JPH0387342A - 金属の応力緩和方法 - Google Patents
金属の応力緩和方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
詳しくは本出願人の先願に係る米国特許第3,741,
820号に開示された応力緩和方法の改良に関する。
機械的振動共鳴周波数に対応する一定の分数調和周波数
で相当時間機械的な周期的振動エネルギーをその部材に
加えることによって緩和されることは周知のことである
。(米国特許第3,741.820号) 分数調和周波数はある周波数で機械的な周期的振動エネ
ルギーを部材に加え周波数の関数として部材に流れ込む
エネルギーの減衰を監視して、複数の振動共鳴吸収のピ
ークを識別することによって定められる。分数調和周波
数の応力緩和共鳴周波数は共鳴ピークの一つの低周波の
肩にそっである様に選択されていた。
れ成功しているけれども、なお改良すべき点があった。
数の選択に対する改良された技術によって特徴ずけられ
、それによって上に述べられた従来の技術に従ってこれ
までに得られてきた以上の金属部材に対する効果的な応
力緩和が得られるような方法を提供するにある。
発明により下記の手段によって改良され、洗練されたも
のとなる。
ネルギーを加え、部材に流れ込むエネルギー減衰効果を
周波数の関数として監視して、それぞれが複数の振動共
鳴吸収ピークからなる複数次数の調和振動の吸収ピーク
を識別することである。典型的な金属部材は最高48個
の共鳴ピークを現示するが、これらはそれぞれが大体穴
つの共鳴ピークをもつ八つの調和振動の次数に分類され
る。調和振動の吸収ピークは本発明の際立った特徴によ
って共鳴振動の吸収ピークと識別される。
サの応答特性を適当に減衰させ、電気的出力が共鳴ピー
クよりは調和振動群の共鳴ピークの関数として変化する
ようにすることである。
和振動から特定の調和振動ピークを応力を緩和すべき金
属部材の組成の関数として選択することである。例えば
、略25ヘルツを中心とする第1次の調和振動が低炭素
鋼と鋳鉄に特に有利なことが発見されている。約40ヘ
ルツを中心とする第2次調和振動は高炭素鋼に格別に有
利なことが発見されており、−前約50ヘルツを中心と
する第3次調和振動がアル壽ニウム、チタニウム。
た調和振動のピーク、出来れば選択された調和振動のピ
ークのピーク振幅の三分の一に等しい調和振動の振幅に
対応する周波数であることが望ましいが、その調和振動
のピークの主要な傾斜若しくは肩にそって識別される。
な周期的振動エネルギーが相当時間部材に加えられる。
囲の金属合金に適用することができ、その合金の冷間ま
たは熱間加工を問わず実施出来ることが見出されている
。更に本発明による応力緩和方法は溶接工程中でも溶接
工程後でも実施出来る。応力緩和の分数調和周波数で加
えられる周期的振動エネルギーは、定常状態にある低い
安定した一定のレベルで周期的振動周波数で加えられる
ときに金属に力学的な運動エネルギーが流れ込むことを
可能にする。周期的な振動は、金属合金に見出されてい
る質量−スプリングの関係を使った力学的な負荷、無負
荷のメカニズムである。降伏係数のコンプライアンス(
硬度)は金属構造に残存する臨界(引張)残留応力の程
度を表す。本発明に従って冷間で機械的な周期的エネル
ギーを分数調和周波数で加えると、のぞましくない応力
を再分布若しくは変換して強度を強くする。低い調和振
動数の時間的なエネルギー浴(例えば、2時間以下)は
2乃至3年の戸外エージングと同様な金属緩和をもたら
す。
いるが、追加される目的、特徴とそれらに付随する利点
とともに本発明については以下の記述と冒頭のクレーム
及び添付された図面によって最も良く理解される筈であ
る。
ための装置を示す透視図である。
振動のピークと応力緩和周波数との関係を示すグラフで
ある。
0号の開示内容がここで参照資料として役立てられる。
ある。ビームは支持14上に配置した複数の振動クツシ
ョン12にマウントされている。
10にマウントされ、電子制御器18に接続されている
。
トされて、電気的な出力をビーム振動の振幅の関数とし
て電子制御器■8に供給する。電子制御器18は、モー
タ16によってビーム10に加えられる振動の周波数を
選択的に変化するためのノブその他の適当な制御手段2
2、オペレータに振動周波数を示す為のゲージその他の
適当な続出手段24および出力に接続されてビーム10
の周波数応答特性を記録するX−Yプロッタ28を有す
る記録器26を備えている。
記録感度で走査された走査点40,42゜44の振動振
幅対周波数のプロット28を示す。
心とするピーク30を示す。低感度の設定では、記録さ
れたピーク30の振幅はそれに応じて低下し、第2のピ
ーク32が約40ヘルツを中心とするより高次の第2次
−調和振動数で観察されている。同様に、さらに感度を
低下させると、ピーク30の振幅、ピーク32の振幅が
減少し、約50ヘルツを中心とするピーク34に第3次
調和振動数を記録する。ピーク30乃至34はそれぞれ
より高い周波数の複数の共鳴ピークを含んでいる。調和
振動数のピーク30乃至34は、振動トランスデユーサ
20の応答特性を、トランスデユーザの構造またはトラ
ンスデユーサに応答するエレクトロニクスの何れかによ
って応答を減衰させることによって共鳴ピークと区別さ
れる。本発明の好ましい実施態様ではトランスデユーサ
20は米国特許第3,736,448号に開示された形
式を採用しているが、これはその機械的構造が調和振動
には応答するが、一方共鳴ピークは無視してその応答特
性が減衰するようになっている。
動のピーク30乃至34がビーム10のm戒の関数とし
て使用される。例えばピーク30に対応する第1次調和
振動数は低炭素鋼と鋳鉄に有利に使えることが見出され
ている。ピーク32に図示されている第2次調和振動数
は高炭素鋼に有利に使用され、一方ピーク34に図示さ
れている第3次調和振動数はアルミニウム、チタニウム
。
数を識別するために、最大の感度で注目のピークを示す
走査点40.42.44が使用されている。例えば、低
炭素鋼に対しては走査点40が最大感度でピーク30を
示すのに使用されている。
択された調和振動数ピークにおける振動振幅と結びつい
た周波数として、即ち調和振動数スロープの始めの振幅
と比較してそのピークの極大振幅の三分の一に等しい振
動振幅の周波数として識別される。言い換えると、三分
の一振幅点は調和振動数スロープの始めではOに対して
は見出されない。この様にして第2図のプロット28に
おいて、大体18ヘルツの応力緩和分数調和周波数がピ
ーク30の振幅の三分の−であるポイント46と結びつ
けられる。走査点42では、約35ヘルツの応力緩和分
数調和周波数がピーク32の極大振幅の大体三分の−で
あるポイント48と結びつけられ、約47ヘルツの応力
緩和周波数がピーク34の極大振幅の三分の−であるポ
イント50と結びつけられる。
質的には25,40.50ヘルツに留まり、ピークの幅
とスロープが合金および(または)形状とともに変化す
る。従って異なった形状の二つの鋳鉄の構造に対しては
応力緩和分数調和周波数が、例えば、必ずしも同じくは
ならない。三分の−の設定ポイントは最適であることが
、見出されてきている。三分の−より小さくても応力緩
和がおこるが、もっと処理時間(dwell time
)がながくなる。同様に、ピーク振幅の三分の−と三分
の二の間の点では応力緩和が起こるが、処理時間は増大
する。調和振動ピークの三分の二辺上の設定ではうまく
行かない。溶接若しくは鋳造の間に応力が緩和している
と、最適の応力緩和周波数は合金の硬化および(または
)更に溶接を行なう間に変化する。三分の−の設定ポイ
ントを監視して、調和振動数条件の変化に従って調整し
なければならない。
最適応力緩和分数調和周波数を識別したら、モータ16
をその識別された周波数で相当な時間、2時間程度駆動
させ、金属部材の応力緩和を行なう。ビーム10の様な
大きな部材の場合、第1図に仮想線で示されている様に
、何回も移動させる必要がある。
化により両者間に結合を生せしめる液状物質を用いて接
合したような材料に適用すると、理論的にはより強いよ
り加工し易い結合が得られると考えられる。その場合、
振動のエネルギー力と調和振動周波数の位置が変るだけ
であろう。
、 第2図は本発明の実施例に係る三つの低次調和振動ピー
クと応力緩和周波数との関係を示すグラフである。 10・・・ビーム、12・・・振動クツション、14・
・・支持、16・・・振動器、18・・・電子制御器、
20・・・振動トランスデユーサ、26・・・記録器、
28・・・プロッタ、30.32.34・・・ピーク。
Claims (8)
- (1)対象とする金属の応力を緩和する方法であって、 (a)試験周波数範囲で上記対象に機械的に周期的な振
動エネルギーを加える工程、 (b)該対象に流れ込むエネルギーの減衰効果を周波数
の関数として監視し、それぞれ複数の振動の共鳴吸収の
ピークからなる複数の高次調和振動の吸収ピークを識別
する工程、(c)上記調和振動のピークの分数調和周波
数に対応する一定周波数で相当時間対象に機械的周期的
振動エネルギーを加える工程 を含むことを特徴とする金属の応力緩和方法。 - (2)前記工程(b)が、 (b1)電気信号を振動の振幅の関数として供給する振
動トランスデューサを対象の上にマウントする工程、 (b2)共鳴ピークの調和振動数群の関数としてその出
力が変わるように機械的振動に対する上記トランスデュ
ーサの応答を減衰させる工程とからなる請求項1の金属
の応力緩和方法。 - (3)上記工程(c)に先じて、(d)上記一定の周波
数を対象の組成の関数として選択する工程 を含む請求項1の金属の応力緩和方法。 - (4)上記工程(d)が、 (d1)複数の次数の調和振動数の内、対象の組成の関
数として特定次数の調和振動数を選択し、 (d2)前記特定次数の調和振動数と結びつけられ、前
記特定次数の極大振幅のほぼ三分の一に等しい振幅に対
応する分数調和周波数を識別し、且つ上記工程(c)で
識別された前記分数調和周波数で対象に前記機械的な周
期的振動エネルギーを加える工程からなる請求項3の金
属の応力緩和方法。 - (5)金属部材の応力緩和方法であって (a)試験周波数範囲でその部材に機械的な周期的振動
エネルギーを加える工程、 (b)振動振幅の関数として電気的出力信号を供給する
振動トランスデューサを部材の上にマウントし、前記出
力が共鳴ピークの調和振動数群の関数として変化するよ
うに上記トランスデューサの機械振動に対する応答を減
衰することによって部材に流れ込むエネルギーの減衰効
果を周波数の関数として監視する工程、 (c)複数の共鳴ピークからなる調和振動吸収の少なく
とも一つのピークを識別する工程、しかる後 (d)前記少なくとも一つの調和振動ピークの分数調和
周波数に対応する一定周波数で相当時間部材に機械的周
期的振動エネルギーを加える工程 を含むことを特徴とする金属の応力緩和方法。 - (6)上記工程(d)が、上記分数調和周波数として前
記ピークの振動振幅が上記ピークにおける極大振動振幅
の三分の一になるように選択する工程からなる請求項5
の金属の応力緩和方法。 - (7)上記工程(c)が複数の上記調和振動の吸収ピー
クを識別する工程(c1)と、部材の組成の関数として
上記の一つのピークを選択する工程(c2)からなる請
求項6の金属の応力緩和方法。 - (8)(e)工程(d)で述べられたように上記エネル
ギーを加える間に工程(b)で述べられたような減衰効
果を監視する工程と、 (f)上記一つのピークの調和振動周波数の如何なる変
化も識別する工程と、 (g)工程(f)で識別された上記変化の関数として工
程(d)で述べられたように上記一つのピークを再選択
する工程 とを含む請求項7の金属の応力緩和方法。
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