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“超”高温

近年、機械の使用温度は、高温・低温の両極化をたどっています。ここでは超高温技術をご紹介します。

ここが問題点

金属でもプラスチックでも、温度により組成が変化することがあります。軸受鋼(軸受のもとになる特殊な鋼)の場合、焼なまし温度を越えると組織が軟化し、寿命が短くなるとともに、寸法も変化してしまいます。プラスチックでは、熱を加え溶解化することによりわずかな外力にも耐えられなくなり、更に高温では融解や炭化といった現象が起こります。

一般の軸受鋼では摂氏120度、汎用エンジニアプラスチックでは摂氏100度程度が限界といわれています。

超技術で解決

金属材料には…

図:これがNTNの超技術

高温での寸法の変化と軟化を抑えるため、組成を変化させたり、特殊な熱処理や表面 処理を施しました。

その一つが「AS (Advanced Super performance) シリーズ軸受」です。この軸受は、転走面 のごく表層部を、全体としては硬く覆い、なおかつ転走面に入り込んだ硬い異物による短寿命化を防ぐため軟らかい部分も残しながら、中心部分は靭性を(亀裂が発生しにくく、かつ伝播しにくい性質)保つという複雑な構造を持っています。

他にも、特殊ステンレスに専用処理を施すことで、摂氏400度という高温でも回転できる軸受もすでに実用化しています。

プラスチックには…

プラスチックの場合は、ベースとなる材料そのものの耐熱性が支配的ですが、耐熱性を向上させるために以下の技術を適用しています。

図:充填材による方法

1. 充填材による方法

材料の中に、カーボンファイバーやグラスファイバーなどを充填します。最近ではナノサイズの充填材等も使われています。

この方法は、高温での機械的強度を向上させるのに効果的です。

2. 分子量を増やす(架橋密度を高める)方法

材料を構成する分子を、通常より多く結合させる方法です。比重はほとんど変化しないまま、耐熱性の他、機械的特性が向上します。

3. その他の方法

材料を構成する分子の中に炭素−ふっ素結合、ケイ素−酸素結合や、環状構造を導入する方法です。NTNでは、これらの技術を複合的に使うことにより、耐熱性が摂氏400度を越える材料の開発にも成功しています。

超技術の製品

長寿命深溝玉軸受(TAB軸受)

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長寿命円すいころ軸受(ETA軸受)

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Agイオンプレーティング軸受

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熱可塑性ポリイミド樹脂・ベアリーPI 5000シリーズ

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