JP6352298B2 - 玉軸受の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、特にバタフライバルブのための玉軸受を製造するための改良された方法に関する。
航空環境における用途のバタフライバルブに使用されるように構成された玉軸受は、現在の技術水準において既に知られている。そのような玉軸受は一般的に、特にバタフライバルブが航空機用の空調装置を装備する場合、高い負荷下および高温で作動する。
航空環境では、多くの場合、軸受は強い振動を受ける。このような振動は、高温と組み合わされると、軸受にグリースを塗布する可能性を制限する。したがって、既知の玉軸受は一般的に、高温で十分な耐食および硬度挙動を有さない。
本発明の目的は、高温、すなわち５００℃程度の温度での硬度および耐食性に関する十分な性能を有する玉軸受を製造する方法を提供することによって、この欠点の改善法を見つけることにある。
この目的のため、本発明の対象は特に、軸受、特に玉軸受の製造方法であって、
化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含む鋼粉末を焼結して焼結鋼を得るステップと、
軸受リングを形成するために焼結鋼を成形するステップと、
を含むことを特徴とする、製造方法である。
化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含む鋼粉末を焼結して焼結鋼を得るステップと、
軸受リングを形成するために焼結鋼を成形するステップと、
を含むことを特徴とする、製造方法である。
言い換えると、軸受リングは、軸受製造業者が通常は予測しない粉末冶金法によって作製される。
前述の化学組成はＡＳＰ（登録商標）２０６０の名称で指定され、ＥＲＡＳＴＥＥＬ社によって販売されている鋼種に対応するものである。そのような鋼種は、高い高温硬度および優れた耐摩耗性および引裂抵抗の両方を有する。
本発明による方法を用いると、特にナノ凝集粉末の微細構造体の繊度を利用して粒度を低減させることによって、ゆえに欠陥を低減させることによって、従来の方法によって作製された軸受で得られる性能を超えることができる。さらに、従来技術で使用されるカーバイドは、通常、耐摩耗性および引裂抵抗の特性を低下させ、耐食性を確保する合金元素を吸収するが、このような微細な微細構造体は、大部分でカーバイドを含まない。最後に、粉末冶金、特に先に定義した鋼種の使用は通常、軸受製造業者の一般技能の一部ではないことを理解すべきである。
本発明による方法は、１つまたは複数の以下の特徴を、単独でまたは技術的に可能な全ての組み合わせでさらに含み得る。
成形ステップが、
棒鋼を形成するために、焼結鋼を熱間圧延するステップと、
作製すべき軸受リングの既定の寸法とその寸法が実質的に等しい鋼ワッシャを形成するために、棒鋼を切断するステップと、
軸受リングを形成するために、内面および外面を有する一般的な環形状を与えるように鋼ワッシャを機械加工するステップと、
を含み、
機械加工ステップに続いて、軸受リングを熱処理するステップを含み、
熱処理ステップに続いて、既定の形状および既定の最終寸法を与えるために、軸受リングの内面および外面を修正するステップを含む。
成形ステップが、
棒鋼を形成するために、焼結鋼を熱間圧延するステップと、
作製すべき軸受リングの既定の寸法とその寸法が実質的に等しい鋼ワッシャを形成するために、棒鋼を切断するステップと、
軸受リングを形成するために、内面および外面を有する一般的な環形状を与えるように鋼ワッシャを機械加工するステップと、
を含み、
機械加工ステップに続いて、軸受リングを熱処理するステップを含み、
熱処理ステップに続いて、既定の形状および既定の最終寸法を与えるために、軸受リングの内面および外面を修正するステップを含む。
本発明はまた、軸受、特に互いに実質的に同軸を有する環状外輪および環状内輪と、外輪と内輪との間に半径方向に延在する玉と、を備える玉軸受であって、外輪および内輪の少なくとも一方、好ましくは両方の輪が焼結鋼製であり、その化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含むことを特徴とする軸受に関する。
有利には、各玉はセラミック製である。
最後に、本発明は、特に航空用途における、円形断面を有する導管体と、導管体の断面の形状と一致する円形形状を有するバルブとを含み、該バルブが導管体の円形断面を直径方向に横切るピボット連結の軸のまわりに回転可能であるバタフライバルブであって、ピボット連結が前述の軸受に従う少なくとも１つの軸受を含むことを特徴とする、バタフライバルブに関する。
本発明は、例として与えられ、本発明の例示的実施形態による玉軸受の製造方法のステップを概略的に図示する添付の単一の図面を参照して作製された、以下の説明を読むことでより深く理解されるであろう。
本方法は、寸法および形状が予め定められた玉軸受を製造するために適用される。特に、玉軸受は、各々が、内周面と外周面によって画定され、その寸法、特に長手方向高さ、内径、および外径が予め定められた、長手方向軸周りの一般的な環形状を有する、内輪および外輪を備える。
本発明による方法は、化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含む、鋼粉末１０を提供する予備的ステップ１００を含む。例えば、鋼粉末は、ＡＳＰ２０６０の名称で指定され、ＥＲＡＳＴＥＥＬ社から販売されている鋼種の粉末である。
一般的な粉末冶金法によると、該方法は、前記鋼粉末を焼結するステップ１１０を含む。この焼結ステップ１１０は、例えば、鋼粉末の熱間等方圧縮によって実現される。この焼結ステップ１１０の間、熱および圧力の影響下で鋼粉末の粒子は互いに堅固に付着している。焼結ステップ１１０の最後に得られる鋼は、以下で「焼結鋼１２」と称される。
次いで、該方法は、棒鋼１４を形成するために、焼結鋼１２を圧延するステップ１２０を含む。この圧延ステップ１２０は、棒鋼１４が玉軸受の外輪の既定の外径と等しいかまたはそれより大きな径を有するように調整される。
したがって、この同一の棒鋼１４を、外輪の製造および内輪の製造に使用することができ、内輪の外径は外輪の外径よりも小さい。
代替として、外輪の既定の外径と実質的に等しい直径を有するように圧延することによって第１の棒鋼を形成し、内輪の既定の外径と実質的に等しい直径を有するように圧延することによって第２の棒鋼を形成することができる。
次いで、該方法は、作製すべき軸受リングの既定の寸法より実質的に大きいかまたは等しい寸法を有するワッシャ１６を形成するように棒鋼１４を切断するステップ１３０を含む。
次いで、該方法は、軸受１８の輪を形成するために、鋼ワッシャ１６を機械加工するステップ１４０を含む。特に、機械加工は、軸受１８の輪に環形状を与えると同時に、内周面１８Ａを区切るようにワッシャに中央開口部２０を形成するように実施される。直径が既定の直径と実質的に等しくなるように、輪１８の外径を修正するために外周面１８Ｂもまた機械加工される。
外輪と内輪を作製するために同一の棒鋼１４を使用する場合、外輪を形成するために第１のワッシャが機械加工され、内輪を形成するために第２のワッシャが機械加工される。第２のワッシャの外面は、その外径を低減させるために、内輪の既定の外径と実質的に等しい直径が得られるまで機械加工される。
次いで、該方法は、硬度、耐摩耗性、および引裂抵抗において最適な特性を輪１８に与えるための熱処理ステップ１５０を含む。
例えば、この熱処理ステップは、保護的な制御された雰囲気で８５０から９００℃の間を含む温度で３時間の後に例えば外気中で７００℃の温度まで１時間あたり１０℃で徐冷する中温焼なましを含む。次いで、熱処理は、６００から７００℃の間を含む温度で約２時間の後に５００℃まで徐冷する応力除去焼なましを含む。
次いで、熱処理は、２つの段階、特に４５０から５００℃の間を含む温度での第１段階および８５０から９００℃の間を含む温度での第２段階における予備加熱を含む、保護雰囲気での焼入れ、および得るべき硬度に従って選択された温度でのオーステナイト化、続く４０から５０℃の間を含む温度への冷却を含む。
最後に、熱処理は、５６０℃の温度で少なくとも１時間の３回の焼なましを含み、各焼なましの後には室温（２５℃）への冷却が続く。
最後に、該製造方法は、回転輪１８に既定の最終形状および最終寸法を与えるための修正ステップ１６０を含む。
特に、この修正ステップ１６０の間、これが外輪（図１に図示されているように）である場合には輪１８の内面１８Ａ上に、内輪である場合には輪の外面上に、玉のための回転溝２２が作製される。
前述のステップにより、軸受内輪または軸受外輪の製造が可能となる。
製造方法は次いで、前述のステップによって各々製造された内輪および外輪を、内輪と外輪との間の回転溝に挿入された玉、例えばセラミックボールと組み立てるステップ１７０を含む。
一般的なものであるためさらなる説明はなされないこの組立ステップ１７０により、玉軸受を得ることができる。
代替として、前述の方法によって外輪または内輪の一方のみが作製され、従来の方法で他方の輪が作製される。
したがって、前述の方法により、互いに実質的に同軸を有する環状外輪１８および環状内輪と、外輪と内輪との間で半径方向に延在する玉とを備え、外輪および内輪の少なくとも一方、好ましくは両方の輪が、焼結鋼製であり、その化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含む、玉軸受を得ることができる。
このような玉軸受は高温硬度および耐食性に対して十分な性能を有する。
したがって、このような玉軸受は、航空用途のバタフライバルブの製造、例えば航空用途の空調装置用のバタフライバルブの製造に使用することができる。
このようなバタフライバルブは一般的に、円形断面を有する導管体と、導管体の断面の円形形状と一致する円形形状のバルブとを備え、このバルブは導管体の円形断面を実質的に直径方向に通過するピボット連結の軸のまわりに回転する。この場合、ピボット連結は少なくとも１つの前述の玉軸受を含む。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく多様な変更が可能であることに留意されたい。
１０ 鋼粉末
１２ 焼結鋼
１４ 棒鋼
１６ 鋼ワッシャ
１８ 軸受リング
１８Ａ 内面
１８Ｂ 外面
１１０ 焼結ステップ
１２０ 圧延ステップ
１３０ 切断ステップ
１４０ 機械加工ステップ
１５０ 熱処理ステップ
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１４ 棒鋼
１６ 鋼ワッシャ
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Claims (3)
- 玉軸受の製造方法であって、
化学組成が質量パーセントで２．３％の炭素と、４．２％のクロムと、７％のモリブデンと、６．５％のタングステンと、１０．５％のコバルトと、６．５％のバナジウムとを含む鋼粉末（１０）を焼結して焼結鋼（１２）を得るステップ（１１０）と、
軸受リング（１８）を形成するために、前記焼結鋼（１２）を成形するステップと、
を含み、
前記成形するステップが、
棒鋼（１４）を形成するために、前記焼結鋼（１２）を圧延するステップ（１２０）と、
その寸法が、作製すべき前記軸受リング（１８）の既定の寸法と実質的に等しい鋼ワッシャ（１６）を形成するために、前記棒鋼（１４）を切断するステップ（１３０）と、
前記軸受リング（１８）を形成するために、前記鋼ワッシャ（１６）を機械加工して内面（１８Ａ）および外面（１８Ｂ）を有する環状形状を与えるステップ（１４０）と、
を含むことを特徴とする製造方法。 - 機械加工ステップ（１４０）に続いて、前記軸受リング（１８）を熱処理するステップ（１５０）を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 熱処理ステップ（１５０）に続いて、前記軸受リング（１８）の前記内面（１８Ａ）および前記外面（１８Ｂ）を修正して既定の形状および既定の最終寸法を与えるステップを含む、請求項２に記載の製造方法。
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