JPWO2019008901A1 - Shot peening method - Google Patents
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Abstract
ショットピーニング方法は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体である被処理対象物に対して、投射材を投射するショットピーニング方法であって、被処理対象物の表面において溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、ノズルから投射材を投射することで、溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む。The shot peening method is a shot peening method of projecting a projection material onto an object to be processed which is a structure in which a first member and a second member are joined via a welded portion, and the object to be processed is The step of projecting the projection material from the nozzle with the tip of the nozzle directed to the welding peripheral portion adjacent to the welded portion on the surface of the surface of (1) to intensively perform shot peening treatment on the welding peripheral portion is included.
Description
本開示は、ショットピーニング方法に関する。 The present disclosure relates to a shot peening method.
溶接された被処理対象物に対して投射材を投射する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。例えば、下記特許文献1には、水平部材と垂直部材との隅肉溶接部に研掃材(投射材)を投射する方法が開示されている。簡単に説明すると、この先行技術による方法では、ブラストノズルから隅肉溶接部へ向けた研掃材の投射方向と水平部材とのなす角度を50〜80度に設定して研掃材を隅肉溶接部に投射している。これにより、水平部材の焼損塗膜の完全除去、垂直部材のヒュ−ムの完全除去、及び溶接ビ−ド部の表面粗さの最適化が図られている。 A method of projecting a projection material onto a welded target object is known (for example, refer to Patent Document 1). For example, Patent Document 1 below discloses a method of projecting a blasting material (projection material) onto a fillet weld between a horizontal member and a vertical member. Briefly, in this method according to the prior art, the angle between the horizontal member and the projection direction of the abrasive material directed from the blast nozzle to the fillet weld is set to 50 to 80 degrees to fillet the abrasive material. It is projected on the weld. As a result, the burned coating film on the horizontal member is completely removed, the fumes on the vertical member are completely removed, and the surface roughness of the weld bead portion is optimized.
しかしながら、上記先行技術は、被処理対象物の疲労強度の向上を目的としたショットピーニング処理ではなく、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができない。 However, the above-mentioned prior art is not a shot peening treatment for the purpose of improving the fatigue strength of the object to be processed, and cannot effectively realize the improvement of the fatigue strength of the object to be welded.
本開示は、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができるショットピーニング方法を説明する。 The present disclosure describes a shot peening method that can efficiently improve the fatigue strength of a welded target object.
本開示の一側面に係るショットピーニング方法は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体である被処理対象物に対して、投射材を投射するショットピーニング方法である。このショットピーニング方法は、前記被処理対象物の表面において前記溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を投射することで、前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む。 A shot peening method according to one aspect of the present disclosure is a shot peening method of projecting a projection material on an object to be processed that is a structure in which a first member and a second member are joined via a welded portion. is there. This shot peening method, in a state in which the tip of the nozzle is directed to the welding peripheral portion adjacent to the welding portion on the surface of the object to be processed, by projecting a projection material from the nozzle, the welding periphery Including a step of subjecting a portion to shot peening treatment intensively.
上記構成によれば、被処理対象物の溶接周囲部に対して、投射材を投射するノズルの先端を向けた状態で、当該ノズルから投射材を投射することで、溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理が施される。これにより、溶接時の熱の影響を受けて疲労強度が低下した溶接周囲部に、圧縮残留応力が効率良く付与される。その結果、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く行うことが可能となる。 According to the above configuration, the projection material is projected from the nozzle in a state in which the tip of the nozzle that projects the projection material is directed to the welding periphery of the object to be processed, so that the welding periphery is concentrated. Shot peening processing is performed. As a result, compressive residual stress is efficiently applied to the weld periphery where the fatigue strength is reduced due to the influence of heat during welding. As a result, it is possible to efficiently improve the fatigue strength of the welded target object.
一実施形態において、前記ショットピーニング処理を施す工程では、ショットピーニング処理が施されていない状態の前記被処理対象物における前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施してもよい。 In one embodiment, in the step of performing the shot peening process, the shot peening process may be intensively performed on the welding peripheral portion of the object to be processed in the state where the shot peening process is not performed.
上記構成によれば、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物における溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理が施される。 According to the above configuration, the shot peening process is intensively performed on the welding peripheral portion of the object to be processed in the state where the shot peening process is not performed.
一実施形態において、上記ショットピーニング方法は、前記ショットピーニング処理が施された前記被処理対象物における前記溶接周囲部の圧縮残留応力を測定する工程をさらに含んでもよい。 In one embodiment, the shot peening method may further include a step of measuring a compressive residual stress in the welding peripheral portion of the object to be treated that has been subjected to the shot peening treatment.
上記構成によれば、ショットピーニング処理が施された状態の被処理対象物における溶接周囲部の圧縮残留応力を測定することで、所望の圧縮残留応力が付与されているか否かを確認することができる。 According to the above configuration, it is possible to confirm whether or not a desired compressive residual stress is applied by measuring the compressive residual stress of the welding peripheral portion in the object to be processed in the state where the shot peening process is performed. it can.
一実施形態において、上記ショットピーニング方法は、前記圧縮残留応力を測定する工程において測定された前記圧縮残留応力が予め設定された基準値未満の場合に、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を再度投射することで、前記溶接周囲部に再度集中的にショットピーニング処理を施す工程をさらに含んでもよい。 In one embodiment, the shot peening method, when the compressive residual stress measured in the step of measuring the compressive residual stress is less than a preset reference value, with respect to the weld periphery, of the nozzle The method may further include a step of re-intensively performing shot peening treatment on the welding peripheral portion by re-projecting the projection material from the nozzle with the tip end facing.
上記構成によれば、測定された圧縮残留応力が基準値未満の場合には、被処理対象物における溶接周囲部に再度集中的にショットピーニング処理が施されるので、被処理対象物における溶接周囲部に圧縮残留応力をより確実に付与することができる。 According to the above configuration, when the measured compressive residual stress is less than the reference value, the shot peening treatment is intensively performed again on the weld periphery of the object to be treated, so that the weld periphery of the object to be treated is A compressive residual stress can be more reliably applied to the part.
一実施形態において、前記ショットピーニング処理を施す工程では、前記投射材の投射方向の中心線と前記溶接周囲部との成す角度が30°〜90°となるように前記ノズルの先端の向きが設定され、更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルから投射材が投射されてもよい。 In one embodiment, in the step of performing the shot peening process, the orientation of the tip of the nozzle is set such that the angle formed by the center line of the projection material in the projection direction and the welding peripheral portion is 30 ° to 90 °. Further, the shot material may be projected from the nozzle onto the welding peripheral portion under the shot peening processing condition capable of obtaining a compressive residual stress equal to or more than a preset predetermined value.
上記構成によれば、例えば投射材の投射方向の中心線と溶接周囲部との成す角度が30°未満である場合に比べて、投射された投射材から溶接周囲部にエネルギーを効率的に付与することができる。 According to the above configuration, for example, energy is efficiently applied from the projected shot material to the welding peripheral portion as compared with the case where the angle formed by the center line in the projection direction of the shot material and the welding peripheral portion is less than 30 °. can do.
一実施形態において、前記ノズルは、湾曲筒部を備えてもよい。前記湾曲筒部の中心軸線は、前記ノズルの内径の2倍以上の曲率半径で湾曲されてもよい。前記湾曲筒部には、前記中心軸線に沿って前記湾曲筒部を貫通する流路が設けられていてもよい。 In one embodiment, the nozzle may include a curved tubular portion. The central axis of the curved tubular portion may be curved with a radius of curvature that is at least twice the inner diameter of the nozzle. The curved tubular portion may be provided with a flow path that penetrates the curved tubular portion along the central axis.
上記構成によれば、ノズルは、流路が湾曲された湾曲筒部を備えているので、例えば溶接周囲部が臨む空間が狭い場合にそのような空間にノズルを配置するうえで有利である。また、湾曲筒部の中心軸線がノズルの内径の2倍以上の曲率半径で湾曲されているので、投射時には投射材が湾曲筒部の中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられる。 According to the above configuration, since the nozzle includes the curved tubular portion having the curved flow path, it is advantageous in arranging the nozzle in such a space when, for example, the space where the welding peripheral portion faces is narrow. Further, since the central axis of the curved tubular portion is curved with a radius of curvature that is at least twice the inner diameter of the nozzle, the projection material flows relatively smoothly through the curved tubular portion during projection. Therefore, energy loss during projection is suppressed.
一実施形態において、前記ノズルは、前記ノズルの基端側に位置する基端部と、前記ノズルの先端側に位置する先端部と、を備えてもよい。前記先端部は、前記基端部に対して屈曲されていてもよい。前記基端部の中心軸線と、前記先端部の中心軸線と、の成す角度が60°以下であってもよい。 In one embodiment, the nozzle may include a base end portion located on the base end side of the nozzle and a tip end portion located on the tip end side of the nozzle. The tip portion may be bent with respect to the base end portion. An angle formed by the central axis of the base end and the central axis of the tip may be 60 ° or less.
上記構成によれば、基端部に対して先端部が屈曲されているので、例えば溶接周囲部が臨む空間が狭い場合にそのような空間にノズルを配置するうえで有利である。また、基端部の中心軸線と、先端部の中心軸線と、の成す角度が60°以下であるので、投射時には投射材がノズルの中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられる。 According to the above configuration, the tip end portion is bent with respect to the base end portion, so that it is advantageous in arranging the nozzle in such a space, for example, when the welding peripheral portion faces a narrow space. Further, since the angle formed by the central axis of the base end and the central axis of the tip is 60 ° or less, the projection material flows relatively smoothly through the nozzle during projection. Therefore, energy loss during projection is suppressed.
一実施形態において、前記第二部材は、前記第一部材の表面に突き当てられていてもよい。前記溶接部は、前記第一部材の表面と前記第二部材の表面とによって形成された交差部に設けられてもよい。 In one embodiment, the second member may be butted against a surface of the first member. The welded portion may be provided at an intersection formed by the surface of the first member and the surface of the second member.
上記構成によれば、第一部材の表面と第二部材の表面とによって形成された交差部に溶接部が設けられる。このような被処理対象物の溶接周囲部に、圧縮残留応力を効率良く付与することができる。 According to the above configuration, the weld is provided at the intersection formed by the surface of the first member and the surface of the second member. A compressive residual stress can be efficiently applied to the welding periphery of such an object to be processed.
一実施形態において、前記溶接周囲部は、前記被処理対象物の前記表面において前記溶接部との境界に位置する溶接止端部から、前記溶接部とは反対側に延びてもよい。前記溶接周囲部の延在方向における長さは、前記延在方向に沿った前記溶接部の長さと等しくてもよい。 In one embodiment, the weld periphery may extend from a weld toe located at a boundary with the weld on the surface of the object to be processed, to a side opposite to the weld. The length of the weld periphery in the extending direction may be equal to the length of the weld along the extending direction.
上記構成によれば、溶接周囲部の延在方向において、溶接周囲部が溶接部と同程度の範囲に規定されるので、被処理対象物の疲労強度を効率的に向上させることが可能となる。 According to the above configuration, in the extending direction of the welding peripheral portion, the welding peripheral portion is defined in the same range as the welding portion, so that the fatigue strength of the object to be processed can be efficiently improved. ..
一実施形態において、前記被処理対象物は、前記第一部材の表面に対して複数の並設された前記第二部材がそれぞれ突き当てられた状態の構造体であってもよい。 In one embodiment, the object to be treated may be a structure in which a plurality of the second members arranged in parallel are abutted against the surface of the first member.
上記構成によれば、ショットピーニング処理を行う際に、隣り合う第二部材同士の間にノズルを配置しなければならない場合がある。これに対して、流路が湾曲された湾曲筒部を備えたノズル、又は基端側の部位に対して先端側の部位が屈曲されているノズルを用いることにより、例えば直線状のノズルに比べて、隣り合う第二部材同士の間にノズルを配置する作業性を向上させることが可能となる。 According to the above-mentioned composition, when performing shot peening processing, a nozzle may have to be arranged between adjacent 2nd members. On the other hand, by using a nozzle having a curved tubular portion with a curved flow path or a nozzle in which the tip end side portion is bent with respect to the base end side portion, for example, compared to a linear nozzle Thus, it becomes possible to improve the workability of disposing the nozzle between the adjacent second members.
本開示によれば、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができる。 According to the present disclosure, it is possible to efficiently improve the fatigue strength of a welded target object.
[第1の実施形態]
本開示の第1の実施形態に係るショットピーニング方法について図1及び図2を用いて説明する。図1は、第1の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。図2は、第1の実施形態に係るショットピーニング方法を実施する場合の作業状態を模式的に示す側面図である。なお、図1では、図示の便宜上、図中左側の構成部に対して図中右側の構成部を縮小した状態で図示している。[First Embodiment]
A shot peening method according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view schematically showing a shot peening apparatus and an object to be processed which are applied to the shot peening method according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view schematically showing a working state when the shot peening method according to the first embodiment is carried out. It should be noted that in FIG. 1, for the sake of convenience of illustration, the configuration unit on the right side of the drawing is shown in a contracted state with respect to the configuration unit on the left side of the drawing.
まず、図1及び図2に示されるショットピーニング装置(「加圧式ピーニング設備」ともいう。)10について概説する。なお、ショットピーニング装置10には、後述するノズル20の構造部を除いて、公知構成(例えば、特許第6107821号公報に開示された構成)を適用することができる。
First, the shot peening apparatus (also referred to as “pressurized peening equipment”) 10 shown in FIGS. 1 and 2 will be outlined. It should be noted that the
図1に示されるように、ショットピーニング装置10は、被処理対象物40に投射材を噴射(広義には投射)するための装置である。ショットピーニング装置10は、投射材を供給するためのタンク12を備えている。なお、投射材(ショット又はショット材ともいう)としては、例えば金属球が用いられる。投射材のビッカース硬さは被処理対象物40のビッカース硬さと同程度又はそれ以上である。タンク12は、その内部が加圧可能に構成されている。タンク12の下端にはカットゲート(図示省略)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
タンク12の下方には、ミキシングユニット14が隣接して設けられている。ミキシングユニット14は、ショット流量制御弁(図示省略)等を含んでいる。ミキシングユニット14は、配管16の流路中間部に接続されている。ミキシングユニット14と配管16との合流部にミキシング部15が設けられている。配管16の上流端には、圧縮空気供給用のコンプレッサ18(図中ではブロック化して図示)が接続されている。タンク12内が加圧された状態でタンク12の下端のカットゲート(図示省略)及びミキシングユニット14のショット流量制御弁(図示省略)が開かれた場合、タンク12から供給された投射材と、コンプレッサ18から供給された圧縮空気とが、ミキシング部15にて混合され、配管16の流路下流(図中左側)に流れる。
Below the
配管16の流路下流側の端部には、噴射用(投射用)のノズル20が接続されている。ミキシング部15に流れた投射材は、圧縮空気と混合された状態でノズル20の先端20Tから噴射(投射)される。ノズル20は、ノズル20の基端側に位置する基端部22と、ノズル20の先端側に位置する先端部24と、を備えている。基端部22には、基端部22の中心軸に沿って基端部22を貫通する直線状の流路が形成されている。先端部24には、先端部24の中心軸に沿って先端部24を貫通する直線状の流路が形成されている。基端部22に対して先端部24が屈曲されている。基端部22の中心軸線22Cを基端とは反対側に延長した延長線22Lと、先端部24の中心軸線24Cと、の成す角度αは、60°以下に設定されている。
An injection (projection)
図2に示されるように、被処理対象物40にショットピーニング処理を施す場合、被処理対象物40は投射室30の中に配置され、ノズル20は作業者Pによって把持される。なお、ショットピーニング装置10は、ノズル20を把持するロボットアーム(図示省略)を備えてもよい。
As shown in FIG. 2, when subjecting the
図1に示されるように、ショットピーニング装置10は、操作ユニット26を備えている。操作ユニット26としては、例えば、タッチパネル、キーボード、及びマウス等が挙げられる。操作ユニット26は、ショットピーニング処理する際の処理条件(例えば、コンプレッサ18から供給される圧縮空気の圧力、及び噴射(投射)させる投射材の量を含むショット条件の一部)を入力可能に構成されている。操作ユニット26は、入力操作に応じた信号を制御ユニット28に出力するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
制御ユニット28は、例えば、記憶装置及び演算処理装置等を有している。制御ユニット28は、操作ユニット26から出力された信号に基づいて、コンプレッサ18、ミキシングユニット14のショット流量制御弁(図示省略)、及びタンク12のカットゲート(図示省略)等を制御するように構成されている。すなわち、制御ユニット28には、操作ユニット26から出力された信号に応じたショット条件でショットピーニング処理を行うためのプログラムが予め記憶されている。なお、本実施形態では、操作ユニット26、制御ユニット28、タンク12及びミキシングユニット14等は、台車32(図2参照)の上に配置されている。
The
一方、被処理対象物40は、第一部材としての横部材42,43と、第二部材としての縦部材44と、を含む構造体(溶接構造物)である。横部材42,43及び縦部材44は、いずれも板状の部材である。横部材42と横部材43とは、互いに平行に配置されている。横部材42と横部材43との対向方向に沿って縦部材44が配置されている。横部材42,43及び縦部材44は、一方向(図1の紙面に垂直な方向)に延在している。
On the other hand, the
より具体的に説明すると、被処理対象物40では、縦部材44の一端が横部材42の表面に突き当てられ、縦部材44の他端が横部材43の表面に突き当てられている。横部材42の表面と縦部材44の両側の表面(主面)とは交差(直交)しており、交差部45Aを形成している。横部材42と縦部材44とは、交差部45Aにおいて溶接部46を介して互いに接合されている。横部材43の表面と縦部材44の両側の表面(主面)とは交差(直交)しており、交差部45Bを形成している。横部材43と縦部材44とは、交差部45Bにおいて溶接部47を介して互いに接合されている。なお、溶接部46は、縦部材44の両側の表面(主面)に設けられている。溶接部47は、縦部材44の両側の表面(主面)に設けられている。
More specifically, in the
溶接部46は、交差部45Aに沿って一方向(図1の紙面に垂直な方向)に延在している。溶接部46の形状は、三角柱状である。溶接部47は、交差部45Bに沿って一方向(図1の紙面に垂直な方向)に延在している。溶接部47の形状は、三角柱状である。被処理対象物40の表面には、溶接止端部A〜Dが形成されている。溶接止端部Aは、横部材42と溶接部46の外表面との境界部分である。溶接止端部Bは、縦部材44と溶接部46の外表面との境界部分である。溶接止端部Cは、横部材43と溶接部47の外表面との境界部分である。溶接止端部Dは、縦部材44と溶接部47の外表面との境界部分である。ここでは、左右対の溶接止端部A〜Dについて、左右対応関係にある部分同士に、便宜上、同一符号を付している。
The welded
一対の溶接部46の脚長aは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長aは、横部材42の表面と縦部材44の表面とが交差する位置(溶接部46の基端)から溶接止端部Aまでの、横部材42の表面に沿った長さである。一対の溶接部46の脚長bは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長bは、横部材42の表面と縦部材44の表面とが交差する位置(溶接部46の基端)から溶接止端部Bまでの、縦部材44の表面に沿った長さである。一対の溶接部47の脚長cは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長cは、横部材43の表面と縦部材44の表面とが交差する位置(溶接部47の基端)から溶接止端部Cまでの、横部材43の表面に沿った長さである。一対の溶接部47の脚長dは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長dは、横部材43の表面と縦部材44の表面とが交差する位置(溶接部47の基端)から溶接止端部Dまでの、縦部材44の表面に沿った長さである。ここでは、左右対の溶接部46,47の脚長a〜dについて、左右対応関係にある脚長同士に、便宜上、同一符号を付している。
The leg lengths a of the pair of welded
被処理対象物40の表面には、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yが形成されている。溶接周囲部42Xは、横部材42の表面において、溶接止端部Aと隣り合う部分(領域)である。具体的には、溶接周囲部42Xは、横部材42の表面のうち、溶接止端部Aから溶接部46(溶接部46の基端)とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部42Xは、溶接止端部Aから脚長aと同等の長さEaの範囲に位置する。溶接周囲部43Xは、横部材43の表面において、溶接止端部Cと隣り合う部分(領域)である。具体的には、溶接周囲部43Xは、横部材43の表面のうち、溶接止端部Cから溶接部47(溶接部47の基端)とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部43Xは、溶接止端部Cから脚長cと同等の長さEcの範囲に位置する。
Welding
溶接周囲部44Xは、縦部材44の表面において、溶接止端部Bと隣り合う部分(領域)である。具体的には、溶接周囲部44Xは、縦部材44の表面のうち、溶接止端部Bから溶接部46(溶接部46の基端)とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部44Xは、溶接止端部Bから脚長bと同等の長さEbの範囲に位置する。溶接周囲部44Yは、縦部材44の表面において、溶接止端部Dと隣り合う部分(領域)である。具体的には、溶接周囲部44Yは、縦部材44の表面のうち、溶接止端部Dから溶接部47(溶接部47の基端)とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部44Yは、溶接止端部Dから脚長dと同等の長さEdの範囲に位置する。ここでは、左右対の溶接周囲部42X,43X,44X,44Yについて、左右対応関係にある部分同士に、便宜上、同一符号を付している。
The weld
次に、残留応力測定装置50(図中ではブロック化して図示)について概説する。残留応力測定装置50は、被処理対象物40の圧縮残留応力を測定することが可能な装置である。残留応力測定装置50は、例えば、X線回折法を用いて残留応力を測定する装置であり、広義には「非破壊検査装置」である。この残留応力測定装置50には、一例として、特開2017−009356号公報に開示される残留応力測定装置が適用され得る。残留応力測定装置50の構成は公知であるため詳細説明を省略する。
Next, the residual stress measuring device 50 (blocked in the figure) will be outlined. The residual
なお、本実施形態では、残留応力測定装置50は、ショットピーニング装置10とは別個独立に設けられているが、ショットピーニング装置10の一部であってもよい。残留応力測定装置50は、制御ユニット28と通信可能に接続されて(図中の二点鎖線X参照)おり、残留応力測定装置50の測定結果を制御ユニット28に出力するように構成されてもよい。
In this embodiment, the residual
次に、図3を参照して、被処理対象物40に対して、投射材Sを投射してショットピーニング処理を行うショットピーニング方法について説明する。図3は、第1の実施形態に係るショットピーニング方法の一連の工程を示す工程図である。
Next, with reference to FIG. 3, a shot peening method of projecting the projection material S onto the
本実施形態のショットピーニング方法では、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに集中的に(重点的に)ショットピーニング処理が施される。具体的には、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yにノズル20の先端20Tを向けた状態で、ノズル20から投射材Sを投射することで、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに集中的に(重点的に)ショットピーニング処理が施される。なお、図中の一点鎖線SLは、ノズル20から投射される投射材Sの投射方向の中心線を示している。本実施形態のショットピーニング方法は、一例として、以下に説明するように、検査工程を含む複数の工程を有している。
In the shot peening method of the present embodiment, the shot peening processing is intensively (focused) applied to the welding
まず、被処理対象物40を準備する準備工程が行われる(工程ST11)。被処理対象物40は、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物である。そして、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに集中的に(重点的に)ショットピーニング処理が施される(工程ST12)。このショットピーニング処理は、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物40における溶接周囲部42X,43X,44X,44Yにノズル20の先端20Tを向けた状態で、ノズル20から投射材Sを投射することによって行われる。これにより、溶接時の熱の影響を受けて疲労強度が低下した溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに、圧縮残留応力が効率良く付与される。この点について補足説明すると、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yは、溶接時に引張残留応力が発生して疲労強度が低下する部位(熱影響部)である。溶接周囲部42X,43X,44X,44Yにショットピーニング処理が施されることで、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに圧縮残留応力が付与され、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yの疲労強度の向上及び耐応力腐食割れ性の向上が安定的に実現される。
First, a preparation step of preparing the
工程ST12について補足説明すると、ショットピーニング処理時に、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対して、ノズル20の先端20Tが向けられる位置は、徐々にシフトされる。また、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対する投射時間は、溶接部46,47に近付くほど長くなるように設定されてもよい。
A supplementary description of step ST12 will be made. During shot peening, the position at which the
工程ST12では、中心線SLと溶接周囲部42X,43X,44X,44Yとの成す角度β(入射角度)が30°〜90°となるようにノズル20の先端20Tの向きが設定される。更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対して、ノズル20から投射材が投射される。このため、例えば投射材Sの投射方向の中心線SLと溶接周囲部42X,43X,44X,44Yとの成す角度が30°未満である場合に比べて、投射された投射材Sから溶接周囲部42X,43X,44X,44Yにエネルギーを効率的に付与することができる。
In step ST12, the orientation of the
工程ST12の後に、検査工程(工程ST13)が行われる。この工程ST13では、被処理対象物40における溶接周囲部42X,43X,44X,44Yの圧縮残留応力が残留応力測定装置50を用いて測定される。これにより、ショットピーニング処理が施された状態の被処理対象物40における溶接周囲部42X,43X,44X,44Yの圧縮残留応力を確認することができる。
After step ST12, an inspection step (step ST13) is performed. In this step ST13, the compressive residual stress of the welding
そして、工程ST13において測定された圧縮残留応力が、予め設定された基準値未満であるか基準値以上であるかが判定される(工程ST14)。工程ST13において測定された圧縮残留応力が、基準値以上である場合には(工程ST14;NO)、本実施形態のショットピーニング方法の一連の工程が終了する。一方、工程ST13において測定された圧縮残留応力が、何らかの原因で、基準値未満である場合には(工程ST14;YES)、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに再度集中的にショットピーニング処理が施される(工程ST15)。
Then, it is determined whether the compressive residual stress measured in step ST13 is less than or equal to or greater than a preset reference value (step ST14). When the compressive residual stress measured in step ST13 is equal to or higher than the reference value (step ST14; NO), a series of steps of the shot peening method of the present embodiment is completed. On the other hand, if the compressive residual stress measured in step ST13 is less than the reference value for some reason (step ST14; YES), the shot peening process is concentrated again on the welding
このショットピーニング処理は、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対して、ノズル20の先端20Tを向けた状態で、ノズル20から投射材Sを再度投射することにより行われる。このため、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに圧縮残留応力をより確実に付与することができる。なお、このショットピーニング処理時にも、ノズル20の先端20Tの向きが工程ST12と同様に設定され、更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対して、ノズル20から投射材が投射される。このため、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yにエネルギーを効率的に付与することができる。そして、本実施形態のショットピーニング方法の一連の工程が終了する。
This shot peening process is performed by projecting the projection material S from the
本実施形態では、ノズル20では、基端部22に対して先端部24が屈曲されている。このため、例えば溶接周囲部42X,43X,44X,44Yが臨む空間が狭い場合(横部材42と横部材43との間隔が狭い場合)にそのような空間にノズル20を配置するうえで有利である。延長線22Lと中心軸線24Cとの成す角度αが60°以下に設定されているので、投射時には投射材がノズル20の内部を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられて効率の良いショットピーニング処理を行うことができると共に、ノズル20の内面の摩耗も抑えられる。
In the present embodiment, in the
以上説明したように、本実施形態のショットピーニング方法によれば、溶接された被処理対象物40の疲労強度の向上(ひいては品質の向上)を効率良く実現することができる。また、本実施形態では、無駄な投射を減らすことができるので、コストを抑えることができる。
As explained above, according to the shot peening method of the present embodiment, it is possible to efficiently improve the fatigue strength (and thus the quality) of the welded
[第2の実施形態]
次に、本開示の第2の実施形態に係るショットピーニング方法について、図4を用いて説明する。図4は、第2の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。なお、図4では、図1と同様に、図示の便宜上、図中左側の構成部に対して図中右側の構成部を縮小した状態で図示している。[Second Embodiment]
Next, a shot peening method according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a side view schematically showing a shot peening apparatus and an object to be processed which are applied to the shot peening method according to the second embodiment. Note that in FIG. 4, as in FIG. 1, for the sake of convenience of illustration, the component on the right side of the drawing is shown in a contracted state with respect to the component on the left side of the drawing.
図4に示されるように、本実施形態において適用されるショットピーニング装置(「加圧式ピーニング設備」ともいう。)60は、ノズル20(図1参照)に代えて、ノズル62を備える点で、第1の実施形態において適用されるショットピーニング装置10(図1参照)とは異なる。ショットピーニング装置60の他の構成は、第1の実施形態のショットピーニング装置10(図1参照)と同様の構成である。よって、第1の実施形態と同様の構成部については、同一符号を付してその説明を省略する。
As shown in FIG. 4, a shot peening apparatus (also referred to as “pressurized peening equipment”) 60 applied in the present embodiment has a
図4に示されるように、ノズル62は、直筒部64と、湾曲筒部66と、を備えている。直筒部64は、一方向に延びる筒状の部材である。直筒部64は、ノズル62の基端側に位置する。直筒部64には、直筒部64の中心軸に沿って直筒部64を貫通する直線状の流路64Pが形成されている。湾曲筒部66は、直筒部64から下方に湾曲しながら延びる筒状の部材である。湾曲筒部66は、ノズル62の先端62T側に位置する。湾曲筒部66には、湾曲筒部66の中心軸線66Cに沿って湾曲筒部66を貫通する流路66Pが形成されている。湾曲筒部66は、直筒部64に連続して形成されると共に、その中心軸線66Cがノズル62の内径66Dの2倍以上の曲率半径66Rで湾曲されている。なお、ショットピーニング処理時において、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対するノズル62の先端62Tの向きは第1の実施形態の図1に示されるノズル20の先端20Tの向きと同様に設定される。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態のショットピーニング方法は、ノズル20に代えて図4に示されるノズル62が適用されている点を除いて、第1の実施形態におけるショットピーニング方法と同様である。すなわち、本実施形態のショットピーニング方法では、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対して、投射材Sを投射するノズル62の先端62Tを向けた状態で、ノズル62から投射材Sを投射することで、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに集中的にショットピーニング処理が施される。本実施形態のショットピーニング方法は、第1の実施形態と同様に検査工程(工程ST13)を含む複数の工程(工程ST11〜ST15)を有する。以上により、本実施形態においても、前述した第1の実施形態と概ね同様の作用及び効果が得られる。
The shot peening method of the present embodiment is the same as the shot peening method of the first embodiment except that the
また、本実施形態では、ノズル62は、流路66Pが湾曲された湾曲筒部66を備えているので、例えば溶接周囲部42X,43X,44X,44Yが臨む空間が狭い場合(横部材42と横部材43との間隔が狭い場合)にそのような空間にノズル62を配置するうえで有利となっている。また、湾曲筒部66の中心軸線66Cがノズル62の内径66Dの2倍以上の曲率半径66Rで湾曲しているので、投射時には投射材が湾曲筒部66の中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられて効率の良いショットピーニング処理をすることができると共に、ノズル62の内面の摩耗も抑えられる。
Further, in the present embodiment, since the
[実施形態の補足説明]
なお、上記第2の実施形態では、ノズル62は、流路66Pが湾曲された湾曲筒部66をノズル62の先端62T側に備えているが、ノズルの構成はこれに限られない。上記第2の実施形態の変形例のノズルでは、湾曲筒部66が当該ノズルの基端側に配置されると共に、直筒部64が当該ノズルの先端側に配置されてもよい。また、他の変形例として、ノズルは、湾曲筒部66のみで構成されてもよい。[Supplementary Explanation of Embodiment]
In the second embodiment, the
上記第1及び第2の実施形態では、被処理対象物は図1、図2、及び図4に示される被処理対象物40であるが、被処理対象物はこれに限定されない。すなわち、被処理対象物は、図1、図2、及び図4に示される被処理対象物40以外の被処理対象物であってもよい。被処理対象物は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体であればよい。被処理対象物は、例えばボイラーの熱交換器で溶接部を含む構造物、図5(A)に示される被処理対象物70、及び図5(B)に示される被処理対象物80等であってもよい。以下、図5(A)に示される被処理対象物70及び図5(B)に示される被処理対象物80について概説する。
In the first and second embodiments described above, the target object is the
図5(A)に示されるように、被処理対象物70は、第一部材72と、複数(ここでは3つ)の第二部材74と、を備えている。第一部材72及び第二部材74は、平板状を呈している。被処理対象物70では、第二部材74の一端が第一部材72の表面に突き当てられている。複数の第二部材74は、互いに並設されている。第一部材72の表面と第二部材74の表面とは交差(直交)しており、交差部75を形成している。第一部材72と第二部材74とは、交差部75において溶接部76を介して互いに接合されている。複数の第二部材74は、各々の板厚方向が同一方向に設定されて直列に並ぶように配置されている。溶接部76は、交差部75に沿って延在している。溶接部76の延在方向に直交する断面形状は、略三角形状である。
As shown in FIG. 5A, the
図5(B)に示されるように、被処理対象物80は、第一部材82と、複数(ここでは8つ)の第二部材84と、を備えている。第一部材82は、平板状を呈している。第二部材84は、円筒状を呈している。被処理対象物80では、第二部材84の一端が第一部材82の表面に突き当てられている。複数の第二部材84は、互いに並設されている。第一部材82の表面と第二部材84の表面(外周面)とは交差(直交)しており、交差部85を形成している。第一部材82と第二部材84とは、交差部85において溶接部86を介して接合されている。複数の第二部材84は、一例として、直列に並ぶように配置されると共に並列に並ぶように配置されている。溶接部86は、交差部85に沿って環状に延在している。溶接部86の延在方向に直交する断面形状は、略三角形状である。
As shown in FIG. 5B, the
図5(A)に示される被処理対象物70及び図5(B)に示される被処理対象物80に対しては、第1及び第2の実施形態と同様のショットピーニング方法を適用することができ、第1及び第2の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。 A shot peening method similar to that of the first and second embodiments is applied to the object to be processed 70 shown in FIG. 5A and the object to be processed 80 shown in FIG. 5B. Therefore, it is possible to obtain the same operation and effect as those of the first and second embodiments.
一方、図5(A)及び(B)に示される被処理対象物70,80に対してはショットピーニング処理を行う際に、互いに隣り合う第二部材74,84同士の間にノズル20,62を配置しなければならない部分がある。これに対して、ノズル20では、基端部22に対して先端部24が屈曲されている。ノズル62は、湾曲筒部66を備えている。このため、例えば直線状のノズルに比べて、互いに隣り合う第二部材74,84同士の間にノズル20,62を容易に配置することができる。また、ノズル20,62を用いた場合、図5(A)に示される第二部材74の角部付近の被処理対象部に対しても、図5(B)に示される第二部材84の曲面形状部分の被処理対象部に対しても、比較的容易に投射材を投射することができる。
On the other hand, when the shot peening process is performed on the
なお、第1及び第2の実施形態と同様のショットピーニング方法が適用される被処理対象物は、例えば、図5(B)に示される円筒状の第二部材84に代えて、他の第二部材を備える被処理対象物であってもよい。他の第二部材としては、例えば、角筒状の第二部材、円柱状の第二部材、及び角柱状の第二部材等が挙げられる。また、第1及び第2の実施形態と同様のショットピーニング方法が適用される被処理対象物は、例えば、図5(A)に示される平板状の第一部材72及び図5(B)に示される平板状の第一部材82に代えて、他の第一部材を備える被処理対象物であってもよい。他の第一部材としては、円筒状及び球状の第一部材等が挙げられる。
The object to be processed to which the shot peening method similar to that of the first and second embodiments is applied is, for example, another second object instead of the cylindrical
また、上記第1及び第2の実施形態では、工程ST13において図1及び図4に示される残留応力測定装置50によって測定された圧縮残留応力が予め設定された基準値未満の場合に、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに再度集中的にショットピーニング処理が施されているが、被処理対象物の処理形態はこれに限られない。例えば、被処理対象物の処理形態は、工程ST11〜工程ST13で、完結するような処理形態であってもよい。
In the first and second embodiments, when the compressive residual stress measured by the residual
また、上記第1及び第2の実施形態では、工程ST12の後に、残留応力測定装置50を用いて、溶接周囲部42X,43X,44X,44Yの圧縮残留応力を測定する工程ST13が実行されているが、ショットピーニング方法は、工程ST13を有していなくてもよく、工程ST13の後の工程も有していなくてもよい。
In the first and second embodiments, after the step ST12, the step ST13 of measuring the compressive residual stress of the welding
また、上記第1及び第2の実施形態では、ノズル20,62から投射される投射材Sの投射方向の中心線SLと溶接周囲部42X,43X,44X,44Yとの成す角度βが30°〜90°となるようにノズル20,62の先端20T,62Tの向きが設定されている。溶接周囲部42X,43X,44X,44Yに対するノズル20,62の先端20T,62Tの向き(角度設定)は、上記以外の角度βに設定されてもよい。
Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, the angle (beta) which the central line SL of the projection direction of the projection material S projected from the
また、投射材を投射するノズルには、第1及び第2の実施形態に適用されたノズル20,62以外のノズルが適用されてもよい。例えば、直線状のノズル等が用いられ得る。
Further, nozzles other than the
なお、上述した実施形態のショットピーニング方法は、例えば、被処理対象物である構造体(第一部材及び第二部材などが溶接部により接合されてなる構造体)の一方向の長さが1〜100mであるとともに、その溶接部の脚長が5〜30mmである場合に、非常に効果的である。すなわち、他の方法で行うのに比べて溶接された被処理対象物(構造体)の疲労強度の向上を効率良く実現させることができる。 In the shot peening method of the above-described embodiment, for example, the length of one direction of the structure to be processed (the structure in which the first member and the second member are joined by the welding portion) is 1 When the leg length of the weld is 5 to 30 mm, it is very effective. That is, it is possible to efficiently improve the fatigue strength of the welded object (structure) to be processed, as compared with other methods.
なお、上記実施形態及び上述の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。 The above-described embodiment and the above-described modified examples can be implemented in an appropriate combination.
以上、本開示の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although an example of the present disclosure has been described above, the present invention is not limited to the above, and needless to say, various modifications can be made without departing from the scope of the invention. ..
20…ノズル、20T…先端、22…基端部、22C…中心軸線、22L…延長線、24…先端部、24C…中心軸線、40…被処理対象物、42…横部材(第一部材)、42X…溶接周囲部、43…横部材(第一部材)、43X…溶接周囲部、44…縦部材(第二部材)、44X,44Y…溶接周囲部、45A,45B…交差部、46…溶接部、47…溶接部、62…ノズル、62T…先端、66…湾曲筒部、66C…中心軸線、66D…内径、66R…曲率半径、70…被処理対象物、72…第一部材、74…第二部材、75…交差部、76…溶接部、80…被処理対象物、82…第一部材、84…第二部材、85…交差部、86…溶接部、A,B,C,D…溶接止端部、a,b,c,d…脚長、S…投射材、SL…中心線、α…角度、β…角度。 20 ... Nozzle, 20T ... Tip, 22 ... Base end, 22C ... Center axis, 22L ... Extension line, 24 ... Tip, 24C ... Center axis, 40 ... Object to be treated, 42 ... Transverse member (first member) , 42X ... Welding peripheral portion, 43 ... Transverse member (first member), 43X ... Welding peripheral portion, 44 ... Vertical member (second member), 44X, 44Y ... Welding peripheral portion, 45A, 45B ... Intersection portion, 46 ... Welded portion, 47 ... Welded portion, 62 ... Nozzle, 62T ... Tip, 66 ... Curved cylindrical portion, 66C ... Central axis line, 66D ... Inner diameter, 66R ... Curvature radius, 70 ... Object to be treated, 72 ... First member, 74 ... second member, 75 ... intersection, 76 ... welded portion, 80 ... object to be processed, 82 ... first member, 84 ... second member, 85 ... intersection, 86 ... welded portion, A, B, C, D ... Weld toe, a, b, c, d ... Leg length, S ... Shot material, SL ... Center line, α ... Angle, β …angle.
Claims (10)
前記被処理対象物の表面において前記溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を投射することで、前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む、ショットピーニング方法。A first member and a second member is a shot peening method of projecting a projection material, with respect to an object to be processed, which is a structure bonded via a welded portion,
The projection material is projected from the nozzle in a state where the tip of the nozzle is directed to the welding peripheral portion adjacent to the welded portion on the surface of the object to be processed, so that the shot is concentrated on the welding peripheral portion. A shot peening method including a step of performing a peening treatment.
前記湾曲筒部の中心軸線は、前記ノズルの内径の2倍以上の曲率半径で湾曲されており、
前記湾曲筒部には、前記中心軸線に沿って前記湾曲筒部を貫通する流路が設けられている、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のショットピーニング方法。The nozzle includes a curved tubular portion,
The central axis of the curved tubular portion is curved with a radius of curvature that is at least twice the inner diameter of the nozzle,
The shot peening method according to any one of claims 1 to 5, wherein a channel that penetrates the curved tubular portion along the central axis is provided in the curved tubular portion.
前記先端部は、前記基端部に対して屈曲されており、
前記基端部の中心軸線と、前記先端部の中心軸線と、の成す角度は、60°以下である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のショットピーニング方法。The nozzle includes a base end portion located on the base end side of the nozzle, and a tip end portion located on the tip end side of the nozzle,
The tip portion is bent with respect to the base end portion,
The shot peening method according to any one of claims 1 to 5, wherein an angle formed by the central axis of the proximal end portion and the central axis of the distal end portion is 60 ° or less.
前記溶接部は、前記第一部材の表面と前記第二部材の表面とによって形成された交差部に設けられる、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のショットピーニング方法。The second member is abutted against the surface of the first member,
The shot peening method according to claim 1, wherein the welded portion is provided at an intersection formed by the surface of the first member and the surface of the second member.
前記溶接周囲部の延在方向における長さは、前記延在方向に沿った前記溶接部の長さと等しい、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のショットピーニング方法。The weld periphery extends from the weld toe located at the boundary with the weld on the surface of the object to be processed, to the opposite side of the weld,
The shot peening method according to any one of claims 1 to 8, wherein a length of the welding peripheral portion in the extending direction is equal to a length of the welding portion along the extending direction.
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