JP2008520443A - 新規な性質を有する溶接継手および超音波衝撃処理による当該性質の提供 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な強さおよび方法誘発性質を有する溶接継手ならびに超音波衝撃処理(UIT)によって溶接継手に当該性質を提供する方法に関する。本発明の溶接継手は、改善された品質および信頼性を溶接継手に提供する固有の性質を有する。溶接継手では、得られるまたは高められる性質は、該溶接継手が務めるタスクに基づいて、たとえば品質、信頼性および製造性の区域で決定される。
米国特許第6,171,415 B1号(特許文献1)および第6,338,765 B1号(特許文献2)は、パルス衝撃エネルギー、特に超音波衝撃エネルギーを使用して溶接構造を処理するための超音波衝撃法を記載している。これらの特許は、確率論的超音波衝撃処理に基づく溶接構造のための製造および補修処理を教示している。超音波変換器の振動数および振幅は衝撃の基本的局面である。断面収縮フィードバック信号が、指定された処理効果を得るために十分かつ必要なパラメータの選択を可能にする。
したがって、本発明は、改善された性質を有する脱離不可能な溶接継手および溶接継手を超音波衝撃処理に付すときの溶接継手へのそのような性質の提供に関する。溶接継手において、その溶接継手が遂行するものと期される特定のタスクの観点で新規な構造的性質が得られる。本明細書の記載は、溶接継手に関連して述べる。しかし、同等な脱離不可能な溶接構造を本発明にしたがって本明細書に記載のように処理することもでき、本明細書に記載する機械工学的解決手段は、他の同等な脱離不可能な溶接継手およびそれによって形成される構造にも適用することができる。
超音波衝撃処理は、超音波変換器の励起から結果的に生じる振動を使用する。図1に示すように、振動は、所定の期間、一定の振幅で発生する。振動は、変換器が起動しているときに強制されることもできるし、休止中に自由振動であることもできる。自由振動中、振幅は時間とともに減少する。図2に示すように、図1に示す振動は、インパルス力を、軸方向に自由運動する衝撃要素またはインデンタにランダムに伝達する。図1に示すような超音波変換器の強制振動は、荷重下の超音波変換器の自由振動に関する情報を得、振動子作動モードを修正するために中断される。この情報の源は、休止中に能動素子の巻き線または電極から送られるフィードバック信号である。この原理は、超音波変換器に使用されるすべてのタイプの能動材料、具体的には磁気ひずみまたは圧電セラミック材料に一般的であることに留意すること。発生器、ひいては変換器の作動を分析し、修正するためには、断面収縮フィードバック信号が一般に使用される(1981年3月30日のロシア国特許第817931号に記載のとおり)。したがって、特定の溶接継手のタスクにしたがって超音波衝撃処理条件を選択するためには、断面収縮フィードバック信号を使用し、無荷重および荷重条件下の変換器振動の振動数および振幅に合わせて技術的システムをチューニングする。
(a) 溶接および溶接継手を形成する材料の実際の物性を決定すること、
(b) 特定の継手ための品質および信頼性要件を満たすために望まれる性質への(a)の物性の適合を決定すること、
(c) 所望の性質を継手に提供することに関連して溶接継手に対する超音波衝撃処理から得られる物理的要因を決定すること、
(d) 所望の継手性質の提供に対する超音波衝撃処理の効果の基準を決定すること、
(e) 継手の所望の性質を提供するための超音波衝撃処理の条件を決定すること、
(f) 変換器、超音波衝撃、インデンタ、圧、処理される継手材料の機械的性質および音響特性のパラメータと組み合わせて超音波衝撃処理条件を決定すること、および
(g) 上記で設定した決定にしたがって継手に対して超音波衝撃処理を実施すること
を含む。
(A) 高強度鋼における溶接継手
(B) 応力集中を有する溶接継手
(C) 平衡荷重および不平衡荷重に付される溶接継手
(D) 欠陥および損傷区域(亀裂を含む)を有する溶接継手
(E) 製造精度に対する指定要件を有する溶接継手
(F) 補修された溶接継手
(G) ルート割れから防護された溶込み不良を有するかど継手
(H) スポット溶接継手
(I) 重ね溶接継手および仮付け溶接
(J) かど溶接継手
(K) 溶離、粒度、ガス抜きおよび気孔
(L) 拡散水素
(M) 攻撃的環境―応力腐食(前および最中の処理)
0.8mmのサンプリング長さで5μm以上である粗さおよび2.5mmのサンプリング長さで15μm以上である波形、
材料の降伏強さ以上である、超音波およびインパルス変形の区域における圧縮応力、
1.5 mm以上である塑性変形の深さおよび誘導された残留圧縮応力、および
50μm以上である、材料の性質に依存する白層の形成によるアモルファス微細構造変化。
(N) 溶接継手中の穴
(O) ブラケット
(P) マルテンサイト形成しやすい溶接継手
(Q) 保護および/または硬化コーティングを有する溶接継手
(R) 溶接構造
Claims (40)
- 超音波衝撃処理から得られる少なくとも一つの所定の構造的性質を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、該少なくとも一つの所定の構造的性質が、
少なくとも約0.1μmの表面粗さおよび浮上り、
少なくとも約0.5mmの表面間の半径、
約2mmまでの、溶接止端線または応力集中区域中の任意の表面間の線に沿う開先の深さおよび約10mmまでの該開先の幅、
強さに関して少なくとも約1.5倍、衝撃強さに関して少なくとも約1.2倍の、応力集中区域における材料の機械的性質の増大、
約7mmまでの深さの、塑性変形、好都合な圧縮応力および微小硬さの好都合な相対変化、
10mmまでの深さの、表面に対して垂直な断面における材料の塑性変形による弾性圧縮応力の分布、
約12mmまでの深さの、材料の降伏強さの少なくとも約0.05の振幅を有する超音波変動応力波による方法誘発残留応力の緩和、
タスク用途に基づく、少なくとも材料の降伏強さおよび極限強さの所定の深さの、表面上および表面下の第一および第二の種の好都合な残留応力、
超音波衝撃処理適用なしで起こるものの少なくとも約40%の残留方法誘発変形の補正および約10倍までの応力腐食抵抗の増大、
変動荷重下、約2.5倍までの腐食疲れ強さの増大および腐食環境中で約20倍までの寿命の増大、
空気中、繰返し応力または変動応力下での少なくとも約1.5倍の疲れ限度の増大および継手強さを少なくとも1カテゴリー高める少なくとも約10倍の寿命の増大、または
少なくとも約50μmの深さの、白層またはアモルファス構造の形成との少なくとも一つを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 超音波衝撃処理後でσ>500MPaの降伏強さを有する高強度鋼または合金で作られており、σ≦500MPaの鋼または合金のものより最低でも30%増の疲れ限度を有する、請求項1記載の超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。
- 好都合な圧縮応力が約2mmの深さを有し、
表面における振幅が、溶接継手の未処理のベース材料の降伏強さおよび疲れ限度の約1.5倍までの大きさである、請求項1記載の超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 溶接継手の降伏強さよりも約0.5小さい残留応力のレベル;該溶接継手に所定の寸法公差の約100%以下の残留溶接変形および/または該溶接継手の未処理のベース材料のもの以上の耐疲労性を有する、請求項1記載の超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。
- スポット溶接の疲れ限度が未処理のベース材料のものより少なくとも約1.3倍増大しており、溶接継手の未処理のベース金属材料と等しいかまたはそれ以上のレベルの耐疲労性、降伏点、極限強さおよび衝撃強さを有する、請求項1記載の超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。
- 仮付け溶接の疲れ限度が溶接継手の未処理のベース材料のものよりも少なくとも約1.3倍大きく、
耐疲労性、極限強さおよび衝撃強さが該未処理のベース材料と等しいかまたはそれ以上である、請求項1記載の超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 超音波衝撃処理から得られる構造的性質を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該処理のパラメータが、
ゼロよりも大きく約800kHzまでの発振システム振動数と、
ゼロよりも大きく約50kgまでの超音波衝撃ツールに対する圧と、
ゼロよりも大きく約120μmまでの衝撃中の超音波変換器振幅と、
ゼロよりも大きく約2500Hzまでの範囲の超音波振動数と、
ゼロよりも大きく約5mmまでの衝撃ツールの自励発振振幅と、
少なくとも約1msである、該超音波衝撃ツールの衝撃の平均期間とを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - σ>500MPaの降伏強さを有する鋼または鋼合金および超音波衝撃処理から得られる構造的性質を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該処理のパラメータが、
約27kHzの発振システム振動数と、
ゼロよりも大きく約10kgまでの超音波衝撃ツールに対する圧と、
少なくとも約30μmの衝撃中の超音波変換器振幅と、
約80〜250Hzの範囲内の超音波振動数と、
ゼロよりも大きく約2mmまでの衝撃ツールの自励発振振幅と、
約3〜6.35mmのインデンタ直径と、
約10〜35mmの範囲内にあるインデンタ長さとを含むものであり、
少なくとも2mmの深さの好都合な圧縮応力を有する、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 溶接材料とベース材料との間の移行区域中に開先を含み、該開先が、該開先の境界で少なくとも約0.5mmの半径、ゼロよりも大きく約10mmまでの幅およびゼロよりも大きく約2mmまでの深さを有するものであり、超音波衝撃処理から得られる性質を含む、改善された応力集中を有する超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該処理のパラメータが、
ゼロよりも大きく約80kHzまでの振動数でゼロよりも大きく約50μmまでの衝撃中の超音波振動振幅と、
ゼロよりも大きく約500Hzまでの超音波振動数と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃ツールの自励発振振幅と、
ゼロよりも大きく約0.5までの衝撃インパルスのオフデューティファクタと、
少なくとも約3kgの超音波衝撃ツールに対する圧とを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 炭素構造用鋼、ステンレス鋼またはアルミニウムおよびチタン合金の継手金属ならびに超音波衝撃処理から得られる性質を含む、改善された外部荷重性を有する超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該処理のパラメータが、
ゼロよりも大きく約80kHzまでの振動数でゼロよりも大きく約50μmまでの衝撃中の超音波振動振幅と、
少なくとも約1msである平均期間でゼロよりも大きく約500Hzまでの超音波振動数と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃ツールの自励発振振幅と、
少なくとも約3kgの該超音波衝撃ツールに対する圧とを含み、
該継手の応力集中区域における圧縮応力および強さが、供用中の亀裂を生じさせる外部作用力を補正するための超音波衝撃処理の非存在で該継手中に存在するものよりも大きい、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 超音波衝撃処理が、処理中に塑性変形を提供して圧縮応力を発生させ、分布させる、溶接継手の溶接止端および荷重側の荷重負担部品の超音波衝撃を含む、請求項10記載の溶接継手。
- 引張り応力の残留効果を補正するのに十分な、少なくとも約2mmの深さの塑性変形区域中の圧縮応力および弾性変形区域中の対応する圧縮応力を有する溶接継手ならびに超音波衝撃処理から得られる性質を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、 該処理のパラメータが、
ゼロよりも大きく約10kgまでの超音波衝撃ツールの圧力と、
ゼロよりも大きく約500Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
ゼロよりも大きく約100kHzまでの超音波搬送振動数と、
少なくとも約30μmの衝撃中のインデンタの超音波発振振幅と、
少なくとも約0.2mmの衝撃振幅とを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - Koはツールマークオーバラップ係数である1>Ko>−1の値までの継手内の変形補正および超音波衝撃処理から得られる性質を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該処理のパラメータが、
少なくとも約4kgの超音波衝撃ツールの圧力と、
少なくとも約100Hzの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.2mmの衝撃振幅と、
少なくとも約1msの平均衝撃期間と、
少なくとも約15kHzの搬送超音波振動数と、
該溶接継手が鋼または鋼合金で作られている場合には少なくとも約30μmであり、該溶接継手がアルミニウム合金または約235MPaまでの降伏強さを有する金属で作られている場合には約30μmまたはより少ない、衝撃中の超音波振動振幅とを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 性質が、残留溶接応力の後続の超音波緩和とで強固な付着を形成するための残留溶接変形の変化または溶接金属の超音波塑性変形および再分布を含む、請求項13記載の溶接継手。
- 溶接継手の降伏強さの0.5以下の残留応力と、
該溶接継手に固有の寸法公差の100%以下の残留溶接変形と、
該溶接継手中のベース金属の耐疲労性以上の耐疲労性とを含み、
該溶接継手の超音波衝撃処理のパラメータが、
手作業処理の場合には少なくとも約3kgであり、機械化処理の場合にはゼロよりも大きく約20kgまでである、鋼インデンタを有する超音波衝撃ツールに対する圧と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約15kHzのインデンタ超音波振動の搬送振動数と、
金属が処理中に周囲温度よりも高い場合には少なくとも約20μmであり、金属が処理中に周囲温度であるかまたはその付近である場合には少なくとも約30μmである、衝撃中の超音波振動振幅を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 継手の溶接金属のための鈍角フランク角を有するかど継手として構成された鋼継手を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該かど継手が、
手作業処理中では少なくとも約3kgまたは機械化処理中では少なくとも約25kgの超音波衝撃ツールの圧力と、
ゼロよりも大きく約800Hzまでの超音波振動数と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約18kHzの超音波振動搬送振動数と、
約400℃を超える温度でゼロよりも大きく約20μmまでの衝撃中の超音波振動振幅、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間とを含むパラメータの範囲内の該溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、ルート割れに対して抵抗を有するものであり、
それによって、溶接金属が該かど継手中でフランジとウェブとの間で再分布している、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 超音波処理が、メニスカスを提供し、溶接継手の鋭いエッジを溶融させて、該処理ののち固化したとき、溶接と該溶接継手のベース金属との間に滑らかな移行部が提供されて、該溶接のルートにおける応力集中および疲労亀裂形成に対する継手の性質の抵抗を処理前の該溶接継手よりも高いレベルまで増大させる、請求項16記載の溶接継手。
- 少なくとも約80Hzの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.2mmの振幅で少なくとも約1msの平均衝撃期間と、
ゼロよりも大きく約100kHzまでの衝撃中のインデンタ超音波振動搬送振動数と、
約5〜40μmの範囲内の衝撃中の超音波振動振幅と、
約3〜30kgの衝撃ツールに対する圧力とを含むパラメータの範囲内のスポット溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、移動された引張り応力を有する炭素鋼またはアルミニウム合金スポット溶接継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - ゼロよりも大きく約2000Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約0.2mmの衝撃振幅と、
少なくとも約18kHzのインデンタ超音波振動搬送振動数と、
炭素鋼の場合には少なくとも約25μmであり、アルミニウム合金の場合にはゼロよりも大きく約30μmまでである衝撃中のインデンタ超音波振動振幅と、
少なくとも約3kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータの範囲内の溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、溶接端における亀裂に対して抵抗を有する仮付け溶接または重ね溶接を有する炭素鋼またはアルミニウム合金の継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - ゼロよりも大きく約1200Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃振幅と、
炭素鋼の場合には少なくとも約25μmであり、アルミニウム合金の場合には約30μm以下である衝撃中のインデンタ超音波振動振幅と、
少なくとも約3kgの溶接継手の被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧とを含むパラメータの範囲内のかど溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、少なくとも1.3倍に増大した疲れ限度を有する炭素鋼またはアルミニウム合金のかど溶接継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 約0.1〜50kgの超音波衝撃ツールの圧と、
約10〜800kHzの変換器における超音波振動搬送振動数と、
約0.5〜120μmの搬送振動数における超音波ツールの無荷重条件下および衝撃中の超音波振動振幅と、
約0.05〜5mmの超音波衝撃ツールの自励発振振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間とを含むパラメータの範囲内の溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、該溶接金属の結晶化および再結晶化に基づいて溶接中のすべての方向に溶接金属構造の相均質性を有する溶接継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - ゼロよりも大きく約2500Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.2mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約15kHzの超音波振動搬送振動数と、
周囲温度ではない金属の場合には少なくとも約15μmであり、周囲温度または周囲温度付近の金属の処理の場合には約30μm未満である、衝撃中の超音波振動振幅と、
手作業処理の場合には少なくとも約5kgまたは機械化処理の場合には少なくとも約10kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータの範囲内の溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、活性化された結晶化および脆性破壊に対する抵抗を有する溶接を有するフェライト鋼の継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - ゼロよりも大きく約500Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.5mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約15kHzの超音波振動搬送振動数と、
少なくとも約20μmの衝撃中の超音波振動振幅と、
少なくとも約5kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータの範囲内の溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、応力腐食に対する抵抗を超音波衝撃によって処理されていない該継手よりも高いレベルまで増大させるために超音波衝撃によって変化された継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 0.8mmのサンプリング長さで約5μm以上の表面粗さ、2.5mmのサンプリング長さで約15μm以上の波形、継手の降伏強さ以上の圧縮応力、約1.5mm以上の塑性変形および誘発残留応力の深さ、処理の非存在における場合の少なくとも2倍の耐腐食性ならびに継手の処理の非存在における該継手のものの約1.3倍以上の腐食疲れ強さを有する、請求項23記載の溶接継手。
- 溶接継手構造中に少なくとも一つの割れ止め穴を含む該構造を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該少なくとも一つの割れ止め穴が、該少なくとも一つの穴を包囲する構造中に圧縮応力を有し、
該少なくとも一つの割れ止め穴を含む該溶接継手構造の超音波衝撃処理のパラメータが、
ゼロよりも大きく約500Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.5mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約15kHzの超音波衝撃搬送振動数と、
少なくとも約30μmの衝撃中の超音波振動振幅と、
少なくとも約5kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - 溶接継手をブラケットおよびパネルとともに含む構造的組み合わせを含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該ブラケットと該パネルとの間に切欠き半径が存在し、
該構造的組み合わせが、超音波衝撃処理によって処理されていない場合の該構造的組み合わせのものの少なくとも1.3倍の耐疲労性を有し、
該構造的組み合わせの該超音波衝撃処理が、
ゼロよりも大きく約300Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.5mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約15kHzの超音波振動搬送振動数と、
少なくとも約30μmの衝撃中の超音波振動振幅と、
少なくとも約3kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータの範囲内である、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - ゼロよりも大きく約800Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約0.5mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約15kHzの超音波振動搬送振動数と、
少なくとも約30μmの超音波衝撃と、
少なくとも約10kgの被処理面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータの範囲内の溶接継手の超音波衝撃処理に基づいて、減少したマルテンサイト分解を有する溶接継手を含む、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - コーティングを上に有する溶接継手を含む超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手であって、
該コーティングが、超音波衝撃処理時に耐破断性であり、
該処理が、
ゼロよりも大きく約1500Hzまでの超音波衝撃振動数と、
少なくとも約1mmの超音波衝撃振幅と、
少なくとも約1msの超音波衝撃の平均期間と、
少なくとも約20kHzの超音波振動搬送振動数と、
ゼロよりも大きく約30μmまでの衝撃中の超音波振動振幅と、
コーティング破断強さ以下の個々の超音波衝撃ツールマークの間の境界における接触圧および応力勾配と、
少なくとも約3kgの表面に対する超音波衝撃ツールの圧力とを含むパラメータを有する、
超音波衝撃処理された脱離不可能な溶接継手。 - (1) 継手の溶接を形成する材料および溶接継手そのものの処理前性質を決定する工程と、
(2) 該継手において提供されるべき処理後性質への(1)の性質の適合を決定する工程と、
(3) 該継手において提供されるべき該処理後性質に関連して該継手に対して効果を及ぼす物理的要因を決定する工程と、
(4) 該継手における処理後性質の提供に対する超音波衝撃処理のプラスの結果基準および効果を決定する工程と、
(5) 変換器、超音波衝撃、インデンタ、圧、処理される材料の機械的性質および音響特性のパラメータと組み合わせて超音波衝撃処理条件を決定する工程を含め、該継手における該処理後性質の提供に関して該継手のための超音波衝撃処理の方法を決定する工程と、
(6) (1)〜(5)で設定した決定にしたがって該継手に対して超音波衝撃処理を実施する工程とを含む、
一つまたは複数の所定の性質を有するように該溶接継手を処理するための超音波衝撃処理を解析し、選択する方法。 - (3)の物理的要因が、低振動数衝撃によって生じる塑性変形、衝撃処理中の超音波塑性変形、継手の材料における超音波応力波の振幅および減衰ならびに超音波衝撃中の接点における温度および熱拒絶率の一つまたは複数を含む、請求項29記載の方法。
- (2)の処理後性質が、静的精度、残留変形およびその呼び寸法公差、継手および該継手の材料の構造セグメントの体積内で平衡した残留応力、継手の負荷能力の原因である許容しうる応力集中レベルおよび応力集中部の形態、低サイクルおよび高サイクル反転および変動荷重下での疲れ限度および耐疲労性、活動的な環境中、低サイクルおよび高サイクル反転および変動荷重ならびに溶接継手の性質下での腐食および腐食疲れ破損に対する疲れ限度および耐疲労性の一つまたは複数を含む、請求項29記載の方法。
- (4)の基準が、誘発残留応力および変形レベル;継手の表面および移行区域の浮上り、粗さおよび幾何学的変化ならびに処理区域における材料の性質の変化;衝撃処理の前の継手の製造中に発生する残留応力の緩和および再分布;ならびに実働荷重に対する抵抗のタイプおよび条件に関する該継手の変化の一つまたは複数を含む、請求項29記載の方法。
- (5)のパラメータが、約0.1〜50kgの範囲内にある超音波衝撃ツールに対する圧;約10〜800kHzである変換器の搬送超音波振動数;約0.5〜120μmの該搬送振動数における超音波振動の振幅;搬送超音波振動数における約2〜50振動周期の範囲におけるランダム超音波衝撃の期間で約5〜2500Hzであるツールの超音波衝撃振動数および自励発振振動数;約0.5〜5mmであるツールの自励発振振幅;請求項29に記載のパラメータの範囲内にある、該ツールの軸方向に自由運動するインデンタと変換器との間の接続のレベル;材料および継手のタスク、性質およびサイズ要件を考慮して選択される該パラメータ内の自由超音波衝撃の一つまたは複数を含む、請求項29記載の方法。
- (a) 脱離不可能な溶接構造の溶接の少なくとも一部を超音波衝撃ツールによる繰返し超音波衝撃にさらして、該溶接における制御された塑性変形を生じさせ、該溶接構造の該溶接の表面および移行区域を変化させ、それにより、該溶接構造における一つまたは複数の材料性質を変化させる工程と、
(b) 該繰返し超音波衝撃の一つまたは複数の選択パラメータを制御する工程によって(a)の材料性質を得る工程とを含む、脱離不可能な溶接構造を処理する方法であって、
該選択パラメータが、
(1) 約0.1〜50kgの範囲内にある該超音波衝撃ツールに対する圧;
(2) 約10〜800kHzである該超音波衝撃ツールの超音波振動数;
(3) 約0.5〜120μmである該超音波衝撃の振幅;
(4) 搬送超音波振動数における約2〜50振動周期の範囲内にある超音波衝撃の期間で約5〜2500Hzである該超音波衝撃ツールの超音波振動数および自励発振振動数;
(5) 約0.05〜5mmである該超音波衝撃ツールの自励発振振幅;
(6) パラメータ(1)〜(5)の範囲で作用する、該超音波衝撃ツールの軸方向に自由運動するインデンタと該超音波衝撃ツールの変換器との間の接続のレベル;
(7)該溶接構造のタスク、性質およびサイズに基づくパラメータ(1)〜(5)に当てはまる自由超音波衝撃からなる群の一つまたは複数のパラメータから選択されるものである、方法。 - 超音波衝撃処理の自由超音波衝撃のパラメータを組み合わせて制御する工程を含み、該パラメータが、該衝撃からの変換器振動の制御とともに、該自由超音波衝撃のプレス、振幅、振動数および期間のパラメータである、脱離不可能な溶接継手の超音波衝撃処理のために超音波衝撃をチューニングする方法。
- 溶接継手の少なくとも一部をランダムな超音波衝撃にさらし、その間に、衝撃と衝撃との間に休止を挟みながら一定の繰返し率でエネルギーを衝突させるようなやり方で超音波衝撃の振幅、長さおよび繰返し率を制御する工程を含み、
該休止が、材料が静穏状態にあるときの該材料中の内部損失を超えない最小限の抵抗で材料状態の緩和および次の衝撃の準備に十分である、該溶接継手の構造的再配置の方法。 - 溶接構造が、突き合わせ継手、すみ肉継手、重ね継手、ナローギャップ継手、スポット継手および継手構造中の開口からなる群より選択される、請求項34記載の方法。
- 溶接構造が、突き合わせ継手、すみ肉継手、重ね継手、ナローギャップ継手、スポット継手および継手構造中の開口からなる群より選択される、請求項35記載の方法。
- 溶接構造が、突き合わせ継手、すみ肉継手、重ね継手、ナローギャップ継手、スポット継手および継手構造中の開口からなる群より選択される、請求項36記載の方法。
- 影響される材料性質が、表面粗さおよび浮上り、表面間に存在する半径、溶接止端線または応力集中区域中の表面間の線における開先の深さ、該開先の幅、衝撃強さ、塑性変形、圧縮応力、超音波変動応力、残留応力、応力腐食、白層/アモルファス構造形成および腐食疲れからなる群より選択される一つまたは複数の性質である、請求項34記載の方法。
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