JP5559961B2 - ウォータージェットピーニング施工方法 - Google Patents
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Description
(1)ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数とウォータージェットピーニングの強制加振振動数とが異なるようにウォータージェットピーニングを施工し、共振を押さえることで達成される。
(2)ウォータージェットピーニングの強制加振振動数を変えるには、ウォータージェットピーニングのノズルと施工対象物の噴射距離を変えることで達成される。ウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)と噴射距離(mm)の関係は、以下の二つの5次多項式近似で予測できる。
−8.8598x+773 …式(1)
y=1E−09x5−9E−07x4+0.0002x3−0.0197x2
−0.0274x+272 …式(2)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数を、xはウォータージェットピーニングのノズルと施工対象物の噴射距離を示す。
(3)ウォータージェットピーニングの強制加振振動数を変えるには、噴射流量を変えることで達成される。ウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)と噴射流量(L/min)の関係は、以下の二つの線形近似で予測することができる。
y=−4.1x+407 …式(4)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数を、xは噴射流量を示す。ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数から±10%以上離れたウォータージェットピーニングの強制加振振動数となるような噴射流量条件で、ウォータージェットピーニングを施工すると、応答倍率が低下するため、より共振の発生を防止できる。
ウォータージェットピーニングの噴射流量が少ないと、1回の施工で応力改善できる幅が小さくなる。一方、噴射流量が多いと1回の施工で応力改善できる幅は大きくなるが、高圧水を噴射するための高圧ポンプが高価になる。従って、1回の施工で得られる応力改善幅が大きく、高圧ポンプが廉価な、噴射流量20L/minから50L/minの間で噴射流量を選定することで、工業的価値を保ちながら、共振の発生を防止できるので、この範囲は特に好適である。
(4)ウォータージェットピーニングの強制加振振動数を変えるには、ウォータージェットピーニングのノズル径を変えることで達成される。ウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)とノズル径(mm)の関係は、以下の二つの線形近似で予測することができる。
y=−179x+576 …式(6)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数を、xはノズル径を示す。ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数から±10%以上離れたウォータージェットピーニングの強制加振振動数となるようなノズル径の条件で、ウォータージェットピーニングを施工すると、応答倍率が低下するため、より共振の発生を防止できる。ウォータージェットピーニングのノズル径が小さいと、1回の施工で応力改善できる幅が小さくなる。一方、ノズル径が大きいと1回の施工で応力改善できる幅は大きくなるが、高圧水を噴射するための高圧ポンプが高価になる。従って、1回の施工で得られる応力改善幅が大きく、高圧ポンプが廉価な、ノズル径1mmから2mmの間でノズル径を選定することで、工業的価値を保ちながら、共振の発生を防止できるので、この範囲は特に好適である。
(1)ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて、ウォータージェットピーニングのノズルとウォータージェットピーニング施工対象物との噴射距離を変える、
(2)ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて、ウォータージェットピーニングのノズルから噴射される噴射流量を変える、
(3)ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて、ウォータージェットピーニングのノズル径を変える、
こうした手段で、共振を避けることを特徴とする。
ウォータージェットピーニングで発生する荷重値より十分に大きく設定。
ロードセルの固有振動数が低い場合、ロードセル自体が、ウォータージェットピーニ ングの強制加振振動数と共振する可能性があるので、ウォータージェットピーニング の強制加振振動数より十分大きい固有振動数に設定。
ウォータージェットピーニングの強制加振振動数が十分計測できるように、ウォータ ージェットピーニングの強制加振振動数の約10倍に設定。
振動特性が安定した後測定するように設定。
−8.8598x+773 …式(1)
y=1E−09x5−9E−07x4+0.0002x3−0.0197x2
−0.0274x+272 …式(2)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)を、xはウォータージェットピーニングのノズルと施工対象物の噴射距離(mm)を示す。
y=−4.12x+407 …式(4)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)を、xは噴射流量(L/min)を示す。
y=−179x+576 …式(6)
ここで、yはウォータージェットピーニングの強制加振振動数(Hz)を、xはノズル径(mm)を示す。
2 固定治具
3 噴射受け板
4 噴射ノズル
5 ウォータージェット
6 水槽
7 純水
8 高圧ポンプ
9 導水チューブ
10 噴射距離
11 流量調節弁
12 ノズル径
13 噴射角度
14 噴射流量
15 圧力計
16 噴射圧力
17 原子炉圧力容器
18 コアシュラウド
19 原子炉ウェル
20 ウォータージェットピーニング装置
21 オペレーションフロア
Claims (9)
- ウォータージェットおよびキャビテーションの圧壊圧力により材料表面に衝撃力を与え、残留応力を改善するウォータージェットピーニング施工方法において、
ウォータージェットピーニング時に発生しウォータージェットピーニング施工対象物へ作用する強制加振振動の振動数であるウォータージェットピーニングの強制加振振動数を、あらかじめウォータージェットピーニング施工対象物とは別の噴射受け板に対してウォータージェットピーニングを行いウォータージェットピーニング時に前記噴射受け板に発生する強制加振振動を測定することにより求めるようにして、あらかじめ前記強制加振振動数とウォータージェットピーニングのノズルから前記噴射受け板までの噴射距離の関係、前記強制加振振動数と前記ノズルから噴射される噴射流量の関係、または、前記強制加振振動数と前記ノズルのノズル径の関係を求め、
前記ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数と、ウォータージェットピーニング時に発生し前記施工対象物へ作用する強制加振振動の振動数であるウォータージェットピーニングの強制加振振動数とが異なるように、
前記噴射受け板を用いてあらかじめ求められた、前記強制加振振動数と前記噴射距離の関係、前記噴射受け板を用いてあらかじめ求められた、前記強制加振振動数と前記噴射流量の関係、または、前記噴射受け板を用いてあらかじめ求められた、前記強制加振振動数と前記ノズル径の関係に基づき、前記ノズルから前記施工対象物までの噴射距離、前記噴射流量、または、前記ノズル径を選定して、前記ノズルから前記施工対象物までの噴射距離、前記噴射流量及び前記ノズル径のいずれか一つ又は複数を変えて前記ウォータージェットピーニングを施工することで、共振を避けることを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記強制加振振動数を、前記噴射受け板をロードセルに固定し、ウォータージェットピーニング時に前記ロードセルで検出される荷重データを分析することにより求めるようにしたことを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数と前記ウォータージェットピーニングの強制加振振動数とが異なるようにする手段として、
ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて前記噴射距離を変え、共振を避けるようにし、
前記強制加振振動数と前記噴射距離の関係は、5次の多項式で近似した近似曲線及び近似式で表わされることを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数と前記ウォータージェットピーニングの強制加振振動数が異なるようにする手段として、
ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて前記噴射流量を変え、共振を避けるようにし、
前記強制加振振動数と前記噴射流量の関係は、線形近似で近似した近似曲線及び近似式で表わされることを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数と前記ウォータージェットピーニングの強制加振振動数が異なるようにする手段として、
ウォータージェットピーニング施工対象物の固有振動数に応じて前記ノズル径を変え、共振を避けるようにし、
前記強制加振振動数と前記ノズル径の関係は、線形近似で近似した近似曲線及び近似式で表わされることを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記噴射距離を20mmから100mmの間で選定することを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記噴射流量を20L/minから50L/minの間で選定することを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記ノズル径を1mmから2mmの間で選定することを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。 - 請求項1または2に記載のウォータージェットピーニング施工方法において、
前記施工対象物は、200Hz及び450Hzを除く固有振動数を有し、
前記ノズル径が2mm、前記噴射流量が48L/min、前記ノズルの噴射角度が90°、前記ノズルの噴射圧力が70MPaであって、
前記噴射距離を100mmから250mmの間で選定したことを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。
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