KR20040081474A - 소결 함유 미끄럼 베어링 - Google Patents

소결 함유 미끄럼 베어링 Download PDF

Info

Publication number
KR20040081474A
KR20040081474A KR10-2004-7011613A KR20047011613A KR20040081474A KR 20040081474 A KR20040081474 A KR 20040081474A KR 20047011613 A KR20047011613 A KR 20047011613A KR 20040081474 A KR20040081474 A KR 20040081474A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bearing
sintered
alloy
sliding
inner circumferential
Prior art date
Application number
KR10-2004-7011613A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100659940B1 (ko
Inventor
미야사카모토히로
마루야마가즈오
모가미미치하루
고바야시준이치
아키타히데키
고키타오사무
Original Assignee
히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤, 히다치 겡키 가부시키 가이샤 filed Critical 히다치 훈마츠 야킨 가부시키가이샤
Publication of KR20040081474A publication Critical patent/KR20040081474A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100659940B1 publication Critical patent/KR100659940B1/ko

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/104Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing in a porous body, e.g. oil impregnated sintered sleeve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1065Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00Bearings
    • Y10S384/90Cooling or heating
    • Y10S384/902Porous member
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12021All metal or with adjacent metals having metal particles having composition or density gradient or differential porosity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12153Interconnected void structure [e.g., permeable, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은, 높은 면압이 작용하는 소결 함유 미끄럼 베어링에 있어서, 절삭과 연삭에 의한 다듬질작업 공정을 적게 하고, 또한, 종래와 동등 이상의 베어링 성능을 갖는 베어링을 제공한다. 이 베어링은, 담금질 조직의 다공질 철계 소결합금으로 이루어지고, 내주면을 절삭가공함으로써, 원주방향으로 연장되는 고저차가 2~12.5㎛의 요철 라인을 축방향으로 복수 병렬시켜서, 축방향에 기복면을 형성하는 동시에, 내주면의 표층으로부터 깊이 10~60㎛의 부분을 치밀화하고, 표면기공을 봉공하여, 표면에 개구하는 기공을 1~10 면적%로 하여, 면압 6kgf/mm2(58.8 MPa) 이상 및 슬라이딩 속도 2~5cm/s에서 사용된다.

Description

소결 함유 미끄럼 베어링{OIL-IMPREGNATED SINTERED SLIDING BEARING}
건설기계의 유압 셔블은, 굴착 동작중에, 암 선단에 부착된 버킷을 유압실린더로 요동시키도록 되어 있다. 버킷과 암과의 관절은, 축과 베어링으로 이루어지는 미끄럼 베어링요소로 구성되어 있다. 이와 같은 베어링요소는, 큰 면압이 걸리기 때문에, 내마모성이 있는 베어링을 사용하여, 슬라이딩면에는 점도가 높은 윤활유나 그리스, 왁스 등을 개재시켜서 사용된다.
이 종류의 베어링으로서는, 주조 합금을 절삭가공한 것이나 슬라이딩면에 흑연편을 반점 모양으로 넣는 대신에, 동점도가 높은 윤활유를 함침한 철강탄소계 소결합금이 사용되고 있다. 이들 소결 함유베어링은, 강도와 내마모성을 높이기 위해서, 합금기지를 마텐사이트 조직을 포함한 철탄소계 합금으로 하고, 그 조직중에 약 20질량% 정도의 동을 분산시킨 재료로 이루어지는 것이다.
베어링은, 열처리되어 경질이고, 비교적 대형이므로, 최종의 다듬질작업은 절삭가공한 후, 내주면을 연삭하여 제작한다.
이와 같은 종래의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 윤활유를 포함하고, 담금질된철합금 기지에 동이 분산된 합금으로 이루어지고, 고하중에 적응하고 있어, 적합하게 사용할 수 있는 것이지만, 절삭과 연삭에 의해 다듬질작업되어 있으므로, 이와 같은 공정을 간소화하고, 또한 동등한 베어링 성능을 갖는 베어링이 요망되고 있다.
본 발명은, 건설기계용의 베어링요소와 같이, 베어링 슬라이딩면에 높은 면압이 작용하는 용도에 적합한 소결 함유 미끄럼 베어링에 관한 것이다.
그래서, 종래의 소결 함유 미끄럼 베어링에 대하여 사용한 마모의 상태를 관찰하고, 베어링 내주면의 기공상태 및 마모 상태에 착안하여 실험을 행한 결과를 검토하고, 본 발명에 도달했다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링의 특징은, 담금질 조직의 다공질 철계 소결합금으로 이루어지고, 내주면을 절삭가공함으로써, 원주방향으로 연장되는 고저차가 2~12.5㎛의 요철라인을 축방향으로 복수 병렬시켜서, 축방향에 기복면을 형성하는 동시에, 내주면의 표층으로부터 깊이 10~60㎛의 부분을 치밀화하여, 표면기공을 봉공해서, 표면에 개구하는 기공을 1~10면적%로 하여 이루어지는, 면압 6kgf/mm2(58.8MPa) 이상 및 슬라이딩 속도 2~5cm/s에서 사용하는 것이다.
이 소결합금은, 철탄소계 합금기지중에 마텐사이트를 포함하는 동시에, 동이 분산되어 있고, 동의 함유량이 15~25질량%이고, 유효 다공율이 15~28%인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 베어링의 내주면이 레이디얼 하중을 받아서 축과 슬라이딩함으로 인한 초기마모에 의해, 레이디얼 하중을 받은 베어링 내주면 및 그 근방 내주면의 노출 기공량이, 그 밖의 내주면의 노출 기공량보다 많아져 있는 것도 포함한다.
본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 건설기계 유압 셔블의 관절용 또는 크레인의 암 지지 관절용으로서 적합하게 사용할 수 있다.
상기 베어링의 구성 요소에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다.
(1) 소결합금
본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 강도 및 내마모성이 요구되므로, 마텐사이트 조직을 포함하는 철계 소결 다공질 합금에 의해 형성한다.
특히, 탄소계 합금기지중에, 동이 반점 모양으로 분산된 합금이 바람직하다. 동의 함유량은 15~25질량%이다. 이 다공질 합금은 경질의 철탄소계 합금기지의 골격중에, 연질이고 축과의 친밀성이 좋은 동이 분산되어 있는 것으로, 합금을 구성하는 원소가 적고, 내구성에도 우수하다. 슬라이딩면에 존재하는 동이 적으면, 경질의 철합금의 성질이 강해져, 축을 마찰마모시키기 쉽다. 한편, 동이 지나치게 많은 경우에는, 높은 면압의 슬라이딩에 의해, 동이 변형되거나, 표면의 기공을 막아서 마모가 진행되기 쉬워진다. 그래서 동의 함유량을 15~25질량%로 한다.
(2) 유효 다공율과 밀도
다공질 철계 소결합금은 유효 다공율이 클수록 함유능력이 높아서 바람직하지만, 밀도가 작아지게 되므로 강도가 저하되고, 내마모성에도 악영향을 미친다.
소결합금의 유효 다공율은 15% 이상인 것이 필요하다. 그 값이 낮으면 함유량이 적어지기 때문에 슬라이딩면에 기름사라짐을 일으키기 쉬워, 수명이 짧아진다.
한편, 소결합금의 밀도는 5.8g/cm3(Mg/m3) 이상인 것이 필요하다. 이 경우, 상기의 바람직한 소결합금의 동함유량의 최대값이 25질량%인 경우, 밀도 5.8g/cm3(Mg/m3)의 값이 유효 다공율 28%에 상당한다. 이로부터, 유효 다공율을 15~28%로 한다.
(3) 베어링 내주면의 상태
베어링의 내주면은, 선반 등을 사용하여 형성한 절삭면이다.
그 내주 표면은, 절삭에 의해 원주방향으로 연장되는 요철라인이 축방향으로 복수 병렬되어 있고, 축과 수직의 방향으로부터 가상적으로 보면, 축방향을 따라 기복면을 형성한 상태이다. 예를 들면 선반에 의해 절삭가공을 시행하면, 요철라인은 축방향으로 나선 형상이 된다. 그 요철 라인의 고저차는 2~12.5㎛이며, 축방향의 오목라인의 간격은 약 0.3~0.8mm 정도이다.
이와 같은 표면은, 면조도가 0.5~1㎛이고, 축방향에 기복이 없는 상태에 감삭된 면의 것이나, 사이징이나 절삭가공된 면에, 축방향의 홈 피치가 약 1mm 이상으로 되도록 기름홈을 형성한 종래의 베어링과 다른 점의 하나이다.
또, 내주면의 표층부는 깊이 방향에 10~60㎛의 부분이 치밀화(기공이 감소)되어 있고, 표면에 노출해 있는 기공은 1~10 면적%이다. 즉, 표층부는 기공량이 베어링 재료의 중심부보다 적어져 있고, 그 깊이는 10~60㎛이다. 바꾸어 말하면,절삭가공에 의해 기공량이 감소해 있는 내주면의 표층부의 깊이가 10~60㎛인 것을 의미한다.
이 표면에 관찰되는 기공은, 입계와 같은 가늘고 곡선 형상의 기공과, 그것에 연이어 통한 작은 기공으로 이루어져 있다. 이것들의 특징도, 종래의 연삭면과는 다른 점의 하나이다.
이와 같은 절삭면은, 베어링 소재의 밀도를 미리 결정해 두고, 바이트 형상이나 이송 속도 등의 절삭조건을 선정함으로써 안정하게 얻을 수 있다.
통상은 열처리된 베어링 소재를 절삭가공하여 상기와 같은 표면상태를 형성한다. 표층부의 치밀화층을 깊게 형성하고 싶을 때는, 열처리전의 비교적 연질인 소결체를 절삭가공하는 편이 유리하다.
이와 같은 베어링 내주면은, 오목라인부에 윤활유나 그리스 등을 축적할 수 있어, 슬라이딩면에 윤활제를 공급한다.
축과 조합시켜서 사용했을 때에, 초기단계에서는 베어링 내주의 표면에 노출해 있는 기공이 비교적 적은 상태이므로, 슬라이딩부의 윤활제에의 압력(유막 강도)은 높다. 그리고, 베어링 내주면에 걸리는 높은 면압의 레이디얼 하중에 의해, 베어링 내주면의 하중의 작용부는 초기 마모된다. 초기마모되는 부분은, 축과 베어링이 상대적으로 요동운동하므로, 면압이 작용하고 있는 개소가 주이고, 그 밖의 부분은 볼록라인면이 약간 마모된 정도로 기공량이 적은 상태가 유지된다.
이 초기마모는, 다음과 같이 진행된다.
처음에는 레이디얼 하중이 높은 부분의 볼록라인부, 다음에 오목라인부가 마모된다. 합금의 기지가 비교적 경질이므로 소성 유동이 그다지 없는 마모이다. 따라서, 표층의 치밀화 부분이 제외되어서 마모된 면에 기공이 많이 노출된다.
이 상태에서는 베어링의 온도는 상승해 있어, 그 기공으로부터는 열팽창 차이에 의해 윤활제가 보다 많이 공급되기 쉬워진다. 마모면의 말단부측은 오목라인이 연속해 있으므로, 오목라인에 있는 윤활유나 그리스 등이 슬라이딩시에 축하중이 높은 부분에 공급된다.
이와 같은 초기마모의 종점은, 축하중과 베어링 기공내의 윤활제의 밀어 올리는 힘이 알맞게 균형 잡히는 개구 기공(porous) 면적을 형성했을 때이다. 초기마모에 의해 이상적인 슬라이딩면의 윤활형태가 만들어진다. 레이디얼 하중의 작용면 근방의 초기마모된 부분과, 그 이외의 내주면과의 입계영역에서는, 요철 라인이 약간 증가하고, 기공량이 감소된 외관이 된다.
기공의 노출은, 함침된 윤활제의 공급을 용이한 상태라고 해서 초기마모가 끝난 후의 마찰을 낮게 한다. 한편, 하중이 적은 베어링 내주부분은 여전히 윤활제의 압력빠져나감이 적은 상태를 유지하는 동시에, 잔류해 있는 오목라인에 있는 윤활제가 고하중면에 공급되는 결과, 총체적으로 안정된 슬라이딩 성능이 유지되는 효과를 이룬다.
이와 같이, 베어링의 내주면은, 윤활제를 축적하는 많은 오목라인이 있고, 봉공되어서 기공이 적은 상태이며, 그 요철 라인의 고저차 및 표면을 치밀화하여 봉공한 상태이고, 이와 같은 내주면은 운전을 개시하고 나서 조기에 축하중과 베어링 기공내의 윤활제의 밀어 올리는 힘이 알맞게 균형 잡히는 개구 기공 면적을 형성한다. 그 초기 마모량의 최대는 베어링 요소로서 허용되는 치수이다. 그것은, 소정의 합금의 성질 및 유효 다공율에 더하여, 내주면의 기공량, 요철 라인의 상태, 표면치밀화층의 상태가 특정한 조건하에 있음으로써 달성된다.
우선, 미사용의 베어링의 표면에 노출 개구하고 있는 기공이 전혀 없는 상태에서는, 운전 초기에 함침되어 있는 윤활유의 효과가 얻어지지 않으므로, 개구하는 기공량은 1~10 면적%이며, 1~3 면적%이 바람직하다. 노출 개구 기공량은 베어링 소결합금의 기공율과의 차이가 큰 것이 바람직하지만, 10 면적%를 넘으면 슬라이딩면의 압력 빠져나감이 많고, 상술한 초기마모 형태로 되지 않고 마모가 진행된다. 10 면적%는, 동이 분산된 바람직한 철계 소결합금의 허용되는 최저인 밀도 5.8g/cm3(Mg/m3)를 절삭가공한 것에 대응한다. 이로부터 내주 표면에 개구하고 있는 기공의 양은 1~10 면적%로 한다.
요철 라인의 고저차는 5㎛ 정도가 윤활제의 유지, 절삭가공성의 양면으로부터 바람직하다. 고저차가 적은 경우에는, 윤활제의 유지성이 뒤떨어지므로 평균 2㎛ 이상은 필요하다. 고저차가 큰 경우에는, 윤활제의 유지성은 높아지지만, 통상의 절삭의 절삭값과 이송 속도에서는, 절삭하는 요철 라인의 고저차는 최대 12.5㎛ 정도이다. 그 때문에 그것보다 큰 고저차로 하기 위해서는 절삭공정이 많아지게 되므로 12.5㎛ 이하로 한다.
요철 라인의 표층부인 치밀화층은 절삭시에 절삭공구에 가압되어서 기공량이 적어져 있고, 베어링의 단면의 버프연마면을 현미경으로 관찰하고, 평균적인 크기의 기공이 존재하는 위치부터 표면까지의 기공량이 적은 부분, 즉, 개구면적이 1~10%의 부분의 깊이로 표시된다. 이 치밀화층은 10~40㎛ 정도가 바람직하다. 치밀화층이 두꺼우면, 초기마모에 의한 치밀화층의 소실에 수고가 소요되고, 초기마모의 온도상승하고 있는 시간이 길어져, 초기마모가 끝날때 까지의 마모량이 많아진다. 그러나, 본 발명의 베어링의 용도에서는 비교적 큰 직경의 축이 사용되므로, 초기마모량은 비교적 커도 허용된다. 또, 동상이 분산된 바람직한 소결합금의 열처리체를 절삭가공했을 때에 형성되는 치밀화층의 깊이의 실태로부터 60㎛를 최대값으로 한다. 또, 절삭가공에 의해 이것보다 깊은 치밀화층을 형성하면, 표면부근에 금속입자가 찢어진 크랙이 발생하기 쉬워지고, 박리마모에 의한 이상 마모의 우려가 있어 바람직하지 못하다.
(4) 함침되는 윤활제
함침유로서는, 이 종류의 고면압의 미끄럼 베어링에 사용되는 품질의 것이 사용된다. 예를 들면, 40℃에서의 동점도가 220~1000cSt(10-6m2/s) 정도의 것이나 왁스 형상의 반고체 윤활제로 한다. 함침되어 있는 윤활제는, 슬라이딩에 의한 온도상승에 의해 기재의 금속보다도 팽창하여, 슬라이딩면에 공급된다.
베어링을 사용할 때에는, 베어링용 요소에 그리스 등을 주입한다.
이와 같이 하여 얻어진 소결 함유 미끄럼 베어링은, 면압 6kgf/mm2(58.8 MPa) 이상, 슬라이딩 속도 2~5cm/s의 조건하에서 사용된다. 또, 특히 건설기계의 유압 셔블의 관절용 또는 크레인의 암 지지 관절용으로서 적합하게 사용된다.
이하에 바람직한 실시예와 비교예에 의해 본 발명의 실시 태양을 설명한다.
(1) 소결 베어링 소재의 제작
아토마이즈 철분(고베세코쇼 아토멜 300M)을 81.2kg과, 전해동 분말(후쿠다킨조쿠 하쿠분고교제 CE15)을 18kg과, 흑연 분말(니혼고쿠엔고교제 CPB)을 0.8kg과, 또한 성형 윤활제로서 스테아르산 아연 분말 0.5kg을 혼합하고, 원통형상으로 압축성형한다. 이 성형체를 온도 1120℃의 환원성 가스중에서 소결한다. 철합금기지의 결합 탄소량은 0.6%이다. 또, 소결체의 밀도는 6.2g/cm3(Mg/m3)이고, 유효 다공율이 21%이다.
단면 현미경조직은, 철합금기지의 사이에 동상이 분산되어 있고, 크기가 약 30~50㎛를 중심으로 하는 기공이 분산되어 있다.
소결체는, 온도 850℃로 가열한 뒤 오일 담금질하고, 온도 180℃에서 어닐링한다. 얻어진 소결 베어링 소재는 마텐사이트 조직을 포함하는 것이었다.
(2) 절삭가공
열처리된 소결 베어링 소재는, 선반을 사용하여 내외 둘레면 및 끝면을 초경합금제 바이트로 절삭가공한다. 소결 베어링 소재가 1회전할 때 바이트를 축방향으로 왕복 모두 이송 속도 0.5mm로 한다.
또, 비교예로서, 상기 절삭품을 연삭반을 사용하여, 베어링 소재와 지석을 회전시키면서 내주면을 연삭한다.
베어링 시료의 내경치수는 직경 50mm, 전체 길이치수는 50mm이다.
이들 가공조건이 다른 베어링 시료를 절단하고, 내주면의 노출 기공량, 및 내주면을 포함하는 단면의 현미경조직을 관찰한다. 탐침식 면조도 측정기로 내주면의 축방향 면조도 및 기복 상태를 측정한다.
본 발명의 베어링 시료의 내주면은, 현미경으로 관찰하면 평평한 금속표면이고, 금속입자의 경계라고 생각되는 곡선 형상의 가는 기공과, 여기저기에 가는 기공보다 폭이 넓고 작은 기공이 확인된다. 이것들의 기공량은, 내주면 면적의 약 2%이다. 금속부분의 표면조도는 0.5㎛ 정도이고, 축방향에 0.5mm 피치의 기복면으로 되어 있고, 기복의 요철의 고저차가 4~6㎛이다. 또, 베어링 단면의 래핑된 면의 현미경조직으로부터, 가공면의 하층이 큰 기공이 적어져 있고, 표면으로부터 약 40㎛ 정도에는 폭이 50㎛ 보다 큰 기공이 확인되지 않고, 개구하는 기공량이 10 면적% 이하이다.
연삭면의 비교용 베어링 시료는, 내주면은 가늘게 연삭상처가 있고, 평평한 금속면의 면조도는 0.5~1㎛이다. 내주면에 노출해 있는 기공량은 1 면적% 이다. 또, 단면의 현미경조직으로부터, 표면근방에 있는 폭이 50㎛보다 큰 기공의 표면까지의 금속두께는, 평균 약 20㎛ 이다.
(3) 윤활유의 함침
베어링 시료에는, ISO VG 460 상당(40℃에서의 동점도 460cSt(10-6m2/s))의 윤활유를 진공 함침한다.
(4) 베어링 시험
베어링 시료를 하우징에 고정하고, 베어링 시료의 내주와, 담금질 및 연마된 축에 그리스를 도포하고 끼워맞춘다. 축에는 레이디얼 방향의 하중을 주고, 면압을 8kgf/mm2(78.4MPa)로 한다. 축은 각도 100도의 범위를 미끄러짐 속도를 1분간당 1.2m의 속도로 요동 회전시킨다. 진자운동의 말단위치에서 각각 0.5초간 중지한다.
베어링 시료의 외주면에는 열전대를 장착하고, 운전 과정의 베어링 온도를 측정하고, 온도 150℃가 되었을 때를 종점으로 하는 평가 방법이다. 150℃는 경험으로보아 눌어붙는 마모가 일어나고 있는 온도이다.
(5) 베어링 온도의 측정 결과
이와 같이 시험하여 측정한 베어링 온도를 표 1에 나타낸다.
운전시간 0시간 1시간 3시간 5시간 10시간 20시간 30시간
본발명시료 25℃ 80℃ 95℃ 90℃ 85℃ 76℃ 75℃
비교 시료 25℃ 103℃ 92℃ 86℃ 83℃ 82℃ 82℃
표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 운전 초기단계에서 비교적 완만하게 온도가 상승하고, 그 상태를 지나친 후는 온도가 내려가서, 온도가 안정된 상태가 되고, 30시간까지 거의 동일한 온도 추이를 보였다.
내주면이 연삭면으로 이루어지는 비교 시료는, 온도상승이 전자보다 급격하지만, 온도가 높은 시간은 비교적 짧고, 전자와 동등한 온도에서 안정기로 되는 추이를 보이고 있다.
모두 온도 150℃에 도달하지 않았다.
(6) 고찰
이들 운전 온도의 추이는, 베어링 내주면을 관찰한 상태로부터, 다음과 같은 이유에 의한 것으로 생각된다.
본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 운전 초기단계에서 레이디얼 하중 작용면에 윤활유가 부족한 기미가 보여서 초기마모가 진행되어 온도가 상승하지만, 오목라인의 윤활유가 마모면에 공급되어, 그 온도상승은 비교적 완만하게 된다. 축하중과 베어링 기공내의 윤활유의 밀어 올리기 힘이 알맞게 균형 잡히는 개구 기공면을 형성할 때까지는 시간을 요하고, 온도가 높은 상태가 길어진다. 하중과 윤활이 균형잡힌 적절한 개구 기공면을 형성하면 초기마모가 끝난다. 온도가 내려가서 비교적 경질인 담금질조직의 철탄소계 합금기지와 비교적 연질한 동입자에 의한 내마모성과 최적의 기공량, 및 오목라인의 윤활유의 공급에 의한 윤활 보조작용에 의해, 마모의 진행이 멈추고, 슬라이딩 특성이 안정한 것으로 생각된다.
비교 시료의 경우에는, 운전 초기단계에서 레이디얼 하중 작용면에 윤활유가 부족해서 초기마모가 진행되어, 본 발명의 시료보다도 온도가 상승한다. 그 후에 적절하게 마모됨으로써 축하중과 베어링 기공내의 윤활유의 밀어 올리는 힘이 알맞게 균형 잡히는 개구 기공면을 형성하고, 이상적인 윤활형태가 초기마모에 의해 만들어져, 초기마모의 뒤는 마모가 진행되지 않고, 온도가 내려가고, 슬라이딩 특성이 안정화되는 것으로 생각된다.
이와 같이, 본 발명의 소결 함유 미끄럼 베어링은, 초기마모 단계의 온도상승이 완만하고, 그 시간이 비교적 긴 것이지만, 안정기에 들어가면 종래의 연삭면인 소결 함유 미끄럼 베어링의 성능과 동등하든지, 오히려 안정된 초기마모 단계 과정의 시간분 만큼 수명이 연장되는 효과가 있다. 또, 연삭공정이 없으므로, 저렴하게 제작할 수 있다는 이점도 있다. 또, 연삭품과 동일하게, 당연히 발생하는 초기 마모를 이용하여, 내구성이 있는 소결 함유 미끄럼 베어링이 사용중에 만들지는 것을 알 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 고면압에 적합한 소결 함유 미끄럼 베어링은, 사용함으로써 고면압 슬라이딩에 적합한 슬라이딩면이 형성되고, 마찰이 적은 상태를 장기간 유지할 수 있으므로, 예를 들면 건설기계 등의 예정 보수의 간격을 연장시킬 수 있다는, 품질향상과 보수비용의 삭감 효과를 기대할 수 있고, 또, 내주면의 연삭공정을 포함하지 않는 분량만큼 제조 공정을 단축할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 담금질 조직의 다공질 철계 소결합금으로 이루어지고, 내주면을 절삭가공함으로써, 원주방향으로 연장되는 고저차가 2~12.5㎛의 요철 라인을 축방향으로 복수 병렬시켜서, 축방향에 기복면을 형성하는 동시에, 내주면의 표층으로부터 깊이 10~60㎛의 부분을 치밀화하고, 표면기공을 봉공하여, 표면에 개구하는 기공을 1~10면적%로 하고, 면압 6kgf/mm2(58.8MPa) 이상 및 슬라이딩속도 2~5cm/s에서 사용하는 것을 특징으로 하는 소결 함유 미끄럼 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 철계 소결합금이, 철탄소계 합금기지중에 마텐사이트를 포함하는 동시에, 동이 분산되고, 동의 함유량이 15~25질량%이고, 유효 다공율이 15~28%인 것을 특징으로 하는 소결 함유 미끄럼 베어링.
  3. 제 1 항에 있어서, 베어링의 내주면이 레이디얼 하중을 받아서 축과의 슬라이딩에 의한 초기마모에 의해, 레이디얼 하중을 받은 베어링 내주면 및 그 근방 내주면의 노출 기공량이, 그 밖의 내주면의 노출 기공량보다도 많은 것을 특징으로 하는 소결 함유 미끄럼 베어링.
  4. 제 1 항에 있어서, 건설기계 유압 셔블의 관절용 또는 크레인의 암 지지 관절용으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 소결 함유 미끄럼 베어링.
KR1020047011613A 2002-01-30 2003-01-20 소결 함유 미끄럼 베어링 KR100659940B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002022248A JP4204233B2 (ja) 2002-01-30 2002-01-30 焼結含油滑り軸受および建設機械油圧ショベルまたはクレーン
JPJP-P-2002-00022248 2002-01-30
PCT/JP2003/000414 WO2003064873A1 (en) 2002-01-30 2003-01-20 Oil-impregnated sintered sliding bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040081474A true KR20040081474A (ko) 2004-09-21
KR100659940B1 KR100659940B1 (ko) 2006-12-21

Family

ID=27654419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047011613A KR100659940B1 (ko) 2002-01-30 2003-01-20 소결 함유 미끄럼 베어링

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7014367B2 (ko)
EP (1) EP1473475B1 (ko)
JP (1) JP4204233B2 (ko)
KR (1) KR100659940B1 (ko)
CN (1) CN1625656B (ko)
DE (1) DE60307427T2 (ko)
WO (1) WO2003064873A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012067378A2 (ko) * 2010-11-17 2012-05-24 두산인프라코어 주식회사 윤활 특성이 향상된 슬라이딩 베어링

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4253834B2 (ja) * 2002-08-28 2009-04-15 三菱マテリアルPmg株式会社 摺動部品の製造方法
JPWO2005019664A1 (ja) * 2003-08-25 2006-10-19 日立建機株式会社 すべり軸受組立体及びすべり軸受
JP4271624B2 (ja) * 2004-06-23 2009-06-03 日立粉末冶金株式会社 建設機械の関節用すべり軸受
KR101021995B1 (ko) * 2004-10-29 2011-03-16 히다치 겡키 가부시키 가이샤 슬라이딩 베어링용 그리스
JP5217078B2 (ja) 2005-03-16 2013-06-19 株式会社ダイヤメット 焼結含油軸受の製造方法
US8096709B2 (en) 2006-03-29 2012-01-17 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Sliding bearing
JP5384014B2 (ja) * 2008-02-21 2014-01-08 Ntn株式会社 焼結軸受
JP2010175002A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 焼結含油軸受
JP5619550B2 (ja) * 2010-09-27 2014-11-05 Ntn株式会社 焼結軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置、並びに焼結軸受の製造方法
DE102011077278B3 (de) 2011-06-09 2012-10-25 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlagerschale mit in axialer Richtung profilierter Oberflächengeometrie der Gleitfläche
JP5397487B2 (ja) * 2012-01-13 2014-01-22 株式会社ダイヤメット 焼結含油軸受及びその製造方法
KR101989837B1 (ko) 2012-03-07 2019-06-17 엔티엔 가부시키가이샤 소결 베어링
EP2824340B1 (en) 2012-03-07 2018-06-20 NTN Corporation Sintered bearing
WO2015037509A1 (ja) 2013-09-10 2015-03-19 Ntn株式会社 摺動部材およびその製造方法
JP6461483B2 (ja) * 2014-04-04 2019-01-30 Ntn株式会社 焼結軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置、並びに焼結軸受の製造方法
US10718379B2 (en) 2014-09-30 2020-07-21 Ntn Corporation Slide member and method for manufacturing same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2042635A (en) * 1932-09-17 1936-06-02 Shellwood Johnson Company Porous metal body and process for making it
US2332733A (en) * 1940-03-27 1943-10-26 Gen Motors Corp Method of making porous metal
US2763519A (en) * 1952-07-19 1956-09-18 Gen Motors Corp Powdered metal bearing
US3985408A (en) * 1975-10-10 1976-10-12 General Motors Corporation Bearing having iron sulfur matrix
US4758202A (en) * 1984-06-27 1988-07-19 Walter J. Maciag Universal joint with bearing cups having integral bearing surfaces
US4967705A (en) * 1984-06-27 1990-11-06 Walter J. Maciag Roller tappet assembly
US4726695A (en) * 1986-06-12 1988-02-23 Anatech, Inc. Hydrodynamic thrust bearing
JP2663481B2 (ja) * 1988-02-25 1997-10-15 三菱マテリアル株式会社 焼結含油軸受及びその製造方法
JP2832800B2 (ja) * 1993-10-22 1998-12-09 日立建機株式会社 すべり軸受組立体
JP2850941B2 (ja) * 1994-03-18 1999-01-27 大豊工業株式会社 すべり軸受
JP2795305B2 (ja) * 1994-03-18 1998-09-10 大豊工業株式会社 すべり軸受
EP0758721B1 (en) * 1995-03-01 2000-08-30 Taiho Kogyo Co., Ltd. Slide bearing
JP3622938B2 (ja) 1997-02-28 2005-02-23 日立粉末冶金株式会社 滑り軸受およびその使用方法
GB9804774D0 (en) * 1998-03-07 1998-04-29 Glacier Metal Co Ltd Plain bearing
JPH11293368A (ja) * 1998-04-07 1999-10-26 Daido Metal Co Ltd 銅系摺動合金

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012067378A2 (ko) * 2010-11-17 2012-05-24 두산인프라코어 주식회사 윤활 특성이 향상된 슬라이딩 베어링
KR20120053414A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 두산인프라코어 주식회사 윤활 특성이 향상된 슬라이딩 베어링
WO2012067378A3 (ko) * 2010-11-17 2012-09-13 두산인프라코어 주식회사 윤활 특성이 향상된 슬라이딩 베어링
US8815407B2 (en) 2010-11-17 2014-08-26 Doosan Infracore Co. Ltd. Sliding bearing having improved lubrication characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
US20050078894A1 (en) 2005-04-14
CN1625656A (zh) 2005-06-08
KR100659940B1 (ko) 2006-12-21
EP1473475A4 (en) 2005-08-10
EP1473475A1 (en) 2004-11-03
JP2003222133A (ja) 2003-08-08
WO2003064873A1 (en) 2003-08-07
CN1625656B (zh) 2010-04-28
EP1473475B1 (en) 2006-08-09
US7014367B2 (en) 2006-03-21
DE60307427T2 (de) 2007-03-08
JP4204233B2 (ja) 2009-01-07
DE60307427D1 (de) 2006-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100659940B1 (ko) 소결 함유 미끄럼 베어링
KR100827358B1 (ko) 고하중용 미끄럼 베어링
US5462362A (en) Wear resisting slide member
KR101222882B1 (ko) 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재, 연결장치 및 슬라이딩부재가 적용되는 장치
KR100434770B1 (ko) 자기윤활성소결마찰재및그제조방법
US4997192A (en) Mechanical seal using pore-dispersed material, and pore-dispersed cemented carbide and method for manufacturing same
KR101648986B1 (ko) 윤활 특성이 향상된 슬라이딩 베어링
JPWO2014061608A1 (ja) 液圧回転機
US6492033B2 (en) Lead-free plain bearing and method for its manufacture
KR100881935B1 (ko) 분말 야금 부품을 포함하는 구름 베어링
JP3978042B2 (ja) 建設機械用焼結滑り軸受
JP4619302B2 (ja) すべり軸受及びその製造方法
JP4236665B2 (ja) 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法
KR100261896B1 (ko) 윤활오일이 함침된 미끄럼 베어링
Karslioğlu et al. Tribological behaviours of hybrid Zn–Al metal matrix composites produced by a rapid current sintering technique
KR20020073647A (ko) 고하중용 내마모 미끄럼베어링
JP2002338357A (ja) 摺動体及びメカニカルシール
JP2020183568A (ja) 建設機械の関節用ブッシュ
Sharma et al. Friction and wear of sintered cast iron products
JPWO2020194628A1 (ja) 耐摩耗部材
JP2001020003A (ja) 摺動材
JP2000170601A (ja) アルミニウム合金製ピストン
JPH0377868B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120928

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130924

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141107

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151113

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161012

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171017

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191120

Year of fee payment: 14