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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:低温用ベアリングの材質)

低温用ベアリングの材質選定について

2023/10/18 21:29

このQ&Aのポイント
  • 低温下でのベアリングの材質選定について悩んでいます。マルテンサイト系ステンレス鋼は低温下での脆化が問題になる可能性がありますが、脆化を防ぐ方法や他の材質の選択肢について教えてください。
  • 大負荷低回転の環境で使用する低温用ベアリングの材質選定に困っています。現在マルテンサイト系ステンレス鋼を検討していますが、低温下での脆化が心配です。他の材質や脆化を防ぐ方法についてアドバイスをいただけると幸いです。
  • 低温環境で使用するためのベアリングの材質選定について相談です。マルテンサイト系ステンレス鋼を使用すると記載されていますが、低温下での脆化は問題にならないのでしょうか?他の材質や対策方法があれば教えていただけると助かります。
※ 以下は、質問の原文です

低温用ベアリングの材質

2012/10/26 19:08

-100℃程度の低温環境で用いることのできるベアリングを検討しています。軌道輪及び転動体材料としてマルテンサイト系ステンレス鋼を採用したものがベアリングメーカーのカタログにありますが、低温下での脆化は問題にならないのでしょうか?あるいは問題にならないようなハウジングの設計方法などがあるのでしょうか?

皆様ご回答ありがとうございます。返答遅くなり申し訳ありません。

大負荷低回転を想定しています。セラミック系ベアリングは低加重高速回転で使う傾向があって、市販品で適するものはありませんでした。そのため、かなり高額になることを覚悟した上で、材料指定でメーカーに生産依頼することを予定し、協議をはじめています。(しかしながら先方も解が見つからない状態です)

グリスは低温用を検討しており、すでに使用確認したものを持っています。現実には、オーステナイト系SUSでしか、低温靱性が確保できず、硬度確保のために焼き入れ性のあるマルテンサイト系SUSを選べば、当然低温脆性が問題となります。

結局の所、脆化することは覚悟して使用するしかないのでしょうか?軌道輪のほうが脆化した状態で使うというのはなかなか破壊モードも予想できず、悩んでいます。

回答 (3件中 1~3件目)

2012/10/26 20:34
回答No.3

セラミックスベアリング
  http://www.ceramic.or.jp/museum/contents/pdf/2008_08_01.pdf
  液体酸素を供給するポンプに使用されるベアリングである.極低温-196℃の環境下で
  優れた耐性を示す.

  Schaeffler 航空宇宙用ベアリング
  http://www.schaeffler.jp/content.schaeffler.jp/ja/branches/aerospace_group/aerospace_2/product_range_7/aerospace_bearing/areospace_bearing.jsp
  極低温用の高精度アンギュラ玉軸受。ターボポンプ用の液体水素や液体酸素が流れる場所などで使用
  されます。
面構えはやはりセラミックス?

低温用と特定せずとも使えるものがあるように思います。

焼入れ鋼、特にC量が多いと低温における脆性の低下が激しくて適してないでしょう。
セラミックスなら殆ど潤滑を必要としない。

>あるいは問題にならないようなハウジングの設計方法などがあるのでしょうか?
利用すべきや避けるべき現象は温度による膨張収縮とご指摘の脆性を除いて無いでしょう。
オーステナイト系がお気に入りの方が居るので調べたら有りましたが。。。

  http://smtbearing.com/sus304.html
?ばね用ステンレス鋼帯?なんぞ縁遠く、球も硬化させず軟らかいから<軽荷重・低回転用>
なのでここでも<窒化珪素セラミックスボール(Si3N4)も対応可能>と奨めてるし
  http://smtbearing.com/ceramic.html
用途、、低温機器、、

金属は温度で活性化エネルギーが大幅に変化(低温で粒界腐食??)。しかしセラミックスは変化少なく、脆性について常温では弱いとされるが低温でも変わらないから金属を凌いでしまう。
よってやはりセラミックスがお奨めでしょう。

>着眼点は小生と同じだったが、、、
セラミックスと書いておれば私は蛇足しません。このお方は全く構わずにやるが
  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=271342&event=QE0004

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2012/10/26 20:11
回答No.2

SUS304やSUS316のオーステナイト系ステンレスは、一般的には低温脆性がありません。
ですから、オーステナイト系ステンレスで構成すれば、問題は基本的には解決が可能です。
ですが、SUS304、SUS316などのオーステナイト系鋼種は、焼入れ(熱処理による硬化)が出来ない
ので、焼入れの必要な用途には使用できません。
焼入れ用途のステンレスは、マルテンサイト鋼種になりますが一般的です。
しかし、SUS304CPS等のように加工硬化を利用して、硬度をアップさせバネ鋼として使用する
効果方法もあるので、確認してみてください。

樹脂やガラス系材料も含めて、低温で寸法が大きく変化する場合や温度ポイントがあるために、
公差設定には注意を払いましょう。

もしかしたら、オーステナイト系ステンレスの特殊ベアリングでは?

勿論、グリースも含めて、ベアリングメーカーに確認してみましょう。

ハウジングやその他は、オーステナイト系ステンレスを使用です。

SUS304CPS等のようなオーステナイト系ステンレスのバネ鋼は、粒界腐食を発生しないで、
良好な防錆力を維持するが特徴のバネ鋼ですが、弾性力が多少劣ることになります。

http://www.tokkin.co.jp/materials/stainless_steel/000099.php
( ↑ TOKKIN > 材料紹介 > ばね用ステンレス鋼帯〈SUS301,SUS304,SUS304L〉 )

さて、回答(3)のiwanaiは、質問者さんからの
> 低温下での脆化は問題にならないのでしょうか?
> あるいは問題にならないようなハウジングの設計方法などがあるのでしょうか?
の後者の質問内容も、セラミックでハウジングや周辺機器を構成するアドバイスに観える。
着眼点は小生と同じだったが、小生は(//∇//) 片手□落ち□のアドバイスと判断し控えたが…。

2012/10/26 19:25
回答No.1

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