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JP2008002532A - Steel equipment bearings - Google Patents

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JP2008002532A
JP2008002532A JP2006171282A JP2006171282A JP2008002532A JP 2008002532 A JP2008002532 A JP 2008002532A JP 2006171282 A JP2006171282 A JP 2006171282A JP 2006171282 A JP2006171282 A JP 2006171282A JP 2008002532 A JP2008002532 A JP 2008002532A
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JP
Japan
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steel
bearing
iron
metal
coating
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006171282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Konno
大 金野
Hiroyuki Uchida
啓之 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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 NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2006171282A priority Critical patent/JP2008002532A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the surface modification even in a large bearing and prevent the occurrence of smear while suppressing metal contact even when a rolling element and a lace surface have high surface pressure and cause rolling slide movement in a boundary region between load zone and non-load zone so as to inhibit the formation of oil film. <P>SOLUTION: A corrosion resisting film 2 made of a metal baser than iron such as Al, Zn and Bi is formed by shot peening in at least one of a raceway surface of an inner ring 5, a raceway surface of an outer ring 4 and a rolling surface 3 of a rolling element composing a bearing 1 for steel facilities. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は鉄鋼設備用軸受に関し、特に、転動体とレース面の転がり滑りによる摩擦低減処理方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a steel equipment bearing, and is particularly suitable for application to a friction reduction processing method by rolling and sliding between a rolling element and a race surface.

鉄鋼圧延機などでは、最大径が300mmを超えるようなロールネック用の大型ころ軸受が使用され、このような鉄鋼設備用軸では金属接触による微少な焼付き(以下、スミアとも呼ぶ)が発生することがある。
図6は、鉄鋼設備用軸受のスミアの原因となる負荷圏と非負荷圏との関係を示す図である。
図6において、ころ軸受51には、内輪軌道面55aおよび外輪軌道面54aが形成され、内輪軌道面55aと外輪軌道面54aとの間は、ころ53が転動自在に配置されている。
In steel rolling mills and the like, large roller bearings for roll necks having a maximum diameter exceeding 300 mm are used, and such seizure shafts (hereinafter also referred to as smears) are caused by metal contact. Sometimes.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a load zone and a non-load zone that cause smear of a bearing for steel facilities.
In FIG. 6, an inner ring raceway surface 55a and an outer ring raceway surface 54a are formed in the roller bearing 51, and a roller 53 is disposed between the inner ring raceway surface 55a and the outer ring raceway surface 54a so as to be able to roll.

そして、ころ軸受51には加圧により大きなラジアル荷重が負荷され、ころ53に負荷が加わる負荷圏55と、ころ53に負荷がかからず内外輪に拘束されない非負荷圏56が生じる。そして、非負荷圏56では内外輪によるころ53が拘束されないため、ころ53を自転させる駆動力が減少し、負荷圏55と非負荷圏56では、ころ53の自転速度が異なるようになる。このような状態でころ53が公転すると、負荷圏55と非負荷圏56の境界領域で、自転の急激な回復が行われるため、ころ53と外輪軌道面54aおよび内輪軌道面55a(以下、双方まとめてレース面ともいう。)が転がりすべり接触となる。   A large radial load is applied to the roller bearing 51 by pressurization, and a load zone 55 where a load is applied to the roller 53 and a non-load zone 56 where no load is applied to the roller 53 and not restricted by the inner and outer rings are generated. In the non-load zone 56, the rollers 53 by the inner and outer rings are not restrained, so that the driving force for rotating the rollers 53 decreases, and the rotation speed of the rollers 53 differs between the load zone 55 and the non-load zone 56. When the roller 53 revolves in such a state, since the rapid rotation of the rotation is performed in the boundary region between the load zone 55 and the non-load zone 56, the roller 53, the outer ring raceway surface 54a, and the inner ring raceway surface 55a (hereinafter referred to as both). It is also called the race surface.) Rolling and sliding contact.

そして、転がりすべり接触による金属接触を防止するために、グリ−スを使ってレース面に油膜を形成することが行われているが、鉄鋼圧延機用等に使用されるころ軸受51には圧延水が混入し、油膜形成に不利な運転条件となる。このため、ころ53の転走面とレース面で油膜が破断してスミアが発生し、ひいては表面剥離を引き起こす。このような、潤滑油やグリ−スが使用できない環境において潤滑機能を与える技術として、メッキやスパッタリングあるいはイオンプレーティングによってレース面の表面改質を行う方法がある(特許文献1、2)。   In order to prevent metal contact due to rolling and sliding contact, an oil film is formed on the race surface using grease, but the roller bearing 51 used for a steel rolling mill or the like is rolled. Water is mixed, which is an unfavorable operating condition for oil film formation. For this reason, the oil film is broken on the rolling surface and the race surface of the roller 53, and smear is generated. As a technique for providing a lubrication function in such an environment where lubricating oil or grease cannot be used, there is a method of modifying the race surface by plating, sputtering or ion plating (Patent Documents 1 and 2).

また、軸受を構成する内輪軌道面55a、外輪軌道面54a、ころ53の転走面もしくは保持器案内面の少なくともその一つに、少なくとも二硫化モリブデン、四フッ化エチレンを含んでなる固体潤滑剤を結合剤によって摩擦低減表面処理を施す方法も知られている(特許文献3)。
特開平3−121313号公報 特開平3−172611号公報 特開平8−166021号公報
Further, at least one of the inner ring raceway surface 55a, the outer ring raceway surface 54a, the rolling surface of the roller 53 or the cage guide surface constituting the bearing, a solid lubricant containing at least molybdenum disulfide and tetrafluoroethylene. A method of applying a friction-reducing surface treatment with a binder is also known (Patent Document 3).
JP-A-3-121313 Japanese Patent Laid-Open No. 3-172611 Japanese Patent Laid-Open No. 8-166021

しかしながら、特許文献1、2等に開示された技術は、発塵の防止等の環境下への配慮を目的として成されたものであるが、その対象とされる軸受は比較的小型のものであり、内径150mm以上のロールネック軸受に代表される大型軸受には、表面処理の設備の点からも適用困難である。また、これらの特許文献1、2に示される軸受のレース面の表面改質の方法としては、メッキやスパッタリング、あるいはイオンプレーティング等によるものであり、その工程が長時間かつ多岐に渡ることから、コストアップの要因になるという問題があった。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are intended for environmental considerations such as prevention of dust generation, but the target bearing is relatively small. In addition, it is difficult to apply to a large bearing represented by a roll neck bearing having an inner diameter of 150 mm or more from the viewpoint of surface treatment equipment. Further, the surface modification method of the bearing race surface shown in these Patent Documents 1 and 2 is by plating, sputtering, ion plating or the like, and the process is long and diverse. There was a problem that it would be a factor of cost increase.

また、特許文献3に開示された技術はスミア防止には効果があるが、総圧延トン数の増加とともにさらなる表面損傷に対応できる技術が望まれている。
そこで、本発明の目的は、大型軸受においても表面改質を容易に施すことができ、負荷圏と非負荷圏の境界領域で転動体とレース表面が高面圧でかつ転がりすべり運動となり油膜形成が阻害された場合においても、金属接触を抑制しつつスミアの発生を防止することが可能な鉄鋼設備用軸受を提供することである。
Moreover, although the technique disclosed in Patent Document 3 is effective in preventing smear, a technique that can cope with further surface damage as the total rolling tonnage increases is desired.
Therefore, the object of the present invention is that surface modification can be easily applied even to a large bearing, and the rolling element and the race surface have a high surface pressure and a rolling sliding motion in the boundary region between the load zone and the non-load zone, thereby forming an oil film. An object of the present invention is to provide a steel facility bearing capable of preventing smear from occurring while suppressing metal contact even when hindrance is inhibited.

上述した課題を解決するために、請求項1記載の鉄鋼設備用軸受によれば、鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つに鉄より卑な金属被膜がショットピーニングして形成されていることを特徴とする。
これにより、ショットピーニングという簡易な方法にて耐食性被膜を軸受鋼の表面に形成することが可能となるとともに、母材内部に被膜を拡散させることができ、被膜を軸受鋼の表面に強固に付着させることができる。このため、大型軸受においても表面改質を容易に施すことができ、負荷圏と非負荷圏の境界領域で転動体とレース表面が高面圧でかつ転がりすべり運動となり油膜形成が阻害された場合においても、金属接触を抑制しつつスミアの発生を防止することが可能となることから、水が混入する環境下においても耐久性のよい鉄鋼設備用軸受を安価に量産することができる。
In order to solve the above-described problem, according to the steel equipment bearing according to claim 1, at least one of the steel inner ring raceway surface, the outer ring raceway surface, and the rolling element transfer surface constituting the steel equipment bearing. Further, a metal film that is lower than iron is formed by shot peening.
This makes it possible to form a corrosion-resistant coating on the surface of the bearing steel by a simple method called shot peening, while also allowing the coating to diffuse inside the base material and to adhere the coating firmly to the surface of the bearing steel. Can be made. For this reason, surface modification can be easily applied even to large bearings, and rolling elements and the race surface have high surface pressure and rolling sliding movement in the boundary region between the load zone and non-load zone, and oil film formation is inhibited. However, since it is possible to prevent smear while suppressing metal contact, it is possible to inexpensively mass-produce bearings for steel facilities with good durability even in an environment where water is mixed.

また、請求項2記載の鉄鋼設備用軸受によれば、鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つに鉄より卑な金属と貴な金属との合金または混合粉末をショットピーニングして形成された被膜を備えることを特徴とする。
これにより、鉄よりも錆びにくい金属で母材を保護することが可能となり、母材に錆が発生するのを防止することが可能となるとともに、被膜に損傷や傷があるために母材が露出した場合においても、犠牲防食にて母材を錆から保護することが可能となり、水や水蒸気に曝される環境下においても、錆から母材を有効に保護することが可能となる。
According to the steel equipment bearing according to claim 2, at least one of the steel inner ring raceway surface, the outer ring raceway surface and the rolling element transfer surface constituting the steel equipment bearing is made of a base metal than iron. It is characterized by comprising a film formed by shot peening an alloy with a noble metal or a mixed powder.
This makes it possible to protect the base metal with a metal that is less likely to rust than iron, to prevent the base material from being rusted, and because the base material is damaged and scratched. Even when exposed, the base material can be protected from rust by sacrificial corrosion protection, and the base material can be effectively protected from rust even in an environment exposed to water or water vapor.

また、請求項3記載の鉄鋼設備用軸受によれば、鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つにショットピーニングして形成された鉄より卑な金属からなる第一層目被膜と、前記第一層目被膜上にショットピーニングして形成された鉄より貴な金属からなる第二層目被膜とを備えることを特徴とする。   According to the steel equipment bearing according to claim 3, it is formed by shot peening on at least one of the steel inner ring raceway surface, the outer ring raceway surface or the rolling element transfer surface constituting the steel equipment bearing. And a second layer coating made of a metal noble than iron formed by shot peening on the first layer coating. .

これにより、鉄よりも錆びにくい金属で母材を保護することが可能となり、母材に錆が発生するのを防止することが可能となるとともに、第二層目被膜が損傷した場合においても、第一層目被膜を母材よりも優先的に酸化させて、母材に錆が発生するのを防止することが可能となり、錆から母材を有効に保護することが可能となる。
また、鉄より卑な金属を第一層目とし、鉄より貴な金属を第二層目とすることにより、鉄より卑な金属が腐食性環境下に曝される部分を第二層目被膜の損傷部分に限定することができ、第二層目被膜が損傷した場合においても、犠牲防食による第一層目被膜の酸化の進行を遅らせることが可能となることから、第一層目被膜が消失するのを遅らせることができ、鉄鋼設備用軸受の耐久性を向上させることができる。
This makes it possible to protect the base metal with a metal that is less likely to rust than iron, it is possible to prevent the rust from occurring on the base material, and even when the second layer coating is damaged, It is possible to oxidize the first layer coating preferentially over the base material and prevent the base material from generating rust, and to effectively protect the base material from rust.
In addition, by making the base metal from iron as the first layer and the noble metal from iron as the second layer, the part where the base metal from iron is exposed to the corrosive environment is the second layer coating. In the case where the second layer coating is damaged, it is possible to delay the progress of oxidation of the first layer coating by sacrificial corrosion protection. Disappearance can be delayed, and the durability of the bearing for steel equipment can be improved.

また、請求項4記載の鉄鋼設備用軸受によれば、前記鉄より卑な金属がAl、Zn、Biのいずれか少なくとも1つを含み、前記鉄より貴な金属がNi、Cr、Cu、Ti、Snのいずれか少なくとも1つを含むことを特徴とする。
これにより、鉄よりも錆びにくい金属で母材を保護することが可能となり、母材に錆が発生するのを防止することが可能となるとともに、被膜に損傷や傷があるために母材が露出した場合においても、犠牲防食にて母材を錆から保護することが可能となり、鉄鋼設備用軸受の耐久性を向上させることができる。
According to the steel equipment bearing according to claim 4, the base metal than the iron includes at least one of Al, Zn, and Bi, and the noble metal than the iron is Ni, Cr, Cu, Ti. And at least one of Sn.
This makes it possible to protect the base metal with a metal that is less likely to rust than iron, to prevent the base material from being rusted, and because the base material is damaged and scratched. Even when exposed, the base material can be protected from rust by sacrificial corrosion protection, and the durability of the bearing for steel facilities can be improved.

また、請求項5記載の鉄鋼設備用軸受によれば、前記被膜全体の厚さが0.1以上8μm以下であることを特徴とする。
これにより、防錆効果が飽和しない範囲内で十分かつ持続的な防錆効果を得ることが可能となり、コスト増を抑制しつつ、鉄鋼設備用軸受の耐久性を向上させることができる。
また、請求項6記載の鉄鋼設備用軸受によれば、前記被膜全体の厚さが0.5以上6μm以下であることを特徴とする。
これにより、被膜の剥離を抑制しつつ、十分かつ持続的な防錆効果を得ることが可能となる。
また、請求項7記載の鉄鋼設備用軸受によれば、前記被膜全体の厚さが0.5以上5μm以下であることを特徴とする。
これにより、十分かつ持続的な防錆効果を得ることが可能となるとともに、被膜処理後に隙間を調整するために後加工する必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。
Moreover, according to the steel equipment bearing according to claim 5, the thickness of the entire coating is 0.1 or more and 8 μm or less.
Thereby, it is possible to obtain a sufficient and continuous rust prevention effect within a range in which the rust prevention effect is not saturated, and it is possible to improve the durability of the bearing for steel equipment while suppressing an increase in cost.
Moreover, according to the steel equipment bearing according to claim 6, the thickness of the entire coating is 0.5 to 6 μm.
Thereby, it is possible to obtain a sufficient and continuous rust prevention effect while suppressing peeling of the film.
Moreover, according to the bearing for steel facilities of Claim 7, the thickness of the said whole film is 0.5-5 micrometer.
This makes it possible to obtain a sufficient and continuous rust prevention effect, and eliminates the need for post-processing to adjust the gap after the coating process, thereby reducing the cost.

また、請求項8記載の鉄鋼設備用軸受によれば、被膜が形成される母材のディンプルの深さが0.1以上5μm以下であることを特徴とする。
これにより、母材に形成された被膜の密着性を向上させることができ、鉄鋼設備用軸受の耐久性を向上させることができる。
また、請求項9記載の鉄鋼設備用軸受によれば、母材に形成された被膜の最表面の粗さが0.01以上0.5μmR以下であることを特徴とする。
これにより、母材に形成された被膜の密着性を向上させることができ、鉄鋼設備用軸受の耐久性を向上させることができる。
According to the steel equipment bearing according to claim 8, the depth of the dimple of the base material on which the coating film is formed is 0.1 to 5 μm.
Thereby, the adhesiveness of the film formed in the base material can be improved, and the durability of the bearing for steel facilities can be improved.
According to the steel equipment bearing of claim 9, the outermost surface roughness of the coating formed on the base material is 0.01 or more and 0.5 μmR or less.
Thereby, the adhesiveness of the film formed in the base material can be improved, and the durability of the bearing for steel facilities can be improved.

以上説明したように、本発明によれば、大型軸受においても表面改質を容易に施すことができ、負荷圏と非負荷圏の境界領域で転動体とレース表面が高面圧でかつ転がりすべり運動となり油膜形成が阻害された場合においても、金属接触を抑制しつつスミアの発生を防止することが可能となることから、水が混入する環境下においても耐久性のよい鉄鋼設備用軸受を安価に量産することができる。   As described above, according to the present invention, surface modification can be easily applied even to a large bearing, and the rolling element and the race surface have a high surface pressure and rolling slip in the boundary region between the load zone and the non-load zone. Even when oil film formation is inhibited due to movement, it is possible to prevent smear while suppressing metal contact. Can be mass-produced.

以下、本発明の実施形態に係る鉄鋼設備用軸受について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る鉄鋼設備用軸受の概略構成を示す断面図である。
図1において、鉄鋼設備用軸受1には、内輪5と外輪4とが対向して設けられ、内輪5と外輪4との間には、複数の転動体(ころ)3が転動自在に配置されるとともに、転動体3を保持する保持器6が設置されている。なお、内輪5、外輪4および転動体3の母材の材質としては、例えば、SUJ2材、保持器6の母材の材質としては、例えば、冷間圧延鋼板を用いることができる。そして、シャフト7を内輪5に固定することにより、鉄鋼設備用軸受1にてシャフト7を回転自在に保持することができる。
Hereinafter, a bearing for steel facilities according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a steel equipment bearing according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an iron ring bearing 1 is provided with an inner ring 5 and an outer ring 4 facing each other, and a plurality of rolling elements (rollers) 3 are arranged between the inner ring 5 and the outer ring 4 so as to be freely rollable. In addition, a cage 6 that holds the rolling elements 3 is installed. In addition, as a material of the base material of the inner ring | wheel 5, the outer ring | wheel 4, and the rolling element 3, for example, as a material of the base material of the cage | basket 6, a cold rolled steel plate can be used, for example. And by fixing the shaft 7 to the inner ring 5, the shaft 7 can be rotatably held by the steel facility bearing 1.

ここで、内輪5の軌道面、外輪4の軌道面および転動体3の転送面のうち少なくとも一つには、ショットピーニングにて耐食性皮膜2が形成されている。なお、耐食性皮膜2としては、鉄より卑な金属被膜であってもよいし、鉄より卑な金属と貴な金属とが配合された合金被膜であってもよい。あるいは、鉄より卑な金属からなる第一層目被膜と鉄より貴な金属からなる第二層目被膜からなる2層構造であってもよい。また、鉄より卑な金属としてはAl、Zn、Biのいずれか少なくとも1つを含み、鉄より貴な金属としてはNi、Cr、Cu、Ti、Snのいずれか少なくとも1つを含むことができる。   Here, the corrosion resistant coating 2 is formed by shot peening on at least one of the raceway surface of the inner ring 5, the raceway surface of the outer ring 4, and the transfer surface of the rolling element 3. The corrosion-resistant film 2 may be a metal film that is baser than iron or an alloy film that contains a metal that is baser than iron and a noble metal. Alternatively, it may be a two-layer structure composed of a first layer coating made of a metal lower than iron and a second layer coating made of a metal noble than iron. In addition, the base metal than iron may include at least one of Al, Zn, and Bi, and the noble metal than iron may include at least one of Ni, Cr, Cu, Ti, and Sn. .

これにより、ショットピーニングという簡易な方法にて耐食性被膜2を軸受鋼の表面に形成することが可能となるとともに、母材内部に被膜を拡散させることができ、被膜を軸受鋼の表面に強固に付着させることができる。このため、大型軸受においても表面改質を容易に施すことができ、負荷圏と非負荷圏の境界領域で転動体3とレース表面が高面圧でかつ転がりすべり運動となり油膜形成が阻害された場合においても、金属接触を抑制しつつスミアの発生を防止することが可能となることから、水が混入する環境下においても耐久性のよい鉄鋼設備用軸受1を安価に量産することができる。   Thereby, it becomes possible to form the corrosion-resistant coating 2 on the surface of the bearing steel by a simple method called shot peening, and also to diffuse the coating inside the base material, so that the coating is firmly attached to the surface of the bearing steel. Can be attached. For this reason, surface modification can be easily applied even to large bearings, and the rolling element 3 and the race surface have a high surface pressure and rolling sliding motion in the boundary region between the load zone and the non-load zone, and oil film formation is inhibited. Even in this case, since it is possible to prevent smear while suppressing metal contact, it is possible to mass-produce the steel facility bearing 1 having good durability even in an environment where water is mixed.

また、鉄より卑な金属を介して鉄より貴な金属にて母材の表面を覆うことにより、軸受鋼が湿潤環境下におかれた場合においても、母材が酸化されるよりも先に鉄よりも卑な金属を酸化させて母材が錆びるのを防止するとともに、鉄よりも卑な金属が湿潤環境下に曝されるのを鉄より貴な金属にて抑えることができ、鉄よりも卑な金属の酸化を遅らせることが可能となる。   Also, by covering the surface of the base material with a metal noble than iron via a base metal than iron, even when the bearing steel is placed in a wet environment, the base material is oxidized before it is oxidized. Oxidizes a base metal than iron to prevent rusting of the base metal, and it can suppress exposure of a base metal than iron to a moist environment with a metal noble than iron. It is also possible to delay the oxidation of base metals.

なお、耐食性被膜2の膜厚は、好ましくは0.1以上8μm以下であるのがよく、さらに好ましくは0.5以上6μm以下であるのがよく、最も好ましくは0.5以上5μm以下であるのがよい。また、耐食性被膜2の最表面の粗さは0.01以上0.5μmR以下であるのが好ましい。
また、内輪5の軌道面、外輪4の軌道面および転動体3の母材の転送面には、被膜を形成する前の前処理としてディンプルを形成するようにしてもよい。ここで、母材のディンプルの深さは0.1以上5μm以下であることが好ましい。
なお、被膜の厚さを測定する方法としては、例えば、マイクロメータにて処理前後の径を測定する方法、あるいは断面を電子顕微鏡で測定する方法を用いることができる。
The film thickness of the corrosion resistant coating 2 is preferably 0.1 or more and 8 μm or less, more preferably 0.5 or more and 6 μm or less, and most preferably 0.5 or more and 5 μm or less. It is good. The roughness of the outermost surface of the corrosion-resistant coating 2 is preferably 0.01 or more and 0.5 μmR or less.
Further, dimples may be formed on the raceway surface of the inner ring 5, the raceway surface of the outer ring 4, and the base material transfer surface of the rolling element 3 as a pretreatment before forming a coating film. Here, the depth of the dimple of the base material is preferably 0.1 or more and 5 μm or less.
In addition, as a method of measuring the thickness of the film, for example, a method of measuring the diameter before and after treatment with a micrometer or a method of measuring a cross section with an electron microscope can be used.

また、被膜の厚さを測定する方法として、以下の方法を用いるようにしてもよい。まず、被膜の保護を目的として、被膜を備えた転動体の転動面に、熱硬化性樹脂であるポリアミドイミドのピロリドン溶液を塗布し、175℃で2時間加熱して硬化させ、被膜の保護膜を形成する。この転動体を切断してエポキシ樹脂に埋め込み、転動体の切断面をバフ研磨で鏡面仕上げする。さらに、凹凸を付けるために、3%ピクラール溶液で5秒間腐食した後、スパッタによりナノオーダーのクロム層を表面に被覆して通電性を付与する。そして、電子顕微鏡(SEM)により、切断面を5000倍の倍率で30視野観察する。   Moreover, you may make it use the following method as a method of measuring the thickness of a film. First, for the purpose of protecting the coating, a pyrrolidone solution of polyamide-imide, which is a thermosetting resin, is applied to the rolling surface of the rolling element provided with the coating, and cured by heating at 175 ° C. for 2 hours to protect the coating. A film is formed. This rolling element is cut and embedded in an epoxy resin, and the cut surface of the rolling element is mirror-finished by buffing. Furthermore, in order to give unevenness, after corroding with a 3% picral solution for 5 seconds, a nano-order chromium layer is coated on the surface by sputtering to impart electrical conductivity. Then, 30 views of the cut surface are observed at a magnification of 5000 times with an electron microscope (SEM).

また、電子顕微鏡による観察では、反射電子線像で膜厚が明瞭に観察できるようにするために、各視野において、横方向に被覆面が横断されるように観察し、縦方向に6分割し、被膜の厚さを5点測定し、これら5点の平均値を求め、この平均値をその視野の被膜の厚さとする。そして、30視野の被膜の厚さの平均値を求めることができる。   Also, in the observation with an electron microscope, in order to make the film thickness clearly observable with a reflection electron beam image, in each field of view, observation is made so that the coated surface is traversed in the horizontal direction and divided into 6 in the vertical direction. The thickness of the film is measured at five points, the average value of these five points is determined, and this average value is taken as the thickness of the film in the field of view. And the average value of the film thickness of 30 visual fields can be calculated | required.

図2は、本発明の一実施形態に係るショットピーニング処理装置の概略構成を示す断面図である。
図2において、ショットピーニング処理装置20には、投射材35を収容するタンク32が設けられている。そして、タンク32の底には投射材35を送出するパイプ33が接続され、パイプ33の一端には、投射材35を噴出するノズル33aが設けられるとともに、パイプ33の他端には、圧縮空気34が供給されるようになっている。なお、投射材35としては、例えば、硬度HRC50以上、粒径200μm程度の低融点金属ステンレス粒子や炭素鋼などを用いることができ、投射速度は100m/sec程度に設定することができる。また、投射時間は、被覆された膜厚を見ながら適宜設定することができ、例えば、30〜60秒に設定することが好ましい。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a shot peening processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the shot peening processing apparatus 20 is provided with a tank 32 that houses a projection material 35. A pipe 33 for delivering the projection material 35 is connected to the bottom of the tank 32, and a nozzle 33 a for ejecting the projection material 35 is provided at one end of the pipe 33, and compressed air is provided at the other end of the pipe 33. 34 is supplied. As the projection material 35, for example, low melting point metal stainless particles or carbon steel having a hardness of HRC50 or more and a particle size of about 200 μm can be used, and the projection speed can be set to about 100 m / sec. Further, the projection time can be appropriately set while watching the coated film thickness, and is preferably set to 30 to 60 seconds, for example.

そして、転がり摺動部材11の軌道面11aに亜鉛被膜を形成する場合、パイプ33に圧縮空気34を送り込むことによりノズル33aから投射材35を噴出させ、亜鉛粉末の上から投射材35を軌道面11aに投射する。これにより、投射材35の衝突エネルギーによって亜鉛粉末を母材の表層と結合させることができ、強固な被膜を形成することが可能となるとともに、均一な膜厚の被膜を短時間で容易に作製することができ、大型軸受においても、コストアップを抑制しつつ表面改質を容易に施すことができる。   When a zinc coating is formed on the raceway surface 11a of the rolling sliding member 11, the projection material 35 is ejected from the nozzle 33a by feeding the compressed air 34 into the pipe 33, and the projection material 35 is placed on the raceway surface from the zinc powder. 11a. As a result, the zinc powder can be bonded to the surface layer of the base material by the collision energy of the projection material 35, and it becomes possible to form a strong film and easily produce a film with a uniform film thickness in a short time. Even in a large bearing, surface modification can be easily performed while suppressing an increase in cost.

なお、図1の内輪1の軌道面または外輪2の軌道面に被膜を形成する場合、内輪1の軌道面または外輪2の軌道面をノズル33aの側方に配置して支持し、転動体3の転送面に被膜を形成する場合、複数の転動体3を網目状の容器に収容し、例えば、2〜5rpmの回転速度で軸回転させながら、投射材35を投射することができる。
そして、2円筒転がりすべり試験機を用いることで、鉄鋼設備用軸受11の耐久試験を評価した。
When a coating is formed on the raceway surface of the inner ring 1 or the raceway surface of the outer ring 2 in FIG. 1, the raceway surface of the inner ring 1 or the raceway surface of the outer ring 2 is arranged and supported on the side of the nozzle 33 a, and the rolling element 3. When a coating film is formed on the transfer surface, a plurality of rolling elements 3 are accommodated in a mesh-like container, and the projection material 35 can be projected while rotating the shaft at a rotational speed of 2 to 5 rpm, for example.
And the durability test of the bearing 11 for steel facilities was evaluated by using a 2-cylinder rolling slide tester.

図3は、本発明の一実施形態に係る2円筒転がりすべり試験機の概略構成を示す断面図である。
図3において、2円筒転がりすべり試験機41では、試験片リング47、48の外径面が接触するように組み合わされ、試験片リング47はシャフト45を介してモータ46に接続されるとともに、モータ46による駆動力がギア42、42を介して試験片リング48に伝わるように構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a two-cylinder rolling slip tester according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 3, in the two-cylinder rolling and sliding test machine 41, the test piece rings 47 and 48 are combined so that the outer diameter surfaces are in contact with each other. The driving force by 46 is transmitted to the test piece ring 48 through the gears 42 and 42.

そして、φ78mm、幅18mmの試験片リング47、48において、軸受鋼の表面に亜鉛被膜をショットピーニングにて形成したもの(実施例1)、軸受鋼の表面に亜鉛と錫とからなる被膜をショットピーニングにて形成したもの(実施例2)、二硫化モリブデン、四フッ化エチレンを含んでなる固体潤滑剤を結合剤によって摩擦低減表面処理を施したもの(比較例1)、軸受鋼の表面に被膜が形成されていないもの(比較例2)を用意した。   In the specimen rings 47 and 48 having a diameter of 78 mm and a width of 18 mm, a zinc coating is formed on the surface of the bearing steel by shot peening (Example 1), and a coating made of zinc and tin is shot on the surface of the bearing steel. Formed by peening (Example 2), solid lubricant containing molybdenum disulfide and ethylene tetrafluoride subjected to friction reduction surface treatment with a binder (Comparative Example 1), bearing steel surface A film on which no film was formed (Comparative Example 2) was prepared.

そして、モータ46にて試験片リング47を駆動させ、ギア42、42を介して試験片リング48に3.2m/sの相対滑り速度を与え、試験片リング47、48間が転がり滑り接触になるように構成した。ここで、試験片リング47、48の外周面に20ccのギヤオイルを予めシリンジにて塗布した。そして、試験片リング47、48間が転がり滑り面の面圧が100kgf/mm2となるように設定し、モータ46に直結された試験片リング47のトルクが100kgf−cmを超えるまでの時間を耐久時間(分)とした。また、水分の混入条件として、試験片リング47、48の側面から毎分100ccの水をシャワー44にて噴霧状態とし、試験片リング47、48の摺動面に混入した。 Then, the test piece ring 47 is driven by the motor 46, and a relative sliding speed of 3.2 m / s is given to the test piece ring 48 via the gears 42, 42, so that the test piece rings 47, 48 are in rolling contact with each other. It comprised so that it might become. Here, 20 cc of gear oil was applied to the outer peripheral surfaces of the test piece rings 47 and 48 in advance with a syringe. Then, the test piece rings 47 and 48 are set to roll so that the surface pressure of the sliding surface is 100 kgf / mm 2, and the time until the torque of the test piece ring 47 directly connected to the motor 46 exceeds 100 kgf-cm is set. The durability time (minutes) was used. Further, as water mixing conditions, 100 cc of water was sprayed from the side surfaces of the test piece rings 47 and 48 in the shower 44 and mixed into the sliding surfaces of the test piece rings 47 and 48.

図4は、本発明の一実施例に係る鉄鋼設備用軸受の耐久試験結果を比較例とともに示す図である。
図4において、亜鉛被膜または亜鉛と錫とからなる被膜をショットピーニングにて軸受鋼の表面に形成することにより、耐久時間を向上させることができた。また、亜鉛被膜または亜鉛と錫とからなる被膜をショットピーニングにて軸受鋼の表面に形成する方法は、スメア対策にも有効であることが判った。
FIG. 4 is a view showing a result of a durability test of a steel facility bearing according to an embodiment of the present invention together with a comparative example.
In FIG. 4, the endurance time could be improved by forming a zinc coating or a coating made of zinc and tin on the surface of the bearing steel by shot peening. Further, it has been found that the method of forming a zinc coating or a coating made of zinc and tin on the surface of the bearing steel by shot peening is effective for smear countermeasures.

図5は、本発明の一実施例に係る被膜膜厚と耐久性との関係を示す図である。
図5において、亜鉛被膜または亜鉛と錫とからなる被膜の膜厚は、軸受の組立寸法公差や耐久性などの点から、0.1以上8μm以下であるのがよく、さらに好ましくは0.5以上6μm以下であるのがよく、最も好ましくは0.5以上5μm以下であるのがよい。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the film thickness and the durability according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the film thickness of the zinc film or the film made of zinc and tin is preferably 0.1 or more and 8 μm or less, more preferably 0.5 or less, from the viewpoint of assembly dimension tolerance or durability of the bearing. The thickness is preferably 6 μm or less, and most preferably 0.5 or more and 5 μm or less.

本発明の一実施形態に係る鉄鋼設備用軸受の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the steel equipment bearing which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るショットピーニング処理装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the shot peening processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る2円筒転がりすべり試験機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the 2-cylinder rolling sliding test machine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施例に係る鉄鋼設備用軸受の耐久試験結果を比較例とともに示す図である。It is a figure which shows the durability test result of the bearing for steel facilities which concerns on one Example of this invention with a comparative example. 本発明の一実施例に係る被膜膜厚と耐久性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness and durability which concern on one Example of this invention. 鉄鋼設備用軸受の負荷圏と非負荷圏との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the load zone and non-load zone of a steel equipment bearing.

符号の説明Explanation of symbols

1 鉄鋼設備用軸受
2 耐食性皮膜
3 転動体
4 外輪
5 内輪
6 保持器
7 シャフト
11 転がり摺動部材
11a 軌道面
20 ショットピーニング処理装置
32 タンク
33 パイプ
33a ノズル
34 圧縮空気
35 投射材
41 2円筒転がりすべり試験機
42、42 ギア
44 シャワー
45 シャフト
46 モータ
47、48 試験片リング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Iron and steel equipment bearing 2 Corrosion-resistant film 3 Rolling element 4 Outer ring 5 Inner ring 6 Cage 7 Shaft 11 Rolling sliding member 11a Track surface 20 Shot peening processing device 32 Tank 33 Pipe 33a Nozzle 34 Compressed air 35 Projection material 41 2 Cylindrical sliding Test machine 42, 42 Gear 44 Shower 45 Shaft 46 Motor 47, 48 Specimen ring

Claims (9)

鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つに鉄より卑な金属被膜がショットピーニングして形成されていることを特徴とする鉄鋼設備用軸受。   Iron or steel characterized in that a base metal film is formed by shot peening on at least one of steel inner ring raceway surface, outer ring raceway surface or rolling element transfer surface constituting a steel facility bearing. Bearing for equipment. 鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つに鉄より卑な金属と貴な金属との合金または混合粉末をショットピーニングして形成された被膜を備えることを特徴とする鉄鋼設備用軸受。   Formed by shot peening an alloy or mixed powder of a metal less precious than iron and a noble metal on at least one of the steel inner ring raceway surface, outer ring raceway surface or rolling element transfer surface that constitute the steel equipment bearing A steel facility bearing comprising a coated film. 鉄鋼設備用軸受を構成する鋼製の内輪軌道面、外輪軌道面または転動体の転送面のうち少なくとも一つにショットピーニングして形成された鉄より卑な金属からなる第一層目被膜と、
前記第一層目被膜上にショットピーニングして形成された鉄より貴な金属からなる第二層目被膜とを備えることを特徴とする鉄鋼設備用軸受。
A first layer coating made of a base metal than iron formed by shot peening on at least one of steel inner ring raceway surface, outer ring raceway surface or rolling element transfer surface constituting a steel facility bearing;
A steel facility bearing comprising: a second layer coating made of a metal noble than iron formed by shot peening on the first layer coating.
前記鉄より卑な金属がAl、Zn、Biのいずれか少なくとも1つを含み、前記鉄より貴な金属がNi、Cr、Cu、Ti、Snのいずれか少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項2または3記載の鉄鋼設備用軸受。   The metal lower than iron includes at least one of Al, Zn, and Bi, and the metal noble than iron includes at least one of Ni, Cr, Cu, Ti, and Sn. The bearing for steel facilities of Claim 2 or 3. 前記被膜全体の厚さが0.1以上8μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の鉄鋼設備用軸受。   The steel equipment bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the entire coating has a thickness of 0.1 to 8 µm. 前記被膜全体の厚さが0.5以上6μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の鉄鋼設備用軸受。   The steel equipment bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the entire coating has a thickness of 0.5 to 6 µm. 前記被膜全体の厚さが0.5以上5μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の鉄鋼設備用軸受。   The steel equipment bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the entire coating has a thickness of 0.5 to 5 µm. 被膜が形成される母材のディンプルの深さが0.1以上5μm以下であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の鉄鋼設備用軸受。   The bearing for steel facilities according to any one of claims 1 to 7, wherein the dimple depth of the base material on which the coating is formed is 0.1 to 5 µm. 母材に形成された被膜の最表面の粗さが0.01以上0.5μmR以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の鉄鋼設備用軸受。   The bearing for steel facilities according to any one of claims 1 to 8, wherein the roughness of the outermost surface of the coating formed on the base material is 0.01 to 0.5 µmR.
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