【０００１】
本発明は、腐食環境で引張り強度の試験に使用する鋼試験片を作製するための加工方法のみならず、そのような方法を実行するための装置にも関する。
【０００２】
材料が様々な最も厳しい作動条件に対するその耐性を検査するために受ける試験は、試験を実行しなければならない物理的条件を何らかの側面で決定する厳格な標準に従わなければならないことが知られている。特に、実験室試験によりＨ２Ｓが存在する環境で特異な型の破断に対する金属の耐性を決定するために、引張りおよび腐食疲労試験が設けられ、国際標準ＥＦＣおよびＮＡＣＥ、特にＮＡＣＥ ＴＭ０１７７−９６と呼ばれものによって規定されている。材料の試験片が受ける機械的応力によって、常に腐食環境下での様々な試験方法が記載されている。材料の試験片が破断するまで引張り応力を受ける、いわゆる「Ａ方法」に関する試験は特に重要である。明らかに、標本または試験片はその全ての寸法的特徴を規定され、かつその目的に使用される全ての試験条件および装置が詳述される。
【０００３】
図５に（実質的に比例尺の図として）示す通り、試験片は円筒形であり、中央の細長い部分１ａに、２つの円筒状端部ゾーン１ｂの直径に対して縮小直径を有する。また、縮小直径を持つ中央の細長い部分１ａと２つの端部ゾーン１ｂとの間の隣接部分の最小曲げ半径（Ｒ＝１５ｍｍ）は固定される。
【０００４】
試験片がこの型の試験のために示さなければならない最も重要な特徴の１つが、０．８１μｍ未満でなければならない粗度であることは知られている。そのような高レベルの仕上がりを持つために、８０から２５０ＧＲＩＴ（平方インチ当たりの粒子数）の粗さを持つサンドペーパから得られた円板により特定回数連続して長手方向の仕上げ通過を施し、次いで異なる粒度２５０−４００−６００−１０００を有する連続サンドペーパで浸水しながら長手方向にハンドスムージングを行い、かつ最後に布と３つの異なる等級６−３−１μｍのダイヤモンドペーストにより依然として長手方向にハンドラッピングを行いながら、要求されるサイズにすでに機械加工された試験片にその後の研磨および最終ラッピングステップを受けさせる必要がある。
【０００５】
明らかにこれらの手動操作は極めて繊細であり、著しい時間の消費および大規模の労働力の雇用を必要とし、それは実験室で破壊試験を受けるように設計されたそのような試験片の作成を著しく高価にする。さらに、起こりうる精度不良が最終検査中に発見されると、結果的に試験片は規格に適合しなくなり、よってそれを処分しかつ破棄して、新たな加工のために別の試験片と交換することが不可避であることを考慮すると、これらの仕上げステップを実行する際に要求される注意は、作業員による高度の経験および専門化を必要とするものである。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、より低いやり直し率で処理時間および労働力の雇用を削減することを可能にする、上で定義した金属試験片の作成の方法を提供することである。
【０００７】
また、コンピュータ化システムの使用により前記方法を実施することによって、上述の金属試験片の表面仕上げを機械的に実行することができる装置を提供することも、本発明の目的である。
【０００８】
これらおよびその他の目的は、方法および装置の独立クレームそれぞれの特徴により達成される。
【０００９】
本発明による装置、およびこのようにして実行される方法のさらなる目的、利点、および特徴は、添付の図面に関連して非限定的例として挙げる好適な実施形態についての以下の詳細な説明によって明白になるであろう。
【００１０】
本発明の方法は、最終サイズよりわずかに大きい（１０分の数ミリ大きい）サイズにすでに作成された上述の引張り−腐食試験で使用するための鋼の試験片が、その長手軸を中心に回転するように駆動される試験片自体のより小さい直径を有する中央ゾーンに粒子を次々により微細にして連続的に接触させたサンドペーパ円板の作用を受けることを意図し、その間研磨円板もまた試験片の回転軸に垂直なその軸を中心に回転する。
【００１１】
試験片は、その自重の働きにより、好ましくは適切な釣合い錘によって制御可能にサンドペーパ円板上に載置することが好ましい。
【００１２】
好適な加工位置（図５に示す通り）は、円板の輪郭が試験片自体の縮小直径を有する中央円筒部分１ａの端の丸隅ゾーンと接触し始める干渉度で、加工される試験片１が水平姿勢で同じく水平な研磨円板１０上に載置する位置である。
【００１３】
本発明の方法を実行するための好適な装置は、添付の図面に表わされたものであり、そこでは支点３を介して支持体４に蝶着された揺動アーム２の端に、加工される試験片１が回転自在に装着される。試験片１はその長手軸を中心に回転するように、小型モータ５およびベルトまたはチェーン駆動システムによって駆動することができる。
【００１４】
支持体４およびモータ５は両方とも装置の中央卓６上に装着され、その周囲にサンドペーパ円板１０、１０’の環形外部支持体７が回転自在に装着される。中央卓６に対する外部支持体７の回転中の摩擦をできるだけ低減するために、回転環状支持体７の内壁に沿って軸受８を設けることが好ましい。明らかに支点３は、図１によりよく示す通り、環状支持体７の直径に沿って装置の中心位置に配置され、揺動アーム２が前記支持体で、中央円形線Ｃに対して内側で終わるように構成され、中央円形線Ｃに沿って研磨円板１０のための特定の数（図１では８個が示されている）の支持シャフト９が等間隔に適切な座１４内に取り付けられる。このようにして、試験片１（図１では比例尺ではなく、実値よりずっと低い縦横比で示す）は、支点３に対して垂直であり、よって試験片の回転の長手軸に対して垂直である線Ｃの直径と一致するように作業ステーションにその瞬間に配置されたサンドペーパ円板１０に部分的にもたれ掛かる状態になる。上述した通り、この位置で、円板１０の外部輪郭が、試験片自体のより小さい直径を持つ中間長から円筒形端部ゾーンにつながる２つのゾーンと「合致」することが好ましい。
【００１５】
依然として図面を参照しながら説明すると、１１は、各回転シャフト９が試験片１の正面に、図１に１０として示す位置に厳密に配置されるような位置に、環状支持体７が置かれたときに、各回転シャフト９および対応する研磨円板１０の回転を制御するモータを表す。研磨円板１０の前記回転自在な支持体７の回転は、ベルトなどの駆動手段（１２’）を通して環状支持体の周囲に対して作動する、定置装着されたモータ手段によって確保される。
【００１６】
作成する試験片の作業ステーションにおける研磨円板１０に対する正確な配置を保証する他の全ての調整を確実にするために、そのロッド１３’が中間間隙２６を持つ２つの重ね合わせた台板１７および１８を通過する機械的ジャッキ１３を設けて、揺動アーム２の中心軸を通過する垂直面によって画定される装置の直径方向の軸に対するその水平方向の調整のために、支持卓６の正確な位置決めを決定する。この目的のために、支持卓６がその上に装着された上板１７を、下板１８に固定された板１９上の１７’に蝶着して、間隙またはクリアランス２６のおかげで、矢印Ｆ、Ｆ’による２つの板間の相対運動および特に卓６の、およびしたがって支点３の様々な支持部材の相互に対する即時適合を可能ならしめ、１対のばね１６、１６’によっても試験片キャリヤアーム２の揺動を図る。
【００１７】
支点３を通過しそれに対して垂直な中心垂直軸を中心に回転することができ、かくしてシャフト９（または座１４）の軸が作業ステーションに一致した状態で揺動アーム２の中心軸の、よって試験片１の正確な位置を画定して、水平面を調整するために、水平面内で小さい回転角に沿ってそれぞれ時計回りまたは反時計回りに揺動試験片キャリヤアームを運動させるのに適した１対の調整ねじ１５、１５’を設けて、すでに水平面に配置されるかあるいは何らかの方法で環状支持体７の、よってそれが接触しなければならない研磨円板１０のそれに完全に平行に配置された試験片が、正しい位置に着いて表面仕上げステップを開始するように構成する。試験片キャリヤアーム端に対して揺動アーム２の反対側の端に設けられた釣合い錘２０は、その重量、すなわち試験片と研磨円板との間の接触ゾーンに一致して加えられる重力による力を変化するように調整することができる。モータ１１から研磨円板１０が従来の方法で装着されたシャフト９へ回転運動は、以下で説明する通り、図２および３に示すように伝達されることが好ましい。
【００１８】
調整ねじ１５、１５’で試験片１を厳密に所望の位置に移動させ、ジャッキ１３によって卓６の正確な水平方向の向き付けを達成して、上述の調整の完了すると、モータ１１がすでに回転している場合、その自重により円板１０上に載置している試験片を回転させるためのモータ５および制御シリンダ２１の両方が作動し、後者は２２’に連結されたレバー２２の端に枢動可能に装着されたロッドを有し、レバーを揺動させる（図２、３に示す通り、ロッドが後退するとき反時計回りに回転する）。横方向に突出しているレバー部分２３は、作動中にそれを所定の位置でブロックするために、環状支持体７の外壁の対応する凹部に嵌め込むことができることが有利である。同時に、レバー２２の反対側の端２４は、モータ１１によって回転するように駆動されるアイドルピン２５を上向きに押し付けて、それをシャフト９の下端と噛み合わせ、こうしてそれを回転させる。このようにしてモータ１１は連続的に回転することができ、こうして、シリンダ２１が作動しているときにだけシャフト９を駆動することのできるアイドルピン２５をそれにより駆動させる。すでに上で見た通り、これは同時に環状支持体７の位置を決定して正しく調整された位置で停止させ、従って試験片１をシャフト９に装着された円板１０に対して停止させる。
【００１９】
新しい試験片１が加工され始めるときに、試験片の重量による接触力を均衡させないために、かつ先行技術による手動作業のために以前と同様に、より粗い粒子を有する第１研磨円板１０による表面仕上げをより効率的にするために、釣合い錘２０は最も低いことに注意されたい。その後、おそらく加えられる研磨力および除去される材料の量を低減するために２０の釣合い錘を増加して、より細かい粒子の円板が作業ステップの試験片に当てられ、こうして所望する最低粗度が徐々に得られる。作業の終わりに近付くと、最小の粗さの研磨円板が使用され、その後過剰な材料はほぼ全て除去され、縮小された直径を持つシリンダの中央の有用なゾーンがより大きい断面を持つ端部分を犠牲にして長くなり、丸隅端部ゾーンとの一致を確認するために、より大きい直径の研磨円板を使用することができる。
【００２０】
必要なタイミング、試験片および／または研磨円板の回転速度の制御のみならず、その後に円板１０’を作業ステーションに運ぶための環状支持体７の運動の制御も、予め設定可能なコンピュータ化プログラムによって制御することが好ましい。
【００２１】
最後に、上述しかつ図示した装置に必要な測定手段を同時に設けることによって、得られた粗度（最高０．１μｍまで）の最終測定のステップで本発明による方法を終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による装置の実施形態の平面図である。
【図２】
図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って切った断面図である。
【図３】
図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切った断面図である。
【図４】
図２の矢印Ａの方向から見た同じ装置の一部断面部分図である。
【図５】
本発明の方法に従って加工位置にある研磨円板と接触した状態の試験片の比例尺図である。[0001]
The present invention relates not only to a processing method for producing a steel test piece for use in a tensile strength test in a corrosive environment, but also to an apparatus for performing such a method.
[0002]
It is known that the tests a material undergoes to test its resistance to a variety of the most severe operating conditions must adhere to strict standards that determine in some aspect the physical conditions under which the tests must be performed . In particular, in order to determine the resistance of the metal to the rupture of the specific type in an environment where there is H 2 S by laboratory tests, are tensile and corrosion fatigue test is provided, international standards EFC and NACE, particularly NACE TM0177-96 It is defined by what is called. Various test methods are described, always in a corrosive environment, depending on the mechanical stresses on the specimens of the material. Of particular importance is the test for the so-called "A-method", in which a specimen of a material is subjected to tensile stress until it breaks. Obviously, the specimen or specimen is defined in all its dimensional characteristics and all the test conditions and equipment used for that purpose are detailed.
[0003]
As shown in FIG. 5 (as a diagram of substantially scale), the specimen is cylindrical and has a reduced diameter in the central elongated portion 1a with respect to the diameter of the two cylindrical end zones 1b. Also, the minimum bending radius (R = 15 mm) of the adjacent part between the central elongated part 1a with reduced diameter and the two end zones 1b is fixed.
[0004]
It is known that one of the most important features that a specimen must exhibit for this type of test is roughness, which must be less than 0.81 μm. In order to have such a high level of finish, a specific number of consecutive longitudinal finish passes are performed with a disc obtained from sandpaper having a roughness of 80 to 250 GRIT (particles per square inch), and then Hand smoothing in the longitudinal direction while submerged with continuous sandpaper having different particle sizes 250-400-600-1000 and finally still hand-handling in the longitudinal direction with the cloth and three different grades of 6-3-1 μm diamond paste. In doing so, it is necessary to subject the specimen already machined to the required size to a subsequent polishing and final lapping step.
[0005]
Obviously, these manual operations are extremely delicate, require considerable time and employ a large workforce, which significantly reduces the production of such specimens designed to undergo destructive testing in the laboratory. Make it expensive. In addition, if any potential inaccuracies are discovered during the final inspection, the test specimen will eventually become non-compliant and will be discarded and discarded and replaced with another specimen for new processing Considering that it is unavoidable, the attention required in performing these finishing steps requires a high degree of experience and specialization by the personnel.
[0006]
It is therefore an object of the present invention to provide a method for the preparation of a metal specimen as defined above, which makes it possible to reduce processing time and labor employment at a lower rework rate.
[0007]
It is also an object of the present invention to provide an apparatus that can mechanically perform the surface finishing of the above-described metal test pieces by performing the method with the use of a computerized system.
[0008]
These and other objects are achieved by the features of the independent claims of the method and apparatus, respectively.
[0009]
Further objects, advantages and features of the device according to the invention and of the method thus implemented are evident from the following detailed description of preferred embodiments, given as non-limiting examples in connection with the accompanying drawings. Will be.
[0010]
The method of the present invention involves rotating a steel specimen for use in the above-described tensile-corrosion test, already made to a size slightly larger than the final size (several tenths of a millimeter), about its longitudinal axis. It is intended to be subjected to the action of a sandpaper disc in which the particles are successively made finer and smaller in contact with a central zone having a smaller diameter of the test piece itself, which is driven so that the abrasive disc is also tested. The piece rotates about its axis perpendicular to the axis of rotation.
[0011]
The test piece is preferably placed on a sandpaper disc in a controllable manner by its own weight, preferably by a suitable counterweight.
[0012]
The preferred processing position (as shown in FIG. 5) is the interference degree at which the contour of the disk begins to contact the rounded corner zone at the end of the central cylindrical part 1a having the reduced diameter of the test piece itself, Is a position to be placed on the polishing disk 10 which is also horizontal in the horizontal posture.
[0013]
A preferred apparatus for carrying out the method of the invention is represented in the accompanying drawings, in which the end of a swing arm 2 hinged to a support 4 via a fulcrum 3 is provided with a machining The test piece 1 to be tested is rotatably mounted. The specimen 1 can be driven by a small motor 5 and a belt or chain drive system to rotate about its longitudinal axis.
[0014]
The support 4 and the motor 5 are both mounted on a central table 6 of the apparatus, around which an annular external support 7 of a sandpaper disk 10, 10 'is rotatably mounted. In order to reduce as much as possible the friction of the external support 7 against the central table 6 during rotation, it is preferable to provide a bearing 8 along the inner wall of the rotary annular support 7. Obviously, the fulcrum 3 is located at the center of the device along the diameter of the annular support 7, as better shown in FIG. A specific number (eight are shown in FIG. 1) of support shafts 9 for the polishing discs 10 are mounted in suitable seats 14 at equal intervals along the central circular line C . In this way, the specimen 1 (in FIG. 1, not as a scale, but with an aspect ratio much lower than the actual value) is perpendicular to the fulcrum 3 and thus perpendicular to the longitudinal axis of rotation of the specimen. The work station is partially leaned against the sandpaper disc 10 placed at that moment at the work station to match the diameter of a line C. As mentioned above, at this position, the outer contour of the disc 10 preferably "matches" with two zones leading from the smaller diameter intermediate length of the specimen itself to the cylindrical end zone.
[0015]
Still referring to the drawings, 11, the annular support 7 is positioned such that each rotating shaft 9 is strictly positioned in front of the test specimen 1 in the position shown as 10 in FIG. Sometimes, it represents a motor that controls the rotation of each rotating shaft 9 and the corresponding polishing disc 10. The rotation of the rotatable support 7 of the grinding disc 10 is ensured by stationary motor means operating around the annular support through drive means (12 ') such as a belt.
[0016]
In order to ensure all other adjustments to ensure the correct positioning of the specimen to be prepared with respect to the polishing disc 10 at the work station, the rod 13 'has two superposed base plates 17 with an intermediate gap 26 and Provided is a mechanical jack 13 passing through 18 for precise adjustment of the support table 6 for its horizontal adjustment with respect to the diametric axis of the device defined by a vertical plane passing through the central axis of the swing arm 2. Determine the positioning. For this purpose, the upper plate 17 on which the support table 6 is mounted is hinged to 17 ′ on a plate 19 fixed to the lower plate 18 and, thanks to the gap or clearance 26, the arrow F , F 'and the instantaneous adaptation of the various support members of the table 6 and thus of the fulcrum 3 to each other, in particular, by means of a pair of springs 16, 16'. 2 swinging.
[0017]
It can rotate about a central vertical axis passing through and perpendicular to the fulcrum 3, and thus with the axis of the shaft 9 (or seat 14) coincident with the work station, One suitable for moving the rocking specimen carrier arm clockwise or counterclockwise, respectively, along a small angle of rotation in the horizontal plane to define the exact position of the specimen 1 and adjust the horizontal plane. A pair of adjusting screws 15, 15 ′ are provided, already arranged in a horizontal plane or arranged in some way completely parallel to the annular support 7, and thus to the grinding disk 10 with which it has to contact. The specimen is configured to arrive at the correct location and begin the surfacing step. The counterweight 20 provided at the end of the swing arm 2 opposite to the end of the test piece carrier arm has a weight, i.e. due to gravity applied in accordance with the contact zone between the test piece and the polishing disc. The force can be adjusted to change. The rotational movement from the motor 11 to the shaft 9 on which the grinding disc 10 is mounted in a conventional manner is preferably transmitted, as described below, as shown in FIGS.
[0018]
When the test piece 1 is strictly moved to a desired position with the adjusting screws 15 and 15 ′, and the accurate horizontal orientation of the table 6 is achieved by the jack 13, the motor 11 is already rotated when the above adjustment is completed. In this case, both the motor 5 for rotating the test piece placed on the disk 10 and the control cylinder 21 are operated by its own weight, and the latter is connected to the end of the lever 22 connected to 22 ′. It has a pivotally mounted rod and pivots the lever (rotates counterclockwise as the rod retracts, as shown in FIGS. 2 and 3). Advantageously, the laterally projecting lever part 23 can be fitted into a corresponding recess in the outer wall of the annular support 7 in order to block it in place during operation. At the same time, the opposite end 24 of the lever 22 presses upwardly on the idle pin 25, which is driven to rotate by the motor 11, engaging it with the lower end of the shaft 9 and thus rotating it. In this way, the motor 11 can rotate continuously, thus driving the idle pin 25, which can drive the shaft 9 only when the cylinder 21 is operating. As already seen above, this at the same time determines the position of the annular support 7 and stops at the correctly adjusted position, thus stopping the test specimen 1 against the disk 10 mounted on the shaft 9.
[0019]
When a new specimen 1 begins to be machined, the first abrasive disc 10 with the coarser particles is still used for balancing the contact force due to the weight of the specimen and for manual operation according to the prior art, as before. Note that the counterweight 20 is the lowest to make the surface finish more efficient. Thereafter, a disk of finer particles is applied to the test piece of the working step, possibly with an increase of 20 counterweights, in order to reduce the abrasive force applied and the amount of material removed, and thus the desired minimum roughness Is gradually obtained. Towards the end of the operation, an abrasive disc of minimal roughness is used, after which almost all of the excess material is removed and the central useful zone of the cylinder with reduced diameter has an end portion with a larger cross section A longer diameter polishing disc can be used to confirm the match with the rounded corner zone at the expense of the longer.
[0020]
Not only the necessary timing, the control of the rotational speed of the specimen and / or the polishing disc, but also the control of the movement of the annular support 7 for transporting the disc 10 ′ to the work station thereafter can be set up by a computerized computer which can be set in advance. Preferably, it is controlled by a program.
[0021]
Finally, the method according to the invention can be terminated in the step of a final measurement of the obtained roughness (up to 0.1 μm) by simultaneously providing the necessary measuring means in the device described and illustrated.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a plan view of an embodiment of the device according to the invention.
FIG. 2
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
FIG. 3
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
FIG. 4
FIG. 3 is a partial cross-sectional partial view of the same device viewed from the direction of arrow A in FIG. 2.
FIG. 5
FIG. 3 is a proportional scale view of a test piece in contact with a polishing disc in a processing position according to the method of the present invention.
