JPH10195630A - 圧縮残留応力プロファイルを仕立てることにより構成部品の耐疲労性を改善する方法、及び物品 - Google Patents
圧縮残留応力プロファイルを仕立てることにより構成部品の耐疲労性を改善する方法、及び物品Info
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- JPH10195630A JPH10195630A JP9347810A JP34781097A JPH10195630A JP H10195630 A JPH10195630 A JP H10195630A JP 9347810 A JP9347810 A JP 9347810A JP 34781097 A JP34781097 A JP 34781097A JP H10195630 A JPH10195630 A JP H10195630A
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチン
グの内の１つ以上に供される表層厚さ“ｔ”を有する表
層硬化された構成部品の耐疲労性を改善する。 【解決手段】 構成部品の表面での及びこの構成部品の
厚さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での疲れ強
さの大きさを決定する。表面での及びこの構成部品の厚
さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での、この構
成部品に作用する負荷された疲労応力の大きさも測定す
る。次いで、この構成部品の表面から厚さ“ｔ”までの
圧縮残留応力プロファイルを仕立てる。前記表面での及
び厚さ“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複数の点での圧
縮残留応力は、それぞれ、表面及び対応する複数の予め
選ばれた複数の点での疲れ強さより、少なくとも２５％
低い正味の合応力を得るに充分な大きさである。
グの内の１つ以上に供される表層厚さ“ｔ”を有する表
層硬化された構成部品の耐疲労性を改善する。 【解決手段】 構成部品の表面での及びこの構成部品の
厚さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での疲れ強
さの大きさを決定する。表面での及びこの構成部品の厚
さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での、この構
成部品に作用する負荷された疲労応力の大きさも測定す
る。次いで、この構成部品の表面から厚さ“ｔ”までの
圧縮残留応力プロファイルを仕立てる。前記表面での及
び厚さ“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複数の点での圧
縮残留応力は、それぞれ、表面及び対応する複数の予め
選ばれた複数の点での疲れ強さより、少なくとも２５％
低い正味の合応力を得るに充分な大きさである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に表層硬化さ
れた構成部品の耐疲労性を改善する方法に関し、より詳
しくは、炭素勾配の選択適用によって表層硬化された構
成部品の表層中に予め定められた圧縮残留応力を仕立て
る（ｔａｉｌｏｒ）ことにより耐疲労性を改善する方法
に関する。
れた構成部品の耐疲労性を改善する方法に関し、より詳
しくは、炭素勾配の選択適用によって表層硬化された構
成部品の表層中に予め定められた圧縮残留応力を仕立て
る（ｔａｉｌｏｒ）ことにより耐疲労性を改善する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】土工事機械における伝動装置及び車台に
使用されるベアリング、トラックローラ、歯車、ブシュ
並びに他のローリング、滑り、曲げ及び磨耗に曝される
構成部品は、耐磨耗性、破壊じん（靱）性、並びに曲げ
及びピッチングに対する耐疲労性が要求される。例え
ば、歯車の場合には、多数の変数、例えばスチール組
成、熱処理、微細構造、表面仕上げ、歯の形状及び合成
応力は、曲げ耐疲労性に影響する。
使用されるベアリング、トラックローラ、歯車、ブシュ
並びに他のローリング、滑り、曲げ及び磨耗に曝される
構成部品は、耐磨耗性、破壊じん（靱）性、並びに曲げ
及びピッチングに対する耐疲労性が要求される。例え
ば、歯車の場合には、多数の変数、例えばスチール組
成、熱処理、微細構造、表面仕上げ、歯の形状及び合成
応力は、曲げ耐疲労性に影響する。
【０００３】これらスチールの構成部品の耐久性及び信
頼性を増す１つの方法は表層硬化である。表層硬化は比
較的硬い外表面と比較的柔らかい内部芯を有する構成部
品をもたらし、浸炭のような方法によって達成される。
頼性を増す１つの方法は表層硬化である。表層硬化は比
較的硬い外表面と比較的柔らかい内部芯を有する構成部
品をもたらし、浸炭のような方法によって達成される。
【０００４】スチール構成部品の浸炭において、カーボ
ンポテンシャルはマルテンサイト出発（Ｍｓ）温度を支
配する。浸炭のような拡散の制御されるプロセスは、一
般に物品の表面で高い炭素レベルを生じる。この表面で
の炭素レベルは、浸炭された物品の芯での比較的低い炭
素レベルに徐々に下がる。上記炭素勾配プロファイル
は、Ｍｓが表面では比較的低く、当該物品の芯において
徐々に上昇するＭｓ勾配プロファイルを有する物品をも
たらす。
ンポテンシャルはマルテンサイト出発（Ｍｓ）温度を支
配する。浸炭のような拡散の制御されるプロセスは、一
般に物品の表面で高い炭素レベルを生じる。この表面で
の炭素レベルは、浸炭された物品の芯での比較的低い炭
素レベルに徐々に下がる。上記炭素勾配プロファイル
は、Ｍｓが表面では比較的低く、当該物品の芯において
徐々に上昇するＭｓ勾配プロファイルを有する物品をも
たらす。
【０００５】熱処理された構成部品中に、焼き入れの間
にオーステナイトがマルテンサイトに変化するとき生じ
る体積増加から、残留応力が発生することも公知であ
る。表層を通してのＭｓ温度の微分変化（ｄｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌ ｃｈａｎｇｅ）の故に、浸炭された構成
部品は圧縮残留応力を生ずる。
にオーステナイトがマルテンサイトに変化するとき生じ
る体積増加から、残留応力が発生することも公知であ
る。表層を通してのＭｓ温度の微分変化（ｄｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌ ｃｈａｎｇｅ）の故に、浸炭された構成
部品は圧縮残留応力を生ずる。
【０００６】本発明者等によってなされた研究までは、
物品のサイズ、表層の深さ、材料の硬化性及び表面炭素
がどのように表層硬化された構成部品における圧縮残留
応力に影響を与えるかは、良く理解されていなかった。
どの特定の規準が残留応力に最も大きく影響を与えるか
も良く理解されていなかった。構成部品の疲労性能を理
解し、仕立てることが可能でなく、供された撓み又は負
荷に対応して構成部品が予定された量の正味の合応力を
示すようにすることができなかったことが、長い間、大
きな疲れ寿命を示すようにそれらの伝動装置及び車台の
構成部品を設計する場合の隘路となっていた。
物品のサイズ、表層の深さ、材料の硬化性及び表面炭素
がどのように表層硬化された構成部品における圧縮残留
応力に影響を与えるかは、良く理解されていなかった。
どの特定の規準が残留応力に最も大きく影響を与えるか
も良く理解されていなかった。構成部品の疲労性能を理
解し、仕立てることが可能でなく、供された撓み又は負
荷に対応して構成部品が予定された量の正味の合応力を
示すようにすることができなかったことが、長い間、大
きな疲れ寿命を示すようにそれらの伝動装置及び車台の
構成部品を設計する場合の隘路となっていた。
【０００７】接触面積を広げるために、伝動装置及び／
又は車台の構成部品の表面での圧縮残留応力を減らすこ
とが望まれてきた。構成部品に作用する負荷された疲労
応力に対抗するようにその構成部品の圧縮残留応力プロ
ファイルを仕立て、これによってこの構成部品が供され
る正味合応力を低くし、これによってこの構成部品の耐
疲労性を改善することが望まれてきた。換言すれば、望
みの量の耐疲労性向上を示す構成部品を得るために、こ
の構成部品の予定された量の圧縮残留応力対深さを示す
ように仕立てられた構成部品を形成するのが望まれてい
た。
又は車台の構成部品の表面での圧縮残留応力を減らすこ
とが望まれてきた。構成部品に作用する負荷された疲労
応力に対抗するようにその構成部品の圧縮残留応力プロ
ファイルを仕立て、これによってこの構成部品が供され
る正味合応力を低くし、これによってこの構成部品の耐
疲労性を改善することが望まれてきた。換言すれば、望
みの量の耐疲労性向上を示す構成部品を得るために、こ
の構成部品の予定された量の圧縮残留応力対深さを示す
ように仕立てられた構成部品を形成するのが望まれてい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
に耐疲労性構成部品を設計するときに出会う１又はそれ
以上の問題を克服することを目的とする。
に耐疲労性構成部品を設計するときに出会う１又はそれ
以上の問題を克服することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様にお
いて、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの
内の１つ又はそれ以上に供され、表層厚さ“ｔ”を有す
る表層硬化された構成部品の耐疲労性を改善するための
方法が開示される。この構成部品の表面での及びこの構
成部品の厚さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点で
の疲れ強さの大きさが、この構成部品に掛けられる荷重
に対応して決定される。表面での及びこの構成部品の厚
さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での、この構
成部品に作用する負荷された疲労応力の大きさが測定さ
れる。この構成部品の表面から厚さ“ｔ”までの圧縮残
留応力プロファイルが仕立てられる。このプロファイル
は、上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残留応力
プロファイル、並びに上部及び下部の圧縮残留応力プロ
ファイルの間に閉じ込められた領域内での複数の圧縮残
留応力プロファイルからなる。前記表面での及び厚さ
“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複数の点での圧縮残留
応力は、それぞれ、表面及び対応する複数の予め選ばれ
た複数の点での疲れ強さより、少なくとも２５％低い正
味の合応力を得るに充分な大きさである。
いて、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの
内の１つ又はそれ以上に供され、表層厚さ“ｔ”を有す
る表層硬化された構成部品の耐疲労性を改善するための
方法が開示される。この構成部品の表面での及びこの構
成部品の厚さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点で
の疲れ強さの大きさが、この構成部品に掛けられる荷重
に対応して決定される。表面での及びこの構成部品の厚
さ“ｔ”に沿った予め定められた複数の点での、この構
成部品に作用する負荷された疲労応力の大きさが測定さ
れる。この構成部品の表面から厚さ“ｔ”までの圧縮残
留応力プロファイルが仕立てられる。このプロファイル
は、上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残留応力
プロファイル、並びに上部及び下部の圧縮残留応力プロ
ファイルの間に閉じ込められた領域内での複数の圧縮残
留応力プロファイルからなる。前記表面での及び厚さ
“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複数の点での圧縮残留
応力は、それぞれ、表面及び対応する複数の予め選ばれ
た複数の点での疲れ強さより、少なくとも２５％低い正
味の合応力を得るに充分な大きさである。
【００１０】本発明の他の態様において、改善された耐
疲労性を持ち、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッ
チングの内の１又はそれ以上に供される表層硬化された
構成部品が開示される。この構成部品は表面を持ち、表
層厚さは“ｔ”である。圧縮残留応力プロファイルはこ
の構成部品の表面から厚さ“ｔ”まで仕立てられる。前
記表面での及び厚さ“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複
数の点での圧縮残留応力は、それぞれ、表面及び対応す
る複数の予め選ばれた複数の点での疲れ強さより、少な
くとも２５％低い正味の合応力を得るに充分な大きさで
ある。
疲労性を持ち、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッ
チングの内の１又はそれ以上に供される表層硬化された
構成部品が開示される。この構成部品は表面を持ち、表
層厚さは“ｔ”である。圧縮残留応力プロファイルはこ
の構成部品の表面から厚さ“ｔ”まで仕立てられる。前
記表面での及び厚さ“ｔ”に沿った予め定め選ばれた複
数の点での圧縮残留応力は、それぞれ、表面及び対応す
る複数の予め選ばれた複数の点での疲れ強さより、少な
くとも２５％低い正味の合応力を得るに充分な大きさで
ある。
【００１１】本発明の更に他の態様においては、改善さ
れた耐疲労性を持ち表層硬化された歯車が開示される。
れた耐疲労性を持ち表層硬化された歯車が開示される。
【００１２】この明細書で用いられている用語「ローリ
ング」は、２つの物体の間の接触を記述するものであ
り、ここに他の表面に関する１の表面の運動が直線速度
及び回転速度で記述できるものである。用語「ローリン
グ」は、接点での表面速度が、例えば減磨ベアリングに
おけるように、等しいか又は平行である接触を含む。用
語「ローリング」は、例えば歯車におけるように、表面
速度における大きな差異が、接触の滑り成分の故に生じ
る接触をも含む。
ング」は、２つの物体の間の接触を記述するものであ
り、ここに他の表面に関する１の表面の運動が直線速度
及び回転速度で記述できるものである。用語「ローリン
グ」は、接点での表面速度が、例えば減磨ベアリングに
おけるように、等しいか又は平行である接触を含む。用
語「ローリング」は、例えば歯車におけるように、表面
速度における大きな差異が、接触の滑り成分の故に生じ
る接触をも含む。
【００１３】この明細書において使用されている用語
「滑り」は、第２の表面に関する第１の表面の運動が、
接触界面と一致する速度ベクトルで記述される２つの物
体の間の接触を記述する。燃料噴射プランジャー、バレ
ルアセンブリーズ（ｂａｒｒｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｉｅ
ｓ）、及びジャーナル軸受けは、滑り接触に供される構
成部品の例のいくつかである。
「滑り」は、第２の表面に関する第１の表面の運動が、
接触界面と一致する速度ベクトルで記述される２つの物
体の間の接触を記述する。燃料噴射プランジャー、バレ
ルアセンブリーズ（ｂａｒｒｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｉｅ
ｓ）、及びジャーナル軸受けは、滑り接触に供される構
成部品の例のいくつかである。
【００１４】この明細書で用いられている用語「磨耗」
は、第２の表面の結合された力及び速度によって１つの
表面から材料が除かれる２つの表面の間の接触を記述す
る。この材料の除去は、例えばＧＥＴ’ｓのアブレシブ
磨耗におけるように大きいこともあるし、例えば歯車の
歯のスコーリングにおけるように小さく、局部的であっ
てもよい。
は、第２の表面の結合された力及び速度によって１つの
表面から材料が除かれる２つの表面の間の接触を記述す
る。この材料の除去は、例えばＧＥＴ’ｓのアブレシブ
磨耗におけるように大きいこともあるし、例えば歯車の
歯のスコーリングにおけるように小さく、局部的であっ
てもよい。
【００１５】この明細書で用いられている用語「曲げ」
は、前記構成部品にカンチレバーのように負荷が掛か
り、この構成部品中に接触領域から遠ざかる様な成分の
合応力を作りだす、２つの物体の間の接触領域を記述す
る。例えば、バケットチップ（ｂｕｃｋｅｔ ｔｉｐ
ｓ）のようなＧＥＴ’ｓは、曲げ接触に付される。
は、前記構成部品にカンチレバーのように負荷が掛か
り、この構成部品中に接触領域から遠ざかる様な成分の
合応力を作りだす、２つの物体の間の接触領域を記述す
る。例えば、バケットチップ（ｂｕｃｋｅｔ ｔｉｐ
ｓ）のようなＧＥＴ’ｓは、曲げ接触に付される。
【００１６】ここで用いられている用語「浸炭」、「浸
炭する」、及び「カーボンポテンシャル」は、熱処理の
熱化学プロセス及び浸炭による表層硬化の分野の当業者
に一般に理解されているのと同じ意味である。浸炭は、
周知の技術であり、ここで更に詳細に説明する必要はな
い。
炭する」、及び「カーボンポテンシャル」は、熱処理の
熱化学プロセス及び浸炭による表層硬化の分野の当業者
に一般に理解されているのと同じ意味である。浸炭は、
周知の技術であり、ここで更に詳細に説明する必要はな
い。
【００１７】ここで用いられている用語「表層」は、構
成部品の硬化された外殻である。この硬化された表層は
浸炭又は機能的に勾配の付けられた材料の被着により得
られる。用語「表層厚さ“ｔ”」は、オーステナイトに
おける炭素含量が、ベーススチール組成における炭素含
量に実質的に等しいスチールの表面の下の距離の意味で
ある。
成部品の硬化された外殻である。この硬化された表層は
浸炭又は機能的に勾配の付けられた材料の被着により得
られる。用語「表層厚さ“ｔ”」は、オーステナイトに
おける炭素含量が、ベーススチール組成における炭素含
量に実質的に等しいスチールの表面の下の距離の意味で
ある。
【００１８】この明細書で用いられている用語「機能的
に勾配のある材料」は、１つの境界から他の境界へ連続
的に変化する組成及び／又は微細構造を有する材料の意
味である。
に勾配のある材料」は、１つの境界から他の境界へ連続
的に変化する組成及び／又は微細構造を有する材料の意
味である。
【００１９】ここで用いられている用語「熱スプレー」
は、オキシアセチレントーチ熱スプレー（ｏｘｙａｃｅ
ｔｙｌｅｎｅ ｔｏｒｃｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａ
ｙ）、ガス安定化プラズマスプレー、水安定化プラズマ
スプレー、燃焼熱スプレー、及び高速酸素燃料化スプレ
ー（ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙｇｅｎ ｆｕ
ｅｌｅｄ ｓｐｒａｙ）（ＨＶＯＣ）のような熱スプレ
ー技術の意味である。前記熱スプレー技術は上に列挙し
た方法に限られず、当業者に公知の他の代替熱スプレー
技術も用いうることは理解されるべきである。書名“Ｔ
ｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ
ＦＧＭｓ”Ｓ．Ｓａｍｐａｔｈ，Ｈ．Ｈｅｒｍａｎ，
Ｎ．Ｓｈｉｍｏｄａ，ａｎｄ Ｔ．Ｓａｉｔｏ著、ＭＲ
Ｓ Ｂｌｌｅｔｉｎ発行、２７〜３１頁、１９９５年、
なる技術刊行物（これをここに援用してこの明細書の記
載に含める）は、ＦＧＭｓを被着する熱スプレー法を開
示している。題名“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ｓｐｒａｙ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｃｏｒｒｏ
ｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ”，Ｒ．Ｃ．Ｒｕｃｋｅｒ，Ｊｒ．，ａｎｄ Ａ．
Ａ．Ａｓｈａｒｙ著、Ａｄｖａｃｅｓ ｉｎ Ｃｏａｔ
ｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒＣｏｒｒ
ｏｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
Ｃｏａｔｉｎｇｓ，１９９５年発行，８９〜９８頁なる
他の技術の記事は、種々の熱スプレー法を記載してお
り、これをここに援用してこの明細書の記載に含める。
は、オキシアセチレントーチ熱スプレー（ｏｘｙａｃｅ
ｔｙｌｅｎｅ ｔｏｒｃｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒａ
ｙ）、ガス安定化プラズマスプレー、水安定化プラズマ
スプレー、燃焼熱スプレー、及び高速酸素燃料化スプレ
ー（ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙｇｅｎ ｆｕ
ｅｌｅｄ ｓｐｒａｙ）（ＨＶＯＣ）のような熱スプレ
ー技術の意味である。前記熱スプレー技術は上に列挙し
た方法に限られず、当業者に公知の他の代替熱スプレー
技術も用いうることは理解されるべきである。書名“Ｔ
ｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ
ＦＧＭｓ”Ｓ．Ｓａｍｐａｔｈ，Ｈ．Ｈｅｒｍａｎ，
Ｎ．Ｓｈｉｍｏｄａ，ａｎｄ Ｔ．Ｓａｉｔｏ著、ＭＲ
Ｓ Ｂｌｌｅｔｉｎ発行、２７〜３１頁、１９９５年、
なる技術刊行物（これをここに援用してこの明細書の記
載に含める）は、ＦＧＭｓを被着する熱スプレー法を開
示している。題名“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ｓｐｒａｙ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｃｏｒｒｏ
ｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ”，Ｒ．Ｃ．Ｒｕｃｋｅｒ，Ｊｒ．，ａｎｄ Ａ．
Ａ．Ａｓｈａｒｙ著、Ａｄｖａｃｅｓ ｉｎ Ｃｏａｔ
ｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒＣｏｒｒ
ｏｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ
Ｃｏａｔｉｎｇｓ，１９９５年発行，８９〜９８頁なる
他の技術の記事は、種々の熱スプレー法を記載してお
り、これをここに援用してこの明細書の記載に含める。
【００２０】ここで用いられている「結合された」は、
基体の表面の凹凸による機械的に噛み合わせにより、熱
スプレーされた被膜の基体への結合の意味である。この
機械的噛み合わせは、例えば、グリッドブラストによ
り、基体の表面を粗くすることにより得られる。被膜の
結合強度は、ＡＳＴＭ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｐｒ
ａｃｔｉｃｅ Ｃ６３３によって測定される。
基体の表面の凹凸による機械的に噛み合わせにより、熱
スプレーされた被膜の基体への結合の意味である。この
機械的噛み合わせは、例えば、グリッドブラストによ
り、基体の表面を粗くすることにより得られる。被膜の
結合強度は、ＡＳＴＭ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｐｒ
ａｃｔｉｃｅ Ｃ６３３によって測定される。
【００２１】本発明の好ましい具体例において、ローリ
ング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの内の１又はそ
れ以上に供され、表層厚さ“ｔ”を有する表層硬化され
た構成部品の耐疲労性を改善する１つの方法は、以下の
工程を含む。
ング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの内の１又はそ
れ以上に供され、表層厚さ“ｔ”を有する表層硬化され
た構成部品の耐疲労性を改善する１つの方法は、以下の
工程を含む。
【００２２】構成部品に作用する負荷の大きさを測定す
る。次いで、前記構成部品の表面での及びこの構成部品
の厚さ“ｔ”の厚さに沿った予め定められた複数の点で
の疲れ強さの大きさを、この構成部品に掛かる負荷に応
じて測定する。これは、疲れ特性を測定する分野の当業
者に公知の種々の手段で達成できる。前記構成部品に、
この構成部品の表面において及び厚さ“ｔ”に沿った予
め定められた複数の点で作用する負荷された疲労応力の
大きさを測定する。有限要素分析（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌ
ｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）及びＸ線回折のような
方法を、そのような測定に使用する。当業者は、過度の
実験を行なうことなく、コンピューターシミュレーショ
ンにより、動的荷重状況（ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）についての構成部品の有限要素分
析（ＦＥＡ）を単に行うことにより、あるタイプの接触
状況についての適当な疲労応力プロファイルを作りだす
ことができる。
る。次いで、前記構成部品の表面での及びこの構成部品
の厚さ“ｔ”の厚さに沿った予め定められた複数の点で
の疲れ強さの大きさを、この構成部品に掛かる負荷に応
じて測定する。これは、疲れ特性を測定する分野の当業
者に公知の種々の手段で達成できる。前記構成部品に、
この構成部品の表面において及び厚さ“ｔ”に沿った予
め定められた複数の点で作用する負荷された疲労応力の
大きさを測定する。有限要素分析（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌ
ｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）及びＸ線回折のような
方法を、そのような測定に使用する。当業者は、過度の
実験を行なうことなく、コンピューターシミュレーショ
ンにより、動的荷重状況（ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ
ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）についての構成部品の有限要素分
析（ＦＥＡ）を単に行うことにより、あるタイプの接触
状況についての適当な疲労応力プロファイルを作りだす
ことができる。
【００２３】圧縮残留応力プロファイルが、構成部品の
表面から厚さ“ｔ”まで仕立てられる。このプロファイ
ルは、上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残留応
力プロファイル、並びに上部及び下部圧縮残留応力プロ
ファイルの間に閉じ込められた領域内での複数の圧縮残
留応力プロファイルからなる。表面での及び表層深さに
沿ってのこの構成部品に組み込まれた圧縮残留応力は、
その表層深さにおいて与えられたどんな点でも、圧縮残
留応力及び負荷された疲れ強さの合計が、その点での測
定された疲れ強さよりも小さくなることが重要である。
従って、表面での及び厚さ“ｔ”に沿った予め選ばれた
複数の点での圧縮残留応力は、それぞれ表面及び対応す
る予め定められた複数の点での疲れ強さよりも少なくと
も２５％低い正味の合応力を得るに充分な大きさである
ことが好ましい。
表面から厚さ“ｔ”まで仕立てられる。このプロファイ
ルは、上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残留応
力プロファイル、並びに上部及び下部圧縮残留応力プロ
ファイルの間に閉じ込められた領域内での複数の圧縮残
留応力プロファイルからなる。表面での及び表層深さに
沿ってのこの構成部品に組み込まれた圧縮残留応力は、
その表層深さにおいて与えられたどんな点でも、圧縮残
留応力及び負荷された疲れ強さの合計が、その点での測
定された疲れ強さよりも小さくなることが重要である。
従って、表面での及び厚さ“ｔ”に沿った予め選ばれた
複数の点での圧縮残留応力は、それぞれ表面及び対応す
る予め定められた複数の点での疲れ強さよりも少なくと
も２５％低い正味の合応力を得るに充分な大きさである
ことが好ましい。
【００２４】ここで用いられる「正味の合応力」は、与
えられた点での圧縮残留応力と負荷された疲労応力の合
計である。
えられた点での圧縮残留応力と負荷された疲労応力の合
計である。
【００２５】好ましい具体例において、上部圧縮残留応
力プロファイルは、表面で−４００ＭＰａ；厚さ“ｔ”
の４０％の所で−５０ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所
で０．０ＭＰａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．
０ＭＰａからなり、下部圧縮残留応力プロファイルは、
表面で−６００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の４０％の所で−１
００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所で−５０ＭＰａ；
及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．０ＭＰａからな
る。この構成部品が高い耐疲労性、特に耐曲げ疲労性及
び耐ピッチング疲労性を示すためには、表面で少なくと
も−４００ＭＰａの圧縮残留応力を有することが望まし
い。
力プロファイルは、表面で−４００ＭＰａ；厚さ“ｔ”
の４０％の所で−５０ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所
で０．０ＭＰａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．
０ＭＰａからなり、下部圧縮残留応力プロファイルは、
表面で−６００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の４０％の所で−１
００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所で−５０ＭＰａ；
及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．０ＭＰａからな
る。この構成部品が高い耐疲労性、特に耐曲げ疲労性及
び耐ピッチング疲労性を示すためには、表面で少なくと
も−４００ＭＰａの圧縮残留応力を有することが望まし
い。
【００２６】本発明の好ましい具体例において、前記圧
縮残留応力プロファイルは、その表層で炭素勾配を与え
ることによって得られる。この炭素勾配は浸炭の間にカ
ーボンポテンシャルを調整することにより付与できる。
好ましくは、このカーボンポテンシャルは、ＦＧＭ被膜
から表層を形成し、ＦＧＭ材料を前記構成部品上に熱ス
プレーする間にカーボンの正確な量を計量供給して硬い
ＦＧＭ被膜、又は「表層」を形成することにより与えら
れる。
縮残留応力プロファイルは、その表層で炭素勾配を与え
ることによって得られる。この炭素勾配は浸炭の間にカ
ーボンポテンシャルを調整することにより付与できる。
好ましくは、このカーボンポテンシャルは、ＦＧＭ被膜
から表層を形成し、ＦＧＭ材料を前記構成部品上に熱ス
プレーする間にカーボンの正確な量を計量供給して硬い
ＦＧＭ被膜、又は「表層」を形成することにより与えら
れる。
【００２７】このＦＧＭは望ましくはプラズマスプレー
により熱スプレーされる。ＦＧＭ被膜はその表面に形成
される。このＦＧＭ被膜は、望ましくは厚さが約０．５
mm〜約２０mm、好ましくは０．５mm〜２mmである。０．
５mm未満の厚さが望ましくないのは、それが薄過ぎてＦ
ＧＭ組成物中にカーボンを変化させることによりカーボ
ンプロファイルを仕立てることができないからである。
２０mmより大きな厚さが望ましくないのは、過剰に厚い
表層は疲れ寿命を減らすことがあるからである。
により熱スプレーされる。ＦＧＭ被膜はその表面に形成
される。このＦＧＭ被膜は、望ましくは厚さが約０．５
mm〜約２０mm、好ましくは０．５mm〜２mmである。０．
５mm未満の厚さが望ましくないのは、それが薄過ぎてＦ
ＧＭ組成物中にカーボンを変化させることによりカーボ
ンプロファイルを仕立てることができないからである。
２０mmより大きな厚さが望ましくないのは、過剰に厚い
表層は疲れ寿命を減らすことがあるからである。
【００２８】好ましい具体例において、上部炭素勾配プ
ロファイルは、ＦＧＭ被膜表面、即ち「新しい」表面で
０．８ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の２０％の所で１．０
ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の７５％の所で０．４ｗｔ％
の炭素；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．３ｗｔ％
の炭素からなり、下部炭素勾配プロファイルは、表面で
０．５ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の２０％の所で０．７
ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の７５％の所で０．２ｗｔ％
の炭素；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．２ｗｔ％
の炭素からなる。
ロファイルは、ＦＧＭ被膜表面、即ち「新しい」表面で
０．８ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の２０％の所で１．０
ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の７５％の所で０．４ｗｔ％
の炭素；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．３ｗｔ％
の炭素からなり、下部炭素勾配プロファイルは、表面で
０．５ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の２０％の所で０．７
ｗｔ％の炭素；厚さ“ｔ”の７５％の所で０．２ｗｔ％
の炭素；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．２ｗｔ％
の炭素からなる。
【００２９】構成部品の表面の清浄化、例えば溶剤によ
る清浄化、脱グリース、グリットブラスト、化学エッチ
ング及び超音波洗浄の通常の工程は、ＦＧＭ被膜又は表
層の熱スプレーに先立って実施される。
る清浄化、脱グリース、グリットブラスト、化学エッチ
ング及び超音波洗浄の通常の工程は、ＦＧＭ被膜又は表
層の熱スプレーに先立って実施される。
【００３０】本発明の好ましい具体例において、ＦＧＭ
は金属、セラミック又はサーメットから形成することが
できる。使用されるセラミックは炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、炭化タングステン（ＷＣ）、Ｃｒ2 Ｃ3 、ＢＣ4
及びこれらの混合物の内の１つであり得る。前記金属は
望ましくは、ＳＡＥ４０００、４１００、４３６０、４
６００、８６００、８８００もしくは９３００スチー
ル、又はこれらの混合物の内の１つである。サーメット
の例は、金属とセラミック、例えばニッケル−クロム−
アルミナ−イットリア合金（ＮｉＣｒＡｌＹ）、部分的
に安定化されたジルコニア（ＰＺＴ）を含むニッケル−
クロム（ＮｉＣｒ）、ＺｒＯ2 及びＹ2 Ｏ3 を含むＮｉ
ＣｒＡｌ、Ａｌ2 Ｏ3 を含むニッケル、炭化タングステ
ン、及び炭化コバルト−クロムを含む。
は金属、セラミック又はサーメットから形成することが
できる。使用されるセラミックは炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）、炭化タングステン（ＷＣ）、Ｃｒ2 Ｃ3 、ＢＣ4
及びこれらの混合物の内の１つであり得る。前記金属は
望ましくは、ＳＡＥ４０００、４１００、４３６０、４
６００、８６００、８８００もしくは９３００スチー
ル、又はこれらの混合物の内の１つである。サーメット
の例は、金属とセラミック、例えばニッケル−クロム−
アルミナ−イットリア合金（ＮｉＣｒＡｌＹ）、部分的
に安定化されたジルコニア（ＰＺＴ）を含むニッケル−
クロム（ＮｉＣｒ）、ＺｒＯ2 及びＹ2 Ｏ3 を含むＮｉ
ＣｒＡｌ、Ａｌ2 Ｏ3 を含むニッケル、炭化タングステ
ン、及び炭化コバルト−クロムを含む。
【００３１】
【実施例】以下の例Ａは、本発明の方法を例証するもの
で、ここに表層硬化された構成部品、例えば歯車は、望
ましくはＳＡＥグレード４６００で熱スプレーされて厚
さ約１．３mmの結合されたスチール表層を形成する。
で、ここに表層硬化された構成部品、例えば歯車は、望
ましくはＳＡＥグレード４６００で熱スプレーされて厚
さ約１．３mmの結合されたスチール表層を形成する。
【００３２】例Ａ ＳＡＥ４６００スチールの組成は以下のようである（重
量パーセント基準）：Ｓｉ ０．００５％、Ｍｎ ０．
１７％、Ｐ ０．００６％、Ｓ ０．０１５％、Ｃｒ
０．０３％、Ｎｉ １．７８％、Ｍｏ ０．５４％、Ｃ
ｕ ０．０９％、Ａｌ ０％、Ｃｏ ０％、Ｖ ０％、
Ｗ ０％、Ｎ ０．００１％未満、Ｏ１００ppm 、及び
残り鉄。このスチールの組成は、商品名“Ａｎｃｏｒｓ
ｔｅｅｌ ４６００”の下にＨｏｅｇａｎａｅｓ Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されている。熱スプレ
ーの間に表層厚さを蓄積している間に、このスチール組
成物中に、正確な量のカーボンを加え、図３に示されて
いるような炭素勾配プロファイルをＦＧＭ表層に与え、
その結果、図４に示されているような仕立てられた圧縮
残留応力プロファイルを与える。図３及び図４の結果
は、表層硬化された構成部品中の従来の炭素勾配、及び
生じた圧縮残留応力をそれぞれ表す図１及び図２に示さ
れた結果と比較される。図４に示される構成部品は、図
２に示される構成部品に比較して大きな疲れ寿命、特に
曲げ及びピッチングの疲れ寿命を示す。
量パーセント基準）：Ｓｉ ０．００５％、Ｍｎ ０．
１７％、Ｐ ０．００６％、Ｓ ０．０１５％、Ｃｒ
０．０３％、Ｎｉ １．７８％、Ｍｏ ０．５４％、Ｃ
ｕ ０．０９％、Ａｌ ０％、Ｃｏ ０％、Ｖ ０％、
Ｗ ０％、Ｎ ０．００１％未満、Ｏ１００ppm 、及び
残り鉄。このスチールの組成は、商品名“Ａｎｃｏｒｓ
ｔｅｅｌ ４６００”の下にＨｏｅｇａｎａｅｓ Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されている。熱スプレ
ーの間に表層厚さを蓄積している間に、このスチール組
成物中に、正確な量のカーボンを加え、図３に示されて
いるような炭素勾配プロファイルをＦＧＭ表層に与え、
その結果、図４に示されているような仕立てられた圧縮
残留応力プロファイルを与える。図３及び図４の結果
は、表層硬化された構成部品中の従来の炭素勾配、及び
生じた圧縮残留応力をそれぞれ表す図１及び図２に示さ
れた結果と比較される。図４に示される構成部品は、図
２に示される構成部品に比較して大きな疲れ寿命、特に
曲げ及びピッチングの疲れ寿命を示す。
【００３３】本発明は、ローリング、滑り、磨耗及び曲
げの接触の内の１つ又はそれ以上に絶えず供される耐疲
労性構成部品を作るために有用である。そのような構成
部品は、一般に、車両の車台、エンジン及び伝動装置に
使用される種々のタイプのベアリング及び歯車；トラッ
ク型のトラクター及び地ならし装置のトラック用のトラ
ックローラ及びトラックリンク；エンジン用のカムシャ
フト及びロッカーアーム、遊星伝動装置（ｐｌａｎｅｔ
ａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ）用の遊星シャフ
ト（ｐｌａｎｅｔ ｓｈａｆｔ）、及びＧＥＴｓであ
る。
げの接触の内の１つ又はそれ以上に絶えず供される耐疲
労性構成部品を作るために有用である。そのような構成
部品は、一般に、車両の車台、エンジン及び伝動装置に
使用される種々のタイプのベアリング及び歯車；トラッ
ク型のトラクター及び地ならし装置のトラック用のトラ
ックローラ及びトラックリンク；エンジン用のカムシャ
フト及びロッカーアーム、遊星伝動装置（ｐｌａｎｅｔ
ａｒｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ）用の遊星シャフ
ト（ｐｌａｎｅｔ ｓｈａｆｔ）、及びＧＥＴｓであ
る。
【００３４】本発明の他の態様、目的及び利点は、図
面、明細書及び請求の範囲の検討から得ることができ
る。
面、明細書及び請求の範囲の検討から得ることができ
る。
【図１】表層硬化された構成部品の従来の炭素勾配プロ
ファイルを示すグラフ。
ファイルを示すグラフ。
【図２】従来得られた図１の表層硬化された構成部品に
おける圧縮残留応力のグラフ。
おける圧縮残留応力のグラフ。
【図３】本発明の具体例による表層硬化された構成部品
の仕立てられた炭素勾配プロファイルのグラフ。
の仕立てられた炭素勾配プロファイルのグラフ。
【図４】本発明の具体例による図３の表層硬化された構
成部品における仕立てられた圧縮残留応力プロファイル
を示すグラフ。
成部品における仕立てられた圧縮残留応力プロファイル
を示すグラフ。
Claims (18)
- 【請求項１】 次の工程を含む、表層厚さ“ｔ”を有
し、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの内
の１又はそれ以上に供される表層硬化された構成部品の
耐疲労性を改善する方法：前記構成部品に作用する負荷
の大きさを測定する工程；前記負荷に対応する、前記構
成部品の表面での、及び前記構成部品の厚さ“ｔ”に沿
った予め選択された複数の点での疲れ強さの大きさを測
定する工程；前記構成部品の表面での、及び前記構成部
品の厚さ“ｔ”に沿った予め選択された前記複数の点で
の前記構成部品に作用する負荷された疲労応力の大きさ
を測定する工程；並びに上部圧縮残留応力プロファイ
ル、下部圧縮残留応力プロファイル、及び前記上部及び
下部の圧縮残留応力プロファイルの間に閉じ込められた
領域内での複数の圧縮残留応力プロファイル、からなる
前記構成部品の表面から厚さ“ｔ”までの圧縮残留応力
プロファイルを仕立てる工程；ここに、前記表面での、
及び厚さ“ｔ”に沿った前記複数の予め選択された点で
の前記圧縮残留応力は、前記表面及び前記予め定められ
た対応する点での疲れ強さより少なくとも２５％低い正
味合応力を得るに充分な大きさを有する。 - 【請求項２】 前記上部圧縮残留応力プロファイルが次
のものからなり：表面で、−４００ＭＰａ；厚さ“ｔ”
の４０％の所で−５０ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所
で０．０ＭＰａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．
０ＭＰａ、 前記下部圧縮残留応力プロファイルが次のものからな
る：表面で、−６００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の４０％の所
で−１００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所で−５０Ｍ
Ｐａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．０ＭＰａ、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記圧縮残留応力プロファイルが、前記
表面で、及び前記深さに沿って前記複数の予め定められ
た点での炭素勾配を与えることにより仕立てられる、請
求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記炭素勾配が、前記構成部品の浸炭の
間の浸炭雰囲気のカーボンポテンシャルを変化させるこ
とにより与えられる、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記炭素勾配が、次の工程を含む方法に
より、前記構成部品を予め選択された炭素勾配を有する
機能的に勾配の付けられた材料で被覆することにより与
えられる、請求項３に記載の方法：前記表面に機能的に
勾配の付けられた物質（ＦＧＭ）を熱的にスプレーして
新しい表面を有するＦＧＭで被覆された構成部品を形成
し、前記ＦＧＭ被膜は厚さ“ｔ”及び前記新しい表面か
ら前記厚さ“ｔ”に亘って下記の炭素勾配プロファイル
を持つ：上部炭素勾配プロファイル、下部炭素勾配プロ
ファイル、及び前記上部及び下部の炭素勾配プロファイ
ルの間に挟まれた領域内での複数の炭素勾配プロファイ
ル；前記上部炭素勾配プロファイルは次のものからな
り：新しい表面での炭素０．８ｗｔ％；厚さ“ｔ”の２
０％の所での炭素１．０ｗｔ％；厚さ“ｔ”の７５％の
所での炭素０．４ｗｔ％；厚さ“ｔ”の１００％の所で
の炭素０．３ｗｔ％；そして前記下部炭素勾配プロファ
イルは次のものからなる：新しい表面での炭素０．５ｗ
ｔ％；厚さ“ｔ”の２０％の所での炭素０．７ｗｔ％；
厚さ“ｔ”の７５％の所での炭素０．２ｗｔ％；厚さ
“ｔ”の１００％の所での炭素０．２ｗｔ％。 - 【請求項６】 前記ＦＧＭが、セラミックス、金属、サ
ーメット、又はこれらの混合物である、請求項５に記載
の方法。 - 【請求項７】 改善された耐疲労性、表層厚さ“ｔ”を
持ち、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチングの
内の１又はそれ以上に曝される表層硬化された構成部品
であって、次のものを含むもの：前記表面から構成部品
の厚さ“ｔ”に亘って次のものからなる圧縮残留応力：
上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残留応力プロ
ファイル、及び前記上部及び下部の圧縮残留応力プロフ
ァイルの間に閉じ込められた領域内での複数の圧縮残留
応力プロファイル；ここに、前記表面での、及び厚さ
“ｔ”に沿った前記複数の予め選択された点での前記圧
縮残留応力は、前記表面及び前記予め定められた対応す
る点での疲れ強さより少なくとも２５％低い正味合成応
力を得るに充分な大きさを有する。 - 【請求項８】 前記上部圧縮残留応力プロファイルが次
のものからなり：表面で、−４００ＭＰａ；厚さ“ｔ”
の４０％の所で−５０ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所
で０．０ＭＰａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．
０ＭＰａ；であり、 前記下部圧縮残留応力プロファイルが次のものからな
る：表面で、−６００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の４０％の所
で−１００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所で−５０Ｍ
Ｐａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．０ＭＰａ；
である、請求項７に記載の表層硬化された構成部品。 - 【請求項９】 前記圧縮残留応力プロファイルが、前記
表面で、及び前記深さに沿って前記複数の予め定められ
た点での炭素勾配を与えることにより仕立てられる、請
求項７又は８に記載の表層硬化された構成部品。 - 【請求項１０】 前記炭素勾配が、前記構成部品の浸炭
の間の浸炭雰囲気のカーボンポテンシャルを変化させる
ことにより与えられる、請求項９に記載の表層硬化され
た構成部品。 - 【請求項１１】 前記炭素勾配が、次の工程を含む方法
により、前記構成部品を予め選択された炭素勾配を有す
る機能的に勾配の付けられた材料で被覆することにより
与えられる、請求項９に記載の表層硬化された構成部
品：前記表面に機能的に勾配の付けられた物質（ＦＧ
Ｍ）を熱的にスプレーして新しい表面を有するＦＧＭで
被覆された構成部品を形成し、前記ＦＧＭ被膜は厚さ
“ｔ”及び前記新しい表面から前記厚さ“ｔ”に亘って
下記の炭素勾配プロファイルを持つ：上部炭素勾配プロ
ファイル、下部炭素勾配プロファイル、及び前記上部及
び下部の炭素勾配プロファイルの間に挟まれた領域内で
の複数の炭素勾配プロファイル；前記上部炭素勾配プロ
ファイルは次のものからなり：新しい表面での炭素０．
８ｗｔ％；厚さ“ｔ”の２０％の所での炭素１．０ｗｔ
％；厚さ“ｔ”の７５％の所での炭素０．４ｗｔ％；厚
さ“ｔ”の１００％の所での炭素０．３ｗｔ％；そして
前記下部炭素勾配プロファイルは次のものからなる：新
しい表面での炭素０．５ｗｔ％；厚さ“ｔ”の２０％の
所での炭素０．７ｗｔ％；厚さ“ｔ”の７５％の所での
炭素０．２ｗｔ％；厚さ“ｔ”の１００％の所での炭素
０．２ｗｔ％。 - 【請求項１２】 前記ＦＧＭが、セラミックス、金属、
サーメット、又はこれらの混合物である、請求項１１に
記載の表層硬化された構成部品。 - 【請求項１３】 改善された耐疲労性、表層厚さ“ｔ”
を持ち、ローリング、滑り、磨耗、曲げ及びピッチング
の内の１又はそれ以上に曝される表層硬化された歯車で
あって、次の工程で作られるもの：前記歯車に作用する
負荷の大きさを測定する工程；前記負荷に対応する、前
記歯車の表面での、及び前記歯車の厚さ“ｔ”に沿った
予め選択された複数の点での疲れ強さの大きさを測定す
る工程；前記歯車の表面での、及び前記歯車の厚さ
“ｔ”に沿った予め選択された前記複数の点での前記歯
車に作用する負荷された疲労応力の大きさを測定する工
程；並びに上部圧縮残留応力プロファイル、下部圧縮残
留応力プロファイル、及び前記上部及び下部の圧縮残留
応力プロファイルの間に閉じ込められた領域内での複数
の圧縮残留応力プロファイル、からなる前記歯車の表面
から厚さ“ｔ”までの圧縮残留応力プロファイルを仕立
てる工程；ここに、前記表面での、及び厚さ“ｔ”に沿
った前記複数の予め選択された点での前記圧縮残留応力
は、前記表面及び前記予め定められた対応する点での疲
れ強さより少なくとも２５％低い正味合応力を得るに充
分な大きさを有する。 - 【請求項１４】 前記上部圧縮残留応力プロファイルが
次のものからなり：表面で、−４００ＭＰａ；厚さ
“ｔ”の４０％の所で−５０ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０
％の所で０．０ＭＰａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所
で０．０ＭＰａ、 前記下部圧縮残留応力プロファイルが次のものからな
る：表面で、−６００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の４０％の所
で−１００ＭＰａ；厚さ“ｔ”の５０％の所で−５０Ｍ
Ｐａ；及び厚さ“ｔ”の１００％の所で０．０ＭＰａ、
請求項１３に記載の表層硬化された歯車。 - 【請求項１５】 前記圧縮残留応力プロファイルが、前
記表面で、及び前記深さに沿って前記複数の予め定めら
れた点での炭素勾配を与えることにより仕立てられる、
請求項１３又は１４に記載の表層硬化された歯車。 - 【請求項１６】 前記炭素勾配が、前記歯車の浸炭の間
の浸炭雰囲気のカーボンポテンシャルを変化させること
により与えられる、請求項１５に記載の表層硬化された
歯車。 - 【請求項１７】 前記炭素勾配が、次の工程を含む方法
により、前記歯車を予め選択された炭素勾配を有する機
能的に勾配の付けられた材料で被覆することにより与え
られる、請求項１５に記載の表層硬化された歯車：前記
表面に機能的に勾配の付けられた物質（ＦＧＭ）を熱的
にスプレーして新しい表面を有するＦＧＭで被覆された
歯車を形成し、前記ＦＧＭ被膜は厚さ“ｔ”及び前記新
しい表面から前記厚さ“ｔ”に亘って下記の炭素勾配プ
ロファイルを持つ：上部炭素勾配プロファイル、下部炭
素勾配プロファイル、及び前記上部及び下部の炭素勾配
プロファイルの間に挟まれた領域内での複数の炭素勾配
プロファイル；前記上部炭素勾配プロファイルは次のも
のからなり：新しい表面での炭素０．８ｗｔ％；厚さ
“ｔ”の２０％の所での炭素１．０ｗｔ％；厚さ“ｔ”
の７５％の所での炭素０．４ｗｔ％；厚さ“ｔ”の１０
０％の所での炭素０．３ｗｔ％；そして前記下部炭素勾
配プロファイルは次のものからなる：新しい表面での炭
素０．５ｗｔ％；厚さ“ｔ”の２０％の所での炭素０．
７ｗｔ％；厚さ“ｔ”の７５％の所での炭素０．２ｗｔ
％；厚さ“ｔ”の１００％の所での炭素０．２ｗｔ％。 - 【請求項１８】 前記ＦＧＭが、セラミックス、金属、
サーメット、又はこれらの混合物である、請求項１７に
記載の表層硬化された歯車。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/769,283 US5841033A (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | Process for improving fatigue resistance of a component by tailoring compressive residual stress profile, and article |
| US08/769283 | 1996-12-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195630A true JPH10195630A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=25084999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9347810A Withdrawn JPH10195630A (ja) | 1996-12-18 | 1997-12-17 | 圧縮残留応力プロファイルを仕立てることにより構成部品の耐疲労性を改善する方法、及び物品 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5841033A (ja) |
| JP (1) | JPH10195630A (ja) |
| DE (1) | DE19756202A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009537334A (ja) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | シエフレル・コマンデイトゲゼルシヤフト | 転がり軸受部材の製造方法及び転がり軸受部材 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7047786B2 (en) | 1998-03-17 | 2006-05-23 | Stresswave, Inc. | Method and apparatus for improving the fatigue life of components and structures |
| US6711928B1 (en) | 1998-03-17 | 2004-03-30 | Stresswave, Inc. | Method and apparatus for producing beneficial stresses around apertures, and improved fatigue life products made by the method |
| US6615636B2 (en) * | 1998-03-17 | 2003-09-09 | Stresswave, Inc. | Method and apparatus for improving the fatigue life of components and structures using the stresswave process |
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