JP3675665B2 - Method of measuring fatigue level due to rolling fatigue - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受をはじめとする金属材料の疲労度の測定方法に関し、更に詳しくは、転がり疲れに起因する内部起点剥離の疲労度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受等の転がり接触する金属材料においては、一般に、その転がり接触面に異物が存在したり潤滑不良等が存在していない場合には、材料の転がり疲れに起因する内部起点剥離が生じることによってその寿命に達する。この転がり疲れの程度を定量的に表す量として、従来、疲労度が知られている。この疲労度は、材料の転がり疲れによる損傷に至るまでの時間を例えば１００（％）として、どの程度まで疲労が進行しているかを表す量で、言わばその金属材料の残存寿命を予知することのできる量であり、正確な疲労度を知ることができれば、転がり軸受等の交換時期を特定することができるなど、その利点は大きい。
【０００３】
このような疲労度を測定するためのパラメータとしては、材料にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅の変化や残留オーステナイト量の変化、あるいは内部応力の変化、あるいはこれらを適宜に組み合わせたものなどが知られている。そして、例えば実用に供されている軸受の疲労度を測定するには、その軸受について上記のパラメータを実測し、その実測結果と、あらかじめ作成されている疲労度データベースとを照合する必要がある。疲労度データベースは、特定の疲労度パラメータと疲労度との関係を試験等によって蓄積することによって求められ、例えばグラフで表せば、横軸に疲労度、縦軸に疲労度パラメータを採って表すことができ、実用に供されている軸受で実測したパラメータをそのグラフに当てはめることによって当該軸受の疲労度を求める。従って、パラメータをどのような物理量に設定しようとも、疲労度データベースを正確に作成しておかなければ、正確な疲労度を測定することはできない。
【０００４】
転がり軸受の内部起点剥離による疲労度のデータベースを作成するに当たっては、従来、以下の方法が採用されている。図８は、従来の疲労度データベースの作成に際しての供試体の取扱いの仕方を概念的に示すタイムチャートである。このタイムチャートにおいて、実線で示す時間領域が実際に供試体を転がり接触させて試験を行う期間であり、二点鎖線で示す領域は想像の領域である。また、Ｘを付した時点は供試体が転がり疲れに起因して内部起点剥離を生じる時点を、○を付した時点は疲労度パラメータの計測時点をそれぞれ示している。
【０００５】
この図８に示すように、従来の方法における疲労度データベースの作成に際しては、複数個の供試体を同一の条件下で転がり接触試験に供し、個々の供試体についての試験を、転がり疲労による損傷が生じるまでの任意の経過時間Ｔi （ｉ＝１，２，・・・・）後に打ち切って、調査対象である転動面（転がり接触面）を電解研磨等の手法により最大剪断応力深さまで除去した上でＸ線を照射し、その深さにおける疲労度パラメータに係る情報Ｐi （ｉ＝１，２，・・・・）を計測する。これとは別に、同じ種類の供試体を上記と同じ試験条件下で転がり接触試験し、その供試体については転がり疲れにより損傷するまで試験を継続してその寿命ＴL0を実測する。そして、個々の疲労度パラメータに係る情報Ｐi とデータ対として蓄積すべき疲労度は、個々の情報の計測時点におるけ試験の各経過時間Ｔi を、上記のように別の軸受で実測した寿命ＴL0で除して算出している（ＮＳＫ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｊａｒｎａｌ ＮＯ．６４６，特公昭６３−３４４２３号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来の内部起点剥離による疲労度の測定方法における疲労度データベースの作成方法によると、疲労度パラメータに係る情報を計測した軸受は、その計測のために、実際に損傷に至るまでに破壊する必要があり、従って、疲労度パラメータを計測した各軸受の真の寿命は不明である。そのため、疲労度パラメータの計測値と疲労度との関係に大きな誤差が生じるという問題があった。
【０００７】
また、疲労度パラメータの計測に際して、その計測対象を破壊する必要のある従来の内部起点剥離による疲労度の測定方法によると、例えば実用に供されている軸受等の疲労解析を行うべく、その軸受等の疲労度のパラメータを計測するためにはその軸受等を破壊する必要があるため、疲労度パラメータを計測してその軸受等の疲労度が既知となっても、もはやその軸受等を継続して実用に供することができないという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、内部起点剥離による疲労度を従来に比して高精度に測定することのできる方法の提供を目的としている。
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の転がり疲れによる疲労度の測定方法は、金属材料にＸ線を照射することによって得られ回折Ｘ線の半価幅を内部起点剥離による疲労度パラメータとして計測し、その計測結果とあらかじめ試験により作成されている疲労度データベースとの照合により、当該金属材料の疲労度を測定する方法において、上記疲労度パラメータを、金属材料の転がり接触面の表面にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅の減少度とするとともに、上記疲労度データベースを作成するに当たっては、供試金属材料を所定の荷重および速度で転がり接触させ、その金属材料が転がり疲れにより実際に損傷するまでの時間ＴL を計測する一方、その損傷に到るまでの間の複数の経過時間Ｔi （ｉ＝１，２，・・・・）において当該金属材料の転がり接触面の表面にＸ線を照射して上記疲労度パラメータに係る情報（Ｐi ，Ｐ2 ，・・・・）を逐次採取し、その個々の情報Ｐi と、当該個々の情報Ｐi の採取時における経過時間Ｔi の上記時間ＴL に対する比Ｔi ／ＴL とをデータ対として蓄積することによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、上記の回折Ｘ線の半価幅の減少度を、半価幅の減少度＝（内部半価幅−表面半価幅）／内部半価幅によって求めることが望ましい（請求項２）。
【００１１】
本発明は、転がり疲れに起因する内部起点剥離による疲労度に相関する情報、つまり疲労度パラメータとして用いることのできる情報が、最大剪断応力深さのみならず、転がり接触面の表面にも現れることを利用し、その疲労度パラメータに係る情報の計測を、計測対象を破壊することなく行うことによって、初期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
図１は、本発明方法に基づく疲労度データベースの作成に際しての供試体の取扱いの仕方を概念的に示すタイムチャートである。このタイムチャートにおいては、前記した図８と同様に、実線で示す領域が実際に供試体を転がり接触させて試験を行う期間で、Ｘを付した時点が供試体の実際に転がり疲れに起因して内部起点剥離を生じた時点、○を付した時点が疲労度パラメータの計測時点をそれぞれ示している。
【００１３】
本発明方法における疲労度データベースの作成法においては、データベースを作成するための供試体は、図１に示すように、転がり疲れに起因する内部起点剥離により損傷するまで、つまり寿命に達するまで同じ条件下で継続的に転がり接触試験に供されて、それぞれに寿命ＴLj（ｊは供試体ナンバー）が実測される。また、その各供試体について、損傷するまでの複数の経過時間Ｔi において、転がり接触面の表面へのＸ線照射により非破壊のもとに疲労度パラメータに係る情報Ｐijが計測される。そして、各供試体について計測された個々の疲労度パラメータＰijと対を形成すべき疲労度は、個々の疲労度パラメータＰijの計測時点における経過時間（転がり接触時間）Ｔi と、その疲労度パラメータＰijを計測した供試体自体の実測寿命ＴLjとの比Ｔi ／ＴLjで求められる。従って、このようにして求められた疲労度Ｔi ／ＴLjは、図８に示した従来の方法に比して、供試体の真の疲労度により近い値を示すものであることは明らかであり、このようなデータ対を蓄積していくことにより得られる疲労度データベースは、従来方法による疲労度データベースに比して大幅に正確なものとなり、ひいては、実用中の軸受等の転がり接触面の表面にＸ線を照射して計測した疲労度パラメータから、その軸受等に関して高精度の疲労度解析を行うことができ、その結果に応じてその軸受を再び実用に供するとともに、最適交換時期等を正確に指定することができる。
【００１４】
また、本発明においては、疲労度データベースの作成のための供試体は、寿命に達するまで同一の供試体を連続して使用するとともに、寿命に達するまでに複数回にわたって疲労度パラメータが計測されるため、従来の方法のように破壊して測定するが故に１つの供試体により１つの疲労度パラメータしか計測できない場合に比して、疲労度データベースを作成するために必要な供試体の数を大幅に削減することができる。
【００１５】
また、本発明においては、金属材料の転がり接触面にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅の減少度を疲労度パラメータとして用いるのであるが、この転がり接触面の表面での回折Ｘ線の半価幅は、最大剪断応力深さにおけるそれに対して変化量は小さいものの、内部起点剥離による疲労度と相関して変化することが実験によって確かめられ、その転がり接触開始前の回折Ｘ線の半価幅に対する減少率（減少度）を算出することにより、内部起点剥離による疲労度と極めて強い相関を有し、非破壊のもとに計測可能な疲労度パラメータとして充分に適していることが判明した。
【００１６】
更に、上記回折Ｘ線の半価幅の減少度を、請求子項２に係る発明のように、半価幅減少度＝（内部半価幅−表面半価幅）／内部半価幅とすることにより、回折Ｘ線の半価幅の減少度の精度をより高めることができる。内部半価幅とは、金属材料内部の表面研磨加工や転がり接触により影響を受けない深部における半価幅の値であり、金属材料本来の半価幅を表している。表面半価幅とは、転がり接触によって影響を受けた転がり接触面にＸ線を照射して得られる半価幅の値である。内部半価幅の値は、金属材料のばらつきや、熱処理条件等によって個々の供試体ごとに異なるが、表面半価幅の減少量のみ測定したのでは、疲労の程度を精度よく表すことができないが、上記式のように内部半価幅に対する表面半価幅の減少度を求め無次元化することで、供試体の個体差をなくして疲労の程度を精度よく知ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
疲労度の評価対象とてし転がり軸受を選定し、一定の荷重を付与した状態で一定速度で回転試験を行った。その試験装置の構成を図２に断面図で示す。図において１ａ，１ｂが試験に供される転がり軸受を示し、これらは試験回転軸２の両端部に取り付けられる。試験回転軸２はカップリング３を介して駆動軸４に連続され、この駆動軸４はプーリ５を介してモータ（図示せず）によって一定の回転が与えられる。また、供試転がり軸受１ａ，１ｂには、負荷用圧縮コイルばね６によって一定の荷重が付与される。
【００１８】
以上の試験装置を用い、供試転がり軸受１ａ，１ｂが内部起点剥離により実際に損傷するまで試験を継続するとともに、その間、複数の時点において各軸受１ａ，１ｂを取り出し、その転がり接触面の表面にＸ線を照射し、残留応力、回折Ｘ線の半価幅、および残留オーステナイト量を計測した。このような試験を同一種類の多数の軸受に対して行い、グラフとしてまとめた例を図３〜図５に示す。これらのグラフにおいて横軸に示される疲労度は、既述したように、計測した軸受自体の真の寿命を基準としたものである。これらのグラフに示されるように、転がり接触面の表面にＸ線を照射することによって、内部起点剥離による疲労度に相関する情報を得ることができ、中でも、回折Ｘ線の半価幅は疲労度に対して強い相関を示している。
【００１９】
図６および図７は、横軸に疲労度、縦軸に回折Ｘ線の半価幅の減少度をとったものであり、図６においては同じ転がり軸受に対して接触面圧を異ならせたものを同じグラフ上に示している。また、図７には、同じ転がり軸受に対して回転数を変化させたのを同じグラフ上に示している。なお、これらの図６，図７の縦軸のＸ線の半価幅の減少度は、既述したように、
半価幅の減少度＝（内部半価幅−表面半価幅）／内部半価幅
の式により求めた値である。また、上記式の表面半価幅は、供試転がり軸受の転がり接触面の表面にＸ線を照射することにより測定した値である。一方、内部半価幅は、供試転がり軸受の軸受としての機能に影響を及ぼさない部分、例えば軌道輪の軸方向端面や、軌道面の肩部等、を電解研磨等の金属材料組織に影響を与えない方法で研磨し、露出した金属材料内部組織にＸ線を照射することにより測定した値である。
【００２０】
これらのグラフから明らかなように、転がり接触面の表面にＸ線を照射して得られる回折Ｘ線の半価幅の減少度は、試験荷重をはじめとする条件が互いに相違している場合においても、疲労度に対して極めて強い相関を示し、優れた疲労度パラメータとなり得るとともに、本発明方法により得られる疲労度データベースは、従来方法により得られた疲労度データベースに比してばらつきが大幅に少なくなった。
【００２１】
【発明の効果】
以上のよう、本発明によれば、転がり軸受等の転がり疲れに起因する内部起点剥離の疲労度を、転がり接触面の表面にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅の減少度をパラメータとして、疲労度データベースの作成に際しては、供試体を実際に疲労により損傷に至るまで転がり接触させてその真の寿命を実測し、その間の複数時点において上記疲労度パラメータを計測して、その各計測結果を、実測した真の寿命との関連において求めた疲労度とデータ対として蓄積するから、疲労度データベースの信頼性が向上し、従来に比してより精度のよい疲労度の推定が可能となり、軸受等の耐久評価試験の試験時間を短縮でき、その費用を削減することができる。また、疲労度推定結果を製品設計にフィードバックすることにより、使用条件に合った設計の最適化が可能となる。また、メンテナンス頻度の高い軸受の最適交換時期の指定が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における疲労度データベースの作成のための供試体の取扱いの仕方を概念的に示すタイムチャートである。
【図２】 本発明実施例に用いた軸受試験装置の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明実施例において供試体の転がり接触面にＸ線を照射して得た残留応力の計測結果と疲労度との関係を示すグラフである。
【図４】 同じく本発明実施例において供試体の転がり接触面の表面にＸ線を照射して得た回折Ｘ線の半価幅の計測結果と疲労度との関係を示すグラフである。
【図５】 同じく本発明実施例において供試体の転がり接触面の表面にＸ線を照射して得た残留オーステナイト量の計測結果と疲労度との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明実施例において供試体の転がり接触面の表面にＸ線を照射して得た回折Ｘ線の半価幅の減少度と疲労度との関係を示すグラフである。
【図７】 図６とは別の条件下で行った本発明の他の実施例において供試体の転がり接触面の表面にＸ線を照射して得た回折Ｘ線の半価幅の減少度と疲労度との関係を示すグラフである。
【図８】 従来の内部起点剥離による疲労度データベースの作成のための供試体の取扱いの仕方を概念的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 供試転がり軸受
２ 試験回転軸
６ 負荷用圧縮コイルばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the fatigue level of a metal material such as a rolling bearing, and more particularly to a method for measuring the fatigue level of internal origin delamination caused by rolling fatigue.
[0002]
[Prior art]
In metal materials that are in rolling contact, such as rolling bearings, in general, when there is no foreign matter on the rolling contact surface or there is no lubrication failure, internal origin separation due to rolling fatigue of the material occurs. Reaching its lifetime. Conventionally, the degree of fatigue is known as an amount that quantitatively represents the degree of rolling fatigue. This fatigue level is an amount indicating how much fatigue has progressed, for example, assuming that the time until damage due to rolling fatigue of the material is 100 (%), for example, predicting the remaining life of the metal material. If it is the amount that can be obtained and the exact degree of fatigue can be known, the advantages such as being able to specify the replacement time of the rolling bearing and the like are great.
[0003]
Parameters for measuring such fatigue level include changes in the half width of diffracted X-rays obtained by irradiating the material with X-rays, changes in the amount of retained austenite, changes in internal stress, or What combined suitably is known. For example, in order to measure the fatigue level of a bearing that is put into practical use, it is necessary to actually measure the above parameters for the bearing and to collate the actual measurement result with a fatigue level database created in advance. The fatigue level database is obtained by accumulating the relationship between a specific fatigue level parameter and the fatigue level by testing, etc. For example, if expressed in a graph, the horizontal axis represents the fatigue level and the vertical axis represents the fatigue level parameter. The fatigue level of the bearing can be obtained by applying the parameters actually measured with the bearings in practical use to the graph. Therefore, no matter what physical quantity the parameter is set to, an accurate fatigue level cannot be measured unless a fatigue level database is created accurately.
[0004]
Conventionally, the following method has been adopted to create a database of fatigue levels due to internal origin separation of rolling bearings. FIG. 8 is a time chart conceptually showing how to handle a specimen when creating a conventional fatigue level database. In this time chart, a time region indicated by a solid line is a period during which the test is actually performed by rolling and contacting the specimen, and a region indicated by a two-dot chain line is an imaginary region. Further, the time point marked with X indicates the time point when the specimen is peeled off due to rolling fatigue, and the time point marked with ◯ indicates the time point when the fatigue parameter is measured.
[0005]
As shown in FIG. 8, when preparing the fatigue degree database in the conventional method, a plurality of specimens are subjected to a rolling contact test under the same conditions, and the test on each specimen is subjected to damage due to rolling fatigue. Is censored after an arbitrary elapsed time T i (i = 1, 2,...) Until the occurrence of occurrence, and the rolling contact surface (rolling contact surface) to be investigated is brought to the maximum shear stress depth by a technique such as electrolytic polishing. After removing, X-rays are irradiated, and information P i (i = 1, 2,...) Related to the fatigue level parameter at the depth is measured. Separately, the same type of specimen is subjected to a rolling contact test under the same test conditions as described above, and the test is continued until the specimen is damaged by rolling fatigue, and its life TL0 is measured. The fatigue should be accumulated as information P i and the data pairs according to the individual fatigue parameters measured each elapsed time T i of only tests dwell on the measurement time of the individual information, with another bearing, as described above the is calculated by dividing the lifetime T L0 (NSK Bearing Jarnal NO.646, JP-B-63-34423).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the fatigue level database creation method in the conventional fatigue level measurement method by internal origin separation as described above, the bearing that measured the information related to the fatigue level parameter is actually damaged due to the measurement. Therefore, the true life of each bearing for which the fatigue parameter is measured is unknown. Therefore, there is a problem that a large error occurs in the relationship between the measured value of the fatigue parameter and the fatigue level.
[0007]
In addition, when measuring the fatigue parameter, according to the conventional method of measuring fatigue by internal origin separation, which requires destruction of the measurement object, for example, the bearing is used to perform fatigue analysis of a bearing or the like provided for practical use. In order to measure the fatigue parameter, etc., it is necessary to destroy the bearing, etc., so even if the fatigue parameter is measured and the fatigue level of the bearing is known, the bearing, etc. will no longer continue. There is also a problem that it cannot be put to practical use.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method capable of measuring the degree of fatigue due to internal origin separation with higher accuracy than in the past.
[0009]
In order to achieve the above object, the method of measuring the fatigue level due to rolling fatigue according to the present invention measures the half-value width of the diffracted X-ray obtained by irradiating the metal material with X-rays as a fatigue parameter by internal origin separation. In the method of measuring the fatigue level of the metal material by comparing the measurement results with a fatigue level database prepared in advance by testing, the fatigue parameter is applied to the surface of the rolling contact surface of the metal material. with a decrease of the half width of the diffracted X-rays obtained by irradiation with, in order to create the fatigue database comprises contacting rolling test metal material with a predetermined load and speed, its metal material while measuring the time T L until actually damaged by rolling fatigue, multiple elapsed time T i (i = 1,2 between down to its damage, ... ) Is irradiated with X-rays to the surface of the rolling contact surface of the metallic material in the information relating to the fatigue level parameter (P i, P 2, ···· ) were sequentially collected, and its individual information P i, A ratio T i / T L of the elapsed time T i to the time T L at the time of collection of the individual information P i is accumulated as a data pair (claim 1).
[0010]
Here, in the present invention, it is desirable to determine the degree of decrease in the half-value width of the above-mentioned diffraction X-ray by the degree of decrease in half-value width = (internal half-value width−surface half-value width) / internal half-value width. ( Claim 2 ).
[0011]
In the present invention, information correlating with fatigue due to internal origin delamination caused by rolling fatigue, that is, information that can be used as a fatigue parameter appears not only on the maximum shear stress depth but also on the surface of the rolling contact surface. Is used to measure the information related to the fatigue level parameter without destroying the measurement target, thereby achieving the initial purpose.
[0012]
FIG. 1 is a time chart conceptually showing how to handle a specimen when creating a fatigue level database based on the method of the present invention. In this time chart, as shown in FIG. 8, the region indicated by the solid line is the period during which the test specimen is actually brought into rolling contact with the test, and the point marked with X is due to the actual rolling fatigue of the specimen. The time when the internal origin peeling occurred and the time marked with ○ indicate the measurement time of the fatigue parameter.
[0013]
In the method of creating the fatigue level database in the method of the present invention, the specimen for creating the database has the same conditions until it is damaged by internal origin delamination caused by rolling fatigue, that is, until the life is reached, as shown in FIG. The rolling contact test is continuously performed below, and the life T Lj (j is a specimen number) is actually measured for each. Further, for each specimen , information P ij related to the fatigue parameter is measured under non-destructive conditions by X-ray irradiation on the surface of the rolling contact surface at a plurality of elapsed times T i until damage. The fatigue levels to be paired with the individual fatigue parameter P ij measured for each specimen are the elapsed time (rolling contact time) T i at the time of measurement of the individual fatigue parameter P ij and its fatigue. The ratio T i / T Lj with the measured lifetime T Lj of the specimen itself that measured the degree parameter P ij is obtained. Therefore, it is clear that the fatigue level T i / T Lj determined in this way is closer to the true fatigue level of the specimen as compared with the conventional method shown in FIG. The fatigue level database obtained by accumulating such data pairs is significantly more accurate than the fatigue level database obtained by the conventional method. From the fatigue parameters measured by irradiating the surface with X-rays, it is possible to conduct high-precision fatigue analysis on the bearings, etc. It can be specified accurately.
[0014]
Further, in the present invention, the specimen for creating the fatigue degree database continuously uses the same specimen until the end of the life, and the fatigue degree parameter is measured a plurality of times until the end of the life is reached. Therefore, the number of specimens required to create a fatigue degree database is greatly increased compared to the case where only one fatigue degree parameter can be measured with one specimen because it is broken and measured as in the conventional method. Can be reduced.
[0015]
In the present invention, the half-value width reduction of the diffracted X-ray obtained by irradiating the rolling contact surface of the metal material with X-rays is used as the fatigue parameter. The half-value width of the diffraction X-rays in this experiment has been confirmed by experiments to change in correlation with the fatigue level due to internal origin delamination, although the amount of change is small compared to that at the maximum shear stress depth. By calculating the rate of decrease (decrease) of the half-width of diffracted X-rays, it has a very strong correlation with the fatigue level due to internal origin separation, and is well suited as a fatigue parameter that can be measured under non-destructive conditions. Turned out to be.
[0016]
Further, the degree of decrease in the half width of the diffracted X-ray is half width reduction = (internal half width−surface half width) / internal half width, as in the invention according to
[0017]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below.
And an evaluation subject to fatigue and selects the rolling bearing was rotated tested at a constant rate while applying a constant load. The configuration of the test apparatus is shown in a sectional view in FIG. In the figure,
[0018]
Using the above test apparatus, the test is continued until the
[0019]
6 and 7, the horizontal axis represents the fatigue level, and the vertical axis represents the decrease in the half width of the diffracted X-ray. In FIG. 6, the contact surface pressure is different for the same rolling bearing. Things are shown on the same graph. Moreover, in FIG. 7, it has shown on the same graph that the rotation speed was changed with respect to the same rolling bearing. In addition, as described above, the degree of decrease in the half width of the X-ray on the vertical axis in FIGS.
Degree of decrease in half-value width = (internal half-value width−surface half-value width) / value obtained by the formula of internal half-value width. Further, the surface half width of the above formula is a value measured by irradiating the surface of the rolling contact surface of the test rolling bearing with X-rays. On the other hand, the internal half-value width does not affect the function of the bearing of the test rolling bearing, for example, the axial end surface of the bearing ring or the shoulder of the raceway surface, etc. This is a value measured by irradiating the exposed internal structure of the metal material with X-rays.
[0020]
As is clear from these graphs, the degree of decrease in the half width of the diffracted X-rays obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface with X-rays is different when the conditions including the test load are different from each other. However, the fatigue level database obtained by the method of the present invention is significantly more varied than the fatigue level database obtained by the conventional method. Less.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the half-width of the diffracted X-ray obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface with X-rays is determined based on the fatigue degree of internal origin separation caused by rolling fatigue of a rolling bearing or the like. When creating the fatigue level database using the degree of decrease as a parameter, the specimen was actually rolled and contacted until it was damaged by fatigue, and its true life was measured, and the fatigue level parameter was measured at multiple points in between. Since each measurement result is accumulated as a data pair with the fatigue level obtained in relation to the measured true life, the reliability of the fatigue level database is improved and the fatigue level is more accurate than before. This makes it possible to estimate, shorten the test time of the durability evaluation test for the bearings, etc., and reduce the cost. Also, by feeding back the fatigue estimation result to the product design, it is possible to optimize the design according to the use conditions. In addition, it has become possible to specify the optimal replacement time for bearings with high maintenance frequency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a time chart conceptually showing how to handle a specimen for creating a fatigue level database in the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a bearing test apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the measurement result of residual stress obtained by irradiating the rolling contact surface of a specimen with X-rays and the degree of fatigue in the examples of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the measurement result of the half-value width of diffracted X-rays obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface of the specimen with X-rays in the embodiment of the present invention and the degree of fatigue.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the measurement result of the amount of retained austenite obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface of the specimen with X-rays and the fatigue level in the example of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the degree of decrease in the half-value width of diffracted X-rays obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface of the specimen in the embodiment of the present invention with X-rays and the degree of fatigue.
7 shows the degree of decrease in the half-value width of diffracted X-rays obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface of the specimen with X-rays in another embodiment of the present invention performed under conditions different from those in FIG. It is a graph which shows the relationship between a fatigue degree.
FIG. 8 is a time chart conceptually showing how to handle a specimen for creating a fatigue level database by conventional internal origin peeling.
[Explanation of symbols]
1a, 1b
Claims (2)
上記疲労度パラメータを、金属材料の転がり接触面の表面にＸ線を照射することによって得られる回折Ｘ線の半価幅の減少度とするとともに、
上記疲労度データベースを作成するに当たっては、供試金属材料を所定の荷重および速度で転がり接触させ、その金属材料が転がり疲れにより実際に損傷するまでの時間ＴL を計測する一方、その損傷に到るまでの間の複数の経過時間Ｔi （ｉ＝１，２，・・・・）において当該金属材料の転がり接触面の表面にＸ線を照射して上記疲労度パラメータに係る情報（Ｐi ，Ｐ2 ，・・・・）を逐次採取し、その個々の情報Ｐi と、当該個々の情報Ｐi の採取時における経過時間Ｔi の上記時間ＴL に対する比Ｔi ／ＴL とをデータ対として蓄積することを特徴とする転がり疲れによる疲労度の測定方法。 The half-value width of the diffracted X-ray obtained by irradiating the metal material with X-rays is measured as a fatigue parameter by internal origin separation, and by comparing the measurement result with a fatigue database created in advance by testing, In the method of measuring the fatigue level of the metal material,
The fatigue parameter is the degree of reduction in the half width of the diffracted X-ray obtained by irradiating the surface of the rolling contact surface of the metal material with X-rays,
In creating the above fatigue level database, the test metal material is brought into rolling contact at a predetermined load and speed, and the time T L until the metal material is actually damaged due to rolling fatigue is measured. a plurality of the elapsed time T i (i = 1,2, ···· ) between until the X-ray was irradiated to the surface of the rolling contact surface of the metal material in accordance with the fatigue parameter information (P i , P 2, · · · ·) and sequentially collected, and individual information P i that, the ratio T i / T L with respect to the time T L of the elapsed time T i during harvesting of the individual information P i A method for measuring the degree of fatigue due to rolling fatigue, characterized by accumulating data pairs.
半価幅減少度＝（内部半価幅−表面半価幅）／内部半価幅Half width reduction = (Internal half width−Surface half width) / Internal half width
ただし、内部半価幅；金属材料内部の回折Ｘ線の半価幅However, internal half width: half width of diffracted X-ray inside metal material
表面半価幅；金属材料表面の回折Ｘ線の半価幅Half width of surface; Half width of diffracted X-rays on metal material
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