JPH0377868B2

JPH0377868B2 -

Info

Publication number: JPH0377868B2
Application number: JP5010287A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishii; Hideo Yomo
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1991-12-11
Also published as: JPS63216948A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、とくに高荷重の用途に適する焼結
含油軸受に関するものである。

焼結含油軸受は滑り軸受の一種であるが、その
多孔質のため潤滑形態が境界潤滑を呈し、周速度
Ｖ、軸受投影単位面積当たりの荷重（以下面圧と
呼ぶ。）Ｐ、および両者の積であるPV値に制限が
ある。

中でも面圧Ｐについては、銅系および青銅系の
軸受は20以下、安全な常用範囲および周速度が大
きい場合は10Kg／cm²以下とされている。また面圧
がこれよりも高い用途には鉄系のものが用いられ
るが、それでも面圧は300Kg／cm²、周速度100ｍ／
min程度が限界であつた。第３図の領域Ｉは従来
の銅系軸受の、領域は鉄系軸受の可使範囲を示
したものである。

通常の焼結軸受は圧環強さ10〜28Kg／cm²、含油
率18〜20％程度であるが、これでは高い面圧に耐
えられない。

この発明は上述の事情に基づき、300Kg／cm²以
上の面圧が作用する条件でも使用できる軸受を目
指してなされたもので、その骨子は主な原料に高
速度鋼（JIS・SKH51）の粉末を用い、これに重
量比で0.5〜８％の銅粉を配合した点にある。

この発明の材料では、高速度鋼粒子が軟質の鋼
で結合された組織によつて60Kg／mm²以上という高
い圧環強さと馴染み性を具え、含油率を20〜30％
と多くしたことと併せ、第３図の領域に示すよ
うに摺動速度Ｖが30ｍ／minまでの低速域なら
ば、最高800Kg／cm²の面圧下に使用できる特性を
具えている。

本発明に係る焼結合金において、クロムは耐食
性を高めるとともに、金属組織の基地中に固溶し
てその硬さと強度を向上させる。ただし、3.5％
未満では所要の効果が得られず、一方、4.5％を
超えると基地の強度が却つて低下し摩耗量が多く
なる。従つて3.5〜4.5％を適量とする。

モリブデンは炭素と結合して硬い炭化物を形成
して耐摩耗性を与え、さらに一部は基地中に固溶
して強度を高めるとともに、耐熱性を向上させる
成分である。軸受に作用する面圧が高い場合は、
摩擦熱のため摺動部の温度が部分的には300〜400
℃にも達するので耐熱性は特に重視されるが、
4.1％未満では所要の効果が得られず、一方5.5％
を超えると炭化物が過剰になり、耐摩耗性は向上
するものの基地の靭性と強度が低下する。従つて
4.1〜5.5％を適量とする。

タングステンはモリブデンと同様の作用をする
が、５％未満では耐摩耗性が不十分であり、一方
6.7％を超えると基地の強度が低下して摩耗し易
くなり、また、相手部材の軸との馴染み性も悪く
なる。従つて５〜6.7％を適量とする。

バナジウムもモリブデン、タングステンと同様
に炭化物を形成し、特に高温における耐摩耗性を
改善する成分である。ただし添加量が1.4％未満
ではその効果が乏しく、一方、2.2％を超えると
相手部材の軸が摩耗するようになる。従つて1.4
〜2.2％を適量とする。

炭素はその一部がMo、Ｗ、Ｖと結合して炭化
物を形成し耐摩耗性を高め、残りは基地中に固溶
して硬さと強度を高める。ただし0.7％未満では
所要の効果が得られず、一方、0.9％を超えると
炭化物の過剰および粗大化を生じて強度を低下さ
せ、また相手部材の軸が摩耗し易くなる。従つて
0.7〜0.9％を適量とする。

銅は、相手部材の軸との馴染み性を改善すると
ともに、高速度鋼の粒子同士を強固に結合させて
強度を高めるために添加される。この強度向上の
効果は、無添加のものに比べ添加量0.5％以上で
有意であるが、８％を超えると、強度は再び低下
する。従つて0.5〜８％を適量とする。

以下この発明を、その一実施例について詳細に
説明する。

先ず、粒度100メツシユ以下のSKH51種高速度
鋼粉末を用意した。この粉末の規格組成は重量比
でCr…3.8〜4.5％、Mo…4.5〜5.5％、Ｗ…5.5〜
6.7％、Ｖ…1.6〜2.2％、Ｃ…0.8〜0.9％および鉄
残部である。次にこの合金粉単味と、これに10％
までの各所定量の銅粉を配合した混合粉を内径10
mm、外径16mm、長さ10mmで圧粉密度が密度比70％
の円筒状に成形し、1150℃で30分間焼結して軸受
を作製した。その有効多孔率は試料平均25％であ
る。

第１図はそれらの軸受について圧環強さを測定
した結果のグラフで、銅の添加量と圧環強さとの
関係を示している。即ち、銅を含まない高速度鋼
単味のものが40Kg／mm²と低いのに対して、銅を添
加したものは添加量0.5％で60Kg／mm²に向上し、
以後添加量８％まで圧環強さ62Kg／mm²の高原状態
を呈したのち再び低下している。従つて基材の結
合強化のためには、銅は８％以下で必要且つ十分
である。

次に銅の添加量５％の試料を種々の焼結温度で
焼結し、焼結温度が焼結体の圧環強さと密度比に
及ぼす影響を調べた結果を第２図に示した。その
圧環強さのグラフを見ると、焼結温度950℃で52
Kg／mm²程度から1000℃では62Kg／mm²に達したのち
1200℃過ぎまでこの水準を保ち、1220℃に至つて
密度比、圧環強さとも急上昇している。

これは、1000℃に達しない温度では焼結が不充
分なこと、一方1220℃を超えると液相が発生し、
急速に緻密化することを意味するものである。但
しこの様な緻密化は、含油軸受の場合は含油孔の
減少を意味し、望ましいことではない。従つて、
焼結温度は1000〜1220℃の範囲に限定される。

次に、銅の添加量５％、焼結温度1150℃、有効
多孔率25％の軸受にスピンドル油を含油して軸受
試験機に掛け、面圧および摺動速度の実用限界を
求めた結果を第３図の領域に示す。図の目盛り
は縦軸、横軸とも対数目盛りになつているが、面
圧Ｐ、周速Ｖともに従来の焼結含油軸受の可使限
界を大きく越え、所期の目的を充分に達成してい
ることがわかる。

なお有効多孔率が20％未満のものは含油量が少
ないために寿命が短く、また、焼き付きを生じ易
い。一方、30％を越えるものは基材の強度が不足
し、高荷重の場合に軸受の摩耗が多くなる。そし
て原料粉および焼結温度が前記の限定範囲にあれ
ば、圧粉体の密度を密度比で65〜75％に成形する
ことにより、その焼結体の有効多孔率を20〜30％
の範囲内にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高速度鋼粉末を成形した焼結含油軸受
における銅粉の添加量と圧環強さとの関係を示す
グラフ、第２図はこの軸受の焼結密度（密度比）
ならびに圧環強さに対する焼結温度の影響を示す
グラフ、第３図はこの発明の実施例に係る軸受と
従来の焼結含油軸受との可使限界を比較して示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１全体組成が重量比でCr3.5〜4.5％、Mo4.1〜
5.5％、W5〜6.7％、V1.4〜2.2％、Cu0.5〜８％、
C0.7〜0.9％および鉄残部の組成で、且つCr3.8〜
4.5％、Mo4.5〜5.5％、W5.5〜6.7％、V1.6〜2.2
％、C0.8〜0.9％および鉄残部の合金鋼基地に0.5
〜８％の銅が混在する組織を呈し、25〜35％の空
孔のうち有効多孔率20〜30％の含油孔を具える高
荷重用焼結含油軸受。２重量比でCr3.8〜4.5％、Mo4.5〜5.5％、W5.5
〜6.7％、V1.6〜2.2％、C0.8〜0.9％および鉄残部
で粒度100メツシユ以下の合金粉末に銅粉0.5〜８
％を配合し、これを圧粉密度が密度比で65〜75％
の製品所定の形状に成形後、1000〜1220℃の温度
範囲で焼結することを特徴とする有効多孔率20〜
30％の高荷重用焼結含油軸受の製造方法。