JP2023038173A - ピーニング装置およびそれを利用するピーニング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ある構成要素が、他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると言及したときは、該他の構成要素に直接連結されているか、または接続されていることもあり得るが、間に他の構成要素が存在することもあり得ると理解されるべきである。
本発明の一実施例によるピーニング装置10は、パイプ部材Pの内部に波Wを照射するように構成され得る。パイプ部材Pの内部空間には、第1流体F1および第2流体F2が充填される。第1流体F1と第2流体F2とが互いに接触する部分は反射面R.Sと定義され得る。
本発明の実施例によるピーニング方法は、前述の実施例によるピーニング装置10によって行われ得る。
本段階S100は、パイプ部材Pの中空Hに探針部200が挿入され波Wが印加され、波Wが反射面R.Sに全反射して定在波として形成され、これにより、圧力アンチノードAN部分にキャビティCを形成される段階である。以下、図7を参照して本段階S100を詳細に説明する。
本段階S200は、形成されたキャビティCが成長して爆発することにより発生する衝撃波によって、パイプ部材Pの内面I.Sに圧縮残留応力が印加される段階、すなわち、ピーニング作業が行われる段階である。以下、図8を参照して本段階S200を詳細に説明する。
本段階S300は、内面I.S全体またはピーニングが求められる部分にむらなく圧縮残留応力を印加するために、キャビティCが発生および成長する圧力アンチノードANの位置が制御される段階である。以下、図9を参照して本段階S300を詳細に説明する。
100:制御部
200:探針部
300:タンク部材
400:動力部
F1:第1流体
F2:第2流体
H:中空(Hollow)
I.S:内面(Inner Surface)
O.S:外面(Outer Surface)
N:圧力ノード(pressure node)
AN:圧力アンチノード(pressure antinode)
C:キャビティ(cavity)
P:パイプ部材
R.S:反射面(Reflection Surface)
W:波(Wave)
W.L:水面(Water Line)
Claims (16)
- 少なくとも1つの湾曲したラウンド部を含み、内部に第1流体および気体相(gas phase)である第2流体が収容される中空が形成されたパイプ部材に圧縮残留応力を印加するピーニング装置であって、
前記中空に供給された前記第1流体に浸るように配置され、前記第1流体に波(wave)を印加する探針部を含み、
前記第1流体と前記第2流体とは互いに異なる音響インピーダンス(acoustic impedance)を有して、前記第1流体と前記第2流体とが接触する反射面で前記波が全反射して定在波として形成され、
形成された前記定在波の圧力アンチノードで生成および成長するキャビティ(cavity)が爆発する際に放出される衝撃波(shockwave)またはマイクロジェット(microjet)によって、前記中空を取り囲む前記パイプ部材の内面に圧縮残留応力が印加される、ピーニング装置。 - 複数の前記圧力アンチノードは、前記パイプ部材の前記内面に沿って所定の間隔で離隔して形成され、
前記キャビティは、
複数の前記圧力アンチノードに沿って臨界体積まで成長した後、爆発する、請求項1に記載のピーニング装置。 - 前記パイプ部材の中空と連通して、前記中空に収容された前記第2流体の圧力または供給量が変化するように構成される制御部を含む、請求項1に記載のピーニング装置。
- 前記中空の前記第2流体の圧力または供給量が制御されると、前記反射面の位置が前記パイプ部材の延長方向に沿って移動する、請求項3に記載のピーニング装置。
- 前記探針部および前記パイプ部材と連結され、前記探針部と前記パイプ部材とを一緒に回転させる動力部を含む、請求項1に記載のピーニング装置。
- 前記第2流体の圧力が一定に維持され、前記探針部と前記パイプ部材とが一緒に回転することにより、前記反射面はその位置が調整され、前記パイプ部材の内面と所定の角度で維持される、請求項5に記載のピーニング装置。
- 前記第1流体が収容され、前記パイプ部材を収容するタンク部材を含み、
前記パイプ部材は、前記タンク部材に収容された前記第1流体に浸るように配置される、請求項5に記載のピーニング装置。 - 前記動力部は、
前記探針部と、前記パイプ部材と、前記パイプ部材を収容する前記タンク部材とを一緒に回転させるように構成される、請求項7に記載のピーニング装置。 - 前記反射面は、前記中空に挿入された固体相(solid phase)の板部材または膜部材からなる、請求項1に記載のピーニング装置。
- 前記ピーニング装置は、
前記パイプ部材の使用中に荷重(loaded in the service)が加えられる方法により、前記パイプ部材に予備-荷重(pre-load)を加えられる予備-荷重印加部(pre-load applying unit)をさらに含む、請求項1に記載のピーニング装置。 - 少なくとも1つの湾曲したラウンド部を含み、内部に第1流体および気体相である第2流体が収容される中空が形成されたパイプ部材に圧縮残留応力を印加するピーニング方法であって、
(a)パイプ部材の内部に形成された中空に、液体相の第1流体と気体相の第2流体とを注入する段階と、
(b)前記パイプ部材の前記中空に注入された前記第1流体に波(wave)を印加しキャビティ(cavity)を形成する段階と、
(c)形成された前記キャビティが爆発する際に、前記パイプ部材の内面に圧縮残留応力を印加させる段階と、
(d)前記波が形成する圧力アンチノード(antinode)の位置を制御する段階とを含む、ピーニング方法。 - 前記段階(b)は、
(b1)探針部を、前記中空の端部のうち前記第1流体が収容された一端部に隣接して配置する段階と、
(b2)前記探針部で前記第1流体に前記波を印加する段階と、
(b3)前記第1流体と前記第2流体とが接触する部分に形成された反射面に前記波が全反射することにより定在波として形成され、前記パイプ部材の内面に前記圧力アンチノードを形成する段階と、
(b4)前記圧力アンチノードが形成された部分に前記キャビティを形成する段階とを含む、請求項11に記載のピーニング方法。 - 前記圧力アンチノードは、前記パイプ部材の延張方向に沿って前記内面に互いに離隔して複数形成され、
前記段階(c)は、
(c1)前記キャビティを複数の前記圧力アンチノードの位置で成長させる段階と、
(c2)前記キャビティを臨界体積以上に成長させて爆発させる段階と、
(c3)前記キャビティが爆発する際に発生する衝撃波(shockwave)またはマイクロジェット(microjet)によって、前記パイプ部材の内面に圧縮残留応力を印加する段階とを含む、請求項11に記載のピーニング方法。 - 前記段階(d)は、
(d1)制御部で、前記中空に収容された前記第2流体の圧力または供給量を制御する段階と、
(d2)前記第2流体の圧力または供給量を調整し、前記中空に収容された前記第1流体と前記第2流体との相対的な体積を制御する段階と、
(d3)前記第1流体と前記第2流体とが接触する部分に形成される反射面の位置を制御する段階と、
(d4)前記波が前記反射面に全反射して形成される定在波の圧力アンチノードの位置を制御する段階とを含む、請求項11に記載のピーニング方法。 - 前記段階(d)は、
前記段階(d2)の後および前記段階(d3)の前に、
(d2’)前記制御部で前記第2流体の圧力を一定に維持させ、前記パイプ部材と、前記パイプ部材に前記波を印加する探針部と、タンク部材とを回転して、前記反射面と前記内面との間の角度を一定に維持する段階を含む、請求項14に記載のピーニング方法。 - 前記段階(d2’)は、
(d21’)前記パイプ部材と、前記探針部と、前記パイプ部材を収容する前記タンク部材とに動力部を連結する段階と、
(d22’)前記動力部で、前記パイプ部材と、前記探針部と、前記タンク部材とを回転させる段階とを含む、請求項15に記載のピーニング方法。
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