JPH0286907A - 耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材 - Google Patents
耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材Info
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- JPH0286907A JPH0286907A JP24058788A JP24058788A JPH0286907A JP H0286907 A JPH0286907 A JP H0286907A JP 24058788 A JP24058788 A JP 24058788A JP 24058788 A JP24058788 A JP 24058788A JP H0286907 A JPH0286907 A JP H0286907A
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Landscapes
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材に
係り、更に詳しくは高面圧を受けながら摺動する際に耐
久性の良い摺動部材に関する。
係り、更に詳しくは高面圧を受けながら摺動する際に耐
久性の良い摺動部材に関する。
(従来技術と課題)
近年、カムシャフトの使用するカムの数を減らしたり、
高回転化に伴ってフォロワをカムに押しつける力を大き
くしたりするエンジンの設計要求があり、結果としてカ
ム、カムフォロワ間にがかる面圧が高まり、これまで多
く使用されてきた高クロムチル鋳鉄では摩耗が多く耐久
性に問題が生じてきた。この要求に対して焼結合金のフ
ォロワを使用することが多くなってきているが、焼結合
金のフォロワが摩耗しない替わりにチルド化した相手カ
ムノーズを攻撃し易い傾向にあり、面圧が高くなるとカ
ムノーズとのスカッフィングを起し易い傾向にある。又
、焼結合金製パッドをロッカーアームに接合させるコス
トおよび被研削性に劣るため加工コストが高いという短
所がある。そこで前述した問題点の解消のため、本発明
者等は「伝動装置」 (特願昭63−132394号)
として、1〜100μmのCr−N膜等のイオンブレー
ティング皮膜処理をしたカムフォロワを例とした出願を
している。しかし、フォロワ面に受けるヘルツ応力が8
0 k g/mm2を超える要求にあっては、皮膜厚さ
が1107z以下ではヘルツ応力のかかる深さの母材の
疲労強度が劣るとピッチング疲労摩耗を起すおそれがあ
る。
高回転化に伴ってフォロワをカムに押しつける力を大き
くしたりするエンジンの設計要求があり、結果としてカ
ム、カムフォロワ間にがかる面圧が高まり、これまで多
く使用されてきた高クロムチル鋳鉄では摩耗が多く耐久
性に問題が生じてきた。この要求に対して焼結合金のフ
ォロワを使用することが多くなってきているが、焼結合
金のフォロワが摩耗しない替わりにチルド化した相手カ
ムノーズを攻撃し易い傾向にあり、面圧が高くなるとカ
ムノーズとのスカッフィングを起し易い傾向にある。又
、焼結合金製パッドをロッカーアームに接合させるコス
トおよび被研削性に劣るため加工コストが高いという短
所がある。そこで前述した問題点の解消のため、本発明
者等は「伝動装置」 (特願昭63−132394号)
として、1〜100μmのCr−N膜等のイオンブレー
ティング皮膜処理をしたカムフォロワを例とした出願を
している。しかし、フォロワ面に受けるヘルツ応力が8
0 k g/mm2を超える要求にあっては、皮膜厚さ
が1107z以下ではヘルツ応力のかかる深さの母材の
疲労強度が劣るとピッチング疲労摩耗を起すおそれがあ
る。
(発明の目的)
本発明は上記に鑑みてなされたもので、金属窒化物又は
金属炭化物の皮膜厚さが10μm以下でも耐ピッチング
疲労摩耗性に優れた摺動部材を提供することを目的とす
るものである。
金属炭化物の皮膜厚さが10μm以下でも耐ピッチング
疲労摩耗性に優れた摺動部材を提供することを目的とす
るものである。
(課題を解決するための手段)
本発明は、鉄基母材の表面に金属窒化物又は金属炭化物
皮膜層を形成した摺動部材であって、前記皮膜層直下の
母材硬さがHmV400以上である耐ピッチング疲労摩
耗性に優れた摺動部材である。
皮膜層を形成した摺動部材であって、前記皮膜層直下の
母材硬さがHmV400以上である耐ピッチング疲労摩
耗性に優れた摺動部材である。
鉄基母材としては、炭素鋼、浸炭用鋼、窒化用鋼等が挙
げられる。
げられる。
金属窒化物又は金属炭化物の表面層は、反応性イオンブ
レーティングによって形成させる。
レーティングによって形成させる。
反応性イオンブレーティングによって形成する表面層の
種類としては代表的なものとしては、クロムの窒化物が
挙げられる。クロムの窒化物としてはCr2N、CrN
等が考えられCrNはCr、Nよりも硬度が高く耐摩耗
性は優れているが皮膜の柔軟性が劣り密着性が比較的劣
る傾向があるが実用的には問題がない(特願昭62−3
15751号、同62316965号)。過酷な条件に
おいて更に密着性を上げる必要がある場合には素材表面
に先ず金属クロムの層を形成し次にCr2N−次いでC
rNの皮膜を形成する方法が取られ密着性が良くしかも
耐摩耗性が優れた皮膜とすることができる。あるいは金
属クロム、Cr2N、CrNの超微細な混合組織とする
こともできる(特願昭61−27772号、同59−2
07986号)。
種類としては代表的なものとしては、クロムの窒化物が
挙げられる。クロムの窒化物としてはCr2N、CrN
等が考えられCrNはCr、Nよりも硬度が高く耐摩耗
性は優れているが皮膜の柔軟性が劣り密着性が比較的劣
る傾向があるが実用的には問題がない(特願昭62−3
15751号、同62316965号)。過酷な条件に
おいて更に密着性を上げる必要がある場合には素材表面
に先ず金属クロムの層を形成し次にCr2N−次いでC
rNの皮膜を形成する方法が取られ密着性が良くしかも
耐摩耗性が優れた皮膜とすることができる。あるいは金
属クロム、Cr2N、CrNの超微細な混合組織とする
こともできる(特願昭61−27772号、同59−2
07986号)。
表面層を構成する成分をクロムとその窒化物との積層構
造とする理由は、反応性イオンブレーティングにより素
材金属表面に形成されるクロム相が素材金属との密着性
が良好であり、又その熱膨張係数が前記素材金属の熱膨
張係数に近く、従って使用中に表面層が前記金属素材か
ら剥離することが防止できるためである。又、表面層の
構成成分としてクロムを採用する理由は、イオンブレー
ティングによる金属クロムの蒸着速度が他の金属のそれ
よりも大であり生産性の点から極めて有利であるためで
ある。
造とする理由は、反応性イオンブレーティングにより素
材金属表面に形成されるクロム相が素材金属との密着性
が良好であり、又その熱膨張係数が前記素材金属の熱膨
張係数に近く、従って使用中に表面層が前記金属素材か
ら剥離することが防止できるためである。又、表面層の
構成成分としてクロムを採用する理由は、イオンブレー
ティングによる金属クロムの蒸着速度が他の金属のそれ
よりも大であり生産性の点から極めて有利であるためで
ある。
他に、窒化クロムと窒化チタンからなる複合皮膜(特願
昭61−27773号)、金属クロムと窒化クロムから
なる下地層と下地層の上に窒化チタンの耐摩耗層からな
る複合皮膜(特願昭61−124669号)、炭化チタ
ンと窒化チタンの固溶体でなる表面層(特願昭60−1
20563号)等が考えられる。窒化チタンは窒化クロ
ムよりも硬度が高く耐摩耗性が優れているが柔軟性が劣
るため剥離の発生が窒化クロムよりも起こり易いが窒化
チタン単独でも実用的には問題がない。
昭61−27773号)、金属クロムと窒化クロムから
なる下地層と下地層の上に窒化チタンの耐摩耗層からな
る複合皮膜(特願昭61−124669号)、炭化チタ
ンと窒化チタンの固溶体でなる表面層(特願昭60−1
20563号)等が考えられる。窒化チタンは窒化クロ
ムよりも硬度が高く耐摩耗性が優れているが柔軟性が劣
るため剥離の発生が窒化クロムよりも起こり易いが窒化
チタン単独でも実用的には問題がない。
摺動部材としては例えばカムフォロワ、軸受、歯車等で
ある。
ある。
硬化処理はイオンブレーティング皮膜処理の前又は後に
行い、硬化処理すべき母材表面層の厚さは皮膜層直下母
材0.1mm以上である。硬化された硬さはHm V
400以上で、Hm V 400未満では本発明の目的
を達成することができない。
行い、硬化処理すべき母材表面層の厚さは皮膜層直下母
材0.1mm以上である。硬化された硬さはHm V
400以上で、Hm V 400未満では本発明の目的
を達成することができない。
以下の実施例で詳細に説明する。
(実施例)
円筒形状(直径30 m m、厚さ8 m m )の5
45C,80M420素材に各種の硬化処理を行い、外
周面にCrNのイオンブレーティング皮膜を形成し、パ
フ仕上げした後西原式ピッチング摩耗試験に供した。
45C,80M420素材に各種の硬化処理を行い、外
周面にCrNのイオンブレーティング皮膜を形成し、パ
フ仕上げした後西原式ピッチング摩耗試験に供した。
硬化処理として下記の3種とし、比較例として調質処理
を加えた。
を加えた。
(以下余白、次頁へ続く)
第1表
℃に加熱される。
試験片の相手材は下記の組成で表面をチル化したもので
試験片と同一形状のものである。
試験片と同一形状のものである。
第2表
硬化処理した試験片の外周面に10μmのCrNのイオ
ンブレーティング皮膜を形成した後、皮膜直下の母材表
面硬さを測定しその分布を第1図に示す。尚、イオンブ
レーティング時に約400以上のようにして作製した試
験片で第1図(a)、(b)に示すような主機構の試験
装置で試験を行った。
ンブレーティング皮膜を形成した後、皮膜直下の母材表
面硬さを測定しその分布を第1図に示す。尚、イオンブ
レーティング時に約400以上のようにして作製した試
験片で第1図(a)、(b)に示すような主機構の試験
装置で試験を行った。
上下部試験片のうち上部試験片には本発明、及び比較例
の試験片とし、下部試験片には相手試験片とした。上部
試験片の回転数は166.5ppmとし、下部試験片の
回転数は185rpmで10%の滑りを生ずるようにし
た。滑り速度は0.39 m / s e cで、接触
荷重(ヘルツ最大応力)は80〜220kg/mm2と
した。機構上上部試験片に引張り、下部試験片には圧縮
の応力がかかるのでピッチング摩耗は上部試験片に起る
。
の試験片とし、下部試験片には相手試験片とした。上部
試験片の回転数は166.5ppmとし、下部試験片の
回転数は185rpmで10%の滑りを生ずるようにし
た。滑り速度は0.39 m / s e cで、接触
荷重(ヘルツ最大応力)は80〜220kg/mm2と
した。機構上上部試験片に引張り、下部試験片には圧縮
の応力がかかるのでピッチング摩耗は上部試験片に起る
。
ここにヘルツ最大応力PHは次の簡略式で示される。
(効果)
本発明は、イオンブレーティング皮膜直下の母材硬さを
Hm V 400以上とすることにより、イオンブレー
ティング皮膜厚さが10μm以下でも耐ピッチング摩耗
性の優れた摺動部材を提供することができる。
Hm V 400以上とすることにより、イオンブレー
ティング皮膜厚さが10μm以下でも耐ピッチング摩耗
性の優れた摺動部材を提供することができる。
ここに、Wは荷重、Lは試験片の厚さ、Rは試験片の直
径、R1は上部試験片の直径、R2は下部試験片の直径
、Eはヤング率、Elは上部試験片のヤング率、R2は
下部試験片のヤング率である。
径、R1は上部試験片の直径、R2は下部試験片の直径
、Eはヤング率、Elは上部試験片のヤング率、R2は
下部試験片のヤング率である。
前記4種の試験片の試験を行い第2図のような結果とな
った。
った。
試験結果から明らかなように、本発明のHm V 40
0を超える母材硬さを有するイオンブレーティング皮膜
の耐ピッチング疲労摩耗が優れていることが確認された
。
0を超える母材硬さを有するイオンブレーティング皮膜
の耐ピッチング疲労摩耗が優れていることが確認された
。
第1図は西原式ピッチング摩耗試験装置の主機構を示し
くa)はその正面概略図、(b)はその側面概略図、第
2図は試験片の硬さの分布を示すグラフ、第3図は西原
式ピッチング摩耗試験のSN曲線を示すグラフ。 図中:l・・・上部試験片、2・・・下部試験片、W・
・・荷重、L・・・試験片の厚さ、R□・・・上部試験
片の直径、R2・・・下部試験片の直径、上部試験片の
ヤング率、R2・・・下部試験片のヤング率。
くa)はその正面概略図、(b)はその側面概略図、第
2図は試験片の硬さの分布を示すグラフ、第3図は西原
式ピッチング摩耗試験のSN曲線を示すグラフ。 図中:l・・・上部試験片、2・・・下部試験片、W・
・・荷重、L・・・試験片の厚さ、R□・・・上部試験
片の直径、R2・・・下部試験片の直径、上部試験片の
ヤング率、R2・・・下部試験片のヤング率。
Claims (1)
- 1 鉄基母材の表面に金属窒化物又は金属炭化物の皮膜
層を形成した摺動部材であって、前記皮膜層直下の母材
硬さがHmV400以上であることを特徴とする耐ピッ
チング疲労摩耗性に優れた摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24058788A JPH0286907A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24058788A JPH0286907A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286907A true JPH0286907A (ja) | 1990-03-27 |
Family
ID=17061733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24058788A Pending JPH0286907A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐ピッチング疲労摩耗性に優れた摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0286907A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04121404U (ja) * | 1991-04-18 | 1992-10-29 | 株式会社リケン | 直接駆動式バルブリフタ用シム |
| JP2018114492A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | フェルム アクチェンゲゼルシャフト | 容器を密封するための密封機械の吐出装置用の吐出ヘッド |
-
1988
- 1988-09-26 JP JP24058788A patent/JPH0286907A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04121404U (ja) * | 1991-04-18 | 1992-10-29 | 株式会社リケン | 直接駆動式バルブリフタ用シム |
| JP2018114492A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | フェルム アクチェンゲゼルシャフト | 容器を密封するための密封機械の吐出装置用の吐出ヘッド |
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