軌道面に損傷痕のある軸受が検査台に置かれ、月曜日には交換品が同じ機械へ組み込まれる。その損傷痕を正しく同定できるかどうかで、同じ故障の再発を防げるかが決まる。
まず、この問題の見方を変える数字から確認する。損傷または故障を理由に交換される軸受は約0.5%にすぎず、約90%は組み込まれた設備の寿命を上回る（SKF、Bearing damage and failure analysis、PUB 14219/3、2025年6月）。軸受が故障に至るのは例外であり、損傷した軸受が示しているのは通常、軸受単体ではなく使用条件の問題である。
この情報を読み解きにくくする理由は二つある。一つは、引用される統計の母集団が異なるため、数値が互いに矛盾して見えること。もう一つは損傷に複数の用語体系があり、同じ痕跡でも資料によってスポーリング、フレーキング、ピッチングと呼び方が変わることである。
本稿では、ISO 15243の六つの損傷モードを規格の箇条番号とともに示す。さらに、統計を母集団別に整理し、複数の用語体系を対応づけ、各損傷の外観から仕様・取付け上の具体策へつなげる。
要点
- ほとんどの軸受は故障に至らない。 SKFによれば、約90%は設備の寿命を上回り、9.5%は予防保全で交換され、損傷または故障による交換は約0.5%である。
- 割合を引用する前に母集団を確認する。 「潤滑36%」はSKFが検査した軸受の原因構成であり、「0.5%」は稼働中の全軸受に占める割合である。両者は比較できない。
- ISO 15243:2017は6つの損傷モードを原因ではなく外観によって分類する：転がり接触疲労（5.1）、摩耗（5.2）、腐食（5.3）、電食（5.4）、塑性変形（5.5）、割れ及び破壊（5.6）。
- SKFの検査データでは、定格寿命に対応する疲労は損傷原因の2%にすぎない。 潤滑、異物混入、取扱い、取付けで約4分の3を占める。
- 設計荷重を10%上回ると、計算寿命は約25%短くなる。 ISO 281では、玉軸受のL₁₀寿命が(C/P)³に比例するためである。
- 早期故障の一部は六つのモードに収まらない。 SKFが公表している見解では、白色組織き裂は根本原因ではなく、損傷連鎖の結果である。
軸受が実際に故障する割合はどの程度か
ほとんどの軸受は、組み込まれた機械の寿命を上回る。SKFの損傷解析ハンドブックは、使用中の全軸受を次の三つに分けている（SKF、PUB 14219/3、2025年6月）。
- 約90%は組み込まれた設備の寿命を上回る。
- 約9.5%は故障前に予防保全のため交換される。
- 約0.5%は損傷または故障を理由に交換される。
シェフラー/FAGも、別のデータから同程度の数値を示している。同社の資料には「全転がり軸受のうち期待寿命に達しないものは約0.35%にすぎない」とある（Schaeffler/FAG、Rolling Bearing Damage、WL 82 102/3、2001）。ただし、この数値の根拠となる図はantriebstechnik 18（1979）を出典としているため、最新統計ではなく、長年参照されてきた業界の目安として読むべきである。
独立した2社が、故障に至る軸受は1%を大きく下回ると報告している。この事実を踏まえると、軸受故障は例外的な事象であり、通常は特定可能な原因があると考えるべきである。
分母の問題
この話題では、少なくとも4種類の割合が、同じ問いへの答えであるかのように引用されている。しかし、各数値の母集団は異なる。
稼働中の全軸受。 約0.5%が損傷または故障で交換される（SKF）。軸受故障がまれであることを示す数値である。
検査された軸受の損傷原因。 SKFは検査記録をBARTというツールに蓄積している。報告された原因構成は、潤滑36%、異物混入23%、用途条件18%、取付け部8%、取扱い8%、電気5%、疲労2%である（SKF Evolution、2022）。何を改善すべきかを示す数値である。
同じ検査で特定されたISO損傷モード。 最も多い5つは、アブレシブ摩耗（26%）、表面起点疲労（16%）、水分腐食（14%）、凝着摩耗（7%）、漏れ電流による電食（7%）である。合計で、特定されたモードの約70%を占める（SKF Evolution、2022）。損傷の外観を示す数値である。
軸受を機械から取り外した理由。 これもBARTのデータで、振動過大32%、騒音過大23%、保守上の理由12%、温度過大11%、焼付き9%と続く（SKF Evolution、2022）。運転員が最初に何を検知したかを示す数値である。
BとCでは、「疲労」の意味が異なる。原因としての疲労は2%だが、モードとしての表面起点疲労は16%である。どちらも同じ検査データから得られた。表面起点疲労は多くの場合、潤滑不良や異物混入が進んだ結果として外観に現れるため、この差が生じる。同じ軸受が、原因では「潤滑」、モードでは「疲労」と数えられる。この違いが、モードと原因を分けて記録すべき理由である。
SKFが公表する原因割合の目安も、資料によって異なる。現行ハンドブックは、おおむね潤滑1/3、異物混入1/3、用途条件と取付け1/4とし、疲労を独立した分類に含めていない（PUB 14219/3、2025）。一方、SKFの研修資料では、疲労1/3、潤滑1/3、異物混入1/6、その他1/6としている（SKF Aptitude研修資料（書き起こし、R32））。いずれの資料も、構成比は業界によって変わると注記している。パルプ・製紙業界は、疲労より異物混入と潤滑不足が支配的な例として挙げられている。
留意点が2つある。SKFはBARTの割合について標本数も収集期間も公表していないため、対照条件を設けた研究ではなく、大手メーカーの検査実績として扱うべきである。また、「SKFが検査した軸受」は性質上、偏りのある標本である。正常に運転している軸受は、検査に送られないためだ。
潤滑起因の割合と、広く引用される「軸受故障の80%は潤滑起因」という数値が別の問いに答えている理由については、軸受潤滑の総合ガイドを参照されたい。
ISO 15243が定める六つの損傷モード
ISO 15243:2017は、使用中に発生した軸受損傷を外観に基づいて六つのモードに分類し、それぞれに箇条番号を付している。転がり接触疲労（5.1）、摩耗（5.2）、腐食（5.3）、電食（5.4）、塑性変形（5.5）、割れ及び破壊（5.6）である。この六つには14のサブモードがあり、所見を正確に記録するには各サブモードの箇条番号を用いる。
5.1 転がり接触疲労は、表面下起点疲労（5.1.2）と表面起点疲労（5.1.3）に分かれる。表面下起点疲労はL₁₀定格寿命で想定する損傷機構であり、表面下の繰返し応力によって進行し、多くは介在物を起点とする。一時的な過大荷重など、材料を弱化させる事象が生じると、寿命はL₁₀mhの5%から10%まで短くなる（SKF Evolution、2022）。一方、表面起点疲労（5.1.3）は転動面から始まり、不十分な潤滑油膜や清浄度不足による表面損傷に起因する。
5.2 摩耗は、アブレシブ摩耗（5.2.2）と凝着摩耗（5.2.3）に分かれる。アブレシブ摩耗は材料が徐々に除去される現象で、通常は粒子状異物の混入や潤滑不足を伴い、表面の光沢が失われる。凝着摩耗では、すべりを生じる接触面間で材料が移着し、スミアリングやかじりが生じる。荷重が軽すぎる場合や、転動体が負荷圏へ入る際に急加速する場合に発生しやすい。
5.3 腐食には、水分腐食（5.3.2）、フレッチングコロージョン（5.3.3.2）、フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕）（5.3.3.3）がある。フレッチングコロージョンは、はめあい面の微小運動によって生じ、内輪内径面や軸受箱座に赤色または黒色の酸化物として現れる。フォールスブリネリングは、微小揺動や振動によって転動体ピッチ位置に生じる摩耗で、元の仕上げ面を摩滅させる。
5.4 電食には、電流の程度が異なる二つのモードがある。過大電流による電食（5.4.2）はアーク溶接に似ており、焼戻し、再焼入れ、または再溶融した組織を伴うクレーターを残す。漏れ電流による電食（5.4.3）では、隣接する小さなクレーターが生じ、時間の経過とともに灰色の洗濯板状模様へ発達する。
5.5 塑性変形には、過大荷重による変形（5.5.2）と異物による圧痕（5.5.3）がある。前者は、静的過大荷重、打撃、落下によって生じる真性ブリネリング（永久圧痕）である。SKFは、異物圧痕の上を転動体が繰り返し通過すると、5.1.3の表面起点疲労に進展しうると説明している。異物混入が疲労モードへつながるのはこのためである。
5.6 割れ及び破壊には三つの経路がある。強制破壊（5.6.2）は、通常、過大なしまりばめ、またはテーパ穴軸受をテーパ座へ押し込みすぎることで生じる。疲労破壊（5.6.3）は繰返し曲げによって、熱き裂（5.6.4）はすべり接触部の摩擦熱によって生じる。
規格の適用範囲も重要である。ISO 15243が分類するのは使用中に発生する損傷モードであり、外観からモードを特定するための用語・記述体系である。根本原因を究明する手順書ではなく、製造欠陥も対象外である。
用語対照：一つの痕跡、いくつもの語彙
技術者は、ISOの箇条番号、日本メーカーのカタログ用語、現場用語を併用するが、これらの対応は必ずしも明確ではない。下表はその対応関係を示したものである。ISO列とKoyo/JTEKT列には各体系の公表用語を、最後の列には作業指示書などで使われる現場用語を記載した。
| ISO 15243 箇条 | ISO / SKF 用語 | Koyo/JTEKT 用語 | 現場での呼び方 |
|---|---|---|---|
| 5.1.2 | 表面下起点疲労 | フレーキング（剥離） | スポーリング、ピッチング |
| 5.1.3 | 表面起点疲労 | フレーキング（剥離） | マイクロピッチング、フロスティング、ピーリング |
| 5.2.2 | アブレシブ摩耗 | 摩耗 | 光沢を失った、研磨紙でこすったような軌道面 |
| 5.2.3 | 凝着摩耗 | スミアリング、スカッフィング | スミアリング、かじり、スキッディング |
| 5.3.2 | 水分腐食 | さび、腐食 | さび、水分侵入 |
| 5.3.3.2 | フレッチングコロージョン | フレッチング、クリープ | はめあい面の赤さび、内径フレッチング |
| 5.3.3.3 | フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕） | ブリネリング | 輸送痕、停止中の洗濯板状摩耗痕 |
| 5.4.2 | 過大電流による電食 | 電食 | アーク痕、溶接クレーター |
| 5.4.3 | 漏れ電流による電食 | 電食 | フルーティング、洗濯板状模様 |
| 5.5.2 | 過大荷重による変形 | ブリネリング、打こん | 真性ブリネリング、軌道面の圧痕 |
| 5.5.3 | 異物による圧痕 | 打こん、かき傷 | 異物の圧痕 |
| 5.6.2 | 強制破壊 | 割れ、欠け | 軌道輪の割れ、破断 |
| 5.6.3 | 疲労破壊 | 割れ | 軌道輪の割れ |
| 5.6.4 | 熱き裂 | 割れ、変色 | 熱き裂 |
Koyo/JTEKTの一覧は12種類に及び、クリープ、なし地、焼付き、保持器損傷など、ISOではほかの区分に分類される項目も含んでいる（Koyo/JTEKT、Bearing Failure Part 2）。ティムケンも損傷解析ポスターで別の用語体系を公表している。いずれも誤りではなく、分類体系が異なるだけである。このため、名称だけでなく箇条番号を併記したほうが、組織や参照資料が変わっても正確に伝わる。一つの設備についてISO 15243を一連の解析に適用した例は、熱間圧延機ロールネック軸受の損傷解析を参照されたい。
損傷を読む：外観から根本原因へ
損傷の外観からモードを判別し、そのモードと運転条件から根本原因を絞り込む。SKFも優先順位を明確に述べている。「損傷モードそのものを把握することも重要だが、それ以上に、何が損傷を引き起こしたかを理解することが重要である」（SKF Evolution、2022）。原因究明を省けば、交換した軸受にも同じ損傷が生じる。
次の順序で調べる。
1. 洗浄する前に潤滑剤を確認する。 色、におい、遊離水、金属分を調べる。試料を採取し、未使用の同一潤滑剤と比較する。診断前に軸受を洗浄すると、重要な証拠が失われる。
2. 負荷圏に対する損傷位置を確認する。 内輪の全周に帯状の痕跡があり、外輪の一部にだけ痕跡があるのは、内輪回転時の正常な荷重痕である。転動体ピッチで等間隔に並ぶ損傷は、真性ブリネリングまたはフォールスブリネリングを示す。軌道面全幅に一様な痕跡があれば、電流による損傷が疑われる。
3. 痕跡内部の仕上げ面を観察する。 最も混同されやすい二つのモードは、ここで見分ける。真性ブリネリング（永久圧痕、5.5.2）は塑性変形であり、材料が除去されずに押しのけられるため、くぼみの内部にも元の研削目が通常は残る。フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕、5.3.3.3）は摩耗である。SKFによると「元の仕上げ面が除去され」、赤色または黒色の酸化物を伴うことが多い。前者は荷重や取付け、後者は振動や保管に起因し、必要な対策も異なる。
4. はめあい面を確認する。 内輪内径面や軸受箱のはめあい面に赤黒い酸化物粉があれば、フレッチングコロージョンが生じており、荷重と回転条件に対してはめあいが緩すぎる可能性が高い。SKFは、程度の差はあってもフレッチングコロージョンはほとんどの軸受に現れるとしているため、有無だけでなく程度で判断する。
5. 駆動方式を確認する。 インバータ駆動電動機の軸受に灰色の洗濯板状模様があれば、機械的摩耗ではなく、漏れ電流による電食が疑われる。
第3段階は、文章だけでなく実物を見比べると分かりやすい。上の二組はどちらも転動体ピッチで並ぶため、間隔だけでは判別できない。見るべき点は痕跡内部の仕上げ面である。左は圧痕内にも研削目が残り、右は仕上げ面が摩滅して縁に酸化物が付着している。
| 外観 | 推定される ISO モード | 典型的な原因 | 最初に見直す項目 |
|---|---|---|---|
| 光沢を失い、形状が摩滅した軌道面 | アブレシブ摩耗（5.2.2） | 異物侵入または潤滑不足 | シール、ろ過、給脂間隔 |
| 等間隔の圧痕、研削目が残る | 過大荷重による変形（5.5.2） | 静的過大荷重、落下、打撃、圧入力を誤った軌道輪に加える | 静的安全係数、取付け方法 |
| 等間隔のつやのない摩耗痕、仕上げ面の消失、酸化物 | フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕、5.3.3.3） | 停止中、輸送中、待機中の振動 | 輸送時の固定、予圧、潤滑剤 |
| 内輪内径面または軸受箱座の赤黒い酸化物粉 | フレッチングコロージョン（5.3.3.2） | 荷重条件に対して緩すぎるはめあい | 荷重と回転条件に応じたはめあい公差 |
| 軌道面全幅にわたる規則的な灰色のフルーティング | 漏れ電流による電食（5.4.3） | インバータ駆動時の軸電流 | 軸接地、絶縁軸受またはハイブリッド軸受 |
| 不規則に変色した再溶融クレーター | 過大電流による電食（5.4.2） | 適切に接地せずに行った溶接、落雷 | 補修時の接地方法 |
| 表面下を起点とする単一のフレーキング | 表面下起点疲労（5.1.2） | 定格寿命への到達、または材料を弱化させる事象 | 実運転条件に基づくL₁₀の再確認 |
| マイクロピッチングからフレーキングへ進展 | 表面起点疲労（5.1.3） | 油膜不足、表面突起の接触、異物圧痕 | 運転温度における粘度、清浄度 |
| スミアリングまたは光沢化した筋状痕 | 凝着摩耗（5.2.3） | 過小荷重、高加速度、スキッディング | 最小荷重、予圧、内部すきま |
| 軌道輪の割れまたは破断 | 強制破壊（5.6.2） | 過大なしまりばめ、テーパ座への過大な押込み | はめあい管理、押込み量の測定 |
目視診断の限界も見極める必要がある。焼付きに至るまで運転された軸受では、後から生じた損傷によって起点となったモードが消えている場合がある。介在物、研削焼け、硬さを調べるには、断面採取、ナイタールエッチング、金属組織検査が必要であり、ISO 15243が対象とする目視診断の範囲を超える。部品を廃棄する前に、軌道輪と軸・軸受箱座の形状を測定する価値はある。必要な測定項目は軸受の測り方で解説している。内部すきまの減少が疑われる場合は、軸受の内部すきまの計算例から、しまりばめと内外輪の温度差がすきまをどれほど急速に減少させるかを確認できる。
潤滑と異物混入：予防可能な損傷の大半
潤滑と異物混入は、保全担当者が日常的に管理できる二つの原因である。SKFの検査データでは、両者を合わせると損傷原因の59%（36%と23%）を占める。取扱いと取付け関連を各8%加えると、SKFが原因を特定した損傷の約4分の3に達する。
この二つは、異なる経路をたどって同じ損傷モードに至る。油膜が不足すると表面粗さの突起同士が接触し、表面損傷を経て表面起点疲労（5.1.3）へ進展する。転動体が異物を踏み越すと軌道面に圧痕が生じ（5.5.3）、その応力集中も表面起点疲労の起点となる。報告書に記載されるモードは同じでも、必要な対策は異なる。
もう一つの代表的な損傷形態がアブレシブ摩耗（5.2.2）である。SKFの検査データでは26%を占め、単独で最も多い損傷モードとなっている。個別の痕跡ではなく、仕上げ面全体の消失として現れる。
見落としやすい増幅要因が二つある。
- 水。 潤滑剤中の水分が100〜400 ppmでも、転がり軸受の疲労寿命は測定できるほど短くなる。100〜300 ppmの範囲では、乾燥した潤滑剤を使用した場合と比べ、寿命が約半分になる可能性がある（Cantley、ASLE Transactions 20(3)、1977）。この濃度の水分は目視できない。
- 温度。 70 °Cを超える場合は、15 °C上昇するごとに給脂間隔を半分にする（NSK、Grease Lubrication）。温度上昇により、それまで適切だった給脂計画でも潤滑不足に陥る。
いずれも規格外の単なる推奨事項ではない。ISO 281の修正定格寿命では、汚染係数と粘度比κを用いる。清浄度と油膜厚さは、寿命計算に直接組み込まれた補正要素である。
グリースと油の使い分け、充填量、給脂間隔、油膜比については、軸受潤滑の総合ガイドで詳しく解説している。異物侵入の防止については、密封形とシールド形軸受で各密封形式が実際に何を遮断できるかを確認できる。
荷重、はめあい、内部すきま：仕様段階で決まる損傷
運転開始前の仕様決定によって損傷要因となる項目が三つある。定格に対して過大な荷重、不適切なはめあい、運転温度に合わない内部すきま等級である。
過大荷重の影響は計算で決まる
ISO 281では、L₁₀は玉軸受で(C/P)の3乗、ころ軸受で10/3乗に比例する。この指数関係から、荷重を過小に見積もった場合の代償は明確に計算できる。
荷重が設計値を10%上回ると、計算寿命は玉軸受で約75%、ころ軸受で73%まで低下する。25%上回れば、寿命はほぼ半減する。これは実測値ではなく、規格で定めた指数から得られる計算値である。したがって、個別のデータがなくても荷重の過小見積りが寿命へ及ぼす影響を評価できる。CとC₀の定義、およびC/Pと寿命の関係については、動荷重と静荷重を参照されたい。
真性ブリネリング（永久圧痕）には明確な基準値がある
基本静定格荷重C₀は、任意に設定された上限ではない。最も荷重を受ける接触部における規定の計算接触応力、すなわち玉軸受で4 200 MPa、自動調心玉軸受で4 600 MPa、ころ軸受で4 000 MPaに対応する。この応力によって生じる総永久変形量は、約転動体直径の0.0001倍である（ISO 76:2006、数値はSKFによる）。
軸受をハンマで直接たたかない、圧入力は必ずはめあい側の軌道輪に加える、軸受を落下させないという指示は、この限界値に基づく。静止時に限界を超える荷重が加われば、軌道面に永久圧痕が生じる。
はめあいとすきま
はめあいが緩すぎると、はめあい面の微小運動によってフレッチングコロージョン（5.3.3.2）やクリープが生じ、酸化物の堆積が進むと最終的には軌道輪の割れに至る。逆にきつすぎると、円周応力が増し、ラジアル内部すきまも減少する。その結果、過大な予圧と発熱が生じ、極端な場合には強制破壊（5.6.2）に至る。
ここでは損傷位置が診断の決め手となる。損傷が軌道面ではなく取付け面にあるため、軌道面が正常で内輪内径面に酸化物が見られる場合は、運転荷重ではなくはめあいに原因があると判断できる。
内部すきまは常温で選定・測定される一方、その結果が現れるのは運転中である。しまりばめによって初期すきまが減少し、内輪と外輪の温度差によってさらに減少する。このため、冷間時に普通すきま（CN）であっても、高温運転時には予圧状態になることがある。運転すきまの計算で必要なすきまを求め、その結果に対応する呼び番号の補助記号を指定して発注する。軸のたわみや軸受箱のミスアライメント（芯ずれ）がある場合は、ミスアライメントとエッジロードで荷重分布への影響を確認できる。
電食：インバータの普及とともに増えた損傷モード
軸受に電流が流れると、放電によって軌道面が侵食される。可変周波数ドライブ（VFD）やインバータ駆動トラクションモータが使われる設備では、この損傷が広く見られるようになった。ISOの二つのサブモードは、外観も発生源も異なる。
過大電流による電食（5.4.2）では、材料が焼戻し温度または溶融温度まで加熱され、変色したクレーターが残る。典型的な原因は、落雷や、機械を適切に接地せずに行った溶接である。
漏れ電流による電食（5.4.3）は、電流強度が比較的低い場合に生じる。隣接する小さなクレーターが灰色の洗濯板状模様へ発達し、転動体の光沢が失われ、潤滑剤も変色する。SKFによると、インバータ駆動で迷走軸電流が流れる電動機に多い。
診断の決め手は規則性である。フルーティングの間隔は放電のタイミングと転動部の幾何形状で決まるため、均等に現れる。機械的損傷がこれほど規則正しく分布することはない。
SKFは電気自動車の条件を直接再現している。実際のEVモータでは10 kHzを超える高周波交流が発生するため、SKFは改造したボールオンディスク試験機を用い、弾性流体潤滑下で12.5 kHzの条件を再現した。試験ではフロスティング、ピッチング、フルーティングが生じ、NVH（騒音・振動・ハーシュネス）が悪化し、潤滑剤も劣化した（SKF Evolution、2024）。
この研究では、直感に反する結果も得られた。放電は一貫して油膜厚さが最小となる領域、すなわち電界強度が最も高い領域で始まった。また、最小油膜厚さを小さくすると、放電エネルギーと目視できる損傷が減少した。油膜が厚いほど絶縁破壊電圧は上がるが、1回の放電で放出されるエネルギーも増える。ただし、油膜を薄くしすぎれば、電気的損傷の代わりに機械的摩耗が生じる。SKFも最適範囲には追加研究が必要だと明記している。したがって、潤滑剤の選定では単に油膜を厚くすればよいわけではなく、電気的損傷と機械的摩耗の両方を考慮する必要がある。
恒久対策は仕様段階で講じる。軸を接地する、電気絶縁軸受を指定する、またはハイブリッド軸受で電流経路を遮断する方法がある。窒化ケイ素製転動体は電気抵抗が高く、軸受内の電流通過を防いで電食を抑制する（Schaeffler、Hybrid bearings）。自動車とEVについてはEVトラクションモータにおけるインバータ起因の軸受損傷を、ハイブリッドセラミックの位置付けについては軸受の種類を参照されたい。
白色組織き裂：六つの分類に収まらない損傷
早期故障の一部では、白色組織を伴う広範な表面下き裂網が生じる。これは規格の六つの外観分類にも、定格寿命の通常の解釈にも当てはまらない。特定の用途では、軸受が計算定格寿命の5%から10%で故障することがあり、その多くに共通する特徴が白色組織き裂である（SKF Evolution、2018）。
代表例は風力発電機の増速機である。実際の増速機寿命は、目標とされる20年を大幅に下回ることが多い。白色組織はく離はわずか6〜24か月で発生した例が報告され、軸方向き裂と白色組織き裂を伴う（Evans、Materials Science and Technology、2016）。同じ損傷は、自動車のドライブトレーン、オルタネータ、製紙工場、船舶推進装置でも見られる。
業界で見解が分かれているのは、その発生機構である。Evansによると、20年にわたる観察を経ても、誘因と発生機構をめぐる議論は続いている。SKFも2018年の記事で、約15年にわたる議論を経ても「主要関係者の間で根本原因と損傷機構について合意が得られていない」としている。寄与因子として、非金属介在物、激しいすべり、水素侵入、過渡荷重、迷走電流などが提案されている。
議論の基準となるSKFの公表見解は具体的である。白色組織き裂は「損傷連鎖の末端に発生し、早期故障した軸受のき裂網から生じる自然な結果」である。つまり、疲労故障の根本原因ではなく症状である。SKFは早期故障を、局所応力が局所強度を超える「最弱リンク」の観点から説明している。また、介在物は「すべての軸受鋼に本来存在する」とも述べている。結論は明確である。「単一の根本原因は存在せず、各故障事例をそれぞれの運転条件に照らして検討する必要がある」。
実物を調べる際には、この点が重要となる。六つの損傷モードだけでは白色組織き裂を分類できない。軸受が設計寿命のごく一部で故障し、軌道面に典型的な単一のフレーキングではなく軸方向き裂が見られる場合は、金属組織検査が必要である。
これは、「規格適合」だけでは不十分であることも示している。ISO 281に基づく定格荷重は、材料の最弱部が著しく弱化していないことを前提とする。その前提を左右するのは、ブランド名ではなく鋼の清浄度と熱処理である。介在物評価、硬さ、硬化層深さ、熱処理方法の根拠を確認する必要がある。圧延機用軸受の材料では各数値の意味を、軸受メーカーでは損傷解析に有用な資料を公開しているメーカーを解説している。
早期に捉え、繰り返さない仕様にする
軸受の劣化は、異音が聞こえるようになるよりはるかに早く検出できる。ただし、異常をどれだけ早く検知できるかは検出手法によって異なる。
状態監視の実務では、劣化を四段階で捉える。段階1は、およそ20 kHz以上の超音波域にだけ現れ、L₁₀寿命は10〜20%以上残っている。検出には、高周波復調、スパイクエネルギー、ショックパルスなどを用いる。段階2では、一般に2〜6 kHzとされる軸受固有振動数が励起され、残存寿命は5〜10%未満となる。段階3では、BPFO、BPFI、BSF、保持器回転周波数などの離散的な損傷周波数がスペクトルに現れ、高調波や回転周波数の側帯波を伴う。残存寿命は1〜5%未満である。段階4では、内部すきまの増大に伴って離散周波数が広帯域ノイズフロアに埋もれ、いつ致命的な故障に至ってもおかしくない（CBM Connect）。
これらは規格値ではなく、状態監視の実務で使われる目安として扱う必要がある。出典はISO文書ではなく、信頼性技術の実務家やベンダーであり、細部も一致していない。例えばLudecaの四段階資料では、軸受固有振動数を30 000から90 000 CPMとしており、上記の2から6 kHzとは異なる帯域である（Ludeca）。
数値の相違があっても、対応方針は変わらない。段階3を確認したら停止を計画し、可能な限り早い時点で交換する。機械を停止できない場合は、点検頻度を高める。段階4まで進むと、軸、軸受箱、カップリングにも二次損傷が及び、修理費用が増大する。
損傷モードを仕様へ反映する
診断は、その結果を設計、取付け、保全の判断に反映して初めて意味を持つ。各損傷モードには再発防止策があり、その多くは保全部門が機械を担当するより前の段階で決まる。
| 損傷モード（ISO箇条） | 再発防止策 | 決定時点 |
|---|---|---|
| アブレシブ摩耗（5.2.2） | シール選定、ろ過、取付け時の異物侵入防止 | 設計、取付け |
| 凝着摩耗（5.2.3） | 最小荷重の確認、すきまと予圧 | 設計 |
| 水分腐食（5.3.2） | 密封性能、排水、耐水性のある潤滑剤 | 設計、保全 |
| フレッチングコロージョン（5.3.3.2） | 荷重と回転輪に適合するはめあい公差 | 設計 |
| フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕、5.3.3.3） | 輸送時の固定、内外輪の個別梱包、予圧 | 保管、輸送 |
| 電食（5.4.2、5.4.3） | 軸接地、電気絶縁軸受またはハイブリッド軸受 | 設計 |
| 過大荷重による変形（5.5.2） | 静的安全係数s₀、圧入力をはめあい側の軌道輪だけに加える | 設計、取付け |
| 異物による圧痕（5.5.3） | 組立時の清浄度、ろ過 | 取付け、保全 |
| 表面起点疲労（5.1.3） | 実運転温度における粘度、κ、油膜比 | 設計、保全 |
| 強制破壊（5.6.2） | しまりばめの管理、テーパ穴軸受の押込み量測定 | 取付け |
調達でも同じ考え方が必要である。重要なのはブランドではなく、仕様を検証できるかどうかである。SKFの検査データでは、疲労が損傷原因に占める割合は2%にすぎない。供給者には、次の四点を確認する。
- 定格荷重の算出に用いた規格とその版。
- 標準出荷時の内部すきま等級。
- 密封装置が排除対象とするものと、その性能条件。
- 軸受鋼の清浄度と熱処理を裏付ける資料。
この四つの回答は、箱に記載された原産国よりも損傷挙動の予測に役立つ。中国製軸受を海外から調達する方法では、これらの情報を供給者から書面で取得する方法を解説している。
ANDEの圧延機用軸受と深溝玉軸受は、内部すきま等級と定格荷重の算出根拠を明示して出荷している。故障した軸受が手元にある場合は、技術部門が写真一式と運転条件を確認する。詳しくは技術部門へお問い合わせください。
よくある質問
軸受損傷の原因として最も多いのは何ですか？
SKF自身の検査データでは、最も大きな割合を占める原因は潤滑（36%）と異物混入（23%）である。以下、用途条件（18%）、取付け部（8%）、取扱い（8%）、電気（5%）、疲労（2%）と続く（SKF Evolution、2022）。ただし、母集団はSKFへ検査のために送られた軸受であり、使用中の全軸受ではない。SKFが公表する簡略な経験則も資料によって異なるため、数値だけでなく出典資料を併記する必要がある。
軸受のうち故障する割合はどの程度ですか？
約0.5%である。SKFによると、約90%の軸受は組み込まれた設備の寿命を上回る。約9.5%は故障前に予防交換され、約0.5%は損傷または故障を理由に交換される（SKF、PUB 14219/3、2025）。シェフラー/FAGも、期待寿命に達しない転がり軸受は全体の約0.35%にすぎないとしている。
ISO 15243の損傷モードにはどのようなものがありますか？
外観によって分類される六つ、すなわち転がり接触疲労（箇条5.1）、摩耗（5.2）、腐食（5.3）、電食（5.4）、塑性変形（5.5）、割れ及び破壊（5.6）である。この六つには14のサブモードがある。一部の資料では「カテゴリ1」から「カテゴリ6」などと番号を振り直しているが、ISO 15243:2017で使われるのは上記の箇条番号である。
真性ブリネリングとフォールスブリネリングの違いは何ですか？
真性ブリネリング（永久圧痕）は、過大荷重による変形（5.5.2）である。静的過大荷重や衝撃によって永久圧痕が生じる。材料は除去されずに押しのけられるため、通常は圧痕内部にも元の研削目が残る。
フォールスブリネリング（擬似ブリネル圧痕）は、腐食のサブモード（5.3.3.3）である。軸受が静止している間の振動や微小揺動によって、転動体ピッチ位置に生じる摩耗を指す。元の仕上げ面が摩滅し、赤色または黒色の酸化物を伴うことが多い。
前者は荷重と取付け、後者は振動、輸送、保管の問題である。NSKが示す対策には、輸送中に軸と軸受箱を固定することや、内外輪を個別に梱包することが含まれる。
外観だけで軸受損傷を診断できますか？
通常は外観から損傷モードを判別できる。ISO 15243はそのための規格である。ただし、根本原因の特定には、荷重、回転速度、はめあい、シールの状態、潤滑剤、駆動方式などの運転条件も必要となる。SKFも、モードの特定以上に、何が損傷を引き起こしたかを理解することが「おそらくより重要」であるとしている。焼付きに至るまで運転された場合や、表面下に原因がある場合は、金属組織試験が必要である。
まとめ
軸受の多くは機械本体の寿命を上回る。したがって、軸受の故障は部品単体の良否ではなく、使用条件に問題があることを示す場合が多い。診断では、次の点が特に重要である。
- 割合には必ず分母を付ける。 0.5%は使用中の全軸受、36%は検査された軸受の損傷原因、26%は同じ検査で特定された損傷モードを数えている。母集団の異なる数値を同列に扱わないことが重要である。
- ISO 15243の六つのモードは5.1から5.6までであり、原因ではなく外観を分類する。モードの特定は調査の第一歩であって、結論ではない。
- 外観からモードを、運転条件から原因を特定する。 痕跡内部に研削目が残るかどうかで真性ブリネリングとフォールスブリネリングを、フルーティング間隔の規則性で電食と機械的摩耗を見分ける。
- 予防可能な損傷原因の大半は、潤滑、異物混入、取扱い、はめあいに関係する。 SKFが原因を特定した損傷の約4分の3を占める一方、定格寿命に対応する疲労は2%である。
- 一部の早期故障は六つの分類に収まらない。 SKFの見解では、白色組織き裂は根本原因ではなく結果であり、単一の根本原因について業界の合意はない。
実務では、定格荷重を算出した規格、標準出荷時の内部すきま等級、密封装置が排除対象とするもの、鋼の清浄度と熱処理を裏付ける資料を確認する。そのうえで、交換軸受を組み込む前に、はめあい、油膜、駆動方式を点検する。管理可能な最大の原因については軸受潤滑ガイドを参照するか、問い合わせからANDEの技術部門へ写真一式と運転条件を送付いただきたい。
著者について
Jeff LiはANDE Bearingで軸受技術と国際調達について執筆している。自動車、重工業、再生可能エネルギー分野のOEMおよび補修市場の調達担当者を直接支援している。LinkedInでも情報を発信している。
