硬さがＨＲＣ６１．１以上であり、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下であり、内輪２及び外輪３の硬さに対する転動体４の硬さの比が、１以上である。
　上記（１）の構成によれば、転動体４の表面硬さを内輪２及び外輪３の軌道面よりも硬くなり、接触する部材に適切な硬度差によって表面粗さが改善されることから、転動体４の損傷を抑制することができる。また、転動体４について、硬さが向上しながらも寸法安定性が向上し、寸法の経時変化による面圧の上昇や焼き付き等の発生を抑制することができる。これにより、転がり軸受１の剥離寿命を向上させることができる。
　（２）上記（１）の構成において、転動体４は、ころである。
　（３）上記（１）又は（２）の構成において、転動体４は、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の材料からなる。
　（４）本発明の一態様に係る転動体４の製造方法は、転がり軸受に用いられる転動体４の製造方法であって、転動体４となるように所定形状に加工された後、加熱された素材を６０℃以上１２０℃以下の油又は水に浸け、素材を油又は水に浸けた状態で保持し、素材の温度を６０℃以上１２０℃以下に２０分以上保持する焼入れ工程と、焼入れ工程の後、素材を冷却し、素材を５℃以上３５℃以下の温度に３０分以上保持する第１低温保持工程と、第１低温保持工程の後、素材を１００℃以上１４０℃以下の温度で、４０分以上真空洗浄する真空洗浄工程と、真空洗浄工程の後、素材を冷却し、素材の温度を３５℃以下に保持する第２低温保持工程と、を備える。
　上記（４）の構成によれば、上記（１）の構成の転動体４を安定的に製造することができる。また、一般的な設備を用いて熱処理条件の最適化を行うことが可能となり、低コストで転がり軸受の長寿命化を図ることができる。
　（５）上記（４）の構成において、第２低温保持工程の後、素材を１６０℃以上１８０℃以下の温度に９０分以上１５０分以下保持する焼戻し工程をさらに備える。
　（６）上記（４）又は（５）の構成において、転動体４はころである。
　（７）上記（４）～（６）のいずれか一つの構成において、転動体４は、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の材料からなる。
　（８）本発明の一態様に係る転がり軸受は、内輪、外輪及び転動体を備える転がり軸受であって、上記（４）～（７）のいずれか一つの構成の転がり軸受の製造方法によって製造される。
　発明者らが行った実施例について説明する。本実施例では、上記実施形態に係る転動体の製造方法を用いて転動体４を製造し、残留応力、残留オーステナイト量及び硬さについて調査した。表１に、上記実施形態の熱処理の条件とした実施例１～６、熱処理の条件を上記実施形態と異なる条件とした比較例１，２における、熱処理の条件と残留応力、残留オーステナイト量及び硬さの結果について示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施例では、まず高温保持工程として、ＳＵＪ２を材料として転動体４の形状に加工した素材を８４５℃に加熱した。次いで、焼入れ工程として、加熱した素材を６０℃又は９０℃の油に浸して焼入れ処理を行った。素材を油に浸す時間は２４分とした。さらに、油切りを４０分行い、その後、第１低温保持工程を行った。第１低温保持工程では、素材を常温で放置して冷却を行う放冷又はファンを用いて素材を空冷するファン冷却の方法で、素材を５℃以上３５℃以下の温度に３０分保持した。次いで、真空洗浄工程として、１２０℃の温度で４０分真空洗浄を行った。なお、比較例１では、真空洗浄の代わりに８０℃の温水で３０分洗浄を行った。さらに、第２低温保持工程として、素材を冷却し、温度を０℃以上１０℃以下に保持した。なお、比較例１，２では、放冷で１５分又は３０分の間冷却を行った。その後、焼戻し工程として、素材を加熱し、１６０℃、１８０℃又は２００℃の温度に保持した。
　本実施例によれば、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下、硬さがＨＲＣ６１．１以上、表面の残留圧縮応力が１００ＭＰａ以下となる転動体４を製造できることが確認できた。なお、ＨＲＣ６１．１以上は、ＨＭＶで７４０以上に相当する（ＳＡＥ　Ｊ４１７）。
　１　転がり軸受
　２　内輪
　３　外輪
　４　転動体

Claims (7)

  1. 　内輪、外輪及び転動体を備える転がり軸受であって、
    　前記転動体は、硬さがＨＲＣ６１．１以上であり、残留オーステナイト量が３１ｖｏｌ％以下であり、
    　前記内輪及び前記外輪の硬さに対する前記転動体の硬さの比が、１以上である、転がり軸受。
  2. 　前記転動体は、ころである、請求項１に記載の転がり軸受。
  3. 　前記転動体、前記内輪及び前記外輪は、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の同じ材料からなる、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
  4. 　転がり軸受に用いられる転動体の製造方法であって、
    　前記転動体となるように所定形状に加工された後、加熱された素材を６０℃以上１２０℃以下の油又は水に浸け、前記素材を前記油又は前記水に浸けた状態で保持し、前記素材の温度を６０℃以上１２０℃以下に２０分以上保持する焼入れ工程と、
    　前記焼入れ工程の後、前記素材を冷却し、前記素材を５℃以上３５℃以下の温度に３０分以上保持する第１低温保持工程と、
    　前記第１低温保持工程の後、前記素材を１００℃以上１４０℃以下の温度で、４０分以上真空洗浄する真空洗浄工程と、
    　前記真空洗浄工程の後、前記素材を冷却し、前記素材の温度を３５℃以下に保持する第２低温保持工程と、
    　を備える、転動体の製造方法。
  5. 　前記第２低温保持工程の後、前記素材を１６０℃以上１８０℃以下の温度に９０分以上１５０分以下保持する焼戻し工程をさらに備える、請求項４に記載の転動体の製造方法。
  6. 　前記転動体はころである、請求項４又は５に記載の転動体の製造方法。
  7. 　前記転動体は、ＪＩＳＧ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２又はＳＵＪ３の材料からなる、請求項４又は５に記載の転動体の製造方法。
PCT/JP2023/031296 2022-08-31 2023-08-29 転がり軸受及び転動体の製造方法 WO2024048601A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022138275 2022-08-31
JP2022-138275 2022-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024048601A1 true WO2024048601A1 (ja) 2024-03-07

Family

ID=90099612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/031296 WO2024048601A1 (ja) 2022-08-31 2023-08-29 転がり軸受及び転動体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024048601A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH049449A (ja) * 1990-04-27 1992-01-14 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JPH1161337A (ja) * 1996-09-19 1999-03-05 Nippon Seiko Kk 転動部材及びこれを備えた転動装置
JP2002155314A (ja) * 2000-11-15 2002-05-31 Nsk Ltd 転動部品の焼入れ方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH049449A (ja) * 1990-04-27 1992-01-14 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JPH1161337A (ja) * 1996-09-19 1999-03-05 Nippon Seiko Kk 転動部材及びこれを備えた転動装置
JP2002155314A (ja) * 2000-11-15 2002-05-31 Nsk Ltd 転動部品の焼入れ方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009185943A (ja) スラストころ軸受
JP5045491B2 (ja) 大型転がり軸受
JP2014531010A (ja) 軸受けアセンブリの軌道エレメントの製造方法および軌道エレメント
JP2010025311A (ja) 転がり軸受及びその製造方法
WO2024048601A1 (ja) 転がり軸受及び転動体の製造方法
JP2008174822A (ja) スラスト軸受
JP2008174821A (ja) スラスト軸受
JP2008297620A (ja) 高炭素クロム軸受鋼の焼入方法および高炭素クロム軸受鋼ならびに軸受部品および転がり軸受
JP2006071022A (ja) 転がり軸受
JP2007186760A (ja) 転がり軸受用軌道輪の製造方法及び転がり軸受
JP2013160314A (ja) 転がり軸受
JP2004116569A (ja) 転がり軸受
JP4375038B2 (ja) スラスト針状ころ軸受
JP2008082379A (ja) スラスト軸受構成部品の製造方法
JP2010209965A (ja) 転がり軸受用保持器
JP2007155021A (ja) ころ軸受
JP2005106204A (ja) 転がり軸受用保持器
JPH06109021A (ja) 転がり軸受
JP2001288535A (ja) 転がり軸受
JP2009041652A (ja) 転がり軸受およびその製造方法
JPS6212305B2 (ja)
JP3822025B2 (ja) 保持器付針状ころ軸受
JP2007239068A (ja) 機械部品及びその製造方法
JP2012154396A (ja) スラストころ軸受
JP2002221227A (ja) 転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23860363

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1