JP3355294B2 - Nozzle setting method - Google Patents
Nozzle setting methodInfo
- Publication number
- JP3355294B2 JP3355294B2 JP27731097A JP27731097A JP3355294B2 JP 3355294 B2 JP3355294 B2 JP 3355294B2 JP 27731097 A JP27731097 A JP 27731097A JP 27731097 A JP27731097 A JP 27731097A JP 3355294 B2 JP3355294 B2 JP 3355294B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- collision
- jet
- distance
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水噴流を利用する
ウォータージェットピーニングに用いるノズルの設定方
法に係り、水中における高速水噴流を利用し、物体表面
のピーニングや洗浄を行う技術において、特にノズルの
設定方法に関する。The present invention relates to a method of setting a nozzle used for water jet peening using a water jet.
In the technology for peening or cleaning the surface of an object using high-speed water jets in water,
Regarding the setting method .
【0002】[0002]
【従来の技術】ウォータージェットピーニング(WJ
P)は、水中において高圧水をノズルから高速で噴射
し、激しいキャビテーションを伴う水中水噴流を水中構
造物に衝突させて、その構造物の残留応力を改善する技
術である。2. Description of the Related Art Water jet peening (WJ)
P) is a technique in which high-pressure water is jetted from a nozzle at high speed in water, and a submerged water jet accompanied by vigorous cavitation collides with an underwater structure to improve the residual stress of the structure.
【0003】このWJPは、軽水炉型原子炉の圧力容器
(RPV)や炉内構造物における応力腐食割れ(SC
C)の要因を取り除ける技術として強い関心を集めてい
る。またWJPは、残留応力の改善のみならず、炉内清
掃(放射性物質が濃縮する酸化スケールの除去)にも有
効である。[0003] This WJP is used for stress corrosion cracking (SC) in a pressure vessel (RPV) of a light water reactor type reactor or a structure inside the reactor.
There is strong interest as a technology that can eliminate the factor C). In addition, WJP is effective not only for improving residual stress but also for cleaning in a furnace (removal of oxide scale where radioactive substances are concentrated).
【0004】理想的に広い空間であれば図14に示すよ
うに、所定のスタンドオフ距離(ノズル1と加工対象面
7との直線距離)xS において、WJP施工のいわゆる
「的」である溶接部8に対し、キャビテーションを伴う
水中水噴流4を直角に衝突させる。この場合、ノズル1
の中心軸3と加工対象面7は直交している。なお、同図
において、2は高圧水、6は周囲水、26は衝突噴流を
示す。In an ideally large space, as shown in FIG. 14, at a predetermined standoff distance (linear distance between the nozzle 1 and the processing target surface 7) × S , a so-called “target” welding in WJP construction is performed. The submerged water jet 4 with cavitation impinges on the part 8 at a right angle. In this case, nozzle 1
Is orthogonal to the processing target surface 7. In the figure, 2 indicates high-pressure water, 6 indicates ambient water, and 26 indicates a collision jet.
【0005】しかし、原子炉内の複雑な形状の構造物、
しかも狭隘部の溶接部位を施工するためには、図15に
示すようにキャビテーションを伴う水中水噴流4を加工
対象面7に対し斜めに衝突させざるを得ない。なお、図
中の5は狭隘空間、θs は衝突角度である。[0005] However, complicated shaped structures in the reactor,
Moreover, in order to construct a welded portion in a narrow portion, the underwater water jet 4 accompanied by cavitation must obliquely collide with the processing target surface 7 as shown in FIG. In the figure, 5 is a narrow space, and θs is a collision angle.
【0006】キャビテーションを伴う水中水噴流4は、
衝突時に夥しい数のキャビテーション気泡の急速圧壊時
に生じる衝撃圧で材料に強い力学的影響を及ぼし、残留
応力を改善する。しかるに、斜めに衝突させる場合、衝
突後に加工対象面7上に沿って流れる衝突噴流26が、
中心軸3に対して軸対象ではないため、ピーニングに係
わる現象は複雑である。The underwater water jet 4 with cavitation is:
The impact pressure generated during the rapid collapse of numerous cavitation bubbles upon impact has a strong mechanical effect on the material and improves residual stress. However, in the case of making the collision obliquely, the collision jet 26 flowing along the processing target surface 7 after the collision becomes
Since it is not axially symmetric with respect to the central axis 3, the phenomenon related to peening is complicated.
【0007】図15において、キャビテーションを伴う
水中水噴流4の中心軸3と加工対象面7との交点すなわ
ち衝突中心9では、ピーニングの効果は最大とはならな
い。これは、(1)衝突噴流の流れ方向の流量配分、
(2)衝突前の自由噴流や衝突後の衝突噴流におけるキ
ャビテーションの発達、(3)衝突噴流界面における気
泡核の供給、等の複雑な現象が組合わさって生じる結果
である。In FIG. 15, the effect of peening is not maximized at the intersection of the center axis 3 of the submerged water jet 4 with cavitation and the processing surface 7, that is, the collision center 9. This is because (1) flow distribution in the flow direction of the impinging jet,
This is the result of a combination of complex phenomena such as (2) the development of cavitation in the free jet before collision and the collision jet after collision, and (3) the supply of bubble nuclei at the interface of the collision jet.
【0008】図16に示す気相中の高速水噴流では、分
裂した水滴が加工対象面7に対し斜めに衝突するのみで
あり、跳ね返る衝突噴流26の役割は小さく、現象は単
純である。なお図中の5は柱状水噴流、16は水滴であ
る。In the high-speed water jet in the gas phase shown in FIG. 16, the split water drops only obliquely collide with the surface 7 to be processed, and the role of the repelling impinging jet 26 is small, and the phenomenon is simple. In the figure, 5 is a columnar water jet, and 16 is a water droplet.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記したように、狭隘
部等のWJP施工に対して噴流を斜めに衝突させる場
合、「的」つまり応力状態を最も改善したい部位に対す
る効果を最大にするためには、ノズルの方向を適正化す
る必要がある。ノズルの位置決めや噴流の噴出方向が不
適切であると、的外れとなり、応力改善効果が十分に得
られず、施工に時間を費やしたり、むやみに噴射圧力を
上げざるを得なくなるなど、的外れのピーニングは施工
能率を著しく低下させる。As described above, when a jet is obliquely collided with a WJP construction such as a narrow portion, it is necessary to maximize the effect on a target, that is, a portion where the stress state is desired to be most improved. It is necessary to optimize the direction of the nozzle. Improper peening, such as improper positioning of the nozzle or jetting direction of the jet, results in misalignment, resulting in insufficient stress improvement effects, and time is spent on construction and the injection pressure must be increased unnecessarily. Significantly reduces construction efficiency.
【0010】これが、気相中噴流(図16参照)との違
いであり、水中水噴流における現象の特徴でもある。言
い換えれば、この水中水噴流における特性を巧みに利用
すれば、残留応力改善効果を最大に発揮することが可能
になる。This is a difference from the jet in the gas phase (see FIG. 16), and is a characteristic of the phenomenon in the underwater jet. In other words, if the characteristics of the underwater water jet are skillfully used, the effect of improving the residual stress can be maximized.
【0011】本発明の目的は、前述した従来技術の欠点
を解消し、加工対象面に対して噴流を斜めに衝突させる
場合、ノズルを最適な方向に設定することができるノズ
ルの設定方法を提供することにある。An object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art described above, when colliding a jet stream obliquely to processed surface, it is possible to set the nozzle to the optimum direction nozzles
It is to provide a setting method of the file.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水中でノズルから高圧水を噴射して発生さ
せたキャビテーションを伴う水噴流を加工対象面に衝突
させて加工対象面の応力改善処理を行なう際に、前記水
噴流の中心軸と加工対象面の交点である衝突中心が応力
改善したい部位よりも上流側となり、前記水噴流が前記
加工対象面に対して斜めに衝突するように前記ノズルを
設定するノズルの設定方法において、 前記水噴流の中心
軸と前記加工対象面とのなす角度である衝突角度θs が
大きいほど前記衝突中心と前記応力改善したい部位との
距離δが短く、前記衝突角度θs が小さいほど前記距離
δが長くなるように、前記距離δを前記衝突角度θsに
応じて設定することを特徴とするものである。This onset bright in order to achieve the above object, according to the Invention The generation of by jetting high pressure water from the nozzle in water
Water jet with cavitation impinges on the surface to be machined
When performing stress improvement processing on the surface to be machined
The center of impact, which is the intersection of the center axis of the jet and the surface to be machined, is stress
It is on the upstream side of the part to be improved, and the water jet is
Set the nozzle so that it collides obliquely with the surface to be machined.
In the method of setting a nozzle to be set, the center of the water jet is
The collision angle θs, which is the angle between the axis and the surface to be machined, is
The larger the distance between the collision center and the part where the stress
The shorter the distance δ and the smaller the collision angle θs,
The distance δ is set to the collision angle θs so that δ becomes longer.
It is characterized by setting according to .
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】前述のように、ノズルから噴出す
る噴流の中心軸と加工対象面との交点すなわち噴流の衝
突中心を、応力状態を最も改善したいポイントすなわち
加工対象物の的よりも上流側(ノズル側)に来るように
ノズルを設置する。このように、衝突中心を的から上流
側へずらす距離は、噴流と加工対象物との挟み角度であ
る傾斜角度θS に依存し、傾斜角度θS が小さいほどず
らす距離を長くし、傾斜角度θS が90°(直角)に近
づくほどずらす距離が短くなるように、ノズルの姿勢を
設定する。傾斜角度θS と、的から衝突中心をずらす距
離の関係については後述する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the point of intersection between the central axis of the jet jetting from the nozzle and the surface to be processed, ie, the collision center of the jet, is located upstream of the point where the stress state is to be most improved, ie, the target of the object to be processed. Install the nozzle so that it comes to the side (nozzle side). Thus, the distance of shifting the collision center from target to the upstream side, depending on the inclination angle theta S is sandwiched angle between the workpiece and the jet, a longer distance to shift as the inclination angle theta S is small, the inclination angle The attitude of the nozzle is set such that the shift distance becomes shorter as θ S approaches 90 ° (right angle). The relationship between the inclination angle θ S and the distance by which the collision center is shifted from the target will be described later.
【0014】このようにすることで、加工対象面上の的
において、残留応力改善量Δσ(施工後の圧縮残留応力
−施工前の引張残留応力)は最大となり、施工効率を極
めて高くした状態でピーニングを行うことが可能にな
る。By doing so, the residual stress improvement amount Δσ (compressive residual stress after the construction—tensile residual stress before the construction) is maximized on the target on the surface to be processed, and the construction efficiency is extremely high. Peening can be performed.
【0015】まず、本発明の概要について述べる。水中
において、加工対象面に斜めに衝突する高速水噴流は、
衝突中心よりも噴流下流側において鈍角となり、衝突噴
流の下流域で渦キャビテーション(Vortex ca
vitation)が発達する。この現象は、ピーニン
グ加工の観点から大変に重要であるが、特に第2ピーク
の噴流領域を加工対象面に衝突させる場合に顕著であ
る。First, an outline of the present invention will be described. Underwater, a high-speed water jet obliquely colliding with the surface to be machined,
The angle becomes obtuse on the downstream side of the jet from the collision center, and vortex cavitation (Vortex ca) occurs downstream of the impingement jet.
visitation). This phenomenon is very important from the viewpoint of peening, but is particularly remarkable when the jet region of the second peak collides with the surface to be processed.
【0016】従って本発明において、最も渦キャビテー
ションが発達する衝突噴流の領域が、加工を目的とする
的の部位に一致するようにする訳である。水中の高速水
噴流においても、幾つかのタイプのキャビテーションが
生成するが、中でも渦キャビテーションの気泡の急速圧
壊時には強い衝撃圧力が発生する。この渦キャビテーシ
ョンは、残留応力を引張方向から圧縮方向へと改善する
主要な役割を担っている。Therefore, in the present invention, the region of the impinging jet where the vortex cavitation develops most coincides with the target portion for processing. Some types of cavitation are also generated in high-speed water jets in water, but strong impact pressure is generated especially during rapid collapse of vortex cavitation bubbles. This vortex cavitation plays a major role in improving the residual stress from the tensile direction to the compressive direction.
【0017】要するに本発明は、噴流を加工対象面に斜
めに衝突させる際、衝突後に加工対象面上を流下する衝
突噴流の渦キャビテーションの発達過程を巧みに利用
し、ピーニングの効果を最大に発揮させようとするもの
である。In short, the present invention makes the most of the effect of peening by making use of the development process of the vortex cavitation of the impinging jet that flows down on the surface to be worked after the collision when the jet collides obliquely with the surface to be worked. It is to try to make it.
【0018】以下、図を参照して本発明を具体的に説明
する。図1は、第1の具体例に係る水噴流を利用する加
工方法の模式図である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a processing method using a water jet according to a first specific example.
【0019】この具体例の加工対象面7において、最も
強く応力を改善したいのは溶接部8であり、ここが加工
の的となる。高圧水2はノズル1から噴射され、キャビ
テーションを伴う水中水噴流4となって加工対象面7に
衝突する。In the surface 7 to be machined in this specific example, it is the weld 8 that most strongly wants to improve the stress, which is the target of machining. The high-pressure water 2 is jetted from the nozzle 1 and becomes a submerged water jet 4 with cavitation and collides with the processing target surface 7.
【0020】衝突角度θS は、中心軸3と加工対象面7
とがなす鋭角である。キャビテーションを伴う水中水噴
流4の中心軸3と加工対象面7との交点である衝突中心
9は、溶接部8よりも距離δだけ上流側すなわちノズル
1に近い方向にずらすようにしてある。距離δだけ位置
をずらすことが、本発明の特徴である。The collision angle θ S is determined by the relationship between the center axis 3 and the surface 7 to be machined.
It is an acute angle. The collision center 9, which is the intersection of the central axis 3 of the submerged water jet 4 with cavitation and the processing target surface 7, is shifted upstream by a distance δ from the welded portion 8, that is, in a direction closer to the nozzle 1. Shifting the position by a distance δ is a feature of the present invention.
【0021】図2は、第2の具体例に係る水噴流を利用
する加工方法の模式図である。この具体例は、図1に示
す第1の具体例よりも衝突角度θS を大きくした例であ
る。加工スペースに余裕がある場合には、このように衝
突角度θS を90°により近づけることが可能となる。FIG. 2 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a second specific example. This specific example is an example in which the collision angle θ S is larger than that of the first specific example shown in FIG. If there is room in the processing space, the collision angle θ S can be made closer to 90 ° in this way.
【0022】この具体例では、ピーニング加工の的であ
る溶接部8と衝突中心9との距離δは、図1における衝
突角度θS の小さな場合の距離δよりも短くする。この
ように、衝突角度θS に応じて適正な手法で距離δを変
化させることも本発明の特徴である。In this specific example, the distance δ between the welded portion 8 and the collision center 9 which is the target of the peening process is shorter than the distance δ when the collision angle θ S is small in FIG. Thus, it is also a feature of the present invention to vary the distance δ in the proper technique in accordance with the impact angle theta S.
【0023】図3は第3の具体例に係る水噴流を利用す
る加工方法の模式図である。この具体例は、ノズル1を
大きく傾けて、衝突角度θS を小さくする施工の例であ
る。狭隘部の施工においては、このような傾きになるこ
とは少なくない。このように衝突角度θS が小さい場
合、衝突中心9と的である溶接部8との距離δは、図1
及び図2の具体例における距離δよりも長くする。FIG. 3 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a third specific example. This embodiment is greatly inclined nozzle 1 is an example of a construction to reduce the impact angle theta S. In the construction of a narrow part, such inclination is not rare. When the collision angle θ S is small as described above, the distance δ between the collision center 9 and the target welded portion 8 is as shown in FIG.
2 is longer than the distance δ in the specific example of FIG.
【0024】図1ないし図3において、ノズル1と衝突
中心9との直線距離であるスタンドオフ距離xs は、い
ずれも第2ピーク相当(図8参照)になるものとする。[0024] In FIGS. 1 to 3, stand-off distance x s is the linear distance between the nozzle 1 and the collision center 9 are both assumed to be the second peak corresponds (see Fig. 8).
【0025】上記した的(溶接部8)から衝突中心9を
ずら距離δは、衝突角度θS に対して、次のような手法
により決定する。The distance δ from which the collision center 9 is displaced from the target (welded portion 8) is determined by the following method with respect to the collision angle θ S.
【0026】 δ=αxS (cosθS )2 ・・・・・・(1) 上記式において、係数αを、 0.033<α<0.233 ・・・・・・(2) さらに望ましくは、 0.04<α<0.09 ・・・・・・(3) の範囲から選定する。Δ = αx S (cos θ S ) 2 (1) In the above equation, the coefficient α is set to 0.033 <α <0.233 (2) , 0.04 <α <0.09 (3)
【0027】この条件に設定することで、ピーニング施
工効果を最大にすることができる。上記(1)〜(3)
の関係は、系統的に行った実験結果から導いたものであ
る。なお(1)式において、xS は第2ピーク相当のス
タンドオフ距離である。By setting these conditions, the effect of peening can be maximized. The above (1) to (3)
Is derived from the results of systematic experiments. In still (1), x S is the standoff distance corresponding second peak.
【0028】図4は、本発明に係るピーニング施工にお
いて利用するノズルの一例を示す断面図である。高圧水
2は、高圧水供給流路10を通じて導かれ、径収縮部
(しぼり部)11で減圧・加速され、噴出孔12から噴
射されてキャビテーションを伴う水中水噴流となる。噴
出孔12の出口には、出口座ぐり部13を設けてある。
これは、噴出孔12の出口における壊食(エロージョ
ン)により、噴流の形状が崩れて噴流が偏るのを防ぐた
めである。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a nozzle used in peening according to the present invention. The high-pressure water 2 is guided through a high-pressure water supply flow path 10, decompressed and accelerated by a radially contracting portion (restriction portion) 11, and is ejected from an ejection hole 12 to form an underwater water jet accompanied by cavitation. An account counter 13 is provided at the outlet of the outlet 12.
This is to prevent the shape of the jet from being collapsed due to erosion at the outlet of the jet hole 12 to prevent the jet from being biased.
【0029】図5のノズルは、図4に構造を示したノズ
ル1における噴出孔12の出口先端に円錐形の拡大空洞
部14を設けている。このように拡大空洞部14を設け
ることにより、噴出孔12から噴出直後の噴流と拡大空
洞部14の内壁の間に循環渦が生じ、この渦の作用によ
り圧力変動が加わり、噴流の乱れが促進されて、キャビ
テーションが活発に成長する。The nozzle shown in FIG. 5 is provided with a conical enlarged cavity 14 at the outlet end of the jet hole 12 in the nozzle 1 shown in FIG. By providing the enlarged cavity portion 14 in this manner, a circulating vortex is generated between the jet immediately after the ejection from the ejection hole 12 and the inner wall of the enlarged cavity portion 14, and the action of the vortex causes a pressure fluctuation, thereby promoting the turbulence of the jet flow. Cavitation grows vigorously.
【0030】図6は、衝突角度θS と上記した(1)〜
(3)式の関係より、シフトδを設定した施工例におけ
る残留応力改善量Δσの結果(残留応力改善量の分布2
5)を示したのである。FIG. 6 shows the collision angle θ S and the above (1) to (5).
From the relationship of the equation (3), the result of the residual stress improvement amount Δσ in the construction example in which the shift δ is set (distribution 2 of residual stress improvement amount)
5) is shown.
【0031】なお残留応力改善量Δσは、施工後の圧縮
残留応力から施工前の引張残留応力を引くことにより求
めた。キャビテーションを伴う水中水噴流4の中心軸3
と加工対象面7との交点である衝突中心9から、距離δ
だけずれた位置において、Δσが最大となる。これよ
り、本発明における衝突角度θS に応じて交点のシフト
δを定める方法が極めて有効であることが認められる。The residual stress improvement amount Δσ was determined by subtracting the tensile residual stress before the application from the compressive residual stress after the application. Central axis 3 of submerged water jet 4 with cavitation
From the collision center 9, which is the intersection of the
Δσ becomes the maximum at a position shifted only by. From this, it is recognized that the method of determining the shift δ of the intersection according to the collision angle θ S according to the present invention is extremely effective.
【0032】図7は、衝突角度θS を小さくし、噴流を
かなり傾斜させて衝突させる施工例を示すもので、17
がその衝突噴流である。FIG. 7 shows an example of a construction in which the collision angle θ S is made small and the jet is considerably inclined to cause collision.
Is the impinging jet.
【0033】この場合(1)式の関係から明らかなよう
に、図6の例に比べて衝突角度θSが小さいので交点の
シフトδも大きくなる。残留応力の改善効果であるΔσ
も、衝突中心9からδだけシフトした位置においてやは
り最大になることが確認された。In this case, as is clear from the relationship of the equation (1), the collision angle θ S is smaller than in the example of FIG. Δσ which is the effect of improving residual stress
Was also maximized at a position shifted by δ from the collision center 9.
【0034】以上の2例から本発明を具体化することに
より、ピーニング能率が最大となる効果が実証されたこ
とになる。By embodying the present invention from the above two examples, the effect of maximizing the peening efficiency was proved.
【0035】次に、斜めに衝突する噴流の鈍角側(下流
側)の領域において、残留応力改善量Δσが鋭角側(上
流側)よりも大きくなり、しかも噴流の中心と加工面と
の交点である衝突中心よりも下流の衝突噴流域におい
て、Δσがピークに達する理由について述べる。Next, in a region on the obtuse angle side (downstream side) of the jet colliding obliquely, the residual stress improvement amount Δσ becomes larger than that on the acute angle side (upstream side), and at the intersection of the center of the jet and the processing surface. downstream of impinging jet range than collisions central describes why delta sigma to peak.
【0036】これは基本的には、衝突がきっかけとな
り、衝突中心9よりも下流の衝突噴流において2次的な
キャビテーションが発達するからである。特に衝突噴流
の鈍角側において、キャビテーションが発達するメカニ
ズムは幾つか考えられ、そられを組み合わせたものが生
じている筈であるが、それについて順次述べる。This is basically because secondary collision cavitation develops in the collision jet downstream from the collision center 9 due to the collision. In particular, on the obtuse side of the impinging jet, there are several possible mechanisms for the development of cavitation, and a combination of these mechanisms should have occurred.
【0037】図9は、衝突噴流17において、鈍角側と
鋭角側との流量配分が異なることを説明するための模式
図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining that the flow distribution of the impinging jet 17 differs between the obtuse angle side and the acute angle side.
【0038】鈍角側の衝突噴流20の鈍角ターン流量Q
2 は、鋭角側の衝突噴流19の鋭角ターン流量Q1 より
も多い。流量の多い鈍角ターン衝突噴流20の方が、当
然のことながらキャビテーション気泡核が豊富でキャビ
テーションが活発であり、ピーニング効果も大きくな
る。24は衝突中心を示す。The obtuse angle turn flow Q of the impinging jet 20 on the obtuse angle side
2 is greater than the acute angle turn flow to Q 1 impinging jet 19 acute side. Obviously, the obtuse-angled impinging jet 20 having a large flow rate has abundant cavitation bubble nuclei, active cavitation, and a large peening effect. 24 indicates a collision center.
【0039】図10は、噴流界面の剪断乱れに由来する
渦キャビテーションの発達領域に結び付ける考え方を模
式的に描いたものである。FIG. 10 schematically illustrates the concept of linking to a region where vortex cavitation develops due to shear turbulence at the jet interface.
【0040】キャビテーションを伴う水中水噴流4の界
面には、界面剪断層由来の渦キャビテーション発達領域
18が生じる。傾斜する噴流を衝突させる場合、図示し
たように加工対象面7が、この渦キャビテーション発達
領域18を斜めに切断することになる。鈍角側では、渦
キャビテーションが大きく発達している領域が加工対象
面7上を衝突噴流として流れるために、ピーニング効果
も拡大する。At the interface of the underwater water jet 4 with cavitation, a vortex cavitation development region 18 originating from the interface shear layer is generated. When the inclined jets collide with each other, the processing target surface 7 obliquely cuts the vortex cavitation development region 18 as illustrated. On the obtuse angle side, the region where the vortex cavitation greatly develops flows on the processing target surface 7 as a collision jet, so that the peening effect also increases.
【0041】図11は、衝突がきっかけとなり、加工対
象面7上の剪断層領域でキャビテーションが発達するメ
カニズムを模式的に描いたものである。FIG. 11 schematically illustrates a mechanism in which cavitation develops in a shear layer region on the processing target surface 7 triggered by a collision.
【0042】衝突中心9よりも下流の鈍角ターン衝突噴
流20においては、加工対象面7の上で剪断層21が発
達する。ここに生じる強い剪断渦に由来してキャビテー
ションが成長する。衝突がきっかけ(トリガ)となり、
キャビテーションが十分に成長するまでの時間遅れ22
が、図1〜図3、図6及び図7における交点のシフトδ
に相当するものと考えられる。In the obtuse turn collision jet 20 downstream of the collision center 9, a shear layer 21 develops on the surface 7 to be processed. Cavitation grows due to the strong shear vortices generated here. The collision is the trigger
Time delay for cavitation to grow sufficiently 22
Is the shift δ of the intersection in FIGS. 1 to 3, 6 and 7.
It is considered to be equivalent to
【0043】図12は、周囲水6に広い面で接触する鈍
角ターン衝突噴流20の方が、噴流の界面を通じて、周
囲水から気泡核が多く流入するメカニズムを模式的に描
いたもので、23が気泡核の流入を示している。FIG. 12 schematically illustrates the mechanism by which the obtuse-angled impinging jet 20 that contacts the surrounding water 6 on a wide surface flows more bubble nuclei from the surrounding water through the interface of the jet. Indicates the inflow of bubble nuclei.
【0044】実際の現象では、以上に述べた複数のメカ
ニズムが組合わさっていると考えられる。以上のような
理由により、鈍角ターン衝突噴流の衝突中心より下流に
生じる領域を加工に利用することで、最も残留応力改善
効果を大きくしたい部位の応力改善量を最大とすること
ができる。In an actual phenomenon, it is considered that a plurality of mechanisms described above are combined. For the reasons described above, by using the region generated downstream of the collision center of the obtuse angled collision jet for processing, the amount of stress improvement at the portion where the effect of improving residual stress is desired to be maximized can be maximized.
【0045】ここまでは、上向きの加工面に対し、噴流
を斜め下向きに噴射衝突させる例について述べたが、逆
に下向きの加工面に対し、噴流を斜め上方に向けて噴射
衝突させる場合も、具体化の方法は全く同じである。Up to this point, an example has been described in which the jet is ejected obliquely downward and collides with the upwardly facing work surface. Conversely, the jet flow may be ejected obliquely upward and obliquely onto the downwardly facing work surface. The method of realization is exactly the same.
【0046】図13は、下向きの加工対象部7に対し、
ノズル1から斜め上向きにキャビテーションを伴う水中
水噴流4を噴射衝突させた場合の加工法を模式的に描い
たものである。衝突角度はθS 、スタンドオフ距離xS
は第2ピークに相当するものである。FIG. 13 is a view showing a state in which
FIG. 3 schematically illustrates a processing method in a case where an underwater water jet 4 accompanied by cavitation is jetted and collided obliquely upward from a nozzle 1. Collision angle is θ S , standoff distance x S
Corresponds to the second peak.
【0047】キャビテーションを伴う水中水噴流4の中
心軸3と加工対象部7の交点すなわち衝突中心9を、最
も強い施工を行いたい溶接部8よりも上流側へ距離δだ
けずらす(交点のシフト)。この距離δは、衝突角度θ
S に応じて前述した方法により設定する。The intersection point of the center axis 3 of the submerged water jet 4 with cavitation and the processing target portion 7, that is, the collision center 9 is shifted by a distance δ to the upstream side of the welded portion 8 where the strongest construction is to be performed (shift of the intersection point). . This distance δ is the collision angle θ
Set according to the method described above according to S.
【0048】但し、このような上向き噴射の場合は、浮
力の作用が生じるため、気泡核の流入23が、図12に
示した場合よりも多少増加する。すなわち、周囲水6中
にある気泡核が、キャビテーションを伴う水中水噴流4
中に、より多く供給されるようになると、キャビテーシ
ョンがさらに促進されるようになる。However, in the case of such upward injection, buoyancy is generated, so that the inflow 23 of bubble nuclei slightly increases as compared with the case shown in FIG. That is, the bubble nuclei in the surrounding water 6 form the submerged water jet 4 with cavitation.
Cavitation will be further promoted as more is supplied.
【0049】[0049]
【発明の効果】上記した本発明を実施することによる効
果をまとめると、次のようになる。The effects obtained by implementing the present invention are summarized as follows.
【0050】(1)ノズルを加工物に対して斜めに設置
し、噴流を傾斜させて衝突させる場合において、最も応
力状態を改善したい「的」で応力改善効果を最大にする
ことができる。(1) When the nozzle is installed obliquely with respect to the workpiece and the jet is inclined to collide with the jet, the stress improvement effect can be maximized at the target where the stress state is desired to be most improved.
【0051】(2)上記(1)の効果により、狭隘部の
施工におけるピーニング効果が向上し、ピーニング施工
を短時間で済ませることができる。(2) Due to the effect of (1), the peening effect in the construction of the narrow part is improved, and the peening construction can be completed in a short time.
【0052】(3)上記(1)の効果により、狭隘部に
おける構造材料の強度が増加し、構造物の強度上の健全
性が向上する。例えば、疲労強度が上昇し、また応力腐
食割れ(SCC)を防げる。(3) Due to the effect of the above (1), the strength of the structural material in the narrow portion is increased, and the soundness of the structure in terms of strength is improved. For example, fatigue strength is increased and stress corrosion cracking (SCC) can be prevented.
【0053】(4)上記(1)のように、ノズルを斜め
にすることのみ、あるいは噴流が斜めに噴射するノズル
を用いることのみで、ピーニング施工が可能になるた
め、複雑な構造のノズルを用いる必要がなく、またシン
プルな構造のノズルを利用するため施工の信頼性も高ま
る。(4) As described in the above (1), peening can be performed only by making the nozzle oblique or by using a nozzle in which the jet flows obliquely. There is no need to use it, and the reliability of the construction increases because a simple nozzle is used.
【図1】本発明の第1の具体例に係る水噴流を利用する
加工方法の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a first specific example of the present invention.
【図2】本発明の第2の具体例に係る水噴流を利用する
加工方法の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a second specific example of the present invention.
【図3】本発明の第3の具体例に係る水噴流を利用する
加工方法の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a third specific example of the present invention.
【図4】使用するノズルの第1の例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing a first example of a nozzle to be used.
【図5】使用するノズルの第2の例を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view showing a second example of a nozzle to be used.
【図6】残留応力分布の第1の測定例であり、本発明の
方法による残留応力改善結果を示す説明図である。FIG. 6 is a first measurement example of the residual stress distribution, and is an explanatory diagram showing a result of improvement of the residual stress by the method of the present invention.
【図7】残留応力分布の第2の測定例であり、本発明の
方法による残留応力改善結果を示す説明図である。FIG. 7 is a second measurement example of the residual stress distribution, and is an explanatory diagram showing a result of improvement of the residual stress by the method of the present invention.
【図8】噴流軸方向に対する衝撃圧分布を示す模式図で
ある。FIG. 8 is a schematic diagram showing an impact pressure distribution in a jet axis direction.
【図9】本発明によって生じる効果の基になると考えら
れるメカニズムの第1の例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing a first example of a mechanism considered to be a basis of an effect produced by the present invention.
【図10】本発明によって生じる効果の基になると考え
られるメカニズムの第2の例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a second example of a mechanism considered to be a basis of an effect produced by the present invention.
【図11】本発明によって生じる効果の基になると考え
られるメカニズムの第3の例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a third example of a mechanism considered to be a basis of an effect produced by the present invention.
【図12】本発明によって生じる効果の基になると考え
られるメカニズムの第4の例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing a fourth example of a mechanism considered to be a basis of an effect produced by the present invention.
【図13】本発明の第4の具体例に係る水噴流を利用す
る加工方法の模式図である。FIG. 13 is a schematic view of a processing method using a water jet according to a fourth specific example of the present invention.
【図14】従来の水噴流を利用する加工方法の一例を示
す模式図である。FIG. 14 is a schematic view showing an example of a conventional processing method using a water jet.
【図15】ノズルを傾斜させた場合の水噴流を利用する
加工方法の一例を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a processing method using a water jet when a nozzle is inclined.
【図16】気相中噴流加工の一例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of jet processing in a gas phase.
1 ノズル 2 高圧水 3 中心軸 4 キャビテーションを伴う水中水噴流 6 周囲水 7 加工対象面 8 溶接部 9,24 衝突中心 10 高圧水供給流路 11 径収縮部 12 噴出孔 13 出口座ぐり部 14 円錐型拡大空洞部 17,26 衝突噴流 19 鋭角ターン衝突噴流 20 鈍角ターン衝突噴流 23 気泡核の流入 25 残留応力改善量の分布 Xs スタンドオフ距離 θs 衝突角度 δ 交点のシフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle 2 High-pressure water 3 Central axis 4 Underwater water jet with cavitation 6 Ambient water 7 Surface to be processed 8 Welded part 9, 24 Collision center 10 High-pressure water supply channel 11 Diameter contraction part 12 Spout hole 13 Counterbore part 14 Conical Mold expansion cavity 17, 26 Collision jet 19 Acute angle collision collision jet 20 Obtuse angle collision collision jet 23 Inflow of bubble nucleus 25 Distribution of residual stress improvement Xs Standoff distance θs Collision angle δ Shift of intersection
フロントページの続き (72)発明者 黒沢 孝一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 林 英策 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 榎本 邦夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平7−328858(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24C 1/10 C21D 7/04 Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Kurosawa 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Eisaku Hayashi 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Kunio Enomoto 502, Kandate-cho, Tsuchiura-city, Ibaraki Pref.Hitachi Machinery Research Institute, Ltd. (56) References JP-A-7-328858 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B24C 1/10 C21D 7/04
Claims (4)
させたキャビテーションを伴う水噴流を加工対象面に衝
突させて加工対象面の応力改善処理を行なう際に、前記
水噴流の中心軸と加工対象面の交点である衝突中心が応
力改善したい部位よりも上流側となり、前記水噴流が前
記加工対象面に対して斜めに衝突するように前記ノズル
を設定するノズルの設定方法において、 前記水噴流の中心軸と前記加工対象面とのなす角度であ
る衝突角度θs が大きいほど前記衝突中心と前記応力改
善したい部位との距離δが短く、前記衝突角度θs が小
さいほど前記距離δが長くなるように、前記距離δを前
記衝突角度θsに応じて設定することを特徴とするノズ
ルの設定方法 。1. Generated by injecting high pressure water from a nozzle in water
Water jet with cavitation
When performing stress improvement processing on the surface to be machined by
The collision center, which is the intersection of the center axis of the water jet and
Upstream of the area where the force is to be improved,
The nozzle so as to collide obliquely with the surface to be processed
In the method for setting a nozzle, the angle between the central axis of the water jet and the surface to be processed is defined.
As the collision angle θs increases, the collision center and the stress
The distance δ to the part to be improved is short, and the collision angle θs is small.
So that the distance δ becomes longer.
Nozzles characterized by being set according to the collision angle θs
How to set the file .
て、前記衝突中心と前記応力改善したい部位との距離δ
を、 δ=αxs (cosθs )2 ここでθs :衝突角度(狭角側)、xs :スタンドオフ
距離、α:係数 係数αの条件を、 0.033<α<0.233 の範囲内で選定することを特徴とするノズルの設定方
法。2. The nozzle setting method according to claim 1, wherein the distance δ between the collision center and the portion where the stress is to be improved.
Δ = αxs (cos θs) 2 where θs: collision angle (narrow angle side), xs: stand-off distance, α: coefficient The condition of coefficient α is selected within the range of 0.033 <α <0.233. Nozzle setting method
Law .
て、前記係数αの条件を、 0.04<α<0.09 の範囲で選定することを特徴とするノズルの設定方法。Te 3. A setting method odor nozzle according to claim 2 wherein <br/>, the condition of the coefficient alpha, 0.04 <alpha setting of the nozzle, characterized in that it selected in the range of <0.09 How .
設定方法において、前記スタンドオフ距離xs を、ノズ
ルの下流に形成される衝撃圧分布における第1ピークの
次の極小値よりも下流の領域である第2ピークの領域に
相当する領域で選定することを特徴とするノズルの設定
方法。4. The nozzle according to claim 2 or 3 ,
In setting method, to select the stand-off distance xs, in a region than the first peak following minimum value of the impact pressure distribution is formed downstream of the nozzle corresponding to the area of the second peak is the downstream region Nozzle setting characterized by
How .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27731097A JP3355294B2 (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Nozzle setting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27731097A JP3355294B2 (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Nozzle setting method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11114828A JPH11114828A (en) | 1999-04-27 |
JP3355294B2 true JP3355294B2 (en) | 2002-12-09 |
Family
ID=17581767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27731097A Expired - Fee Related JP3355294B2 (en) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | Nozzle setting method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3355294B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102672620A (en) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 青海集天科技发展有限公司 | Rust removing and cleaning method for railway rolling stock wheel sets |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108922866B (en) * | 2018-09-13 | 2023-10-13 | 环维电子(上海)有限公司 | Cutting disc and cutting machine |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP27731097A patent/JP3355294B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102672620A (en) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 青海集天科技发展有限公司 | Rust removing and cleaning method for railway rolling stock wheel sets |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11114828A (en) | 1999-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3478914B2 (en) | Fluid injection nozzle and stress improvement processing method using the nozzle | |
CA1128582A (en) | Cavitation nozzle assembly | |
EP1062070B1 (en) | Combined percussion and trepan laser drilling | |
JP3162104B2 (en) | Method for improving residual stress of metallic materials | |
KR19980024196A (en) | Classification processing device, classification processing system and classification processing method | |
US6345083B1 (en) | Preventive maintenance method and apparatus of a structural member in a reactor pressure vessel | |
JP3355294B2 (en) | Nozzle setting method | |
CN113857597B (en) | Electrolyte reflection fluid control method based on laser scanning flanging structure drainage | |
JP2002346847A (en) | Peening method and apparatus by combined use of water jet and laser | |
JPH0647671A (en) | Nozzle for cavitation jet | |
JP2668056B2 (en) | Nozzle for water jet | |
JP2840027B2 (en) | Water jet peening method | |
JPH0584452A (en) | Water jet peening nozzle for residual stress improvement | |
JPH07328857A (en) | Water jet peening apparatus and water jet peening method | |
JP5996348B2 (en) | Cavitation nozzle | |
JPH0647666A (en) | Submersible nozzle for metal reinforcement | |
JP2957976B2 (en) | Method for improving residual stress of metallic materials | |
JPS6113067A (en) | Throttle valve | |
JPH0647667A (en) | Processing method utilizing underwater high-speed water jet | |
JPH07266230A (en) | Method and device for reforming structural material | |
CN114561640B (en) | An underwater laser repair device and method based on metal matrix composite materials | |
JP3795240B2 (en) | Water jet nozzle | |
JP3990006B2 (en) | Water jet construction device and water jet construction method at pipe end | |
JPH07328859A (en) | Anti-corrosion treatment method by cavitation | |
JPH11114830A (en) | Water jet construction method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070927 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100927 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110927 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120927 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130927 Year of fee payment: 11 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |