滾珠軸承主要采用的是SUJ2為代表的高碳鉻軸承鋼。在日本國(guó)內(nèi)主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)副機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)（變速器、差動(dòng)裝置）和車輪總成。在這些用途中，由于汽車小型化和輕量化的要求，作為汽車部件的軸承本身也出現(xiàn)了小尺寸和材料減薄的趨勢(shì)。此外，原來(lái)使用的耐高負(fù)荷的滾柱軸承，現(xiàn)在也改為使用驅(qū)動(dòng)力傳遞的滾珠軸承。在這樣的軸承類型的變化中，決定軸承壽命的基本額定動(dòng)負(fù)荷（保證軸承轉(zhuǎn)動(dòng)100萬(wàn)次的負(fù)荷）會(huì)下降，在同樣條件下使用時(shí)，軸承的計(jì)算壽命會(huì)減少。為了對(duì)這種壽命下降進(jìn)行補(bǔ)救，除了提高軸承鋼自身的壽命，沒(méi)有其他辦法。眾所周知，提高在正常環(huán)境下使用的軸承壽命的有效方法是減少作為轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞斷裂源的鋼材非金屬夾雜物。用光學(xué)顯微鏡檢查和極值統(tǒng)計(jì)法相結(jié)合的方法得到的規(guī)定面積內(nèi)最大夾雜物的尺寸是判斷軸承壽命的重要指標(biāo)。但是，在該圖中也可以發(fā)現(xiàn)，即使夾雜物大小相同，壽命卻有一個(gè)數(shù)量級(jí)的差異，因此，與過(guò)去只把非金屬夾雜物的大小作為軸承壽命指標(biāo)不同，在當(dāng)今對(duì)長(zhǎng)壽化提出嚴(yán)格要求的情況下，就提出了修正軸承壽命指標(biāo)的問(wèn)題。另一方面，為了進(jìn)一步減小夾雜物的大小，需要增加精煉和再熔煉等附加工藝，這也不符合當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的要求。以非金屬夾雜物為起點(diǎn)的剝離現(xiàn)象是經(jīng)常看到的現(xiàn)象，這是一個(gè)重要的研究課題。
這種現(xiàn)象與許多因素有關(guān)，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察正確闡明其機(jī)理是很困難的。在這種情況下，目前，日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDD，獨(dú)立法人）主持的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合項(xiàng)目（項(xiàng)日計(jì)劃時(shí)間；2007～2011年），正在對(duì)剝離問(wèn)題進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究。該研究的特點(diǎn)是，著重于采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和最新的觀察設(shè)備；進(jìn)行可視化研究。因此很有可能會(huì)在新思路的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出合理的軸承長(zhǎng)壽化方法。重點(diǎn)說(shuō)明:決定軸承壽命的材料初期缺陷大小，準(zhǔn)確地說(shuō)并不是非金屬夾雜物大小本身，而是非金屬夾雜物周圍形成的疲勞損傷區(qū)引起的全壽命最初期形成的包圍夾雜物的裂紋長(zhǎng)度。雖然目前該模型還是暫時(shí)的，但可以預(yù)計(jì)，該模型的完成將會(huì)提出關(guān)于軸承壽命的非金屬夾雜物控制的新指標(biāo)并使改進(jìn)的壽命檢查方法達(dá)到實(shí)用化的程度。
此外，在軸承方面，不以非金屬夾雜物為起點(diǎn)的早期剝離現(xiàn)象也突出起來(lái)。有關(guān)報(bào)告指出典型的剝離現(xiàn)象發(fā)生在交流發(fā)電機(jī)軸承和汽車無(wú)極變速器（CTV）輸送皮帶的皮帶輪軸承。這種現(xiàn)象真實(shí)地反映了當(dāng)前汽車部件結(jié)構(gòu)的變化，軸承小型化、厚度減薄和結(jié)構(gòu)方面不可避免的潤(rùn)滑變化引發(fā)了這類剝離現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)這類剝離現(xiàn)象機(jī)制的解釋是一個(gè)難題，但最近采用了將氫的作用和金屬大應(yīng)變加工現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比的方法，對(duì)該機(jī)制的理解有了進(jìn)展。采用高鉻的軸承材料并與軸承設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑對(duì)策相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出耐這類剝離現(xiàn)象的軸承，目前已經(jīng)商品化。
轎車車輪軸承中，除一部分滾柱軸承，基本上屬于滾珠軸承范疇，這類軸承的制造方法和軸承性能都形成了固有技術(shù)。但是，出現(xiàn)了軸承組合件的更新?lián)Q代現(xiàn)象，其第1代～第3代軸承組合件產(chǎn)品已經(jīng)商品化。第2代、第3代的帶法蘭的軌道輪采用的材料是以S53C為主的高頻淬火硬化處理中碳鋼。軸承組合件的使用減少了車輪總成的部件數(shù)目，目前，為提高轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞壽命和法蘭非硬化部強(qiáng)度，正在進(jìn)行軸承小型化和輕量化的研究。已經(jīng)公開(kāi)的開(kāi)發(fā)出的新技術(shù)有:利用非調(diào)制鋼合金化技術(shù)添加微量鈦改善鍛造組織的方法和利用塑性成型加工技術(shù)進(jìn)行高強(qiáng)度化的方法。 |
