(57)【要約】【課題】大型軸受をより長寿命化することが可能な軸受部品用リング部材、当該軸受部品用リング部材より製造される軌道輪、当該軌道輪を備える転がり軸受、および大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リング部材を製造可能な軸受部品用リング部材の製造方法を提供する。【解決手段】リング部材１０は、鋼からなる棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２が接合されて形成される環状の構造を有している。リング部材１０の外径Ｄ１は、２００ｍｍ以上である。棒状部材１１は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように鍛錬されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなる棒状部材の両端が接合されて形成される環状の構造を有し、
外径は、２００ｍｍ以上であり、
前記棒状部材は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように鍛錬されている、軸受部品用リング部材。
【請求項２】
前記棒状部材は、圧延、引き抜き加工、押し出し加工、鍛伸およびせん断塑性加工のうちいずれかにより鍛錬されている、請求項１に記載の軸受部品用リング部材。
【請求項３】
前記棒状部材の内部に存在する非金属介在物の最大長さは、１２μｍ以下である、請求項１または２に記載の軸受部品用リング部材。
【請求項４】
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２またはＪＩＳ規格ＳＵＪ３の軸受鋼からなっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受部品用リング部材。
【請求項５】
前記棒状部材の両端は、フラッシュバット溶接により接合されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受部品用リング部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受部品用リング部材より製造される、軌道輪。
【請求項７】
内周面に外輪転走面を有する外輪と、
外周面に内輪転走面を有し、前記内輪転走面が前記外輪転走面に対向するように前記外輪の内側に配置される内輪と
前記外輪転走面および前記内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを備え、
前記外輪および前記内輪のうち少なくとも一方は、請求項６に記載の軌道輪である、転がり軸受。
【請求項８】
ＣＴスキャナーのガントリーに使用される、請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項９】
建設機械または風力発電機に使用される、請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項１０】
鋼からなる棒状部材を鍛錬する工程と、
鍛錬された前記棒状部材の両端を接合する工程とを備え、
前記棒状部材を鍛錬する工程では、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように前記棒状部材が鍛錬され、
前記棒状部材の両端を接合する工程では、外径が２００ｍｍ以上である環状の構造が形成されるように前記棒状部材の両端が接合される、軸受部品用リング部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部品用リング部材、軌道輪、転がり軸受および軸受部品用リング部材の製造方法に関するものであり、より特定的には、大型軸受をより長寿命化することが可能な軸受部品用リング部材、当該軸受部品用リング部材より製造される軌道輪、当該軌道輪を備える転がり軸受、および大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リングを製造可能な軸受部品用リング部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナーのガントリーや建設機械または風力発電機の旋回輪には、内径が大きく肉厚が薄い大型軸受が使用されている。この大型軸受の軸受部品（たとえば、内輪および外輪や保持器など）用リング素形材は、たとえば以下に説明するリングローリング鍛造により製造される。
【０００３】
以下、リングローリング鍛造によるリング素形材の製造について説明する。まず、図１９を参照して、インゴット鋳造した鋼塊より必要な分量だけ鋼を切断し、インゴット１００を得る。次に、図２０を参照して、熱間鍛造によりインゴット１００を円盤部材１０１に据え込む。次に、図２１を参照して、円盤部材１０１を粗地成形し、芯部分を打ち抜いてリング部材１０２に加工する。そして、図２２を参照して、リングローリング加工を施すことにより、リング部材１０２を所定の内径および外径にまで伸ばす。
【０００４】
大型軸受の軸受部品用リング素形材は、大型のインゴット１００を用いて製造されるため、表層部に比べて凝固速度が遅い内部に巣（空孔）が生じ易い。そのため、熱間鍛造や大型プレス機を用いた圧延により巣を鍛着させる必要がある。しかし、リングローリング鍛造においては、インゴット１００に十分な鍛錬を加えて巣を鍛着することが困難であるため、リング素形材の品質が低下するという問題がある。また、芯部分の打ち抜きも伴うため、材料の歩留まりも低下する。
【０００５】
これに対して、軸受部品用リング素形材の他の製造方法として、予め圧延により所定の断面形状に成形した棒鋼をリング形状に丸め、その端面を接合することによりリング素形材を製造する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この方法では、予め棒鋼に十分に鍛錬を加えて内部の巣を鍛着させることができるため、より高品質なリング素形材を製造することができる。また、この方法では、芯部分の打ち抜き工程が不要であるため材料廃棄率を低減可能であり、さらに冷間加工が可能であるため、生産性の向上や製造工程の省エネルギー化による製造コストの削減を図ることができる。そのため、この方法は、軸受部品用リング素形材の製造だけでなく、たとえばリングギアや旋回輪の取り付け台座の製造にも利用されている（たとえば、特許文献２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２５６９３７号公報
【特許文献２】特開昭５９−５０９３６号公報
【特許文献３】特開２００２−５９２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、特許文献１において提案されている方法においては、棒鋼の内部の巣を十分に鍛着させることにより高品質なリング素形材を製造することができる。しかし、このリング素形材では、軸受を十分に長寿命化することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その一の目的は、大型軸受をより長寿命化することが可能な軸受部品用リング部材、当該軸受部品用リング部材より製造される軌道輪、および当該軌道輪を備える転がり軸受を提供することである。また、本発明の他の目的は、大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リング部材を製造可能な軸受部品用リング部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の軸受部品用リング部材は、鋼からなる棒状部材の両端が接合されて形成される環状の構造を有している。本発明の軸受部品用リング部材の外径は、２００ｍｍ以上である。棒状部材は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように鍛錬されている。
【００１０】
本発明者は、軸受をより長寿命化するための方策について詳細な検討を行った。その結果、軸受部品用リング部材の内部の巣を十分に鍛着した場合でも、その内部に存在する非金属介在物に集中的に応力が負荷され、これを亀裂の起点として軸受の剥離や破損が発生し、軸受の寿命が低下することを見出し、本発明に想到した。
【００１１】
本発明の軸受部品用リング部材は、外径が２００ｍｍ以上である大型軸受の軸受部品用リング部材であり、鍛錬成形比が１０Ｓ以上に鍛錬された棒状部材の両端を接合して形成される。そのため、鍛錬成形比が１０Ｓ未満である従来の大型軸受の軸受部品用リング部材に比べて、軸受の剥離や破損の原因となる非金属介在物がより細分化された状態となっている。したがって、本発明の軸受部品用リング部材は、軸受の剥離や破損の発生を抑制することにより大型軸受をより長寿命化することが可能な軸受部品用リング部材を提供することができる。
【００１２】
ここで、「棒状部材の鍛錬」とは、棒状部材を一方向に引き延ばすことにより棒状部材を成形することを意味する。また、「鍛錬成形比」とは、棒状部材を引き延ばす前の断面積を、棒状部材を引き延ばした後の棒状部材の断面積により除した値を意味する。すなわち、「鍛錬成形比が１０Ｓ以上」とは、棒状部材を引き延ばす前の断面積を、棒状部材を引き延ばした後の棒状部材の断面積により除した値が１０以上であることを意味する。また、「棒状部材の断面積」とは、棒状部材を引き延ばす方向に対して垂直な方向に沿った棒状部材の断面積を意味する。
【００１３】
上記軸受部品用リング部材において、棒状部材は、圧延、引き抜き加工、押し出し加工、鍛伸およびせん断塑性加工のうちいずれかにより鍛錬されていてもよい。これにより、上記軸受部品用リング部材の内部に存在する非金属介在物がさらに細分化された状態となる。その結果、大型軸受をさらに長寿命化することができる。
【００１４】
上記軸受部品用リング部材において、棒状部材の内部に存在する非金属介在物の最大長さは、１２μｍ以下であってもよい。これにより、大型軸受を一層長寿命化することができる。
【００１５】
ここで、「非金属介在物の長さ」の判断において、棒状部材を引き延ばす方向に互いに連なった個々の非金属介在物同士の間隔が非金属介在物の幅よりも大きい場合、個々の非金属介在物は別々のものとしてその長さを判断する。一方、棒状部材を引き延ばす方向に互いに連なった個々の非金属介在物同士の間隔が非金属介在物の幅よりも小さい場合、個々の非金属介在物は一体のものとしてその長さを判断する。
【００１６】
上記軸受部品用リング部材は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２またはＪＩＳ規格ＳＵＪ３の軸受鋼からなっていてもよい。これにより、疲労強度に優れた大型軸受を得ることができる。
【００１７】
上記軸受部品用リング部材において、棒状部材の両端は、フラッシュバット溶接により接合されていてもよい。これにより、棒状部材の両端の接合面において優れた疲労強度を確保することができる。
【００１８】
本発明の軌道輪は、大型軸受をより長寿命化することが可能な上記本発明の軸受部品用リング部材により製造される。したがって、本発明の軌道輪は、大型軸受をより長寿命化することが可能な軌道輪を提供することができる。
【００１９】
本発明の転がり軸受は、内周面に外輪転走面を有する外輪と、外周面に内輪転走面を有し、内輪転走面が外輪転走面に対向するように外輪の内側に配置される内輪と外輪転走面および内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを備えている。外輪および内輪のうち少なくとも一方は、上記本発明の軌道輪である。
【００２０】
本発明の転がり軸受は、大型軸受をより長寿命化することが可能な上記本発明の軌道輪を備えている。したがって、本発明の転がり軸受は、より長寿命化した大型の転がり軸受を提供することができる。
【００２１】
上記転がり軸受は、ＣＴスキャナーのガントリーに使用される転がり軸受であってもよい。また、上記転がり軸受は、建設機械または風力発電機に使用される転がり軸受であってもよい。このように、上記転がり軸受は、大型の転がり軸受が必要とされる用途において好適に採用することができる。
【００２２】
本発明の軸受部品用リング部材の製造方法は、鋼からなる棒状部材を鍛錬する工程と、鍛錬された棒状部材の両端を接合する工程とを備えている。棒状部材を鍛錬する工程では、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように棒状部材が鍛錬される。棒状部材の両端を接合する工程では、外径が２００ｍｍ以上である環状の構造が形成されるように棒状部材の両端が接合される。
【００２３】
本発明の軸受部品用リング部材の製造方法は、外径が２００ｍｍ以上である環状の構造が形成されるように棒状部材の両端を接合する大型軸受の軸受部品用リング部材の製造方法であり、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように棒状部材が鍛錬される。そのため、鍛錬成形比が１０Ｓ未満となるように棒状部材が鍛錬される従来の大型軸受の軸受部品用リング部材の製造方法に比べて、軸受の剥離や破損の原因となる非金属介在物をより細分化することができる。したがって、本発明の軸受部品用リング部材の製造方法においては、軸受の剥離や破損の発生を抑制することにより、大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リング部材を製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本発明の軸受部品用リング部材および軌道輪は、大型軸受をより長寿命化することが可能な軸受部品用リング部材および軌道輪を提供することができる。また、本発明の転がり軸受は、より長寿命化した大型の転がり軸受を提供することができる。また、本発明の軸受部品用リング部材の製造方法においては、大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リング部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】転がり軸受および軌道輪の構造を示す概略図である。
【図２】軸受部品用リング部材の構造を示す概略図である。
【図３】軸受部品用リング部材の構造を示す概略図である。
【図４】軸受部品用リング部材の断面構造を示す概略図である。
【図５】軸受部品用リング部材の断面構造を示す概略図である。
【図６】軸受部品用リング部材の製造方法を説明するための概略図である。
【図７】軸受部品用リング部材の製造方法を説明するための概略図である。
【図８】軸受部品用リング部材の製造方法を説明するための概略図である。
【図９】軸受部品用リング部材の製造方法を説明するための概略図である。
【図１０】棒状部材の内部に存在する非金属介在物の顕微鏡写真である。
【図１１】棒状部材の内部に存在する非金属介在物の顕微鏡写真である。
【図１２】超音波疲労試験の試験片を示す概略図である。
【図１３】超音波疲労試験機を示す概略図である。
【図１４】棒状部材の接合面を示す概略図である。
【図１５】スラスト玉軸受試験の試験片を示す概略図である。
【図１６】スラスト玉軸受試験の試験片を示す概略図である。
【図１７】スラスト玉軸受を示す概略図である。
【図１８】スラスト玉軸受試験の結果を示す図である。
【図１９】リングローリング鍛造を説明するための概略図である。
【図２０】リングローリング鍛造を説明するための概略図である。
【図２１】リングローリング鍛造を説明するための概略図である。
【図２２】リングローリング鍛造を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２７】
まず、本発明の一実施の形態の転がり軸受の構造について説明する。図１を参照して、本実施の形態の転がり軸受１は、深溝玉軸受であって、たとえばＣＴスキャナーのガントリーや建設機械または風力発電機の旋回輪に使用される大型の転がり軸受である。転がり軸受１は、環状の外輪２と、外輪２の内側に配置された環状の内輪３と、外輪２と内輪３との間に配置された複数の転動体としてのボール４と、保持器５とを備えている。
【００２８】
外輪２の内周面には、ボール４と接触する外輪転走面２ａが形成されている。内輪３の外周面には、同様に、ボール４と接触する内輪転走面３ａが形成されている。内輪３は、内輪転走面３ａが外輪転走面２ａに対向するように外輪２の内側に配置されている。
【００２９】
ボール４は、たとえば鋼球であり、外輪転走面２ａおよび内輪転走面３ａ上に接触して配置されている。複数のボール４は、外輪転走面２ａおよび内輪転走面３ａの周方向に沿った円環状の軌道上において、保持器５により所定のピッチで並べられ、当該軌道上を転動自在に配置されている。このように、転がり軸受１は、ボール４が当該軌道上を転動することにより外輪２および内輪３が互いに相対的に回転することが可能に構成されている。また、転がり軸受１の外輪２および内輪３は本実施の形態の軌道輪であり、以下に説明する本実施の形態の軸受部品用リング部材により製造される。
【００３０】
次に、本実施の形態の軸受部品用リング部材の構造について説明する。図２および図３を参照して、本実施の形態の軸受部品用リング部材１０は、棒状部材１１の両端の端面Ｗ１，Ｗ２を接合して形成される環状の構造を有している。リング部材１０の外径Ｄ１は２００ｍｍ以上であり、また径方向における厚みＤ２は外径Ｄ１の１５％以下となっている。
【００３１】
棒状部材１１は、鋼からなっており、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２やＪＩＳ規格ＳＵＪ３などの軸受鋼からなっている。棒状部材１１は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように鍛錬されている。棒状部材１１は、たとえばロールによる圧延、ダイスからの引き抜き、押し出し鋳造、プレス機を用いたタップ鍛造による鍛伸、またはせん断塑性変形を利用したせん断塑性（ＥＣＡＰ：Ｅｑｕａｌ  Ｃｈａｎｎｎｅｌ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）加工により鍛錬されている。また、棒状部材１１は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上にまで鍛錬されているため、その内部に存在する非金属介在物は、最大長さが１２μｍ以下にまで細分化されている。
【００３２】
棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２は、抵抗溶接法や摩擦圧接法により接合されることにより接合面１１ａを形成している。棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２は、たとえば抵抗溶接法であるフラッシュバット溶接により接合されている。フラッシュバット溶接とは、通電による抵抗加熱と接合面に生じるアーク熱とを利用して接合面を融解し、突合せ圧力を加えて接合する方法であり、端面Ｗ１，Ｗ２の断面積が大きい場合に特に好適に採用することができる。
【００３３】
リング部材１０の周方向に対して垂直な方向に沿った棒状部材１１の断面形状は、図４に示すような長方形であってもよいが、図５に示すように環状の溝１１ｂを有する形状であってもよい。このように、棒状部材１１の断面形状を予め旋削後の形状（外輪２および内輪３の断面形状）に近い形状に加工しておくことにより、旋削取代を削減することが可能となり、転がり軸受１の製造をより低コスト化することができる。
【００３４】
棒状部材１１は、リング部材１０の内周側を構成すべき部分の幅が、当該内周側を構成すべき部分以外の部分の幅よりも小さくなるように鍛錬されていてもよい。リング部材１０の内径に対してその肉厚が大きい場合、棒状部材１１の内周側の部分は、棒状部材１１に対して周方向に圧縮応力が負荷されることにより幅方向に膨張し、また外周側の部分は幅方向に収縮する。そのため、このような変形を考慮した形状を有するように棒状部材１１を予め鍛錬しておくことにより、より高精度なリング部材１０を形成することができる。
【００３５】
次に、本実施の形態の軸受部品用リング部材の製造方法について説明する。本実施の形態の軸受部品用リング部材の製造方法では、上記本実施の形態のリング部材１０が製造される。図６を参照して、まず、鋼からなる棒状部材１１がロール６を用いた圧延により鍛錬される。これにより、棒状部材１１は、鍛錬成形比が１０Ｓ以上となるように鍛錬される。なお、棒状部材１１は、冷間加工により鍛錬されてもよいが、断面積が大きい場合には熱間工程により鍛錬されてもよい。
【００３６】
次に、棒状部材１１を送り曲げ（ベンダー）加工によりリング形状に加工する。具体的には、図７を参照して、棒状部材１１が曲げロール７の間に送り込まれることにより、棒状部材１１がリング形状に曲げられる。曲げロール７の数は、特に限定されるものではなく、図７に示すように３本であってもよいし、また４本であってもよい。そして、図８を参照して、外径が２００ｍｍ以上である環状の構造が形成されるように棒状部材１１の端面が接合される。棒状部材１１の端面は、たとえばフラッシュバット溶接により接合される。そして、図９を参照して、リング形状に加工した棒状部材１１の真円度が矯正されることにより本実施の形態のリング部材１０が製造され、本実施の形態の軸受部品用リング部材の製造工程が完了する。
【００３７】
以下、本実施の形態のリング部材１０および転がり軸受１の効果について説明する。一般に、転がり軸受の外輪や内輪では、転走面上を転動体が断続的に通過するため、外輪や内輪には大きな接触応力が高周期で負荷される。そのため、外輪および内輪の表層部に存在する非金属介在物に集中的に応力が負荷され、これが亀裂の起点となって軸受の剥離や破損が発生する。代表的な非金属介在物は、酸化物系介在物であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、特に連なって析出したサイズが大きいものは亀裂の起点となり易い。さらに、大型の転がり軸受では、高い応力を受ける負荷体積が大きくなるため、非金属介在物の存在による影響がより大きくなる。そのため、十分な鍛錬が加えられておらず、サイズが大きい連なった非金属介在物が内部に存在する従来の大型軸受の軸受部品用リング部材においては、軸受の剥離や破損が懸念されるという問題があった。
【００３８】
これに対して、本実施の形態のリング部材１０は、外径が２００ｍｍ以上である大型軸受の軸受部品用リング部材であり、鍛錬成形比が１０Ｓ以上に鍛錬された棒状部材１１を接合して形成される。そのため、鍛錬成形比が１０Ｓ未満（４〜６Ｓ程度）である従来の大型軸受の軸受部品用リング部材に比べて、軸受の剥離や破損の原因となる非金属介在物がより細分化された状態となっている。したがって、本実施の形態の軸受部品用リング部材１０は、軸受の剥離や破損の発生を抑制することにより、大型軸受である転がり軸受１をより長寿命化することができる。
【００３９】
また、棒状部材１１を鍛錬成形比が１０Ｓ以上に鍛錬することにより、非金属介在物を細分化可能であることに加え、棒状部材１１に強塑性加工が加えられる。これにより、棒状部材１１の母材である鋼よりも硬度が高いアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化チタン（ＴｉＮ）などの析出物自体を粉砕することが期待できる。また、硬度が低い硫化マンガン（ＭｎＳ）は、鍛伸により分断することができる。また、棒状部材１１の母材である鋼と非金属介在物との間の生じ得る隙間を低減し、これらの密着性を向上させることもできる。さらに、棒状部材１１の内部に十分な塑性流動を発生させることにより、棒状部材１１の内部の巣の圧着や偏析の分散を十分に改善し、さらに結晶粒を微細化することができる。このような材質改善の相乗効果により、リング部材１０は、疲労強度がより向上したものとなっている。
【００４０】
また、上述のように、棒状部材１１は、圧延、引き抜き加工、押し出し加工、鍛伸およびＥＣＡＰ加工のうちいずれかにより鍛錬されていてもよい。これにより、リング部材１０の内部に存在する非金属介在物がさらに細分化された状態となる。その結果、転がり軸受１をさらに長寿命化することができる。また、圧延、引き抜き加工および押し出し加工のうちいずれかと、ＥＣＡＰ加工とにより棒状部材１１を鍛錬することにより、棒状部材１１を軸方向だけでなく軸方向に対して斜め方向にも引き延ばすことが可能となるため、より効率的に非金属介在物を分散させることができる。
【００４１】
また、上述のように、棒状部材１１の内部に存在する非金属介在物の最大長さは、１２μｍ以下であってもよい。これにより、これにより、転がり軸受１を一層長寿命化することができる。
【００４２】
また、上述のように、リング部材１０は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２またはＪＩＳ規格ＳＵＪ３の軸受鋼からなっていてもよい。また、上述のように、リング部材１０において、棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２は、フラッシュバット溶接により接合されていてもよい。
【００４３】
リング部材１０においては、軸受の高い疲労強度を確保する観点から、高硬度な軸受鋼を構成材料として採用することが求められるとともに、棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２を突き合わせた接合面１１ａにおいても同様に高い疲労強度を確保することが求められる。ここで、軸受鋼からなる棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２を溶接により接合する場合、融点以上に加熱された軸受鋼は凝固する過程においてオーステナイト化する。そして、冷却過程においてマルテンサイト変態が生じ、７５０〜８００ＨＶ程度にまで硬度が上昇する。このように硬度が上昇した接合面１１ａにおいては引張強度が向上する一方、熱応力の発生や靭性の低下により溶接割れが発生する場合がある。このため、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２またはＪＩＳ規格ＳＵＪ３の軸受鋼などの高炭素鋼をリング部材１０の構成材料として採用した場合には、通常の溶接法により端面Ｗ１，Ｗ２を接合することは困難である。
【００４４】
これに対して、本実施の形態では、棒状部材１１の端面Ｗ１，Ｗ２がフラッシュバット溶接により接合されているため、溶接欠陥の発生が抑制された接合面１１ａを得ることができる。より具体的には、フラッシュバット溶接による接合では、棒状部材１１を加熱溶解させながら端面Ｗ１，Ｗ２を圧接させるため、溶融金属の一部が火花となって飛散し、外部からのまくれ込みが抑制され、また加圧に伴う塑性流動により内部のミクロ割れや空孔などの溶接欠陥の発生を抑制することができる。なお、棒状部材１１の鍛錬が不十分な場合にフラッシュバット溶接をすると、棒状部材１１の内部に存在する非金属介在物や中心部の巣や偏析が亀裂の起点となり溶接割れが発生する場合があるが、本実施の形態では、棒状部材１１は鍛錬成形比が１０Ｓ以上にまで十分に鍛錬されているため、このような溶接割れの発生を抑制することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、軸受部品用リング部材１０が、転がり軸受１の外輪２および内輪３の素材として使用される場合のみ説明したが、本発明の軸受部品用リング部材はこれに限られるものではない。たとえば、本発明の軸受部品用リング部材は、保持器などの他の軸受部品の素材として使用されてもよい。
【実施例１】
【００４６】
棒状部材の鍛錬による非金属介在物の連なりの細分化を評価する実験を行った。棒状部材としては、機械構造用鋼Ｓ５３Ｃからなり、直径（φ）が９０ｍｍのものを使用した。機械構造用鋼Ｓ５３Ｃの成分表を表１に示す。また、棒状部材の鍛錬成形比は、４Ｓとした。
【００４７】
【表１】
2014040894.tif 000003
【００４８】
棒状部材を窒素雰囲気において炉内で１０００℃まで加熱した後、プレス機を用いて鍛錬することにより、φ７０ｍｍ、φ５５ｍｍおよびφ１４ｍｍにまでそれぞれ鍛伸した。そして、それぞれの棒状部材よりサンプルを切り出し、顕微鏡によりサンプル内部に存在する非金属介在物の大きさを調査した。非金属介在物の大きさの調査には画像処理装置を使用し、１０００ｍｍ２の範囲で調査した。画像処理においては、繋がった像を一つの介在物としてみなし、ピクセルの和よりその面積を算出した。図１０は、φ＝９０ｍｍの場合における非金属介在物８（アルミナ）の顕微鏡写真を示している。図１１は、φ＝５５ｍｍの場合における非金属介在物８の顕微鏡写真を示している。表２は、φ＝１２ｍｍ、長さ（Ｌ）＝２２ｍｍの試験片体積を想定した場合における、非金属介在物の最大長さを極値統計により推定した結果を示している
【００４９】
【表２】
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【００５０】
図１０および図１１から明らかなように、鍛錬成形比が４Ｓの場合にはサンプル中に非金属介在物８（アルミナ）の連なりが散見されたのに対し、鍛錬成形比が１０．５Ｓの場合には、非金属介在物８がより細分化されていた。また、表２から明らかなように、鍛錬成形比が１０．７Ｓまではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の最大径が大きく減少した。これは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）自体は硬度が高く粉砕されにくく、連なりが細分化された結果、画像上の最大介在物径が小さくなったためであると考えられる。また、硫化マンガン（ＭｎＳ）においても、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と同様に鍛錬成形比が１０．７Ｓまでは最大径が大きく減少した。一方、窒化チタン（ＴｉＮ）においては最大径にほぼ変化は見られなかった。このように、鍛錬成形比を１０Ｓ以上、好ましくは４０Ｓとすることにより、棒状部材の内部に存在する非金属介在物の細分化が可能であることが確認された。
【実施例２】
【００５１】
次に、超音波疲労試験により疲労強度を調査する実験を行った。図１２を参照して、実施例１の棒状部材よりくびれ部２０ａを含む試験片２０を採取した。試験片２０の採取は、棒状部材の鍛伸方向を長手方向とした。図１２において、Ｌ１＝６８．７４ｍｍ、Ｌ２＝２４．３７ｍｍ、Ｌ３＝２０ｍｍ、Ｌ４＝２４．３７ｍｍ、φ１＝４ｍｍ、φ２＝１２ｍｍ、Ｒ＝１４．５ｍｍである。試験片２０には、高周波焼入れを施し、くびれ部２０ａにはズブ焼入れを施した（硬度７６５ＨＶ、結晶粒径Ｎｏ．８）。図１３を参照して、超音波疲労試験機としては、振幅拡大ホーン２２と、コンバータ２１と、アンプ２４と、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２３とを備えるものを使用した。そして、試験片２０を超音波疲労試験機にセットし、軸方向における振幅応力を負荷して疲労強度を測定し、Ｓ-Ｎ曲線を作成した。表３は、１０８回測定した場合の１０％疲労強度を求めた結果を示している。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
表３から明らかなように、鍛錬成形比が高くなるに伴い疲労強度は向上した。また、疲労強度と軸受の寿命には良い相関がある。このように、鍛錬成形比を１０Ｓ以上とすることにより、疲労強度が向上し、軸受を長寿命化することができることが確認された。
【実施例３】
【００５４】
次に、スラスト玉軸受試験により転動疲労強度を確認する実験を行った。図１４を参照して、まず、鍛錬成形比が４Ｓおよび１０Ｓの棒状部材１１の端面をフラッシュバット溶接により接合し、接合後に棒状部材１１を焼きならした。棒状部材１１は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２からなるものを使用した。次に、図１５および図１６を参照して、接合面１１ａを含むように円板１１ｃを切り出した。そして、切り出した円板１１ｃ（試験片）に、焼入れを施して表面硬度を６２ＨＲＣとした。次に、図１７を参照して、円板１１ｃをスラスト玉軸受３０に配置し、接合面１１ａ上においてスラスト玉軸受３０を転動させて転動疲労強度を確認した。試験回数は、６回とした。表４は、スラスト玉軸受試験の詳細な実験条件を示している。図１８は、鍛錬成形比が４Ｓ（サンプル２−１〜２−５）、および１０Ｓ（サンプル１−１〜１−６）のそれぞれ場合の実験結果を示している。
【００５５】
【表４】
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【００５６】
図１８から明らかなように、鍛錬成形比が１０Ｓ以上（サンプル１−１〜１−６）の場合には、計算寿命（Ｌ１０ｈ＝９６．２ｈ）の１０倍以上運転しても剥離は発生せず、母材とほぼ同等の転動疲労強度が確認された。一方、鍛錬成形比が４Ｓ以上の場合、短時間での剥離が散見され、その起点は接合面１１ａの内部に存在するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の連なりや空孔であった。このように、鍛錬成形比を１０Ｓ以上とすることにより、接合面１１ａにおいて良好な転動疲労硬度が確保されることが確認された。
【００５７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の軸受部品用リング部材、軌道輪、転がり軸受および軸受部品用リング部材の製造方法は、大型軸受をより長寿命化することが要求される軸受部品用リング部材、当該軸受部品用リング部材より製造される軌道輪、および当該軌道輪を備える転がり軸受、および大型軸受をより長寿命化することができる軸受部品用リング部材の製造が要求される軸受部品用リング部材の製造方法において、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００５９】
１  転がり軸受、２  外輪、２ａ  外輪転走面、３  内輪、３ａ  内輪転走面、４  ボール、５  保持器、６  ロール、７  曲げロール、８  非金属介在物、１０  リング部材、１１  棒状部材、１１ａ  接合面、１１ｂ  溝、１１ｃ  円板、２０  試験片、２０ａ  くびれ部、２１  コンバータ、２２  振幅拡大ホーン、２３  ＰＣ、２４  アンプ、３０  スラスト玉軸受。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１０】
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【図１１】
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