HIGH FATIGUE STRENGTH COMPONENTS REQUIRING AREAS OF HIGH HARDNESS

• Main Author: HACKEL, Lloyd A
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 13.10.2016
• Subjects: CHEMISTRY; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUSMETALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE BY DECARBURISATION, TEMPERING OR OTHERTREATMENTS; METALLURGY; METALLURGY OF IRON; MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS

Metal components subject to wear or contact fatigue in a first area, and subject to bending, axial and/or torsional stress loading in a second area comprise a surface hardened, first surface layer in the first area; and a surface compressive-stress treated, second surface layer in the second area. The second surface layer has a material hardness different from, and typically lower than the first surface layer, and induced residual compressive stress to improve fatigue strength. Example components described include a gear, a cog, a pinion, a rack, a splined shaft, a splined coupling, a torqueing tool and a nut driving tool. A hybrid manufacturing process is described, including area-selective surface hardening combined with a process to add compressive stress to fatigue failure prone areas. L'invention concerne des éléments métalliques sujets à l'usure ou à la fatigue de contact dans une première zone et soumis à une contrainte de flexion, axiale et/ou de torsion dans une seconde zone, comprenant une surface durcie, une première couche de surface dans la première zone et une seconde couche de surface traitée par contrainte de compression de surface dans la seconde zone. La seconde couche de surface a une dureté de matériau différente de celle de la première couche de surface et généralement inférieure à cette dernière et une contrainte de compression résiduelle induite pour améliorer la résistance à la fatigue. Les exemples d'éléments décrits comprennent un engrenage, une dent, un pignon, une crémaillère, un accouplement à cannelures, un outil d'application de couple et un outil d'entraînement d'écrou. L'invention concerne également un procédé de fabrication hybride, comprenant un durcissement de surface sélectif d'une zone combiné avec un procédé pour ajouter une contrainte de compression à des zones susceptibles de subir une rupture par fatigue.