(57)【要約】【課題】  クランクシャフトの回転により７２Ｎ／ｍｍ2もの負荷を支持しながら、高速で上下に往復運動し、常時油潤滑されている環境下で使用される耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  鋼材からなるバランスウエイト用スライド板３の母材３ａの表面粗度をＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定するＲａ＝３．２〜６．３μｍとしたバランスウエイト用スライド板３の表面に、厚さが２００〜２５０μｍで、かつ、表面硬度がＨＶ１０００〜１２００であるタングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂを形成して、該皮膜層３ｂからなる摺動面を有するものとした耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板３である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材からなるバランスウエイト用スライド板の母材の表面粗度をＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定するＲａ＝３．２〜６．３μｍとしたバランスウエイト用スライド板の表面に厚さ２００〜２５０μｍかつ表面硬度ＨＶ１０００〜１２００のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層からなる摺動面を有することを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板。
【請求項２】
バランスウエイト用スライド板の表面に有する摺動面はクランクシャフトの回転により上下動する際のバランスウエイト用スライド板の摺動面に影響する最大７２Ｎ／ｍｍ2の面圧の３．３倍を超える２４０Ｎ／ｍｍ2までの面圧に耐え得るものであることを特徴とする請求項１に記載のコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板。
【請求項３】
鋼材からなるバランスウエイト用スライド板の母材において、母材上に溶射する溶射後の最終寸法に合致させるために、母材の厚みを所定寸法より２００〜２５０μｍ厚さを減じて加工を行い、その表面粗度をＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定するＲａ＝３．２〜６．３μｍとした後、バランスウエイト用スライド板の表面にタングステンカーバイト合金の粉末を溶融または半溶融状態として溶射ノズルより連続的に１．６Ｋｍ／ｓの速度で噴射し、母材に衝突させ、仮に剥離しても機械に損傷がないように、厚さ２００〜２５０μｍのタングステンカーバイト合金溶射皮膜層を付与して表面硬度をＨＶ１０００〜１２００とすることを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドピルガーミル設備のバランスウエイト摺動部におけるスライド板の耐摩耗性の向上を図るために、スライド板の摺動面の表面硬度をＨＶ１０００〜１２００の超高硬度まで高め、クランクシャフトの回転によるバランスウエイトの上下動時にかかる局部的摩耗を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摺動材の耐摩耗性を向上させる方法として、その摺動面の表面硬度を上げることが一般的に行われる。それらの方法については次のものが挙げられる。すなわち、高周波焼入れ、浸炭、窒化、めっきおよび溶射による方法である。
【０００３】
その硬度範囲としては、高周波焼入れではＨＶ２００〜８００、浸炭ではＨＶ７００〜９００である。また、窒化を施す場合においては、窒化の対象材料が窒化鋼でなければ表面硬度ＨＶ１０００〜１２００は望めなく、材料費も高価である。めっきおよび溶射は母材に関係なく加工ができるため、ＨＶ１０００〜１２００まで表面硬度を上げることができ、また母材の変形を考慮する必要がない。ただし、摺動部において多用されている工業用クロムめっきは、一般的にめっき層にクラックが発生しやすい問題がある。
【０００４】
従来、摺動部の耐摩耗性の向上を目的とし、超硬度材料の溶射を施す技術が提案されており、シリンダーライナーやピストンやシリンダーヘッドなどの摺動部材に適用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、７２Ｎ／ｍｍ2にも達するクランクシャフトの回転による荷重を支持しながら、かつ高速で上下の往復運動を行うような環境下での使用はいまだ実用化されていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３５８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、クランクシャフトの回転により７２Ｎ／ｍｍ2もの負荷を支持しながら、高速で上下に往復運動し、常時油潤滑されている環境下で使用される耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板およびそ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】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼材からなるバランスウエイト用スライド板の母材の表面粗度をＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定するＲａ＝３．２〜６．３μｍとしたバランスウエイト用スライド板の表面に、厚さが２００〜２５０μｍで、かつ、表面硬度がＨＶ１０００〜１２００であるタングステンカーバイト合金溶射皮膜層を形成して、該皮膜層からなる摺動面を有するものとしたことを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板である。
【０００９】
請求項２の発明では、バランスウエイト用スライド板の表面有する摺動面はクランクシャフトの回転により上下動する際のスライド板の摺動面に影響する最大７２Ｎ／ｍｍ2の面圧の３．３倍を超える２４０Ｎ／ｍｍ2までの面圧に耐え得るものから形成されていることを特徴とする請求項１の手段のコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板である。
【００１０】
請求項３の発明では、鋼材からなるバランスウエイト用スライド板の母材において、母材上に溶射する溶射後の最終寸法に合致させるために、母材の厚みを所定寸法より２００〜２５０μｍ厚さを減じて加工を行い、その表面粗度をＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定するＲａ＝３．２〜６．３μｍとした後、バランスウエイト用スライド板の摺動面側の表面にタングステンカーバイト合金の粉末を溶融または半溶融状態として溶射ノズルより連続的に１．６Ｋｍ／ｓの速度で噴射して母材の表面に衝突させて高速フレーム溶射し、仮に剥離しても機械に損傷がないように、厚さ２００〜２５０μｍの溶射皮膜を付与して表面硬度をＨＶ１０００〜１２００とすることを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルのバランスウエイト用スライド板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の手段により、コールドピルガーミルのクランクシャフトのバランスウエイトの高速フレーム溶射を施したスライド板の摺動面は、その表面硬度がＨＶ１０００〜１２００を有し、クランクシャフトの回転によりバランスウエイトが高速で上下動する際のスライド板の摺動面に及ぼす面圧７２Ｎ／ｍｍ2を支持しながら常時油潤滑された環境下で使用することで、摺動面の耐摩耗性を向上して長期にわたっての使用を可能とし、その結果、バランスウエイト用スライド板の新規製作の費用や修理費用の削減ができるなど、本願発明は優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
一般的に、耐摩耗性を望まれる部材にタングステンカーバイト合金を溶射する方法が採用されており、シリンダーライナーやピストンやシリンダーヘッドなどの摺動部材にタングステンカーバイト合金の溶射が適用されている。本発明では、タングステンカーバイト合金の溶射をコールドピルガーミル設備の上下動するクランクシャフト１のバランスウエイト用スライド板３に適用することにより、極めて良好な結果を見出したものである。
【００１３】
タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂは、表面硬度ＨＶ１０００〜１２００であり、耐摩耗性および耐食性に優れ、さらに剥離し難いといった特徴を持っている。本発明では、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂが仮に表面が剥離した場合であっても、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂの厚みを２００〜２５０μｍとしているため、機械に損傷を及ぼすことなく、またタングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂが剥離したバランスウエイト用スライド板３に再度溶射を行うことで再利用できる。さらに、タングステンカーバイト合金の溶射は、鋼材であれば母材３ａの材質に関係なく溶射が可能であり、表面硬度をＨＶ１０００〜１２００とすることができる。
【００１４】
この溶射では、バランスウエイト用スライド板３の母材３ａに用いる鋼材に関しては、その厚みを所定寸法より２００〜２５０μｍに減じて加工し、加工後曲がりが無いことが要求されるのみである。また、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂの密着性を上げるため、溶射に先立ち、バランスウエイト用スライド板３の摺動面側の表面粗度をＪＩＳのＢ  ０６０１に規定する粗さのＲａ＝３．２〜６．３μｍとする。その後、厚さ２００〜２５０μｍのタングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂを付与し、滑動を良くするために摺動面をＪＩＳのＢ  ０６０１に規定する粗さのＲａ＝０．４〜１．６μｍで仕上げた。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図１および図２にしたがって説明する。先ず、図１はコールドピルガーミルのバランスウエイト６の周りの模式的概略図で（ａ）は側面図で、（ｂ）は平面図である。これらのコールドピルガーミルのバランスウエイト６の周りは、クランクシャフト１、ウエイトコンロッド２、バランスウエイト用スライド板３、ベイクライトライナー４、軸箱５、バランスウエイト６、上下梁７、その他の付帯設備より構成されている。
【００１６】
図１に示すコールドピルガーミルのバランスウエイト６の周りの動作について説明する。クランクシャフト１が矢印のイの回転方向に回転することにより、ウエイトコンロッド２が矢印のロに示すように上下動を行う。ウエイトコンロッド２は軸箱５およびベイクライトライナー４が取り付けられたバランスウエイト６に連結しており、これらも同様に上下動を行う。ベイクライトライナー４の摺動部にバランスウエイト用スライド板３が当接しており、これは２０箇所のボルト締付けにより上下梁７へ固定されている。バランスウエイト用スライド板３の摺動面は常に強制循環給油にて潤滑されている。
【００１７】
図２はバランスウエイト用スライド板３の詳細図である。バランスウエイト用スライド板３は、図１の（ｂ）に示す４箇所に１枚ずつ取付けている。それぞれ、図２の（ａ）に示す取付ボルト穴８にねじ締めした取付ボルトにより、計２０箇所で上下梁７に固定されている。図２の（ｂ）に示すように、摺動面は母材３ａの上にタングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂを形成している。バランスウエイト用スライド板３には油穴９が６箇所設けてあり、常時摺動面が潤滑されている。
【００１８】
本実施例では、バランスウエイト用スライド板３の母材３ａの摺動側に、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂを形成した。バランスウエイト用スライド板３の母材３ａに用いた鋼材は、溶射後の最終寸法を合致させるために、バランスウエイト用スライド板３の母材３ａの厚みを所定寸法より２００μｍに減じて加工し、その表面粗度をＲａ＝４．３μｍとし、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂを皮膜厚さ２２０μｍとして形成し、その後、摺動面をＲａ＝１．２μｍで仕上げた。
【００１９】
従来の軸受け鋼であるＪＩＳ規格のＳＵＪ−３で製作したバランスウエイト用スライド板３の場合は、このバランスウエイト用スライド板３の摺動面の表面硬度はＨＶ９００であり、使用開始後６ヶ月で摩耗が１５０〜２００μｍに達する。このため、短期間の使用にも関わらずバランスウエイト用スライド板３の取替えが頻繁に行われていた。
【００２０】
しかし、本発明を適用したバランスウエイト用スライド板３では、使用開始から６ヶ月後、バランスウエイト用スライド板３の摩耗度を測定したところ、１０〜１５μｍしか摩耗していなかった。従って、使用開始時のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層３ｂの厚さが２２０μｍであることから、約６年６ヶ月は取替えの必要がなくなり、新規製作による部品の購入費用や修理費用の削減ができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】コールドピルガーミルのバランスウエイト周りの概略図であり、（ａ）側面図（ｂ）上視図である。
【図２】取り外したバランスウエイト用スライド板の詳細図であり、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  クランクシャフト
２  ウエイトコンロッド
３  バランスウエイト用スライド板
３ａ  母材
３ｂ  タングステンカーバイト合金溶射皮膜層
４  ベイクライトライナー
５  軸箱
６  バランスウエイト
７  上下梁
８  取付ボルト穴
９  油穴
イ  クランクシャフトの回転方向
ロ  ウエイトコンロッドの上下往復運動方向
【図１】
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【図２】
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