説明

すべり軸受構造体の製造方法

【課題】耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮し得る大型のすべり軸受構造体を簡易に製造できるすべり軸受構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】本方法は、金属製のバックメタル2にリング状の複数の摺動部材3,3を装着してなるすべり軸受構造体1の製造方法であって、RBセラミックス粉末とフェノール樹脂とを混合し射出成形して前記複数の摺動部材を得る工程と、その得られた前記複数の摺動部材を、軸方向に接触するように前記バックメタルにエポキシ樹脂系接着剤で接着する工程と、その接着された前記複数の摺動部材の内周面側に予め設けられた削り代を機械切削する工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、すべり軸受構造体の製造方法に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮し得る大型のすべり軸受構造体を簡易に製造できるすべり軸受構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、水力発電機等の大容量化及び高速化に伴って、その発電機で用いられる金属製のすべり軸受の面圧が増大している。そのため、上記金属製のすべり軸受では、その面圧の使用限界に達して、凝着や焼付損傷を起こす恐れがある。また、潤滑油等の管理が煩雑となる。
そこで、上記問題を解決する従来のすべり軸受として、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さなRBセラミックス製のスリーブ軸受が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記特許文献1には、脱脂ぬかと熱硬化性樹脂との混合物を不活性ガス中で1次焼成した後、その焼成物を粉砕して炭化粉末(RBセラミックス粉末)とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂との混合物を加圧成形した後、その成形体を不活性ガス中で2次焼成して得られる多孔質材料(RBセラミックス成形体)をスリーブ軸受2とすることが開示されている。また、上記特許文献1には、内径3mm、外径5mm、長さ5mmである比較的小型のスリーブ軸受2が開示されている。
しかし、上記特許文献1では、スリーブ軸受が加圧成形(射出成形)を経て形成されているため、上述のように比較的小型なスリーブ軸受しか製作することができず、その従来のスリーブ軸受を、発電機等で使用される大型のすべり軸受として適用することが困難であった。特に、高荷重で且つ低速の条件で用いられる大型のすべり軸受として必要十分な靭性を発揮できるものの出現が望まれている。
【0004】
【特許文献1】特開2002−181049号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮し得る大型のすべり軸受構造体を簡易に製造できるすべり軸受構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、射出成形で得られる複数の摺動部材(分割体)を軸方向に密着させて摺動面を構成すれば、摺動面の内径及び軸方向長さを比較的大きな値に設定できること、及び射出成形で得られる2次焼成前のRBセラミックス成形体を摺動部材として採用すれば、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮し得ることを知見して、本発明を完成するに到った。
本発明は、以下の通りである。
1.金属製のバックメタルにリング状の複数の摺動部材を装着してなるすべり軸受構造体の製造方法であって、
RBセラミックス粉末とフェノール樹脂とを混合し射出成形して複数の前記摺動部材を得る工程と、
その得られた複数の前記摺動部材を、軸方向に接触するように前記バックメタルにエポキシ樹脂系接着剤で接着する工程と、
その接着された複数の前記摺動部材の内周面側に予め設けられた削り代を機械切削する工程と、を備えることを特徴とするすべり軸受構造体の製造方法。
2.前記エポキシ樹脂系接着剤は、二液硬化型である上記1.記載のすべり軸受構造体の製造方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明のすべり軸受構造体の製造方法によると、1次焼成を経て得られたRBセラッミクス粉末とフェノール樹脂とを混合し射出成形して複数の摺動部材が得られ、その得られた2次焼成前の複数の摺動部材が、軸方向に接触するようにバックメタルにエポキシ樹脂系接着剤で接着され、その接着された複数の摺動部材の内周面側に予め設けられた削り代が機械切削される。
このように、射出成形で得られた複数の摺動部材を軸方向に密着させてバックメタルに接着するようにしたので、複数の摺動部材によって摺動面の内径及び軸方向長さを比較的大きな値に設定できる。また、バックメタルに対する接着後に複数の摺動部材の内周面側の削り代を機械切削するようにしたので、フェノール樹脂被膜層を除去して良摩擦特性を発揮し得ると共に、複数の摺動部材の寸法精度を必要十分なものとすることができる。また、複数の摺動部材とバックメタルとをエポキシ樹脂系接着剤で接着するようにしたので、両者の接着強度を必要十分なものとすることができる。さらに、2次焼成前のRBセラミックス成形体を摺動部材として採用しているので、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮させることができる。特に、従来のように2次焼成後のRBセラミックス成形体を摺動部材として採用するものに比べて、優れた靭性を発揮させることができる。その結果、発電機等で使用される、高荷重で且つ低速で用いられる大型のすべり軸受構造体を簡易に製作することができる。
また、前記エポキシ樹脂系接着剤が二液硬化型である場合は、複数の摺動部材とバックメタルとの接着強度を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本実施形態に係るすべり軸受構造体の製造方法は、金属製のバックメタルにリング状の複数の摺動部材を装着してなるすべり軸受構造体の製造方法であって、以下に述べる取得工程、接着工程及び切削工程を備えている。
上記摺動部材は、例えば、その内径が80〜120mmであり、その軸方向長さが20〜60mmであることができる。
上記摺動部材の曲げ弾性率は、例えば、15000MPa以下(好ましくは、12000MPa以下)であることができる。
上記摺動部材の曲げ強さは、例えば、60MPa以上(好ましくは、80MPa以上)であることができる。
なお、上記摺動部材の曲げ弾性率及び曲げ強さは、例えば、常温でJIS K7171に準じて計測されることができる。
【0009】
上記「取得工程」は、RBセラミックス粉末とフェノール樹脂とを混合し射出成形して複数の摺動部材を得る工程である限り、その成形形態、手順等は特に問わない。
上記「RBセラミックス粉末」とは、米糠や麩などの麩糠類を脱脂したものとフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂とを混合して不活性ガス中で1次焼成した後、その焼成物を粉砕して得られる粉末である。なお、上記「RBセラミックス」とは、RBセラミックスの改良材であり、RBセラミックスに比べて成形収縮比率が小さなCRBセラミックスも含むものとする。
上記RBセラミックス粉末とフェノール樹脂との混合割合は、重量比で70〜80:30〜20であることが好ましい。また、上記RBセラミックス粉末とフェノール樹脂との射出成形圧力は、20〜30MPaであることが好ましい。また、射出成形時の金型の温度は、130〜170℃であることが好ましい。
【0010】
上記「接着工程」は、上記取得工程で得られた複数の摺動部材を、軸方向に接触するようにバックメタルにエポキシ樹脂系接着剤で接着する工程である限り、その接着形態、手順等は特に問わない。
上記エポキシ樹脂系接着剤は、二液硬化型であることが好ましい。この接着剤は、硬化剤とエポキシ樹脂が反応することにより、熱や水分,溶剤などに対しても不溶・不融の3次元不融ポリマー(ネットワークポリマー)を生成し、常安定性樹脂として取り扱い得るためである。
なお、上記接着剤は、円筒状の上記バックメタルの内周面及び/又は上記摺動部材の外周面に塗布される。
【0011】
上記「切削工程」は、上記接着工程で接着された複数の摺動部材の内周面側に予め設けられた削り代を機械切削する工程である限り、その切削形態、手順等は特に問わない。
上記取得工程において、射出成形の際に、被射出流動物と金型との温度差により、金型の表面にはフェノール樹脂が先に流れ込み固まることとなる。従って、複数の摺動部材の表面側に主にフェノール樹脂のみからなる被膜層3a(図4参照)ができており、機械切削によって被膜層が除去されて良摩擦特性を望むことができる。
上記削り代は、1〜5mmであることが好ましい。
【実施例】
【0012】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明に係る「すべり軸受構造体」として、発電機のガイドベーン用のすべり軸受構造体を例示する。
【0013】
(1)すべり軸受構造体の構成
本実施例に係るすべり軸受構造体1は、図1に示すように、金属製(CAC304)でリング状のバックメタル2の内周面に、リング状の一対の摺動部材3,3を軸方向に密着させた状態で接着されて構成されている。各摺動部材3,3は、その内径D1が100mmとされ、その外径D2が110mmとされ、その軸方向長さLが37.5mmとされている。
なお、一対の上記すべり軸受構造体1,1を、軸方向に所定間隔をもって離間させて軸受本体5に装着してすべり軸受6が構成される(図2参照)。
【0014】
(2)すべり軸受構造体の製造方法
次に、上記すべり軸受構造体1の製造方法について説明する。
先ず、CRBセラミックス粉末75重量%とフェノール樹脂25重量%とを混合した混合物を射出成形機(図示せず)に入れて、金型温度が150℃、射出成形圧力が25MPaの条件で成形して、一対の摺動部材3,3(図3参照)を得る。各摺動部材3は、その内径D1’が95mmとされ、その内周面側に2.5mmの削り代Sが予め設定さている。この削り代Sは、主にフェノール樹脂からなる被膜層3aを含んでいる(図4参照)。
【0015】
次に、上記射出成形で得られた一対の摺動部材3,3を、それらの各軸端面を接触させてバックメタル2に二液硬化型エポキシ樹脂系接着剤で接着する(図5参照)。次いで、その接着された一対の摺動部材3,3の削り代Sを機械切削(例えば、旋盤加工等)して、上記すべり軸受構造体1(図1参照)が得られる。
【0016】
(3)実施例の効果
本実施例のすべり軸受構造体の製造方法によると、射出成形で得られた一対の摺動部材3,3を軸方向に密着させてバックメタル2に接着するようにしたので、一対の摺動部材3,3によって摺動面の内径及び軸方向長さを比較的大きな値に設定できる。また、バックメタル2に対する接着後に一対の摺動部材3,3の内周面側の削り代Sを機械切削するようにしたので、フェノール樹脂被膜層3aを除去して良摩擦特性を発揮し得ると共に、一対の摺動部材3,3の寸法精度を必要十分なものとすることができる。また、一対の摺動部材3,3とバックメタル2とを二液硬化型エポキシ樹脂系接着剤で接着するようにしたので、両者の接着強度を必要十分なものとすることができる。さらに、射出成形で得られる2次焼成前のRBセラミックス成形体を摺動部材3として採用しているので、耐摩耗性に優れ且つ摩擦係数が小さく更に十分な靭性を発揮させることができる。特に、従来のように2次焼成後のRBセラミックス成形体を摺動部材として採用するものに比べて、優れた靭性を発揮させることができる。その結果、発電機等で使用される、高荷重で且つ低速で用いられる大型のRBセラミック製のすべり軸受構造体1を簡易に製作することができる。
【0017】
次に、図6を用いて、2次焼成前及び2次焼成後のCRBセラミックス成形体の各試験結果について説明する。
先ず、すべり摩擦試験において、2次焼成前の成形体の摩擦係数は0.14〜0.25である。また、2次焼成後の成形体の摩擦係数は0.09〜0.14である。従って、2次焼成前及び2次焼成後の成形体は摩擦係数が小さなことがわかる。なお、上記すべり摩擦試験は、上記成形体と相手材(S45Cリング)とを、常温無潤滑状態において圧力が0.98MPaで且つすべり速度が0.5m/sで行ったものである。
【0018】
また、一般特性において、2次焼成前の成形体では、成形収縮率が0.33%であり、曲げ強さが88MPaであり、曲げ弾性率が10000MPaであり、引張強さが42MPaであり、シャルピー衝撃強さが1.7kJ/mであり、ロックウェル硬さが113であり、比重が1.54である。これに対して、2次焼成後の成形体では、曲げ強さが74MPaであり、曲げ弾性率が16800MPaであり、引張強さが23MPaであり、シャルピー衝撃強さが0.9kJ/mであり、ロックウェル硬さが108であり、比重が1.21である。従って、2次焼成前の成形体は、2次焼成後の成形体に比べて、各機械的強さが高いにもかかわらず弾性変形し易く靭性に優れることがわかる。
なお、上記曲げ強度及び曲げ弾性率は、JIS K7171に準じて、島津製作所社製「AG5000」を用いて、常温の雰囲気下で試験片(幅10mm、長さ90mm、厚さ4mm)に曲げ試験を施して計測された。
【0019】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0020】
RBセラミックス製のすべり軸受構造体を製作する技術として広く利用される。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本実施例に係るすべり軸受構造体の縦断面図である。
【図2】本実施例に係るすべり軸受の縦断面図である。
【図3】射出成形で得られた摺動部材の縦断面図である。
【図4】図3の要部拡大模式図である。
【図5】機械切削前のすべり軸受構造体の縦断面図である。
【図6】2次焼成前及び2次焼成後のCRBセラミックス成形体の各試験結果を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【0022】
1;すべり軸受構造体、2;バックメタル、3;摺動部材。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属製のバックメタルにリング状の複数の摺動部材を装着してなるすべり軸受構造体の製造方法であって、
RBセラミックス粉末とフェノール樹脂とを混合し射出成形して複数の前記摺動部材を得る工程と、
その得られた複数の前記摺動部材を、軸方向に接触するように前記バックメタルにエポキシ樹脂系接着剤で接着する工程と、
その接着された複数の前記摺動部材の内周面側に予め設けられた削り代を機械切削する工程と、を備えることを特徴とするすべり軸受構造体の製造方法。
【請求項2】
前記エポキシ樹脂系接着剤は、二液硬化型である請求項1記載のすべり軸受構造体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2008−163955(P2008−163955A)
【公開日】平成20年7月17日(2008.7.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−350510(P2006−350510)
【出願日】平成18年12月26日(2006.12.26)
【出願人】(501016995)トライボテックス株式会社 (9)
【出願人】(000217686)電源開発株式会社 (207)
【Fターム(参考)】