JP2005125458A - Device and method for water jet peening - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウォータジェットピーニング装置及び方法に係り、特に、ネジ穴に圧縮残留応力を付与するためのウォータジェットピーニング装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a water jet peening apparatus and method, and more particularly to a water jet peening apparatus and method for applying compressive residual stress to a screw hole.
従来から、様々な部材の締結にネジが用いられている。例えば、自動車のエンジンにおいても、シリンダヘッドとシリンダブロックとの固定や、クランク軸を軸支するベアリングの支持体(ボディとキャップ)の固定などにネジ締結が用いられている。 Conventionally, screws are used for fastening various members. For example, in an automobile engine, screw fastening is used for fixing a cylinder head and a cylinder block, fixing a bearing support (body and cap) that supports a crankshaft, and the like.
これらネジ締結部にはエンジンの高出力化に伴ってより高い負荷がかかるようになってきており、高強度化が望まれている。 These screw fastening portions have been subjected to higher loads as the engine output increases, and higher strength is desired.
ところが近年では、エンジンの軽量化などの目的から、鉄鋼材料と比べて強度の低いアルミニウム合金製の部材が用いられる傾向にあり、そのような部材に形成されるネジ穴の疲労強度対策が大きな課題となっている。 However, in recent years, for the purpose of reducing the weight of the engine and the like, there is a tendency that a member made of an aluminum alloy having a strength lower than that of a steel material is used. It has become.
図3を用いて、ネジ穴の破損メカニズムの一例を説明する。 An example of a screw hole breakage mechanism will be described with reference to FIG.
図3は、クランク軸を軸支するベアリングの支持体を固定するネジ締結部材の部分拡大図であり、図中Bはクランク軸(図示せず)の上方に配置されたボディ、SはボディBに形成されたネジ穴(雌ネジ)Nと螺合してキャップ(図示せず)をボディBに対して固定するボルトである。 FIG. 3 is a partially enlarged view of a screw fastening member for fixing a bearing support that supports the crankshaft, where B is a body disposed above the crankshaft (not shown), and S is a body B. This is a bolt that is screwed into a screw hole (female screw) N formed on the body and fixes a cap (not shown) to the body B.
エンジンの燃焼工程では、ピストンの下降に伴って、クランク軸及びそれを支持するキャップに対して下方へ押し下げる力が作用する。すると、ボルトS及びネジ穴N、特に、ネジ穴Nの谷部Tに大きな引張応力が発生する。エンジンが駆動している間この引張応力が繰り返し作用するため、ネジ穴Nの谷部Tに疲労亀裂Cが発生する虞がある。 In the combustion process of the engine, as the piston descends, a downward pressing force acts on the crankshaft and the cap that supports the crankshaft. Then, a large tensile stress is generated in the bolt S and the screw hole N, particularly in the valley portion T of the screw hole N. Since this tensile stress repeatedly acts while the engine is driven, there is a possibility that a fatigue crack C may occur in the valley portion T of the screw hole N.
特に、ネジ穴Nには、タッピングによる引張残留応力、及びボルトSの締付による引張応力がもともと存在するため、引張応力による疲労破壊を起こし易い。 In particular, since the tensile residual stress due to tapping and the tensile stress due to tightening of the bolt S are originally present in the screw hole N, fatigue failure due to the tensile stress is likely to occur.
そこで、ネジ穴Nの内面にショットピーニングを施して圧縮残留応力を付与することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, it has been proposed to apply compressive residual stress by performing shot peening on the inner surface of the screw hole N (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、この方法には以下に示す問題があった。 However, this method has the following problems.
1)ショットピーニング後にネジ穴N内に残存するショット粒(鋼球など)を除去する必要があるため、工程増加、製造コストの増加につながる。 1) Since shot grains (such as steel balls) remaining in the screw holes N after shot peening need to be removed, this leads to an increase in processes and an increase in manufacturing costs.
2)ショット粒によりネジ山が変形してしまう虞がある。 2) The thread may be deformed by shot grains.
3)ショット粒を、応力集中部位である谷部Tに正確に当てるのが困難である。 3) It is difficult to accurately hit the shot grains against the valley T which is a stress concentration site.
そこで、本発明の目的は、容易かつ正確にネジ穴に圧縮残留応力を付与することができる装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus that can easily and accurately apply a compressive residual stress to a screw hole.
上記目的を達成するために本発明は、ネジ穴に圧縮残留応力を付与するためのウォータジェットピーニング装置であって、高圧水を供給するための高圧水供給手段と、上記高圧水供給手段から供給された高圧水を噴射するためのノズル孔を備えると共に、上記ネジ穴と螺合可能なネジ付ノズルと、上記ネジ付ノズルが上記ネジ穴と螺合した状態で、上記ネジ穴に引張応力を付与する張力付与手段と、上記張力付与手段により上記ネジ穴に引張応力を付与した状態で、上記ネジ付ノズルとネジ穴とを相対回転させるアクチュエータと、を備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a water jet peening apparatus for applying compressive residual stress to a screw hole, the high pressure water supply means for supplying high pressure water, and the supply from the high pressure water supply means A nozzle hole for injecting the generated high-pressure water, a threaded nozzle that can be screwed into the screw hole, and a tensile stress applied to the screw hole in a state where the threaded nozzle is screwed into the screw hole. A tension applying means for applying, and an actuator for rotating the threaded nozzle and the screw hole relative to each other in a state where a tensile stress is applied to the screw hole by the tension applying means.
ここで、上記張力付与手段が、上記ネジ穴に作用する引張応力を検出するための検出手段を備えても良い。 Here, the tension applying unit may include a detecting unit for detecting a tensile stress acting on the screw hole.
更に本発明は、ネジ穴に圧縮残留応力を付与するためのウォータジェットピーニング方法であって、先端部から高圧水を噴射するネジ付ノズルを上記ネジ穴に螺合させるステップと、上記ネジ穴に螺合したネジ付ノズルの先端部から上記ネジ穴の内面に高圧水を噴射するステップと、上記ネジ穴に引張応力を付与するステップと、上記ネジ穴に引張応力を付与した状態で、上記ネジ付ノズルと上記ネジ穴とを、それらの螺合が解除する方向に相対回転させるステップと、を備えたものである。 Furthermore, the present invention is a water jet peening method for imparting compressive residual stress to a screw hole, the step of screwing a screw nozzle that jets high-pressure water from a tip portion into the screw hole, and the screw hole. The step of spraying high-pressure water from the tip of the screwed nozzle onto the inner surface of the screw hole, the step of applying a tensile stress to the screw hole, and the state of applying the tensile stress to the screw hole And a step of relatively rotating the attached nozzle and the screw hole in a direction in which the screwing is released.
ここで、上記高圧水の噴射が、上記ネジ穴における、上記ネジ付ノズルの先端部との螺合位置から1〜3山の谷部に対して行われるようにしても良い。 Here, the injection of the high-pressure water may be performed on one to three valleys from the screwing position with the tip of the threaded nozzle in the screw hole.
また、上記ネジ付ノズルと上記ネジ穴とを相対回転させる間、上記ネジ穴に付与する引張応力が一定となるようにすることが好ましい。 Further, it is preferable that the tensile stress applied to the screw hole is constant while the threaded nozzle and the screw hole are relatively rotated.
また、上記ネジ穴に付与する引張応力を、実際の使用下において上記ネジ穴に作用する引張応力と等しく設定することが好ましい。 Further, it is preferable that the tensile stress applied to the screw hole is set equal to the tensile stress acting on the screw hole in actual use.
本発明によれば、容易かつ正確にネジ穴に圧縮残留応力を付与することができるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, an excellent effect that compressive residual stress can be easily and accurately applied to a screw hole is exhibited.
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明は、ネジ穴の疲労強度向上を図るために、ネジ穴に圧縮残留応力を付与するためのものであり、その手段としてウォータジェットピーニングを用いている。また、ウォータジェットピーニングをネジ穴に適用するに際して、ネジ穴の応力改善を効果的に行えるように工夫がなされている。 The present invention is to apply compressive residual stress to a screw hole in order to improve the fatigue strength of the screw hole, and uses water jet peening as the means. In addition, when water jet peening is applied to a screw hole, a contrivance has been made to effectively improve the stress of the screw hole.
図1は本実施形態のウォータジェットピーニング装置の正面断面図であり、図2はネジ付ノズルの斜視図である。 FIG. 1 is a front sectional view of a water jet peening apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of a threaded nozzle.
ウォータジェットピーニング装置1(以下装置と略す)は、応力改善対象部材であるワークW(例えば、アルミニウム合金製のシリンダブロック)をテーブル(図示せず)などの固定側に固定するための固定手段2を備えている。固定手段2は、固定側に対して上下動可能、かつ互いの間隔(図1中左右方向間隔)を調節可能に設けられた一対の爪部材からなり、これら爪部材2,2をワークWの上面に係合させて固定側(下方)に押し付けることでワークWを適切な位置に固定できるようになっている。 A water jet peening apparatus 1 (hereinafter abbreviated as an apparatus) includes a fixing means 2 for fixing a workpiece W (for example, an aluminum alloy cylinder block), which is a stress improvement target member, to a fixed side such as a table (not shown). It has. The fixing means 2 is composed of a pair of claw members provided so as to be movable up and down with respect to the fixed side and capable of adjusting the distance between them (the distance in the left-right direction in FIG. 1). The work W can be fixed at an appropriate position by being engaged with the upper surface and pressing it toward the fixed side (downward).
装置1は、ワークWのネジ穴3に螺合可能なネジ付ノズル5を備える。つまり、ネジ付ノズル5は、その外周部にネジ穴3に螺合可能な雄ネジ6が形成されている。ネジ付ノズル5は中空に形成されており、その内部スペースにネジ付ノズル5の長手方向両端部を連通するノズル孔7が形成される。ノズル孔7は、ネジ付ノズル5の先端部(ネジ穴3に螺合する際の挿入方向前方側端部)において、その断面積が徐々に大きくなるようにテーパ状に形成される。本実施形態では、ノズル孔7はその断面が円形であり、先端部において徐々に拡径される。
The
また、ネジ付ノズル5の外周部には、ノズル孔7から噴射された高圧水を排出するための排出溝9が形成される。本実施形態では、排出溝9は断面円弧状であり、雄ネジ6の周方向にほぼ等間隔(90°)を隔てて4個形成される(図2参照)。各排出溝9は雄ネジ6の長手方向全域に亘って形成される。
Further, a
雄ネジ6の後端(上端)には、雄ネジ6の谷の径とほぼ等しい径を有するロッド8が設けられ、ロッド8の後端には、ロッド8及び雄ネジ6よりも大きな断面を有するフランジ10が設けられる。本実施形態では、フランジ10は円盤状であり、その下面に係合溝11が形成される。係合溝11は、フランジ10の径方向外側端部から中心部に向かって所定距離延出し、フランジ10の周方向に180°間隔を隔てて、つまり互いに対向するように2個形成される。
A rod 8 having a diameter substantially equal to the diameter of the valley of the
ネジ付ノズル5のフランジ10の上面には、高圧水供給手段12が接続できるようになっている。高圧水供給手段12は、フランジ10の上面に着脱自在な接続部材13と、接続部材13に接続された高圧水配管15と、高圧水配管15の他端に接続された高圧水供給源(ポンプ等)16とを備える。
A high-pressure water supply means 12 can be connected to the upper surface of the
接続部材13は本実施形態ではカプラからなり、ネジ付ノズル5のフランジ10との間をシールするシール部材17を備える。カプラ13の中央部には、ネジ付ノズル5のノズル孔7と整合する連通穴19が形成されており、高圧水配管15は連通穴19にロータリジョイント20を介して接続される。従って、高圧水配管15とカプラ13とは互いに相対回転可能である。高圧水供給源16から配管15内に高圧水が供給されると、高圧水は連通穴19及びノズル孔7を通ってネジ付ノズル5の先端(下端)から噴射される。
In this embodiment, the
装置1は更に、ワークWのネジ穴3と螺合しているネジ付ノズル5を上方に引き上げて、ネジ付ノズル5とネジ穴3とに引張応力を付与する張力付与手段21を備えている。
The
張力付与手段21は、ネジ付ノズル5のフランジ10と相対回転不可に係合する係合治具22と、係合治具22の上部に相対回転可能に設けられたベース23と、ベース23を上下動させる駆動手段25(ここでは油圧シリンダ)とを備えている。
The tension applying means 21 includes an
係合治具22は、たがいの間隔(図1中左右方向間隔)を調節可能な一対のコ字形部材26,26を備え、それらコ字形部材26,26をフランジ10の下面に形成された係合溝11と係合させることで、係合治具22とネジ付ノズル5とが相対回転不可に係合できるようになっている。
The
ベース23は、係合治具22の上面にベアリング27を介して接続されており、そのベース23の上面と反力受け29との間に油圧シリンダ25が介設される。
The
油圧シリンダ25は、その本体25aが反力受け29に、ロッド25bがベース23に固定される。油圧シリンダ25のロッド25bを縮退させることで、ベース23、係合治具22及びそれと係合するネジ付ノズル5が上方へと引き上げられ、ネジ付ノズル5とワークWのネジ穴3とに引張応力を付与することができる。
The
張力付与手段21は、ネジ付ノズル5及びネジ穴3に作用する引張応力を検出する検出手段30(ここではロードセル)を備える。本実施形態では、ロードセル30は油圧シリンダ25のロッド25bに設けられ、ロッド25bに生じる歪みからネジ付ノズル5及びネジ穴3に作用する引張応力を検出するようになっている。ただし、ロードセル30はネジ付ノズル5等に取り付けても良い。
The tension applying means 21 includes a detecting means 30 (here, a load cell) that detects tensile stress acting on the threaded nozzle 5 and the screw hole 3. In the present embodiment, the
油圧シリンダ25のロッド25bの伸縮を制御する制御手段31が設けられ、ロードセル30の検出値が制御装置31に入力される。制御装置31は、ロードセル30からの検出値に基づいて油圧シリンダ25のロッド25bの伸縮を制御し、ネジ付ノズル5及びネジ穴3に作用する引張応力を適切に制御する。
Control means 31 for controlling expansion and contraction of the
装置1は更に、係合治具22及びそれと係合するネジ付ノズル5を回転駆動するアクチュエータ32を備えている。
The
アクチュエータ32は、係合治具22の上面に接続された従動歯車33と、その従動歯車33を回転駆動する駆動装置35(ここではモータ)とを備える。
The
従動歯車33は、係合治具22の上面からベース23の中央に形成された貫通穴36を通って上方に延出するロッド37の上端に設けられ、ベース23よりも上方に配置される。モータ35はベース23の上面に固定され、その回転軸に設けられた駆動歯車39が従動歯車33と噛合する。モータ35により従動歯車33を回転駆動することにより、ロッド37、係合治具22及びそれと係合するネジ付ノズル5が回転し、ワークW及びそのネジ穴3に対して相対回転する。
The driven
高圧水配管15は、係合治具22、ロッド37及び従動歯車33に形成された穴(図示せず)を通って延出する。
The high-
次に、このウォータジェットピーニング装置によるウォータジェットピーニング方法を説明する。 Next, a water jet peening method using this water jet peening apparatus will be described.
まず、固定部材2,2を用いて、応力改善対象部材であるワークWを、ネジ穴3を上方に向けた状態でテーブル(図示せず)に固定する。 First, using the fixing members 2 and 2, the workpiece W, which is a stress improvement target member, is fixed to a table (not shown) with the screw hole 3 facing upward.
次に、ワークWのネジ穴3にネジ付ノズル5を挿入し、螺合させる。この螺合は、スパナやナットランナを用いて行っても良いし、この時点でネジ付ノズル5のフランジ10に係合治具22を係合させて、アクチュエータ32(モータ35)によりネジ付ノズル5を回転しても良い。ネジ付ノズル5の螺合(挿入)深さは、ワークWが実際に使用される際にネジ穴3と螺合するボルトの螺合深さと同じになるようにする。
Next, the threaded nozzle 5 is inserted into the screw hole 3 of the workpiece W and screwed together. This screwing may be performed using a spanner or nutrunner, and at this time, the
次に、係合治具22とネジ付ノズル5との係合作業がまだであれば、係合治具22のコ字形部材26,26をネジ付ノズル5のフランジ10の係合溝11,11に係合させて、ネジ付ノズル5と係合治具22とを相対回転不可に係合させる。これによって、ネジ付ノズル5と、張力付与手段21及びアクチュエータ32とが接続される。
Next, if the engagement work between the
次に、油圧シリンダ25のロッド25bを縮退(上昇)させ、ネジ付ノズル5を上方に引き上げて、ネジ付ノズル5とワークWのネジ穴3とに引張応力を付与する。このとき、ネジ付ノズル5及びネジ穴3に作用する引張応力をロードセル30により検出し、その引張応力がワークWを実際に使用する際に発生する引張応力(タッピングによる引張残留応力+ボルト締付により発生する引張応力)と同等となるようにする。具体的には、制御装置31がロードセル30の検出値に基づいてロッド25bの伸縮量を制御する。
Next, the
次に、ネジ付ノズル5のフランジ10の上面にカプラ13を接続し、ネジ付ノズル5のノズル孔7と高圧水供給手段12とを接続する。
Next, the
そして、高圧水供給源16によりネジ付ノズル5のノズル孔7内に高圧水を供給する。これによって、ネジ付ノズル5の先端部から高圧水が噴射され、ネジ付ノズル5とネジ穴3との隙間に供給される。ノズル孔7の先端部が拡径されているため、噴射された高圧水は径方向外側へと向かい、ネジ穴3の谷部に積極的に流れる。ネジ付ノズル5から高圧水が噴射されると、ネジ付ノズル5とネジ穴3との間でキャビテーション(気泡)が発生し、そのキャビテーションが崩壊する際に生じる衝撃圧によりネジ穴3の内面(特に谷部)に塑性変形が引き起こされ、圧縮残留応力が付与される。噴射された高圧水は、ネジ付ノズル5の外周部に形成された排出溝9とネジ穴3との隙間を通って上方へと排出され、図示しない回収手段により回収される。
Then, high pressure water is supplied into the nozzle hole 7 of the screwed nozzle 5 by the high pressure
ネジ付ノズル5から高圧水を噴射したままの状態、かつネジ付ノズル5及びネジ穴3に引張応力を付与した状態で、アクチュエータ32(モータ35)により、ネジ付ノズル5をネジ穴3との螺合が解除する方向、つまり、ネジ付ノズル5を抜き取る方向へ回転させる。ネジ付ノズル5が回転するとネジ付ノズル5が徐々に上方へ移動し、それまで雄ネジ6と螺合していたネジ山(ネジ穴3のネジ山)が下側から順次露出する。従って、連続的に露出するネジ山に対して順次ウォータジェットピーニングが施され、圧縮残留応力が付与される。 In a state where high-pressure water is being sprayed from the threaded nozzle 5 and a tensile stress is applied to the threaded nozzle 5 and the threaded hole 3, the threaded nozzle 5 is connected to the threaded hole 3 by the actuator 32 (motor 35). It is rotated in the direction in which the screwing is released, that is, the direction in which the threaded nozzle 5 is removed. When the threaded nozzle 5 rotates, the threaded nozzle 5 gradually moves upward, and the thread that has been screwed with the male thread 6 (the thread of the threaded hole 3) is sequentially exposed from below. Accordingly, water jet peening is sequentially applied to the continuously exposed threads, and compressive residual stress is applied.
ネジ付ノズル5を回転させる間、ネジ付ノズル5及びネジ穴3に作用する引張応力が常に一定となるように、制御装置31により油圧シリンダ25を制御する。これにより、常にワークWの使用時と同等の条件下で圧縮残留応力の付与が行われる。
While the threaded nozzle 5 is rotated, the
ネジ穴3の内面に対する圧縮残留応力の付与が所定範囲行われたならば、高圧水の供給を停止すると共に、張力付与手段21による引張応力の付与を停止して、ネジ付ノズル5をネジ穴3から抜き取る。張力付与手段21により付与していた引張応力を開放することによって、ネジ穴3の内面により大きな圧縮残留応力が発生する。
If the application of the compressive residual stress to the inner surface of the screw hole 3 is performed within a predetermined range, the supply of high-pressure water is stopped and the application of the tensile stress by the
本実施形態のウォータジェットピーニング装置及び方法によれば、以下に示すような効果を得ることができる。 According to the water jet peening apparatus and method of the present embodiment, the following effects can be obtained.
1)ショット粒の除去作業を省略できるため、工程および製造コストの低減が図れる。 1) Since the removal operation of shot grains can be omitted, the process and the manufacturing cost can be reduced.
2)高圧水によるピーニングであるため、ネジ山が変形する虞がない。 2) Since the peening is performed with high-pressure water, there is no possibility that the threads are deformed.
3)高圧水によるピーニングであるため、応力集中部位であるネジの谷部に対する応力改善を容易かつ正確に行うことができる。特に、ノズル孔7の先端部が拡径されているため、高圧水が径方向外側に流入し易く、ネジの谷部に効果的に供給できる。 3) Since the peening is performed with high-pressure water, the stress can be easily and accurately improved with respect to the valley of the screw, which is a stress concentration site. In particular, since the diameter of the tip of the nozzle hole 7 is increased, high-pressure water can easily flow in the radially outer side, and can be effectively supplied to the thread valley.
4)ワークWの実際の使用条件下で圧縮残留応力の付与を行うことができる。従って、ワークWが実際に製品として使用され、ネジ穴3にボルトが締め付けられたときに、ネジ穴3に圧縮応力を残留させることが可能であり、ネジ穴3の疲労強度向上に非常に有効である。 4) The compressive residual stress can be applied under the actual use conditions of the workpiece W. Therefore, when the workpiece W is actually used as a product and a bolt is tightened in the screw hole 3, it is possible to leave compressive stress in the screw hole 3, which is very effective for improving the fatigue strength of the screw hole 3. It is.
5)ネジ付ノズル5を回転させつつピーニングを行うので、ネジ穴3のネジの谷部に沿って連続的にピーニングを行うことができ、効率が良い。 5) Since the peening is performed while the threaded nozzle 5 is rotated, the peening can be continuously performed along the thread valleys of the screw holes 3 and the efficiency is high.
ここで本出願人は、ネジ穴とボルトとの締結部では、ネジ穴における、ボルト先端部との螺合位置から1〜3山の谷部に応力が集中することを実験などにより発見した。図3を例に説明すると、ボルトSの先端部のネジ山SNと螺合するネジ山N1を第一のネジ山として、そのネジ山N1に連続する第二のネジ山N2及び第三のネジ山(図示せず)の谷部Tに応力が集中し亀裂が発生し易い。従って、上述したウォータジェットピーニングによる応力改善は、少なくとも、ネジ付ノズル5の先端部との螺合位置から1〜3山の谷部に対して行えば大きな効果を得ることができる。つまり、ネジ付ノズル5をネジ穴3に所定深さ螺合させた後、1〜3山が露出するまでネジ付ノズル5を回転させてウォータジェットピーニングを行えば良い。 Here, the present applicant has found through experiments and the like that stress is concentrated in the threaded portion between the screw hole and the bolt from the screwing position with the bolt tip in the screw hole. Referring to FIG. 3 as an example, the first thread is the thread N1 that is screwed with the thread SN of the tip of the bolt S, and the second thread N2 and the third thread that are continuous to the thread N1. Stress concentrates in a valley T of a mountain (not shown) and cracks are likely to occur. Therefore, if the stress improvement by the water jet peening described above is performed at least from the screwing position with the tip of the threaded nozzle 5 to the valleys of 1 to 3 ridges, a great effect can be obtained. In other words, after the threaded nozzle 5 is screwed into the threaded hole 3 to a predetermined depth, the threaded nozzle 5 is rotated until 1-3 threads are exposed to perform water jet peening.
本発明は、以上説明した実施形態に限定はされない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、固定手段2は図1に示したものに限定はされない。例えば、ブラケットとボルト等を用いてワークWを固定しても良い。 For example, the fixing means 2 is not limited to that shown in FIG. For example, the workpiece W may be fixed using a bracket and a bolt.
また、張力付与手段21及びアクチュエータ32も図1に示したものに限定はされない。例えば、張力付与手段21は、係合治具22を下から上方に押し上げるタイプのものでも良いし、ネジ付ノズル5を固定としてワークWを下方に押し下げるタイプでも良い。また、アクチュエータ32は、ネジ付ノズル5を固定としてワークWを回転させるようにしても良い。
Further, the
また、高圧水供給源16により予めキャビテーションを含んだ高圧水をネジ付ノズル5に供給するようにしても良い。
Further, high pressure water including cavitation in advance may be supplied to the screwed nozzle 5 by the high pressure
また、ウォータジェットピーニング方法についても、各ステップの順番は必ずしも上述したものに限定はされない。例えば、ネジ付ノズル5をワークWのネジ穴3に螺合した後、張力付与手段21により引張応力を付与する前に、ネジ付ノズル5と高圧水供給手段12とを接続しても良い。
In addition, in the water jet peening method, the order of the steps is not necessarily limited to that described above. For example, the threaded nozzle 5 and the high-pressure water supply means 12 may be connected after the threaded nozzle 5 is screwed into the screw hole 3 of the workpiece W and before the tensile stress is applied by the
また、上記実施形態では、ネジ穴3に圧縮残留応力を付与するとしたが、ネジ穴3に存在する引張残留応力をなくす、又は低減するだけでも疲労強度向上効果は得られるものである。 In the above embodiment, the compressive residual stress is applied to the screw hole 3. However, the fatigue strength improvement effect can be obtained only by eliminating or reducing the tensile residual stress existing in the screw hole 3.
更に、以上説明したウォータジェットピーニング装置及び方法は、アルミニウム合金製のシリンダブロックに形成されたネジ穴や、クランク軸を軸支するベアリングの支持体(ボディ)に形成されたネジ穴など、あらゆるネジ穴の疲労強度向上に用いることができる。 Furthermore, the water jet peening apparatus and method described above can be applied to any screw such as a screw hole formed in a cylinder block made of an aluminum alloy and a screw hole formed in a support body (body) of a bearing that supports a crankshaft. It can be used to improve the fatigue strength of holes.
1 ウォータジェットピーニング装置
3 ネジ穴
5 ネジ付ノズル
7 ノズル孔
12 高圧水供給手段
21 張力付与手段
30 検出手段
32 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
高圧水を供給するための高圧水供給手段と、
上記高圧水供給手段から供給された高圧水を噴射するためのノズル孔を備えると共に、上記ネジ穴と螺合可能なネジ付ノズルと、
上記ネジ付ノズルが上記ネジ穴と螺合した状態で、上記ネジ穴に引張応力を付与する張力付与手段と、
上記張力付与手段により上記ネジ穴に引張応力を付与した状態で、上記ネジ付ノズルとネジ穴とを相対回転させるアクチュエータと、
を備えたことを特徴とするウォータジェットピーニング装置。 A water jet peening apparatus for applying compressive residual stress to a screw hole,
High-pressure water supply means for supplying high-pressure water;
A nozzle with a screw for injecting the high-pressure water supplied from the high-pressure water supply means, and a screwed nozzle that can be screwed into the screw hole;
Tension applying means for applying a tensile stress to the screw hole in a state where the screw nozzle is screwed with the screw hole;
An actuator that relatively rotates the threaded nozzle and the screw hole in a state in which a tensile stress is applied to the screw hole by the tension applying unit;
A water jet peening apparatus comprising:
先端部から高圧水を噴射するネジ付ノズルを上記ネジ穴に螺合させるステップと、
上記ネジ穴に螺合したネジ付ノズルの先端部から上記ネジ穴の内面に高圧水を噴射するステップと、
上記ネジ穴に引張応力を付与するステップと、
上記ネジ穴に引張応力を付与した状態で、上記ネジ付ノズルと上記ネジ穴とを、それらの螺合が解除する方向に相対回転させるステップと、
を備えたことを特徴とするウォータジェットピーニング方法。 A water jet peening method for applying compressive residual stress to a screw hole,
Screwing a threaded nozzle for injecting high-pressure water from the tip into the screw hole;
Spraying high-pressure water onto the inner surface of the screw hole from the tip of the threaded nozzle screwed into the screw hole;
Applying a tensile stress to the screw hole;
In a state where a tensile stress is applied to the screw hole, the step of relatively rotating the screwed nozzle and the screw hole in a direction in which the screwing is released;
A water jet peening method characterized by comprising:
The water jet peening method according to any one of claims 3 to 5, wherein a tensile stress applied to the screw hole is set equal to a tensile stress acting on the screw hole under actual use.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003364679A JP2005125458A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Device and method for water jet peening |
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JP2003364679A JP2005125458A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Device and method for water jet peening |
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JP2005125458A true JP2005125458A (en) | 2005-05-19 |
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ID=34643591
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005125458A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009196049A (en) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | Peening method of metal component having screw hole and device used for the same |
US10766120B2 (en) | 2014-10-16 | 2020-09-08 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Method and device for manufacturing compressor scrolls, compressor scroll, and scroll compressor |
-
2003
- 2003-10-24 JP JP2003364679A patent/JP2005125458A/en active Pending
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JP2009196049A (en) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Toshiba Plant Systems & Services Corp | Peening method of metal component having screw hole and device used for the same |
US10766120B2 (en) | 2014-10-16 | 2020-09-08 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Method and device for manufacturing compressor scrolls, compressor scroll, and scroll compressor |
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