JPH032328A - 転がり軸受用レースの製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、転がり軸受の外輪や内輪等、転がり軸受用
レースの製造方法に関し、より詳細には、主として腐蝕
性雰囲気下で用いられる、転がり寿命に優れた転がり軸
受用レースを製造する方法に関するものである。

〈従来の技術と発明が解決しようとする課題〉従来、上
記外輪や内輪等の転がり軸受用レースは、一般に、素材
金属を旋削加工して所定形状に形成した後、熱処理、研
磨することにより製造されている。

ところが、主として腐蝕性雰囲気下で使用される転がり
軸受に用いられる、耐蝕性に優れた５ＵＳ４４００等の
マルテンサイト系ステンレス鋼は、上記従来の製造方法
では、組織中に巨大な一次炭化物が残存して耐蝕性を十
分に発揮することができず、転がり寿命が不十分になる
虞がある。

そこで、熱処理温度を高温にして、上記−次炭化物のマ
トリクス中への固溶を促進させることが考えられる。し
かし、この方法では、前記のように、−次炭化物が巨大
粒子としてマトリクス中に偏在しているので、熱処理に
より局部的な組成変化が生じてマルテンサイトが脆化し
たり、或いは、結晶粒が熱によって成長して粗大化した
りするため、耐摩耗性が悪化して、却って転がり寿命が
低下するという問題がある。

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって
、特に腐蝕性雰囲気下での使用に十分に耐え得る、長寿
命の転がり軸受用レースを製造する方法を提供すること
を目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための、この発明の転がり軸受用レ
ースの製造方法は、素材リングをローリング加工して、
少なくとも軌道部を成形した後、熱処理することを特徴
としている。

く作用〉 上記構成からなる、この発明の転がり軸受用レースの製
造方法によれば、ローリング加工にょる減面作用によっ
て、素材リング中の巨大な一次炭化物が破壊され、て細
分化されるため、−次炭化物の表面積が増大する。この
ため、結晶粒が成長する虞のない通常温度での熱処理に
より、−次炭化物のマトリクス中への固溶が促進されて
一次炭化物が微細化される。また、ローリング加工時に
素材リング中のマトリクスに導入される転位が、クロム
や炭素の拡散を促進させる働きをするため、通常温度で
の熱処理により、−次炭化物のマトリクス中への固溶が
促進され、−次炭化物が微細化される。さらに、−次炭
化物は、上記ローリング加工によってマトリクス中に均
等に分散されるため、熱処理時の固溶により局部的な組
成変化か生じる虞がない。〈実施例〉 以下に、この発明を、転がり軸受用レースとしての外輪
を製造する実施例を示す図面を参照しつつ説明する。

第１図に示すように、この実施例は、マルテンサイト系
ステンレス鋼から旋削加工により製造された素材リング
を、ローリング加工により減面処理して、貫通孔Ｒ１の
内壁面Ｒ２に軌道部Ｒ３か形成された外輪Ｒ（第３図参
照）の形状に成形するローリング加工工程１、成形され
た外輪Ｒを面取りする等の旋削仕上工程２、外輪を通常
の加熱条件で熱処理する熱処理工程３、研磨工程４、軌
道部超仕上工程５の各工程により構成されている。

ローリング加工工程１には、第２図に示す受はリングＩ
Ｏおよびロール２０が使用される。

受はリングＩＯは、図示しない支持装置により自由回転
可能に支持されたもので、素材リングｒを収容するため
の貫通孔１１を備えている。また、この貫通孔１１は、
その内径が、製造される外輪Ｒの外径寸法と対応する寸
法に設定されている。

ロール２０は、上記貫通孔１１内に収容された素材リン
グｒの貫通孔ｒ１に挿通された状態で、素材リングｒを
受はリング１０の内壁面１２に抑圧しながら回転して、
素材リングｒをローリング加工するためのもので、円柱
状の本体の外周面に、製造する外輪Ｒの厚みおよび幅に
対応した深さと幅を有する環状の溝２１を備えている。

また、この溝２１の底面には、外輪Ｒの貫通孔Ｉ？Ｉの
内壁面Ｒ２に形成される、転動体を支持するための軌道
部Ｒ３の断面形状に対応した断面形状を存する突条２２
が形成されている。

上記受はリング１０とロール２ｏとを用いた、ローリン
グ加工による外輪Ｒの成形は、以下のように行われる。

まず、第４図（ａ）に示すように、受はリング１ｏの貫
通孔１１内に、この貫通孔１１の内径よりも外径が小さ
い素材リングｒを収容する。また、この素材リングｒの
貫通孔「１内には、ロール２０を挿通する。

ロール２０の貫通孔ｒｌへの挿通は、素材リングｒの貫
通孔１１内への収容の前後何れの段階で行っても良い。

次に、ロール２０の溝２１に素材リング「を嵌合した状
態で、ロール２０を回転させながら、図中矢印で示すよ
うに、このロール２ｏを受はリング１ｏの内壁面１２に
向かって押圧する。

この押圧により、同図（ｂ＋に示すように、まず、ロー
ル２０の突条２２が素材リングｒの内壁面ｒ２に当接し
、次いでロール２０の溝２１によって幅が規制された状
態で、ロール２ｏと受はリング１ｏとによって素材リン
グｒが圧延される。

そして、同図（Ｃ１に示すように、内壁面Ｒ２に、突条
２２の形状に対応した軌道部Ｒ３が形成されると共に、
溝２１によって厚みと幅が規定され、且つ、受はリング
ＩＯの内径によって外径が規定された外輪Ｒが成形され
る。

なお、上記ローリング加工としては、常温で行う冷間ロ
ーリング加工が主として用いられるが、素材リング「を
素材の再結晶温度以下の温度に加熱して行う、いわゆる
温間ローリング加工を採用することもできる。

以上のようにして成形された外輪Ｒを受はリング１０か
ら抜き取って面取り等の旋削仕上を施した後、通常の熱
処理条件で熱処理し、その後、第１図に示すように外周
や幅、軌道面の研磨工程４、軌道部超仕上工程５を経れ
ば、転がり軸受の外輪Ｒが完成する。

なお、上記ローリング加工による外輪の成形に際しては
、外輪の所定外径よりも大きな内径を有する受はリング
を使用して、素材リングをほぼ所定外径まで圧延した後
、外輪の外径に対応した内径を有する貫通孔を備えたダ
イスに圧入し、ダイスの貫通孔内を通過させて、外輪の
外径を所定外径に合わせる方法を採用することもできる
。

上記構成からなる、この実施例の製造方法によれば、ロ
ーリング加工により、素材リングｒ中の巨大な一次炭化
物が破壊されると共に、マトリクス中に転位が導入され
、また、炭化物がマトリクス中に均等に分散されるため
、結晶粒が成長する虞のない通常温度での熱処理により
、−次炭化物がマトリクス中に固溶し易くなって、−次
炭化物を微細化させることができ、しかも、その固溶に
より局部的な組成変化が生じる虞がない。したがって、
十分な耐蝕性、耐摩耗性を有し、特に腐蝕性雰囲気下で
の使用に十分に耐え得る長寿命の外輪Ｒを製造すること
ができる。

一方、この発明の転がり軸受用レースの製造方法により
、転がり軸受の内輪を製造するには、第５図（ａｌに示
す内輪成形のためのローリング装置を用いてローリング
加工を行い、後は上記外輪の製造と同様の工程により、
素材リング「を加工すれば良い。

図のローリング装置は、成形される内輪の貫通孔の内径
に対応した外径を有し、自由回転可能で、且つ、図の左
右方向に移動可能に支持された、素材リング「の貫通孔
ｒｌ内に挿通される芯材３０と、この芯材３０に挿通さ
れた素材リングｒを左右から加圧して、素材リング「を
ローリング加工するための一対のロール３１．３２と、
両ロール３１．３２によるローリング加工時に、素材リ
ングｒがロール３１゜３２の圧接されていない上下方向
に逃げることを防止するため、図中白矢印で示すように
、上下から素材リングｒに圧接される一対の補助リング
３３゜３４とを備えている。

なお、上記両ロール３１．３２は、一方のロール３１が
固定され、他方のロール３２が、図中黒矢印で示すよう
に固定側のロール３１の方向に押圧されることで、芯材
３０に挿通された素材リング「に左右から圧接されるよ
うに構成されている。また、各ロール３１〜３４の、素
材リング「に対する当接面に□は、同図（ｂ＋に示すよ
うに、成形する内輪の厚みおよび幅に対応した深さと幅
を有する環状のｆｋ３５が形成されていると共に、この
購３５の底面には、内輪の外壁面に形成される、転動体
を支持するための軌道部の断面形状に対応した断面形状
を有する突条３６が形成されている。

なお、以上で説明した転がり軸受のレースとしての外輪
および内輪の成形では、軌道部以外の部分をもローリン
グ加工していたが、転動体が直接に接触する軌道部が減
面されていれば、長寿命の転がり軸受を得ることが可能
であるから、上記ローリング加工は、少なくとも軌道部
に施せば良い。

く具体例〉 以下にこの発明を、具体例並びに比較例に基づき説明す
る。

（具体例） 第２図に示す受はリングｌＯおよびロール２０を用いて
、ＳＵＳ　４４０Ｃ（マルテンサイト系ステンレス鋼）
製の素材リングから、呼び番号＃６２０６の玉軸受用の
外輪に相当する転がり軸受用レースを成形すると共に、
第５図（ａｌに示すローリング装置を用いて、上記呼び
番号＃’６２０６の玉軸受用の内輪に相当する転がり軸
受用レースを成形した。なお、何れのレースも、圧延に
よる軌道部底部での厚み方向の減面率は５０％とした。

次に、上記両転がり軸受用レースを旋削仕上した後、１
０５０℃Ｘ４０分の加熱、急冷、−７０℃×２時間の冷
却、１８０℃×２時間の焼鈍の各過程からなる熱処理工
程、研磨工程、軌道部超仕上工程を経て、玉軸受用外輪
および内輪を製造した。

そして、上記玉軸受用外輪および内輪を、高炭素り・ロ
ム軸受鋼（ＳＵＪ２）製の鋼球と組み合わせて玉軸受を
作製した。

（比較例） ＳＯ８４４０Ｃ（マルテンサイト系ステンレス鋼）製の
素材リングから、旋削加工により、呼び番号＃６２０６
の玉軸受用の外輪および内輪に相当する一対の転がり軸
受用レースを形成し、後は上記具体例と同じ工程を経て
、玉軸受用外輪および内輪を製造した。

そして、上記玉軸受用外輪および内輪を、高炭素クロム
軸受鋼（ＳＵＪ２）製の鋼球と組み合わせて玉軸受を作
製した。

（耐用試験） 上記具体例および比較例で作製された玉軸受を下記条件
で回転させて、その寿命を測定した。累積破損確率（％
）と寿命（時間）との関係を第６図に示す。

・試験条件：温　　　　度・・・室温 湿　　　　　　　度・・・５０％ 回転速度−２２０Ｏｒ、ｐ、ｔｎ。

ラジアル荷重・・・９１８ｋｇ 潤　　滑　　剤・・・グリース （アルバニアＮｏ、　２　） 図の結果より、具体例で作製した玉軸受（図中実線）は
、比較例で作製したもの（図中破線）に比べて、約１．
５倍の寿命を有することが判明した。

（塩水噴霧試験） 上記具体例および比較例で作製された玉軸受の内輪を、
それぞれ３個ずつ、下記塩水噴霧条件下に放置して、放
置１時間後、２時間後、４時間後、８時間後、２４時間
後における、各内輪の軌道面の発錆面積率を測定した。

具体例および比較例の３個ずつの内輪における発錆面積
率の平均値を次表に示す。　　　　　　　　　　　　（
以下余白）・試験条件：温　　度・・・３５±１℃塩水
濃度・・・５±１％（ｐＨ７±１）噴霧量・・・１〜２
　ｍｌ　／　ｈ 表 上記表の結果より、具体例は、比較例に比べて耐蝕性に
優れることが判明した。

（組織観察） 前記具体例および比較例において、熱処理前の転がり軸
受用レースの金属組織を顕微鏡により観察した。

その結果、第７図（ａｌ（ｂ）　（共に倍率４００倍の
顕微鏡写真）に示すように、比較例の転がり軸受用レー
スでは、１５μｍ程度の巨大な一次炭化物が認められた
（第７図山）参照）。これに対し、具体例の転がり軸受
用レースでは、最大でも４μｍ程度の一次炭化物が１〜
２個観察されたのみて、他はぼは均等な微細炭化物であ
った（第７図（ω参照）。

〈発明の効果〉 この発明の転がり軸受用レースの製造方法は、以上のよ
うに構成されており、マルテンサイト系ステンレス鋼か
らなる素材リングを、ローリング加工によって所定形状
に成形することで、素材中に含まれる一次炭化物を微細
化し、且つ、マトリクス中に均等に分散させているので
、その後の熱処理により、十分な耐蝕性、耐摩耗性を有
し、特に腐蝕性雰囲気下での使用に十分に耐え得る長寿
命の転がり軸受用レースを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の転がり軸受用レースの製造方法によ
り転がり軸受の外輪を製造する実施例の工程を説明する
工程図、第２図は上記実施例の各工程のうちローリング
加工工程に用いられる装置の一例を示す斜視図、第３図
は上記装置を用いて製造される転がり軸受用レースとし
ての外輪の一例を示す一部切り欠き斜視図、第４図（ω
〜（Ｃ）は上記装置による外輪の成形工程を示す断面図
、第５図（ａＪは転がり軸受用レースとしての内輪をロ
ーリング加工により成形するための装置の一例を示す正
面図、第５図中）は上記装置におけるロールの素材リン
グへの当接面を示す側面図、第６図は具体例並びに比較
例における累積破損確率と転がり軸受の寿命との関係を
示すグラフ、第７図（ａｌは具体例で製造した転がり軸
受用レースの金属組織を示す図面代用写真、第７図中）
は比較例で製造した転がり軸受用レースの金属組織を示
す図面代用写真である。 １・・・ローリング加工工程、３・・・熱処理工程、Ｉ
Ｏ・・・受はリング、２０・・・ロール、ｒ・・・素材
リング、 Ｒ・・・転がり軸受用レース（外輪）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる転がり軸受
   用レースを製造する方法において、素材リングをローリ
   ング加工して、少なくとも軌道部を成形した後、熱処理
   することを特徴とする転がり軸受用レースの製造方法。