BRPI0916714B1 - Method of impact treatment, impact treatment device and soldered structure - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE TRATAMENTO DE IMPACTO, DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE IMPACTO E ESTRUTURA SOLDADA".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada, um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fatiga da mesma, e uma estrutura soldada superior em características de resistência de fadiga. Em particular, refere-se a um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada capaz de aperfeiçoar eficientemente as características de fadiga de uma junta soldada, onde a ocorrência de rachaduras de fadiga se torna um problema, em elementos de metal para estruturas submetidas à carga repetida usada em edifícios, navios, pontes, máquinas de construção, máquinas industriais, estruturas fora da costa, automóveis, etc. e um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga do mesmo e uma estrutura soldada superior em características de resistência de fadiga.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Estruturas de metal tais como navios, pontos, máquinas de construção, máquinas industriais, estruturas fora da costa, e automóveis, são feitas soldando juntos muitos elementos metálicos. Nestas partes soldadas, na parte limite, onde a superfície do metal de solda formando o friso de solda intercepta uma superfície de um elemento de metal (material de base) (referido como o pé do friso de solda) e sua vizinhança (daqui em diante referida como parte de pé do friso de solda), a tensão residual de tração permanece facilmente devido ao resfriamento no estado onde o metal de solda em estado de alta temperatura é restringido pelo material de base circundante. Além do mais, quando usado como uma estrutura, isto se torna uma parte onde a tensão se concentra facilmente devido à força externa aplicada no elemento.

Portanto, uma junta soldada usada em uma estrutura de metal pode sofrer de rachaduras de fadiga que ocorrem de uma parte de pé do friso de solda e que desenvolve em rachaduras críticas e fraturas devido à carga repetida. Adicionalmente, a tensão residual e concentração de tensão na parte de pé do friso de solda impede o aperfeiçoamento de características de fadiga de uma estrutura de metal.

Consequentemente, as rachaduras de fatiga que ocorrem em tal junta soldada têm um sério efeito na confiabilidade da estrutura inteira, assim uma variedade de métodos para aperfeiçoar as características de fadiga de juntas soldadas foram tentados no passado (por exemplo, vide Literaturas de Não Patente 1 e 2).

Especificamente, as Literaturas de não Patente 1 e 2, propõem métodos de reduzir a concentração de tensão em zonas de solda por (a) o método de usar um método mecânico (retificação) para alisar a zona de solda e (b) o método de usar solda TIG para retificar a zona de solda.

Adicionalmente, é também proposto um método de tratar a zona de solda por percussão (impacto) para introduzir tensão compressiva a partes onde as rachaduras de fadiga ocorrem e reduzem a concentração de tensão. Como um tratamento de impacto específico, (c) jato-percussão, (d) percussão de martelo, e também, recentemente, (e) tratamento de impacto ultrassônico (por exemplo, vide Literaturas de Patente 1 a 3) pode ser mencionado.

Adicionalmente, um método de tratar a vizinhança da parte de pé de solda por percussão (impacto) para aperfeiçoar a estrutura de metal da zona afetada por calor de solda perto da linha de fusão e aperfeiçoar a resiliência da zona afetada por calor é descrita na Literatura de Patente 4. No entanto, isto é para aperfeiçoar a qualidade de material no ponto de partida de fratura frágil baseado em fraturas frágeis em geral se formando a partir de defeitos que permanecem na linha de fusão da zona de solda e não aperfeiçoa as características de fadiga.

Adicionalmente, quando os métodos para aperfeiçoar as carac- terísticas de fadiga de uma parte de pé de soldar em uma extremidade de uma placa de nervura fixada por solda, métodos usando uma punção de compressão ou similar para aplicar tensão residual compressiva para a parte de pé de soldar (Literaturas de Patente 5 e 6) são descritos, no entanto, estes métodos são métodos para aperfeiçoar as características de fadiga na extremidade de uma placa de nervura submetida a "boxing" etc., e não podem ser aplicados na parte principalmente coberta pela presente invenção, isto é, a parte de pé de soldar que continua na direção de linha de solda. LISTA DE CITACÃO Literatura de patente PLT 1: Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2006-167724 PLT 2: Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2006-175512 PLT 3: Patente U.S. N°. 6.171.415 PLT 4: Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2004-149843 PLT 5: Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2006-320960 PLT 6: Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2006-312201 Literatura de não patente Não-PLT 1: Japan Road Association, "Fatigue in Steel Bridges", Maruzen Co., Maio 1997 Não-PLT 2: P. J. Haagensen and S.J. Maddox, IIW Recommen-dations on Post Weld Improvement of Steel and Aluminum Structures, XIII-1815-00, Revised 16 de fevereiro de 2004.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Sabe-se que de acordo com (a) a (e) acima, e outro tratamento para aperfeiçoar as características de resistência de rachadura de fadiga nas partes de pé de frisos de solda. Particularmente, o (e) tratamento de impacto ultrassônico fornece grandes efeitos de aperfeiçoamento por um tratamento de tempo relativamente curto, assim é visto como bastante promissor no setor industrial.

No entanto, este tratamento de impacto ultrassônico foi desenvolvido na suposição que o tratamento será realizado manualmente, assim existiram casos onde esta adoção era difícil tal como em estruturas exigindo tratamento contínuo por longas distâncias tal como em pontes de aço e guindastes e em fábricas e similares, onde a montagem está se tornando automatizada.

Adicionalmente, quando se instala um dispositivo de tratamento de impacto ultrassônico em um robô para realizar tratamento automatizado, desde que a linha do pé de um friso de solda normalmente deformará irregularmente, realizará precisamente o tratamento na parte de pé do friso de solda exige uma função de detecção de pé, um mecanismo de deslocamento seguindo a deformação, e outro controle automático avançado. Existiram casos onde a utilização comercial foi difícil a partir de uma perspectiva de custo bem como um resultado.

Adicionalmente, quando se aplica tratamento de impacto direto na parte de pé de um friso de solda, é necessário usar um pino de impacto combinando com o formato do pé do friso de solda. Dependendo do formato de pé do friso de solda, o pino de impacto pode encaixar no metal de solda da parte de pé, o tratamento pode parar, ou defeitos em formato de marcas de vinco ou entalhe afiado podem permanecer na parte de pé.

Portanto, a presente invenção propôs levar em consideração estas situações passadas e tem como seu objetivo fornecer um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga de uma junta soldada permitindo tratamento de percussão de martelo estável ou tratamento de impacto ultrassônico sem ser muito afetado por um formato de pé complicado de um friso de solda e permitindo que tensão residual compres-siva seja aplicada a uma parte maior na vizinhança do pé do friso de solda e um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga do mesmo e uma estrutura soldada superior em características de resistência à fadiga. O ponto principal da presente invenção tendo como seu objetivo para solucionar os problemas acima é como segue. (1) Um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga de uma junta soldada compreendendo pressionar um pino de impacto contra a superfície de um material de metal de base perto de um pé de um friso de solda e fazendo-o se mover relativamente na direção de linha de solda para aplicar tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico, o dito método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada caracterizado por: usar como um pino de impacto um pino de impacto tendo um raio de curvatura de ponta de Vt. ou menos de uma espessura do material de metal e entre 2 a 10 mm, e em uma superfície do material de metal de base até uma faixa onde uma distância do pé do friso de solda para o centro da posição de tratamento de impacto está dentro de 2.5 vezes o raio de curvatura do pino de impacto e onde o pino de impacto não contata o metal de solda durante o tratamento de impacto, aplicar percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico de modo a causar pela deformação de plástico residual de pino de impacto onde uma depressão de impacto tem uma profundidade de ranhura de 0,1 a 2 mm o rádio de curvatura de ponta do pino de impacto ou menos, e 1/10 ou menos da espessura do material de metal e onde a depressão de impacto tem uma largura de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais a profundidade de ranhura. (2) Um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada pressionando um pino de impacto contra a superfície de um material de metal de base perto de um pé de um friso de solda e fazendo-o mover com relação à direção de linha de solda para aplicar tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico, o dito método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada caracterizado por ser fornecido com: um detector de posição de pé detectando a posição do pé do friso de solda de um material tratado tendo a junta soldada, um mecanismo de tratamento aplicando tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto, um mecanismo de pressão de suporte suportando o mecanismo de tratamento e pressionando o pino de impacto contra a superfície do material de metal de base separado do pé do friso de solda do material tratado por uma distância predeterminada, uma base de dispositivo em que um do mecanismo de pressão de suporte ou material tratado é montado, e um mecanismo de movimento em que o outro do mecanismo de pressão de suporte ou material tratado é montado, o mecanismo propriamente dito sendo montado na base de dispositivo, e movendo relativamente o mecanismo de tratamento na direção de linha de solda baseada na posição de pé do friso de solda detectada pelo detector de posição de pé de soldar. (3) Uma estrutura soldada superior em características de resistência á fadiga em que uma zona de solda ou friso de solda de uma zona de risco de rachadura de fadiga pode ser identificada a partir de uma estrutura e estado de carga de uma estrutura soldada, a dita estrutura soldada caracterizada pelo fato de que: pelo menos uma superfície de um material de metal de base na vizinhança de um pé do friso de solda identificado é formada com uma depressão de impacto contínuo tendo um comprimento de 90% ou mais do comprimento do friso de solda identificado e formado por um pino de impacto em tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico e em que a depressão de impacto é formado na superfície do material de metal de base até uma faixa onde uma distância entre uma posição central na direção de largura e o pé do friso de solda está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura do fundo de ranhura e não contatando o friso de solda identificado e tem uma profundidade de ranhura de 0,1 a 2 mm, o raio de curvatura de fundo de ranhura ou menos, e 1/10 ou menos da espessura do material de metal e tem uma largura de 1,5 a 15 mm e cinco vezes a profundidade de ranhura ou mais.

BREVE DESCRICÂO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando um exemplo de uma junta soldada na qual a presente invenção é aplicada. A figura 2 é uma vista em perspectiva mostrando outro exemplo de uma junta soldada no qual a presente invenção é aplicada. A figura 3 é uma vista em seção transversal mostrando um estado onde um impacto é formado por um pino de impacto na superfície de um material de metal de base. A figura 4 é uma vista em perspectiva mostrando um exemplo de um dispositivo de tratamento de impacto parta aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção. A figura 5 é uma vista em perspectiva mostrando outro exemplo de um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção. A figura 6 é uma vista plana mostrando um exemplo de uma depressão de impacto quando a ruga do pé do friso de solda é pequena.

A figura 7 é uma vista plana mostrando um exemplo de uma depressão de impacto quando a ruga do pé do friso de solda é grande. DESCRICÂO DAS MODALIDADES

Abaixo, a modalidade da presente invenção será explicada em detalhe com referência aos desenhos.

Foi notado que, os desenhos usados na explicação seguinte mostram algumas vezes esquematicamente partes caracterizantes por conveniência para facilitar o entendimento dos recursos. As relações de dimensões dos componentes e similares não são sempre as mesmas que o estado real. A presente invenção fornece um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada compreendendo pressionar um pino de impacto contra uma superfície de um material de metal de base perto de um pé de um friso de solda e movê-lo relativamente na direção de linha de solda para aplicar o tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico e desse modo a-perfeiçoar as características de fadiga da junta soldada e um dispositivo de tratamento de impacto par aperfeiçoar as características de fadiga da mesma e uma estrutura soldada superior em características de resistência de fadiga.

Junta Soldada Primeiro, uma junta soldada na qual a presente invenção é aplicada será explicada.

Como uma junta soldada na qual a presente invenção é aplicada, por exemplo, uma junta soldada 10 tal como mostrada na figura 1 pode ser mencionada. Esta junta soldada 10 é uma assim chamada de junta soldada de topo 10 formada soldando a face terminal de uma placa de aço 11 na face terminal de outra placa de aço 12 voltada uma para a outra no mesmo plano. Quando se realiza tal solda, ranhuras são frequentemente usinadas antecipadamente nas faces de solda dos materiais de soldar, isto é, a paca de aço 11 e a outra placa de aço 12. As ranhuras destas placas de aço 11 e 12 são soldadas de topo, onde um friso de solda 20 é formado se projetando para os lados externos das placas de aço em vez de suas superfícies.

Adicionalmente, na presente invenção, na vizinhança do limite onde a superfície do metal de solda 20a de tal friso de solda 20 intercepta uma superfície de materiais de metal de um material de base (placa de aço 11 ou 12) (referida como o pé 20b do friso de solda 20), um pino de impacto 50 explicado posteriormente é pressionado e feito se mover relativamente na direção de linha de solda enquanto aplica tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico. Devido a isto, uma depressão de impacto 80, explicada posteriormente, é formada na superfície do material de metal base (placa de aço 11 ou 12) perto do pé 20b do friso de solda 20.

Adicionalmente, quando uma junta soldada na qual a presente invenção é aplicada, por exemplo, uma junta soldada 30 tal como mostrado na figura 2, pode ser mencionada. Esta junta soldada 30 é uma assim chamada junta soldada cruciforme formada posicionando as faces terminais de placas de aço 32 em posições voltadas para as duas superfícies principais de uma placa de aço 31 e soldando-as com solda filete. Adicionalmente, os frisos de solda 40 compreendidos de metal de solda 40a tendo seções transversais triangulares são formados em partes onde as duas superfícies principais da placa de aço 32 interceptam perpendicularmente as duas superfícies principais da placa de aço 31 (referidas como "cantos").

Adicionalmente, na presente invenção, um pino de impacto 50 explicado posteriormente é pressionado contra a vizinhança do lado do material de metal de base (placa de aço 31 ou 32) no limite onde a superfície do metal de solda 40a de um friso de solda 40 intercepta a superfície do material de metal de base (placa de aço 31 ou 32) (referida como o pé 40b do friso de solda 40) e movido relativamente na direção de linha de solda enquanto aplica tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultras-sônico. Devido a isto, uma depressão de impacto 90 explicado posteriormente é formada na superfície do material de metal de base (placa de aço 31 ou 32) na vizinhança do pé 40b do friso de solda 40.

Foi notado que, a junta soldada na qual a presente invenção é aplicada, não é limitada à junta soldada de topo 10 mostrada na figura 1 a-cima ou na junta soldada cruciforme 30 mostrada na figura 2 acima. A presente invenção pode ser amplamente aplicada em juntas soldadas onde um elemento é soldado a outro elemento, incluindo umas onde o friso de solda é curvado. Adicionalmente, uma variedade de métodos de soldar pode ser u-sada como métodos de soldar para tais juntas soldadas 10 e 30. Adicionalmente, solda de uma passagem a solda de múltiplas passagens podem também ser aplicadas. Método de Tratamento de Impacto para Aperfeiçoar Características de Fadiga de Junta Soldada A seguir, um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção será explicado.

Foi notado que, a presente modalidade será explicada dando como um exemplo um caso de aplicar tratamento a uma superfície de um material de metal de base na vizinhança do pé 20b do friso de solda 20 contatando a superfície principal da placa de aço 11 (material de metal de base) da junta soldada acima 10.

Um método de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção é caracterizado por, como mostrado aumentado na figura 3, usando, como um pino de impacto, um pino de impacto 50 tendo um raio de curvatura de ponta R de metade ou menos da espessura da placa de aço 11 e entre 2 a 10 mm para aplicar tratamento de percussão de martelo ou de impacto ultrassônico na superfície de um material de metal de base (placa de aço 11) até uma faixa onde a distância x do pé 20b do friso de solda 20 para o centro O da posição de tratamento de impacto está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50, e onde o pino de impacto 50 não contata o metal de solda 20a durante o tratamento de impacto, de modo a formar nela, pelo pino de impacto 50, a deformação plástica residual onde uma depressão de impacto 80 tem uma profundidade de ranhura y de 0,1 a 2 mm, o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 ou menos, e 1/10 ou menos da espessura t da placa de aço 11 e onde a depressão de impacto 80 tem uma largura z de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais a profundidade de ranhura y.

Especificamente, a razão pela qual "um pino de impacto 50 tendo um raio de curvatura de ponta R de metade ou menos a espessura da placa de aço 11 e entre 2 a 10 mm" é usado na presente invenção é porque a tensão compressiva residual pós-tratamento tem um efeito de aperfeiçoamento das características de fadiga, e porque o tamanho da região de tensão residual compressiva está relacionado com o tamanho das endentações causadas pelo pino de impacto 50.

Isto é, quando o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 é maior que Vz da espessura da placa de aço 11, se tornará necessário fornecer uma depressão de impacto 80 que fornece uma tensão no ponto de deformação plástica através quase da espessura inteira da placa de aço 11. Neste caso, a região plástica devido à depressão de impacto terminará atra- vessando para o lado oposto da placa de aço 11, assim a tensão residual compressiva gerada na parte de pé do friso de solda 20 se tornará pequena.

Adicionalmente, se o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 é menor que 2 mm, a região de tensão residual compressiva se torna mais estreita, de modo que se torna necessário atingir a vizinhança imediata do pé 20b do friso de solda 20 para impedir as rachaduras de fadiga. No entanto, devido às rugas de friso de solda 20 e similar, controlar a posição de tratamento com precisão é difícil. Adicionalmente, a abrasão na ponta do pino de impacto 50 se tornará intensa e a frequência de substituição do pino de impacto 50 aumentará, desse modo reduzindo a eficiência de tratamento.

Por outro lado, quando o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 excede 10 mm, será necessário fornecer uma força de impacto extremamente grande para formar uma ranhura para gerar tensão residual compressiva efetiva e o dispositivo de tratamento se tornará grande em tamanho. Adicionalmente, existem considerações que o tratamento de impacto terminará deformando o formato da estrutura soldada 10.

Adicionalmente, porque o pino de impacto 50 impacta o objeto a ser tratado localmente, e deforma plasticamente devido ao tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico, o pino de impacto 50 normalmente é feito usando um material de metal tendo uma resistência e uma dureza maiores que aquelas do material de metal do objeto a ser tratado (por exemplo, aço para uma estrutura soldada). A razão pela qual "a distância x do pé 20b do friso de solda 20 para o centro O da posição de tratamento de impacto está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50" na presente invenção é porque o tamanho da região de tensão residual compressiva acima mencionada está relacionado com o tamanho da depressão de impacto 80 feito pelo pino de impacto 50. Isto é, foi confirmado por análise FEM e experimentos que quanto maior o raio de curvatura da ponta R do pino de impacto 50, mais larga é a região gerada da tensão residual compressiva e, adicionalmente, que quanto mais perto da depressão de impacto 80, maior a tensão residual compressiva gerada e foi confirmado que uma tensão residual compressiva suficiente para aperfeiçoar as características de fadiga pode ser obtida. Portanto, mesmo se a depressão de impacto está dentro da faixa designada, é preferível que ela esteja tão perto da parte de pé de solda quanto possível. A razão para "aplicar tratamento de percussão de martelo ou de impacto ultrassônico na superfície de uma base de material de metal base (placa de aço 11) até uma faixa onde... o pino de impacto 50 não contata o metal de solda 20a durante o tratamento de impacto, de modo a formar nela, pelo pino de impacto 50, a deformação plástica residual" na presente invenção é porque o tratamento de impacto contínuo pelo pino de impacto 50 pode ser obstruído quando o pino de impacto 50 contata o metal de solda 20a. Foi notado que, na presente invenção, a menos que o tratamento de impacto contínuo é significantemente obstruído, o pino de impacto 50 pode fazer contato com o metal de solda 20a até certo ponto. A razão para a "depressão de impacto 80 tem uma profundidade de ranhura y de 0,1 a 2 mm, menos que ou igual ao raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50, e menos ou igual a 1/10 da espessura do material de metal (da placa de aço 11), e a largura z da depressão de impacto 80 sendo de 1,5 a 15 mm e maior que ou igual a cinco vezes a profundidade de ranhura y" na presente invenção é porque uma depressão de impacto 80 que é muito profundo se tornará uma fonte de concentração de tensão e uma deformação angular grande se formará na junta soldada 10, deformando o formato. Adicionalmente, quando a largura z da depressão de impacto 80 é muito larga, a eficiência de tratamento pode cair, e se a depressão de impacto 80 é rasa e estreita, a tensão residual compressiva que é eficaz para as características de fadiga será gerada, mas será insuficiente. Adicionalmente, a largura z da depressão de impacto 80 é determinada pelo raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 e a profundidade de tratamento, no entanto, a largura z aqui é determinada levando em conta a oscilação do dispositivo e posição alvos durante o tratamento. Isto é, a largura z de depressão de impacto 80 cairá na faixa acima se um impacto tendo uma profundidade suficiente é fornecido, no entanto, não existirá dano maior para as características de fadiga mesmo se esta faixa é excedida devido a um pino de impacto 50 tendo um raio de curvatura de ponta R, mas a eficiência de tratamento cairá. Adicionalmente, quando o raio de curvatura da ponta de pino de impacto é grande, P da figura 3 pode entrar em contato com o metal de solda facilmente, assim o diâmetro de pino pode ser feito fino para uma faixa onde a largura de depressão de impacto suficiente é obtida. Adicionalmente, a parte P da figura 3 onde a curvatura de ponta é terminada pode ser chanfrada e seu formato alisado.

Dispositivo de Tratamento de Impacto para Aperfeiçoar as Características de fadiga de Junta Soldada A seguir, um dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção pode ser amplamente classificado em dois tipos.

Os dispositivos de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada aplicando a presente invenção, podem ser amplamente classificados em dois tipos. Um é um tipo como o dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 60 (primeira modalidade), mostrado na figura 4, onde o lado do mecanismo de tratamento é fixado no lugar e o lado do material tratado é feito se mover, enquanto o outro é um tipo como o dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70 (segunda modalidade) mostradas na figura 5, onde o lado do material tratado é fixado no lugar e o lado de mecanismo de tratamento é feito se mover. Quanto a qual tipo selecionar, isto é, de preferência adequadamente selecionado de acordo com o objeto a ser tratado e o ambiente de tratamento (tratamento de uma estrutura exterior, tratamento dentro de uma fábrica, e similar).

Foi notado que, as primeira e segunda modalidades mostradas abaixo serão explicadas, dando como um exemplo um caso de aperfeiçoar as características de fadiga da junta soldada acima 10 como o material tratado, no entanto, o objeto a ser tratado pode ser a junta soldada acima 30 também. Adicionalmente, o tratamento pode ser realizado amplamente em estruturas soldadas sendo juntas soldadas onde um elemento é soldado em outro elemento.

Primeira Modalidade No dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 60 mostradas na figura 4 como a primeira modalidade, o lado de mecanismo de tratamento é fixado na base do dispositivo 65, e o mecanismo de movimento (não mostrado) carregando o material tratado (junta soldada) e deslizando é fornecido na base do dispositivo 65. Este mecanismo de movimento pode mover a junta soldada 10 em um estado onde a direção de deslizamento e a direção longitudinal do friso de solda 20 são combinadas.

Adicionalmente, o dispositivo de tratamento de impacto para a-perfeiçoar as características de fadiga 60 é fornecido com um mecanismo de tratamento 61 posicionado acima deste mecanismo de movimento e encaixado com o pino de impacto 50 e um mecanismo de pressão de suporte 62 ao qual este mecanismo de tratamento 61 está fixado. Este mecanismo de pressão de suporte 62 compreende um braço de suporte 63 e um dispositivo de pressão 64 é fixado na base do dispositivo 65. O mecanismo de tratamento 61 pressiona o pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) separada do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada, e aplica tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultras-sônico. Uns descritos, por exemplo, nas Literaturas de Patente 1 a 3 e similares, podem ser empregados. Foi notado que, o tratamento de percussão de martelo e o tratamento de impacto ultrassônico eram conhecidos no passado, e assim explicações detalhadas são omitidas. Foi notado que, na presente invenção, cada um dos tratamentos de impacto de tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico podem ser usados, porque o retrocesso em tratamento é comparativamente baixo, o rendimento de tratamento é alto, etc., o tratamento de impacto ultrassônico é mais vantajoso que o tratamento de percussão de martelo. Adicionalmente, é possível realizar o tratamento de impacto usando ferramentas de ar e outras ferra- mentas vibratórias, no entanto, o rendimento é pequeno e em comparação com o tratamento de impacto ultrassônico, a eficiência de tratamento é geralmente baixa. O mecanismo de pressão de suporte 62 suporta o mecanismo de tratamento 61 de modo que enquanto pressiona a ponta do pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) com uma carga apropriada, o pino de impacto 50 não se desvia da posição de tratamento alvo devido à vibração de impacto. Adicionalmente, é suficiente para o mecanismo de pressão de suporte 62 gerar uma carga de pressão na extensão do peso (várias centenas de gramas para várias dúzias de quilogramas) do mecanismo de tratamento 61 a partir das condições de tratamento gerais do tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico realizado pelo mecanismo de tratamento 61. Foi notado que, um mecanismo que absorve o retrocesso do pino de impacto 50 pode ser adicionado ao mecanismo de pressão de suporte 62 para proteger o dispositivo e similar.

Neste aspecto, para posicionar o pino de impacto 50 na superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) que é separado do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada, é necessário confirmar a posição do pé 20b na parte não tratada na direção de tratamento., portanto, oi dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga 60 é fornecido com um detector de posição de pé 66 para detectar a posição de pé do friso de solda 20.

Para este detector de posição de pé 66, um sensor de formato obtendo informação avançada por um laser ou um sensor de borda identificando o material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) e o metal de solda 20a de uma imagem usada para um sensor de pé ou outro sensor reconhecendo o limite entre o material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) e o metal de solda 20a é de preferência usado. Adicionalmente, quando o formato ou posição do pé 20b já é conhecido antecipadamente, o sensor de pé pode ser omitido, e o pino de impacto 50 movido em correspondência ao pé 20b já conhecido do friso de solda 20.

Adicionalmente, este dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 60 é fornecido com um controlador de posição de pino de impacto 67 controlando o movimento do pino de impacto 50 para uma direção interceptando a direção de linha de solda baseado na posição de pé do friso de solda 20 detectada pelo detector de posição de pé de soldar 66. Este controlador de posição de pino de impacto 67 é posicionado entre o mecanismo de tratamento 61 e o mecanismo de pressão de suporte 62 e controla o movimento do mecanismo de tratamento 61 montado de modo deslizante no mecanismo de pressão de suporte 62 para uma direção interceptando a direção de linha de solda. O dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga 60 tendo tal estrutura acima é capaz de mover relativamente o pino de impacto 50 na direção de linha de solda com respeito à junta soldada 10 pelo mecanismo de movimento deslizando a junta soldada 10 enquanto pressiona o pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) separado do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada baseada na posição de pé do friso de solda 20 detectada pelo detector de posição de pé de solda 66. Devido a isto, é possível realizar o tratamento de percussão de martelo contínuo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto 50.

Isto é, este dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 60 continuamente realiza o tratamento de impacto com o pino de impacto 50 na superfície do material de metal de base (material de aço 11 ou 12) que é separado por uma distância predeterminada de uma posição de origem de uma rachadura de fadiga, isto e, o pé 20b do friso de solda, tornando possível a adição de uma tensão residual com-pressiva adequada para aperfeiçoar as características de fadiga da junta de solda 10 e permitindo que uma estrutura soldada tendo uma alta propriedade de resistência de rachadura de fadiga seja obtida.

Seaunda Modalidade O dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga 70 mostradas na figura 5, quando a segunda modalidade é fornecida com uma base de dispositivo, não mostrada. A junta soldada 10 pode ser carregada nesta base de dispositivo.

Adicionalmente, o dispositivo de tratamento de impacto para a-perfeiçoar as características de fadiga 70 é fornecido com um mecanismo de tratamento 71 posicionado acima desta base de dispositivo e encaixar com o pino de impacto 50, um mecanismo de pressão de suporte 72 no qual este mecanismo de tratamento 71 é fixado, e um mecanismo de movimento 73 deslizando este mecanismo de pressão de suporte 72 em uma direção. O mecanismo de tratamento 71 pressiona o pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) separado do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada e aplica o tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ul-trassônico. Pode ser aqueles descritos por exemplo, nas Literaturas de Patente 1 a 3 e similares. Foi notado que, o tratamento de percussão de martelo e o tratamento de impacto ultrassônico eram conhecidos no passado, e assim explicações detalhadas são omitidas. Foi notado que, na presente invenção, cada um dos tratamentos de impacto do tratamento de percussão de martelo e do tratamento de impacto ultrassônico pode ser usado, no entanto, porque o retrocesso em tratamento pé comparativamente baixo, o rendimento do tratamento é alto, etc., o tratamento de impacto ultrassônico é mais vantajoso que o tratamento de percussão de martelo. Adicionalmente, é possível realizar o tratamento de impacto usando ferramentas de ar e outras ferramentas vibratórias, no entanto, o rendimento é pequeno e em comparação com tratamento de impacto ultrassônico, a eficiência de tratamento é em geral baixa. O mecanismo de pressão de suporte 72 suporte o mecanismo de tratamento 71 de modo que enquanto pressiona a ponta do pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) com uma carga apropriada, o pino de impacto 50 não desvia da posição de tratamento alvo devido a vibração de impacto. Adicionalmente, é suficiente para o mecanismo de pressão de suporte 72 gerar uma carga de pressão na medida em que o peso (várias centenas de gramas para várias dúzias de quilogramas) do mecanismo de tratamento 71 das condições de tratamento geral do tratamento de percussão de martelo e o tratamento de impacto ultrassônico realizado pelo mecanismo de tratamento 71. Foi notado que, um mecanismo absorvendo o retrocesso do pino de impacto 50 pode ser adicionado ao mecanismo de pressão de suporte 72 para proteger o dispositivo e similar. O mecanismo de movimento 73 compreende um trilho 74, disposto se estendendo em uma direção, e um guia 75 se deslocando ao longo deste trilho 74. Deslocando um carrinho elétrico (não mostrado) disposto dentro deste guia 75 no topo do trilho 74, é possível para o mecanismo de pressão de suporte 72 fixado na superfície de fundo do guia 75 deslizar em uma direção.

Neste aspecto, para posicionar o pino de impacto 50 na superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) separado do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada, é necessário confirmar a posição do pé 20b na parte não tratada na direção de tratamento. Portanto, o dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70 é fornecido com um detector de posição de pé 76 detectando a posição de pé do friso de solda 20.

Para este detector de posição de pé 76, um sensor de formato obtendo informação avançada por um laser ou um sensor de borda identificando o material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) e metal de solda 20a de uma imagem usada para um sensor de pé ou outro sensor reconhecendo o limite entre o material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) e o metal de solda 20a é de uma imagem usada por um sensor de pé ou outro sensor reconhecendo o limite entre o material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) e o metal de solda 20a é preferência usado. Adicionalmente, quando o formato ou posição do pé 20b já é conhecido antecipadamente, o sensor de pé pode ser omitido, e o pino de impacto 50 movido em correspondência com o pé já conhecido 20b do friso de solda 20.

Adicionalmente, este dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70 é fornecido com um controlador de posição de pino de impacto 77 que controla o movimento do pino de impacto 50 para uma direção que intercepta a direção de linha de solda baseada na posição de pé do friso de solda 20 detectada pelo detector de posição de pé de solda 76. Este controlador de posição de pino de impacto 77 é posicionado entre o mecanismo de tratamento 71 e o mecanismo de pressão de suporte 72 e controla o movimento do mecanismo de tratamento 71 montado de modo deslizante no mecanismo de pressão de suporte 72 para uma direção que intercepta a direção de linha de solda. O dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70 tendo tal estrutura acima em a junta soldada carregada na base de dispositivo em um estado onde uma direção acima é combinada com a direção longitudinal do friso de solda 20 e é capaz de mover relativamente o pino de impacto 50 na direção de linha de solda da junta soldada 10 pelo mecanismo de movimento deslizando o mecanismo de pressão de suporte 72 enquanto pressiona o pino de impacto 50 contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) separado do pé 20b do friso de solda 20 por uma distância predeterminada baseada na posição de pé do friso de solda 20 detectado pelo detector de posição de pé de solda 76. Devido a isto, é possível realizar o tratamento de percussão de martelo contínuo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto 50.

Isto é, este dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70 continuamente realiza o tratamento de impacto com o pino de impacto 50 na superfície do material de metal de base (material de aço 11 ou 12) separado por uma distância predeterminada de uma posição de origem de uma rachadura de fadiga, isto é, o pé 20b do friso de solda, tornando possível a adição de uma tensão residual compressiva adequada para aperfeiçoar as características de fadiga, desse modo aperfeiçoando as características de fadiga da junta soldada 10” e permitindo que uma estrutura soldada tendo uma alta propriedade de resistência a rachadura de fadiga seja obtida.

Adicionalmente, a posição para aplicar o tratamento de impacto é de preferência feita em uma posição perto do pé 20b do friso de solda 20 de modo a dar uma tensão residual compressiva tão grande que a tensão residual de tração sendo gerado por solda na parte de pé do friso de solda 20 pode ser invertida para o lado de compressão. A distância do pé 20b esta dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura da ponta do pino de impacto acima 50 e uma faixa onde o pino de impacto 50 não contata o metal de solda 20a durante o tratamento de impacto.

Estrutura Soldada A seguir, uma estrutura soldada aplicando a presente invenção será explicada.

Como a estrutura soldada coberta pela presente invenção, é assumida uma estrutura soldada em que a zona de solda ou friso de solda de uma zona de risco de rachadura de fadiga pode ser identificada da estrutura e estado de carga. Foi notado que, esta posição de zona de risco de rachadura de fadiga identificado é identificada do estado de estrutura e carga para cada estrutura soldada se uma estrutura soldada específica é identificada, por exemplo, as zonas de solda de vigas e suportes para pontes, e as zonas de solda de elementos de armação de tirante e placas laterais para barcos.

Na explicação seguinte, por exemplo, é dado de uma estrutura soldada tendo uma junta soldada 10 aperfeiçoada em características de fadiga pelo método de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga e o dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga aplicando a presente invenção, no entanto, a estrutura soldada que aplica a presente invenção pode também ser um tendo a junta soldada 30. Adicionalmente, a presente invenção pode ser amplamente aplicada em estruturas soldadas sendo juntas soldadas onde um elemento é soldado no outro elemento. A estrutura soldada aplicando a presente invenção é uma onde a zona de solda ou friso de solda 20 de uma zona de risco de rachadura de fadiga pode ser identificada a partir do estado de estrutura e carga, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma superfície de um material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) na vizinhança de um pé 20b do friso de sol- da identificado 20 da junta soldada 10 é formada com depressão de impacto contínua 80, tendo um comprimento de 90% ou mais do comprimento do friso de solda identificado 20, e formada por um pino de impacto no tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico, e em que a depressão de impacto 80 é formada na superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) até uma faixa em que uma distância x entre uma posição central na direção de largura e o pé 20b do friso de solda 20 está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura do fundo de ranhura r ou menos, e 1/10 ou menos da espessura t do material de metal (placa de aço 11 ou 12) e tem uma largura de 1,5 a 15 mm e cinco vezes a profundidade de ranhura y ou mais. A razão para "pelo menos uma superfície de um material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) na vizinhança de um pé 20b do friso de solda identificado 20 da junta soldada 10 é formada com uma depressão de impacto contínuo 80 tendo um comprimento de 90% ou mais do comprimento o friso de solda identificado 20 e formada por um pino de impacto no tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico" na presente invenção é o estado de tensão residual da parte de pé de um friso de solda 20 exigindo que o aperfeiçoamento de característica de fadiga possa ser feito em tensão compressiva por tratamento de impacto, pelo tratamento tendo um comprimento que é o mesmo ou maior que o comprimento do friso de solda da posição a ser tratada. Adicionalmente, mesmo se existe uma posição onde o tratamento suficiente não é realizado parcialmente, porque a zona de risco de rachadura de fadiga, isto é, o pé 20b do friso de solda identificado 20, e a depressão de impacto 80 são separados um do outro, uma tensão residual compressivo suficiente será grado mesmo com 90% do comprimento de friso. A razão para "a depressão de impacto 80 é formada na superfície do material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) até uma faixa em que uma distância x entre uma posição central na direção de largura e o pé 20b do friso de solda 20 está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura do fundo de ranhura r ou menos, e 1/10 ou menos da espessura t do material de metal (placa de aço 11 ou 12) e tem uma largura de 1,5 a 15 mm e cinco vezes a profundidade de ranhura y ou mais" na presente invenção é porque quando o metal de solda 20a é contatado pelo pino de impacto 50 (particularmente a vizinhança do limite entre a parte cilíndrica do pino de impacto 50 e a parte de curvatura de ponta mostrada na parte encerrada P na figura 3), uma depressão de impacto 80 contatando o friso de solda 20 é formado fazendo a descoberta de uma falha de solda difícil quando existe uma falha de impacto no pé 20b. Foi notado que, na medida em que a depressão de impacto 80 é um que é menor na medida em que a descoberta da falha de solda não será obstruída, mesmo se tal depressão de impacto 80 é formada, os efeitos da presente invenção não serão danificados.

Adicionalmente, foi confirmado por análise FEM e experimentos que uma tensão residual compressiva suficiente para aperfeiçoar características de fadiga é obtida quando a depressão de impacto 80 é formado no material de metal de base (placa de aço 11 ou 12) até uma faixa onde a distância x entre a posição central de direção de largura da depressão de impacto 80 e o pé 20b do friso de solda identificado 20 está dentro de 2,5 vezes o raio de curvatura r de seu fundo de ranhura e onde não contata o friso de solda identificado 20.

Foi notado que, se dentro da faixa acima, é permitido que a distância x do pé 20b do friso de solda 20 para a posição de tratamento flutue um pouco, por exemplo, como mostrado na figura 6, quando o enrugamento no pé 20b do friso de solda 20 é comparativamente pequeno, o tratamento de impacto pode ser realizado com o controle da posição de tratamento ao longo da direção de linha de solda total. Por outro lado, como mostrado na figura 7, quando o enrugamento do pé 20b do friso de solda 20 é comparativamente grande, o tratamento de impacto pode ser realizado enquanto faz o pino de impacto 50 seguir o formato de pé do friso de solda 20 baseado na posição de pé do friso de solda 20 detectado pelo detector de posição de pé de solda acima 66 ou 76.

Adicionalmente, a razão pela qual a depressão de impacto 80 tem uma profundidade de canal y de 0,1 a 2 mm, o raio de curvatura de fun- do de ranhura r ou menos, e 1/10 o menos da espessura t do material de metal (placa de aço 11 ou 12) e uma largura w de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais a profundidade de ranhura y é porque uma depressão de impacto 80 que é muito profunda se tornará uma fonte de concentração de tensão, causando uma grande deformação angular para formar na junta soldada 10, e o formato da estrutura soldada a ser deformada. Adicionalmente, quando a largura da depressão de impacto 80 é muito grande, a eficiência de tratamento pode cair, e se a depressão de impacto 80 é rasa e estreita, a tensão residual compressiva que é efetiva para características de fadiga será gerada, mas ser insuficiente. A largura w da depressão de impacto 80 é determinada pelo raio de curvatura de ponta R do pino de impacto 50 e a profundidade de tratamento, no entanto, a largura w aqui é determinada levando em conta a oscilação do dispositivo e a posição alvo durante o tratamento e cairá nesta faixa se um impacto tendo uma profundidade suficiente y é fornecido, no entanto, não existirá dano maior para as características de fadiga mesmo se esta faixa é excedida devido a um pino de impacto 50 tendo um grande raio de curvatura de ponta R, mas a eficiência de tratamento cairá.

EXEMPLOS

Abaixo, exemplos serão usados para tornar os efeitos vantajosos da presente invenção mais claros. Foi notado que a presente invenção não é limitada aos exemplos seguintes e pode ser realizado com mudanças apropriadas na medida em que o pronto principal não é mudado.

Primeiro Exemplo No primeiro exemplo, 25 peças de teste de solda cruciforme tendo estruturas similares à junta soldada 30, mostrada na figura 2, foram realmente preparadas. Especificamente, para as peças de teste de solda cruciforme, as juntas soldadas cruciformes tendo 1800 mm de comprimento de solda foram formadas por solda de arco em filete. Adicionalmente, as placas de aço usadas para as peças de teste soldadas cruciformes de 25 mm de espessura SM490B baseadas em JIS G 3106. Adicionalmente, os materiais de solda eram YGW11 baseados em JIS Z 3312 e as condições de solda eram uma entrada de calor de solda de 2,5X104 J/cm e uma solda de arco semiautomática de C02. A seguir, usando o dispositivo de tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga 70, mostrado na figura 5, estas peças de teste de solda cruciforme foram submetidas a tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de suas juntas soldadas. Espe-cificamente, as peças de teste de solda cruciforme foram fixadas na superfície de suporte de material roscado da base do dispositivo de modo que os frisos de solda foram conectados em uma linha, então o pino de impacto 50 foi pressionado contra a superfície do material de metal de base (placa de aço 31) na vizinhança de um pé 40b de um friso de solda 40 e o lado do mecanismo de tratamento foi movido na direção de linha de solda pelo mecanismo de movimento 73 enquanto o tratamento de impacto ultrassônico foi aplicado. Foi notado que, o tratamento de impacto ultrassônico foi somente aplicado nas vizinhanças dos pés 40b em quatro localizações das placas de aço 31 das placas principais dada a carga de teste. O tratamento na vizinhança dos pés 40b das placas de aço 30 das placas de nervura sem a carga de teste foi omitido. A frequência vibracional do tratamento de impacto ultrassônico foi 27 kHz e a saída foi aproximadamente 1000 W. O pino de impacto foi de um tipo similar ao pino de impacto 50 mostrado na figura 3 acima. Um tendo um diâmetro de 3 mm ou 6,4 mm e um raio de curvatura de ponta de 1,5 a 12 mm foi usado. Adicionalmente, a força de pressão (carga) do pino de impacto ao aplicar o tratamento de impacto ultrassônico foi de aproximadamente 6 kg (aproximadamente 60 N) prendendo o dispositivo de modo a se tornar o peso do mecanismo de tratamento, e a taxa de tratamento foi ajustado a uma faixa de 50 a 300 mm/min de modo que a profundidade da endenta-ção de ranhura da parte de tratamento se tornou 0,5 mm. O ângulo do pino de impacto foi ajustado de modo que impacta perpendicularmente a superfície de material de metal (placa de aço 31) de modo que a energia de impacto foi transmitida de modo eficiente para a placa de aço. Neste momento, para evitar interferência com as peças de teste de solda cruciforme, no mecanismo de tratamento 71, o formato da ponta do guia de onda dentro do dispositivo foi ajustado e o ângulo foi determinado de modo que foi perpendicular à direção de linha de solda e inclinado aproximadamente 60 graus com respeito ao material de metal (placa de aço 31).

Foi notado que, levando em conta o retrocesso do tratamento de impacto ultrassônico, um peso de aproximadamente 150 kg foi adicionado ao carrinho elétrico do guia 75.

Adicionalmente, como mostrado na tabela 1, das 25 peças de teste de solda cruciforme antes do tratamento, 18 das peças de teste de solda cruciforme foram submetidos a tratamento de impacto ultrassônico com diferentes condições de tratamento. Isto é, o raio de curvatura de ponta do pino de impacto foi mudado em estágios para 1,5 mm, 2 mm, 5 mm, 10 mm, e 12 mm, e o tratamento de impacto ultrassônico foi aplicado na vizinhança do pé em quatro localizações de cada peça de teste soldada cruciforme. A seguir, depois de aplicar tratamento de impacto ultrassônico, as peças de teste a1 a a18 que correspondem a S na figura 1 no caso de substituir a placa de aço 31, tendo uma zona de solda no centro da figura 2, pelas placas de aço soldadas a topo 11, 12 da figura 1, fora, tiradas de cada peça de teste de solda cruciforme e um teste de fadiga é realizado nas peças de teste a1 a a18. Adicionalmente, a peça de teste aO extraída das peças de teste de solda cruciforme antes do tratamento foi submetida ao mesmo teste de fadiga. O teste de fadiga foi um teste de tração repetida na direção axial tendo uma relação de tensão de 0,1 e uma frequência de carga repetida de 6 Hz. A tensão máxima foi feita 175 MPa. O número de repetições até uma rachadura formada em uma zona de solda e a ruptura de peça de teste (resistência à fadiga) foi medida. Os resultados de avaliação são mostrados na tabela 1.

Como mostrado na tabela 1, quando o raio de curvatura de ponta do pino de impacto foi 1,5 mm (peças de teste a1 a a3), um efeito foi obtido em termos de aperfeiçoamento de característica de fadiga, no entanto, quando a posição alvo estava perto do pé, o pino frequentemente atinge o metal de solda, onde o tratamento parado, fazendo a eficiência de tratamento cair. Adicionalmente isto também foi desvantajoso com respeito à abrasão de pino de impacto.

Por outro lado, quando o raio de curvatura de ponta do pino de impacto foi 12 mm (peças de teste a15 a a18), a profundidade de endenta-ção de tratamento estava frequentemente abaixo de 0,3 mm, e quando a posição alvo foi movida para longe do pé, o efeito de aperfeiçoamento de característica de fadiga se tornou pequeno. Adicionalmente, quando a posição alvo estava perto, a borda do pino de impacto frequentemente interferiu com o metal de solda, causando o tratamento para parar frequentemente, desse modo reduzindo a eficiência de tratamento. Adicionalmente, para conferir um impacto suficientemente profundo, foi necessário tornar a taxa de tratamento baixa, onde a eficiência de tratamento caiu.

Oposto a isto, quando o raio de curvatura de ponta do pino de impacto era 2 a 10 mm (as peças de teste a4 a a14), existia poucos casos de queda de eficiência de tratamento e tratamento insuficiente, e o tratamento estável poderia ser obtido. A partir dos resultados acima, se torna claro que quando a posição de tratamento está perto da ponta do friso de solda, um efeito de aperfeiçoamento de resistência à fadiga alta é obtido, no entanto, quando o pino de impacto interfere com o metal de solda ou quando o raio de curvatura do pino de impacto é grande, a eficiência de tratamento cai. Baseado nestes resultados, a presente invenção definiu o raio de curvatura de ponta do pino de impacto, a distância do pé do friso soldado ao centro de tratamento, e a relação de interferência do metal de solda.

Foi notado que, a partir dos resultados de teste aqui, como mostrado na figura 7, as depressões de impacto poderíam ser identificadas em posições endentadas, em paralelo ao formato de pé. Adicionalmente, foi verificado que a interferência com o metal de solda ocorre facilmente quando a posição onde o formato de pé do friso de solda muda subitamente e a oscilação do pino de impacto durante o tratamento de impacto se sobrepõem. A seguir, as sete peças de teste de solda cruciforme restantes foram submetidas a tratamento de impacto ultrassônico com condições de tratamento mudadas como mostrado na tabela 2. Isto é, o tratamento de impacto ultrassônico foi aplicado com o raio de curvatura de ponta do pino de impacto sendo fixado em 5 mm, o tempo de tratamento mudou, as profundidades de endentação de tratamento mudaram em estágios para 0,08 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 2 mm, e 2,5 mm, e uma posição 5 mm afastada do pé alvo.

Então, depois de aplicar o tratamento de impacto ultrassônico, as peças de teste b1 a a7 correspondendo a S na figura 1 foram extraídas de cada corpo de teste soldado cruciforme, e um teste de fadiga é realizado para cada peça de teste b1 a b7. O teste de fadiga foi um teste de tração repetido na direção axial com uma relação de tensão de 0,1 e uma frequência de carga repetida de 6 Hz. A tensão máxima foi de 175 MPa. O número de repetições até que uma rachadura formada na zona de solda e a ruptura da peça de teste (resistência à fadiga), foi medido. Os resultados da avaliação foram mostrados na tabela 2.

Como mostrado na tabela 2, quando a profundidade de endentação de tratamento foi 0,1 mm ou maior (peças de teste b2 a b5), um efeito de aperfeiçoamento de característica de fadiga claro foi obtido. No entanto, quando a profundidade de endentação de tratamento excedeu 2 mm (peças de teste b4 e b5), o tempo de tratamento se tornou extremamente longo e extremamente ineficiente.

Adicionalmente, a confirmação da eficiência da presente invenção quando a espessura do pino de impacto e o raio de curvatura de ponta foram aumentados mostrou que sob a peça de teste b7 tendo um pino de impacto com um diâmetro grande, não somente o tempo de tratamento foi longo, mas uma deformação de ângulo grande formado na zona de solda, criando um problema em seu formato como um material de zona de solda. Portanto, é mostrado que o uso de pinos de impacto até a condição de tratamento b6 da peça de teste é preferível, como uma condição de tratamento apropriada a partir do ponto de vista de eficiência de tratamento. A faixa efetiva da presente invenção foi determinada a partir dos resultados de teste acima.

Segunda Modalidade No segundo exemplo, primeiro, quatro peças de teste de solda a topo tendo um formato similar à junta soldada 10 mostrada na figura 1 foram preparadas realmente. Especificamente, nas peças de teste de solda a topo, as juntas soldadas a topo tendo comprimento de solda de 550 mm foram formadas por solda de ar coberto. Foi notado que, a ranhura desta junta soldada a topo foi uma ranhura X e a largura de friso de ambas as superfícies foi 18 a 21 mm. Adicionalmente, as placas de aço usadas nas peças de teste de solda a topo erma SM400A de 20 mm de espessura baseada em JIS G 3106. Adicionalmente, os materiais de solda eram hastes D4316 (diâmetro de 4 mm) baseadas em JIS Z 3311 e as condições de solda eram uma entrada de calor de soldar de 1,7x104 J/cm e uma solda de arco coberto. A seguir usando o dispositivo de tratamento de impacto para a-perfeiçoar as características de fadiga 60, mostrado na figura 4, estas peças de teste e solda a topo foram submetidas ao tratamento de impacto para aperfeiçoar as características de fadiga de suas juntas soldadas. Especificamente, as peças de teste de solda a topo foram fixadas na superfície de suporte de material tratado da base de dispositivo de modo que os frisos de solda foram conectados em uma linha, então o pino de impacto foi pressionado contra a superfície de um material de metal de base na vizinhança de um pé de um friso de solda e o lado do mecanismo de tratamento foi movido na direção de linha de solda pelo mecanismo de movimento enquanto o tratamento de impacto ultrassônico foi aplicado. Foi notado que, os pontos de tratamento de impacto ultrassônico foram feitos nas proximidades dos pés em quatro localizações das superfícies dianteira e traseira das placas de aço 11, 12. A frequência vibracional do tratamento de impacto ultrassônico foi 27 kHz e a saída foi aproximadamente 1000 W. O pino de impacto foi um tipo similar ao pino de impacto 50 mostrado na figura 3 acima. Um tendo um diâmetro de 3 mm e um raio de curvatura de ponta de 5 mm foi usado. Adicionalmente, a força de pressão (carga) do pino de impacto ao aplicar tratamento de impacto ultrassônico foi aproximadamente 4,5 kg (aproximadamente 45 n) prendendo o dispositivo de modo a se tornar o peso do mecanismo de tratamento. A taxa de tratamento foi de 2090 mm/min de modo que a profundidade de endentação da ranhura da parte de tratamento se tornou 0,3 mm.

Adicionalmente, das quatro peças de teste de solda a topo antes do tratamento, três das peças de teste de solda a topo foram submetidas a tratamento de impacto ultrassônico com condições de tratamento diferentes como mostrado na tabela 3. Adicionalmente, o pé do friso de solda de cada corpo de teste soldado a topo enruga e a largura de solda flutua, no entanto, isto é manualmente ajustado e determinado de modo que a posição das superfícies de placa de aço de 3 a 6 mm, 5 a 7 mm e 11 a 14 mm podem ser impactadas a partir do pé do friso de solda, onde o impacto é fornecido às peças de teste de solda sob cada uma destas condições. A seguir, as peças de teste c1 a c4 tal como mostrado em S da figura 1 foram extraídas das três peças de teste de solda a topo que sofrem tratamento de impacto ultrassônico e um corpo de teste soldado a topo que não foi submetido a tratamento de impacto, e os testes de fadiga foram realizados nas peças de teste c1 a c4. O teste de fadiga foi um teste de tração repetida na direção axial com uma relação de tensão de 0,1 e uma frequência de carga repetida de 10 Hz. A tensão máxima foi 200 MPa. O número de repetições até que uma rachadura se formasse em uma zona de solda e a ruptura da pela de teste (resistência à fadiga) foi medido. Os resultados da avaliação são mostrados na tabela 3.

Como mostrado na tabela 3, a peça de teste c4 que não sofreu tratamento de impacto rompeu na 47,500a repetição. Como oposto a isto, as peças de teste c1 e c2 que sofreram o tratamento de impacto da presente invenção tiveram vidas 3 vezes mais longas, e a peça de teste c3 mostrou algum aperfeiçoamento. Adicionalmente, na peça de teste c3, sinais de rachadu-ra de fadiga formada a partir de uma localização onde a distância entre o pé do friso de solda para a parte de tratamento de impacto foi cerca de 14 mm, poderíam ser confirmados a partir da superfície de fratura da peça de teste.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

De acordo com a presente invenção, combinando vantajosamente e usando um detector de posição de pé, mecanismo de tratamento, mecanismo de pressão de suporte, base de dispositivo, e mecanismo de movimento, as características de fadiga de uma junta soldada podem ser aperfeiçoadas rápida e racionalmente, desse modo solucionando os problemas técnicos acima e os problemas econômicos vantajosamente.

Por exemplo, ao usar um dispositivo de movimento robótico ou outro dispositivo de movimento automático, é possível simplesmente instruir a direção total para o friso de solda. As funções para detectar e rastrear precisamente a tensão do pé do friso de solda se tornam desnecessárias. A construção de um sistema de tratamento por um sistema extremamente simples se torna possível. Isto é extremamente eficaz economicamente também.

Adicionalmente, quando uma pessoa realiza o tratamento de impacto de uma junta soldada, o trabalho exige períodos de repouso frequentes, mas se a presente invenção é usada, o único trabalho durante o tratamento é supervisão, assim um aumento na eficiência de tratamento pode ser esperado.

Adicionalmente, sob métodos convencionais de tratamento de impacto direto na parte de pode do friso de solda, foi necessário inspecionar visualmente de modo direto se o tratamento foi suficiente ou não. Encontrar defeitos que permanecem no pé do friso de solda foi difícil. No entanto, com a presente invenção, é suficiente inspecionar somente a parte tratada de um metal de material de base liso, reduzindo significantemente a carga de inspeção, bem como permitindo o controle de qualidade em zonas de solda tratadas a ser realizado mais racionalmente porque a inspeção de falha de pés de friso de solda pode ser separada.

Assim, de acordo com a presente invenção, a prevenção de fadiga e redução das etapas de preparação de zona de solda e, ainda, um e-feito econômico devido à racionalização de inspeção pode ser esperado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (3)

1. Método de tratamento de impacto para aperfeiçoar características de fadiga de uma junta soldada, a junta soldada (10, 30) tendo uma linha de solda, o método compreendendo: pressionar um pino de impacto (50) contra a superfície de um material de metal de base (11, 12, 31, 32) perto de um pé (20b, 40b) de um friso de solda (20, 40) enquanto movendo o pino de impacto em relação à direção da linha de solda, e aplicando um tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto, o método caracterizado pelo fato de que o pino de impacto tem um raio de curvatura de ponta (R) de A ou menos da espessura (t) do material de metal e o raio de curvatura de ponta (R) está entre 2 a 10 mm, e o tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico é aplicado em uma superfície do material de metal de base para gerar depressões de impacto (80, 90) na superfície do material de metal de base em uma direção que intercepta a direção da linha de solda em uma faixa de 90% ou mais do comprimento do friso de solda baseado no pé do friso de solda de modo que uma distância (x) do pé do friso de solda para o centro (O) das depressões de impacto não seja maior que 2,5 vezes o raio de curvatura de ponta (R) do pino de impacto, e o pino de impacto não contate o metal de solda (20a, 40a) durante o tratamento de impacto, em que o pino de impacto produz deformação plástica residual na superfície do material de metal de base pelo fornecimento de uma ranhura de depressão de impacto tendo uma profundidade (y) satisfazendo todos os seguintes critérios: de 0,1 a 2 mm, não mais que o raio de curvatura de ponta (R) do pino de impacto, e 1/10 ou menos da espessura (t) do material de metal, e uma largura (z) satisfazendo ambos os seguintes critérios: de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais da profundidade de ranhura de depressão de impacto.

2. Dispositivo de tratamento de impacto (60, 70) para aperfeiçoar as características de fadiga de uma junta soldada, a junta soldada (10, 30) tendo uma linha de solda, o dispositivo pressionando um pino de impacto (50) contra uma superfície de um material de metal de base (11, 12, 31, 32) perto de um pé (20b, 40b) de um friso de solda (20, 40) enquanto movendo o pino de impacto em relação à direção da linha de solda, e aplicando um tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto, o dispositivo de tratamento de impacto caracterizado pelo fato de que o pino de impacto tem um raio de curvatura de ponta (R) de A ou menos da espessura (t) do material de metal e o raio de curvatura de ponta (R) está entre 2 a 10 mm, o dispositivo de tratamento de impacto compreende: um detector de posição de pé (66, 76) configurado para detectar a posição do pé do friso de solda de um material compreendendo a junta soldada, um mecanismo de tratamento (61, 71) configurado para aplicar o tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico com o pino de impacto de modo a fornecer uma ranhura de depressão de impacto tendo uma profundidade (y) satisfazendo todos os seguintes critérios: de 0,1 a 2 mm, não mais que o raio de curvatura de ponta (R) do pino de impacto, e 1/10 ou menos da espessura (t) do material de metal, e uma largura (z) satisfazendo ambos os seguintes critérios: de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais da profundidade de ranhura de depressão de impacto, um mecanismo de pressão de suporte (62, 72) suportando o mecanismo de tratamento, configurado para pressionar o pino de impacto contra a superfície do material de metal de base a uma distância predeterminada (x) do pé do friso de solda para um centro (O) do tratamento de impacto, em que a distância predeterminada (x) não é maior que 2,5 vezes o raio de curvatura de ponta (R) do pino de impacto, e o pino de impacto não contata o metal de solda (20a, 40a) durante o tratamento de impacto; uma base de dispositivo (65); um mecanismo de movimento (73), e um controlador de posição de pino de impacto (67, 77) configurado para controlar o movimento do pino de impacto para uma direção que intercepta a direção de linha de solda baseada na posição do pé do friso de solda detectado pelo detector de posição de pé, em que o mecanismo de pressão de suporte e o material tratado são respectivamente montados na base de dispositivo e no mecanismo de movimento, ou o mecanismo de pressão de suporte e o material tratado são respectivamente montados no mecanismo de movimento e na base de dispositivo, e em que o mecanismo de movimento é montado na base de dispositivo, e é configurado para mover o mecanismo de tratamento na direção da linha de solda baseada na posição de pé do friso de solda detectada pelo detector de posição de pé de solda.

3. Estrutura soldada tendo aperfeiçoadas características de resistência à fadiga, a estrutura soldada compreendendo um material de metal de base (11, 12, 31, 32), uma zona de solda e um friso de solda (20, 40) tendo um pé (20b, 40b), em que a zona de solda ou o friso de solda de uma zona de risco de ra-chadura de fadiga pode ser identificada a partir de uma estrutura e estado de carga da estrutura soldada; a dita estrutura soldada caracterizada pelo fato de que: pelo menos uma superfície do material de metal de base na vizinhança do pé do friso de solda identificado é formada com uma depressão de impacto contínuo (80, 90) por um pino de impacto (50) em um tratamento de percussão de martelo ou tratamento de impacto ultrassônico; uma distância (x) de um centro (O) da depressão de impacto contínuo para o pé do friso de solda é de não mais que 2,5 vezes um raio de curvatura (r) do fundo da depressão contínua; e a depressão de impacto contínuo não contata o friso de solda identificado, e a depressão de impacto contínuo tem: um comprimento de 90% ou mais de um comprimento do friso de solda identificado, uma profundidade (y) de 0,1 a 2 mm, não mais do que o raio de curvatura (r) do fundo de canal, e 1/10 ou menos da espessura (t) do material de metal, e uma largura (z) de 1,5 a 15 mm e cinco vezes ou mais a profundidade da depressão contínua.