JPS59162220A - き裂を有する構造部材の補強方法 - Google Patents
き裂を有する構造部材の補強方法Info
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- JPS59162220A JPS59162220A JP3599983A JP3599983A JPS59162220A JP S59162220 A JPS59162220 A JP S59162220A JP 3599983 A JP3599983 A JP 3599983A JP 3599983 A JP3599983 A JP 3599983A JP S59162220 A JPS59162220 A JP S59162220A
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- Japan
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- crack
- shaft
- structural member
- locally
- laser light
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、き裂を有する構造部材のき裂先端を迅速に局
部硬化熱処理して、き裂進展抵抗を高め。
部硬化熱処理して、き裂進展抵抗を高め。
あるいはき裂近傍を溶融させることにより強度を向上す
るき裂を有する構造部材の補強方法に関する。
るき裂を有する構造部材の補強方法に関する。
第１図は回転体の段付シャフトを示す。このような段付
シャツ）ｌを回転体として使用する場合。
シャツ）ｌを回転体として使用する場合。
段部立上りのコーナ２に生じる応力集中により疲労き裂
３が発生し、回転中にき裂が除々に進展して破壊すると
いう事故がしばしば発生する。き裂３は、加工キズや材
料に内在する介在物あるいは溶接構成シャフトでは溶接
欠陥から発生する場合が多く、そのような場合の疲労き
裂発生寿命は。
３が発生し、回転中にき裂が除々に進展して破壊すると
いう事故がしばしば発生する。き裂３は、加工キズや材
料に内在する介在物あるいは溶接構成シャフトでは溶接
欠陥から発生する場合が多く、そのような場合の疲労き
裂発生寿命は。
シャツ）１が破壊するまでの全寿命の５〜１０チ程度で
あるので、回転体の定期点検時等にき裂を発見したなら
ば、何らかの方法でこのき裂をなくしてやればき裂は進
展することがなくなり、シャフトの疲労破壊を未然に防
止することができる。
あるので、回転体の定期点検時等にき裂を発見したなら
ば、何らかの方法でこのき裂をなくしてやればき裂は進
展することがなくなり、シャフトの疲労破壊を未然に防
止することができる。
そこでこのような場合の方法としては、（１） き裂
をグラインダーや機械加工により除去し、肉盛り溶接を
施す。
をグラインダーや機械加工により除去し、肉盛り溶接を
施す。
（２） き裂部をＴＩＧアークで溶融する。などが
′採用されていた。
７このよプにき裂部をグラインダーや機械加工に。
′採用されていた。
７このよプにき裂部をグラインダーや機械加工に。
より除去し′、その部分に肉盛り溶接を施した後機械加
工する方法は、き裂をなくす手段としてはきわめて有効
であるが、肉盛り溶接による余盛りを再度グラインダー
や機械加工で除去する必要があり作業工数の増えること
は避けられない。また肉盛り量が多いと熱ひずみも大き
くなり、この修正の必要となってくる。したがって経済
性が悪くなるという欠点を有すると共に、グラインダ一
作業では作業時に発生する微粉のため作業環境を悪化す
るというへｂ害もつき菫とう。
工する方法は、き裂をなくす手段としてはきわめて有効
であるが、肉盛り溶接による余盛りを再度グラインダー
や機械加工で除去する必要があり作業工数の増えること
は避けられない。また肉盛り量が多いと熱ひずみも大き
くなり、この修正の必要となってくる。したがって経済
性が悪くなるという欠点を有すると共に、グラインダ一
作業では作業時に発生する微粉のため作業環境を悪化す
るというへｂ害もつき菫とう。
き装部をＴＩＧアークで溶融する方法は、アーク現象が
多くの条件妬影響されるため、均一の条件で溶融するに
は熟練を必要とする。
多くの条件妬影響されるため、均一の条件で溶融するに
は熟練を必要とする。
本発明は、熟練を要することもなく、経済的であり、し
かも処理役に熱ひずみの発生もなく、き裂を有する構造
部の補強方法を提供することを目的とする。
かも処理役に熱ひずみの発生もなく、き裂を有する構造
部の補強方法を提供することを目的とする。
本発明は、き裂の先端あるいはき裂の近傍に高エネルギ
ー密度を有するビームを照射して、熱処理あるいは溶融
することにより、き裂進展ＫＨする抵抗性を高めるとと
を特徴とするものである。
ー密度を有するビームを照射して、熱処理あるいは溶融
することにより、き裂進展ＫＨする抵抗性を高めるとと
を特徴とするものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第２
図は、段部立上りコーナ２に、き裂３がある段付シャフ
トｌを処理している状態を示す。
図は、段部立上りコーナ２に、き裂３がある段付シャフ
トｌを処理している状態を示す。
まず本発明に関連する装置の概要を説明すると、１１は
レーザ発振器、１．２ ｇはレーザ発ｈｉ器］１の発生
したレーザ光、１３は集光ミラー、１２ ｂはこの集光
ミラー］３により集光されたレーザ光、１４はレーザ光
１２ ｂをシャツｌ−１のき裂に沿って照射するように
シャフト１を回転させる駆動機構、】５はレーザ発振器
１】と１駆動機構１４を制御する制御装置である。
レーザ発振器、１．２ ｇはレーザ発ｈｉ器］１の発生
したレーザ光、１３は集光ミラー、１２ ｂはこの集光
ミラー］３により集光されたレーザ光、１４はレーザ光
１２ ｂをシャツｌ−１のき裂に沿って照射するように
シャフト１を回転させる駆動機構、】５はレーザ発振器
１】と１駆動機構１４を制御する制御装置である。
ここでレーザ発振器１１は、シャフト１のき裂３の先端
を局部硬化するのに必要なエネルギーを供給する装置で
あり、本実施例では、炭酸ガスレーザ発振器を使用する
。このレーザ発振器］１の発生したレーザ光１２ ａは
、集光ミラー］３でシャフト１のき裂３が局部硬化でき
るエネルギー密ＩＺｆで集光される。駆動機構１４によ
りシャフト１を回転させ工、き裂３の局部硬化熱処理を
行なう。制御装置１５は、局部硬化熱処理を所望に行な
うたりに、レーザ光のエネルギー、発生時間、シャフト
の回転速度と回転量を制御する。
を局部硬化するのに必要なエネルギーを供給する装置で
あり、本実施例では、炭酸ガスレーザ発振器を使用する
。このレーザ発振器］１の発生したレーザ光１２ ａは
、集光ミラー］３でシャフト１のき裂３が局部硬化でき
るエネルギー密ＩＺｆで集光される。駆動機構１４によ
りシャフト１を回転させ工、き裂３の局部硬化熱処理を
行なう。制御装置１５は、局部硬化熱処理を所望に行な
うたりに、レーザ光のエネルギー、発生時間、シャフト
の回転速度と回転量を制御する。
本実施例に用いるレーザ光は、エネルギー密度が１０４
〜１０８Ｗ／ ｄと極めて高く集光でき、したがって、
レーザ光の照射を受けた領域は急速に加熱される。また
、照射を停止した後は、熱は加熱部に比較してはるかに
大きい体積を占める非加熱部分に速やかに拡散するので
、加熱部は急速に冷却される。この結果、レーザ照射さ
れたき装部は。
〜１０８Ｗ／ ｄと極めて高く集光でき、したがって、
レーザ光の照射を受けた領域は急速に加熱される。また
、照射を停止した後は、熱は加熱部に比較してはるかに
大きい体積を占める非加熱部分に速やかに拡散するので
、加熱部は急速に冷却される。この結果、レーザ照射さ
れたき装部は。
急冷されて焼入れされる。
本実施例においては、き装部のみを硬化させるため、こ
の部分の温度がその部材のＡ、変態点以上、溶融点以下
になるように、レーザ光の照射条件とシャフトの回転速
度を調整する。レーザ光は、連続的な高エネルギー密度
の熱源であるためシャフトの回転速度は比較的高速で行
なうことができる。
の部分の温度がその部材のＡ、変態点以上、溶融点以下
になるように、レーザ光の照射条件とシャフトの回転速
度を調整する。レーザ光は、連続的な高エネルギー密度
の熱源であるためシャフトの回転速度は比較的高速で行
なうことができる。
レーザ照射部は急熱急冷によるマルテンサイト変態によ
り最終的には圧縮の残留応力状態になる。
り最終的には圧縮の残留応力状態になる。
圧縮残留応力が存在すると残留応力がない場合や引張残
省応力が存在する場合に比べて疲労強度は増大する。し
たがって、本実施例のようにき装部を局部的に焼入れす
ることにより、硬化と圧縮残留応力との効果により疲労
強度を大幅に同上させることができる。第３図にき裂進
展特性図を示す。
省応力が存在する場合に比べて疲労強度は増大する。し
たがって、本実施例のようにき装部を局部的に焼入れす
ることにより、硬化と圧縮残留応力との効果により疲労
強度を大幅に同上させることができる。第３図にき裂進
展特性図を示す。
２Ｊはき裂が発生して破断に至るまでの特性曲線、２２
はき装発生後５本実施例の処理を施したシャフ′トの特
性曲線である。
はき装発生後５本実施例の処理を施したシャフ′トの特
性曲線である。
なお５以上の説明は、き装部を局部硬化する熱処理方法
について説明したが、レーザのエネルギー密度を大きく
して照射させることにより、き装部を溶融させてき裂を
なくしてｂ５浴融した部分は急熱急冷のため硬化すると
共に圧縮応力も残留し、同様の効果が得られる。
について説明したが、レーザのエネルギー密度を大きく
して照射させることにより、き装部を溶融させてき裂を
なくしてｂ５浴融した部分は急熱急冷のため硬化すると
共に圧縮応力も残留し、同様の効果が得られる。
また非鉄材で急熱急冷しても硬化しない材料においても
、き裂を溶融することにより圧縮残留応力の効果は十分
期待できる。
、き裂を溶融することにより圧縮残留応力の効果は十分
期待できる。
さらに加熱源としては、レーザ光と同様の高エネルギー
督度をもつ電子ビームを照射するようにしてもよい。
督度をもつ電子ビームを照射するようにしてもよい。
以上本発明によれば、使用中に発生した疲労き裂にレー
ザ照射処理をすることにより、金属組織を焼入れ組織と
してき裂先端の硬化と圧縮応力を残留させることにより
、き裂進展抵抗を大きくしき裂を有する構造部材の強度
向上を図ることができる。しかも、作業者の熟練も必要
とせず、自動化も容易にでき、力）つ作業環境を悪化す
る微粉等の発生もなく、経隣性、作業性の同上を図るこ
ともできる。
ザ照射処理をすることにより、金属組織を焼入れ組織と
してき裂先端の硬化と圧縮応力を残留させることにより
、き裂進展抵抗を大きくしき裂を有する構造部材の強度
向上を図ることができる。しかも、作業者の熟練も必要
とせず、自動化も容易にでき、力）つ作業環境を悪化す
る微粉等の発生もなく、経隣性、作業性の同上を図るこ
ともできる。
第１図は本発明に関連する回転体の段付シャフトにき裂
が発生している状態を示す説明図、第２図は本発明の一
実施例の装置の概要を示す説明図。 第３図は本発明の一実施例の効果を示す特性図である。 ｌ・・・シャフト ３・・・き裂 １１・・・レーザ発振器 １２ａ 、 １２ｂ−・・レーザ光 （７３１７）代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１
図 第２図 、７ 璽 第３図 回転数
が発生している状態を示す説明図、第２図は本発明の一
実施例の装置の概要を示す説明図。 第３図は本発明の一実施例の効果を示す特性図である。 ｌ・・・シャフト ３・・・き裂 １１・・・レーザ発振器 １２ａ 、 １２ｂ−・・レーザ光 （７３１７）代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１
図 第２図 、７ 璽 第３図 回転数
Claims (2)
- （１） き裂に高エネルギー密度を有するビームを照
射して、へ変態点以上でかつ溶融点より低い温度に加熱
し、前記き裂の先端を硬化させることを特徴とするき裂
を有する構造部材の補強方法。 - （２） き裂に高エネルギー密度を有するビームを照
射して、前記き裂近傍を溶融させることにより前記き裂
をなくすことを特徴とするき裂を有する構造部材の補強
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3599983A JPS59162220A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | き裂を有する構造部材の補強方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3599983A JPS59162220A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | き裂を有する構造部材の補強方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59162220A true JPS59162220A (ja) | 1984-09-13 |
Family
ID=12457493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3599983A Pending JPS59162220A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | き裂を有する構造部材の補強方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59162220A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5050385A (en) * | 1982-10-06 | 1991-09-24 | Hitachi, Ltd. | Inner cylinder for a gas turbine combustor reinforced by built up welding |
| FR2678195A1 (fr) * | 1991-06-26 | 1992-12-31 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede de traitement inductif de pieces metalliques notamment en acier, fissurees ou susceptibles de l'etre. |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP3599983A patent/JPS59162220A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5050385A (en) * | 1982-10-06 | 1991-09-24 | Hitachi, Ltd. | Inner cylinder for a gas turbine combustor reinforced by built up welding |
| FR2678195A1 (fr) * | 1991-06-26 | 1992-12-31 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede de traitement inductif de pieces metalliques notamment en acier, fissurees ou susceptibles de l'etre. |
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