JPH11333724A

JPH11333724A - 超高圧水流ピーニング方法及び装置

Info

Publication number: JPH11333724A
Application number: JP14420698A
Authority: JP
Inventors: Butler Tom; トム・バトラー; Monslad Dave; デイブ・モンスラッド; Bosel Dave; デイブ・ボセル; Steele Dave; デイブ・スティール; Haik John; ジョン・ヘイク
Original assignee: Waterjet Technology Inc
Current assignee: Waterjet Technology Inc
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】超高速水流によって対象物にピーニング加工
を施すための方法及び装置を提供する。【解決手段】本装置は、加工物及び水流の両方を保持
してこれらを立体的に相対に移動するための手段を含
む。複雑な形状を均等に且つ可変深さにピーニング加工
できるようにし、相対的速度、離間距離、角度、及び圧
力を自動的に変化させることができる制御手段が設けら
れている。本発明の方法は、水流中に同伴させた消失す
る粒子を使用し、ピーニング加工を容易にする工程を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は材料の処理に関す
る。詳細には、本発明は、局部的に圧縮し、その結果と
して結晶構造を変化させることによって材料の性質を変
えるため、材料の表面にピーニング加工を施すことに関
する。本発明の方法は、水流中に同伴させた消失する粒
子を使用すること、及び方法を実施するための装置を更
に含む。

【０００２】

【従来の技術】従来、多くの方法で材料のピーニング加
工が行われてきた。ピーニング加工は、衝撃によって材
料の表面を変化させるプロセスであると定義される。ピ
ーニングプロセスは、元来、金属をハンマーで繰り返し
叩くことによって、特に金属を加熱していない状態で叩
くと、金属が硬化するという鍛冶屋の発見に従って開発
されたプロセスである。金属が高温であった場合又は金
属を叩いて高温にした場合、大抵は、望ましい特徴が失
われる。プロセスは、この理由のため、多くの場合、
「冷間加工」と呼ばれる。効果は、「加工硬化」として
周知の現象と幾分似ている。ピーニング加工を使用する
と、腐蝕及び疲労に対する抵抗が大きくなるという結果
が得られる。

【０００３】今日、ピーニングプロセスは、代表的に
は、ピーニング加工を施そうとする材料の表面に衝撃を
加えるため、空気又は遠心力で推進したショット（sho
t）を使用して行われる。ショットは、金属ショット又
はセラミック球のいずれかであるのがよい。ショットの
衝撃は、部品の表面をその降伏強度を越えて圧縮し、こ
れによって深部の未降伏材料が表面の材料を圧縮状態に
保持する。疲労及び腐蝕に対する抵抗を提供するのは、
この表面の残留圧縮応力である。今日、ピーニング加工
は、従来の材料の他に、鉄合金、チタニウム、ハニカム
スキン、及びＩＳＯグリッドパネル等の多様な金属に一
般的に使用されている。ショットピーニングは、更に、
これらの材料の硬化させた表面の賦形及び加工に使用さ
れる。ピーニングは、原子炉産業及び航空機産業で広く
使用されている。

【０００４】従来のショットピーニング方法には、幾つ
かの問題点がある。このような問題点には、汚染、プロ
セス制御、及び使用済のショットの処分が含まれる。多
くの材料は、特にショットが金属製である場合、ショッ
トによる汚染を被る。小さなショットは、航空機のエン
ジン部品等の領域で使用した場合、通路を塞いでしまう
ことがある。ショットによる汚染は加工物の性質を変化
させる場合があり、これには、望ましからぬ合金の形成
及び核心部の腐蝕（corrosion nuclei）が含まれる。プ
ロセス制御は、本質的に弾道推進されるショットを取り
扱う場合に困難である。更に、大きなショットは小さな
半径に届かず、隅肉等が不適切に処理されることとな
る。ショットの大きさを小さくすることは、必ずしも満
足のいく解決策をもたらすものではない。これは、小さ
なショットは、材料を適切に冷間加工するのに十分なエ
ネルギを送出できず、又は、ピーニング加工が施される
べき材料の降伏強度を越えて所望の圧縮深さを得ること
ができないためである。最後に、使用済のショットを回
収することは多くの場合で困難であり、ショットがセラ
ミック製である（磁気を用いた分離を行うことができな
い）場合には特に困難である。この問題点は、原子炉の
構成要素の現場ピーニングを行う場合に特に重大であ
る。このような場合には、重要な冷却通路や制御通路を
廃ショットが塞いでしまうことがあるためである。クラ
ッディングに対する損傷により、燃料束が損傷を受ける
場合がある。金属粒子が空気中を漂うことにより、空気
が汚染を引き起こす場合もある。

【０００５】ショットピーニングについての上述の問題
点に対し、ピーニング加工を行うために液体噴流を使用
することが提案された。こうした提案の一つが、エノモ
トに賦与された米国特許第５，３０５，３６１号に記載
されている。エノモトの特許には、振動ノズル水流で原
子炉の構成要素にピーニング加工を施すためのプロセス
が記載されている。エノモトの特許では、噴流中にキャ
ビティを発生するためにノズルを振動させることが重要
であると考えられている。発生したこれらのキャビティ
が潰れると、ピーニング加工が施されるべき材料に加え
られる力が増大する。エノモトは、材料の表面を変形さ
せるのに超高圧が必要とされるため、非振動噴流を使用
することは不可能であると教示している。エノモトの特
許は、水中にある原子炉の内面にピーニング加工を施す
特別の場合に限定されることは明らかである。エノモト
の特許では、低圧で大流量であるため、装置は、流量に
よる反作用力に耐えるためにかなり大型であり且つ高価
にならざるをえず、圧力が低いため、ピーニング加工を
行う前に燃料束を取り出す必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超高
圧水流を使用することによって材料のピーニング加工を
行うための方法及び装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、チタニウムか
らアルミニウムハニカムまでの範囲の様々な材料に適用
できる。本発明は、ピーニング力を従来技術の方法より
もはるかに大きく制御するための方法を提供する。本装
置は、従来のショットピーニング方法ではピーニング加
工を施すことができなかった賦形材のピーニング加工を
行うことができる。本方法は、ピーニング加工を施した
表面の汚染を阻止する。ショットを使用しないため、シ
ョットの処分を必要としない。本方法は、比較的安価な
小型の装置で実施できる。小さなキャビティを塞ぐショ
ットがない。

【０００８】本方法は、少なくとも一つの超高圧水流ノ
ズルを使用する。超高圧流体がノズルから出て、僅かな
距離だけ間隔が隔てられた金属の表面に衝撃を加える。
噴流の速度を、金属の表面を直接的に降伏させるか或い
は流体中の粒子（氷等）を加速することによって又はキ
ャビティ気泡が潰れることによって降伏させるのに十分
高速にする上で、超高圧水が必要とされる。噴流は加工
物に対して移動する。この移動は、加工物を噴流に対し
て平面的に又は立体的に移動させること、又は噴流自体
を移動することのいずれかによって行うことができる。
三つの方向のうちの一つの方向又は二つの方向をこの方
法で回転できる。本方法は、更に、このような相対的な
移動の速度並びに角度及び力を変化させることも考えて
いる。上述の要因の各々の制御は、任意の他の要因の変
動を補償するように維持されなければならない。

【０００９】本発明の装置は、超高圧水流装置を含む。
水流装置には、適当な流体供給装置が設けられており、
粒子を使用する場合には適当な粒子供給装置が設けられ
ている。水流装置は、水流の方向を三つの方向に移動さ
せることができるマニピュレーターに取り付けられてい
る。これらの寸法は、用途によっては、従来の直交座標
系である。この他の用途では、水流を平面上で移動でき
ることを必要とするが、回転の自由度に制限がない。最
後に、水流は、ラインセグメントに沿って移動できるの
がよく、第３の種類の用途についても２度の回転の自由
度を有する。上述の三種類の装置のいずれにおいても、
加工物の移動を水流の移動に代えることができ、ピーニ
ング作業中、水流のピーニング力を変化させるための装
置が設けられている。水流の位置及び強さの変化に加
え、相対的移動速度を連続的に変化サセルことができ
る。本装置は、これらの機能の全てを同時に制御し、材
料の冷間加工を正確に行う。

【００１０】概括的に述べると、本発明の方法及び装置
は、様々な材料にピーニング加工を施し、従来のピーニ
ング方法では容易には形成できない形状にすることがで
きる。更に、本発明の方法及び装置は、従来のショット
ピーニングでは不可能であった多くの環境でピーニング
を行うことができる。

【００１１】即ち、金属にピーニング加工を施すための
本発明の方法は、超高圧流体を発生する工程と、上記超
高圧流体を超高圧水流カッティングノズルに搬送する工
程と、上記超高圧流体を解放して超高圧水流を形成する
工程と、ピーニング加工が施されるべき金属の表面のほ
ぼ全てが上記超高圧水流と接触して圧縮されるまで、上
記超高圧水流が上記金属の表面と接触してこれを圧縮す
るように、上記超高圧水流をピーニング加工が施される
べき金属の表面に亘って移動する工程と、上記水流の作
動を停止する工程と、を有する。

【００１２】上記流体の圧力は、１４０６．１４kg/cm²
（２００００psi ）以上であってもよい。

【００１３】上記流体の圧力は、３５１５．３５kg/cm²
（５００００psi ）以上であってもよい。

【００１４】上記水流のモーメントは螺旋を描くのがよ
い。

【００１５】上記ノズル及び上記加工物は、キャビテー
ションの作用を高めてピーニングの作用を増大するた
め、液中に浸漬されているのがよい。

【００１６】上記ノズルと上記加工物との間の距離は、
上記加工物から材料を実質的に除去しないで上記加工物
を冷間加工するのに十分であるように選択されているの
がよい。

【００１７】ピーニング加工の有効性を高めるため、上
記水流中に固体粒子を加える工程を更に含むのがよい。

【００１８】上記固体粒子は、ピーニング加工の完了後
に消失するのがよい。

【００１９】上記固体粒子は氷であるのがよい。

【００２０】上記移動は、上記水流をラインをなして移
動し、その後、ピーニング加工が施されるべき金属の表
面全体にピーニング加工が施されるまで、隣接したライ
ンに沿って上記水流を移動するのがよい。

【００２１】本発明のピーニングマシンは、超高圧流体
を発生するためのポンプ手段と、上記高圧流体を搬送す
るため、上記ポンプ手段に連結された導管手段と、超高
圧水流を形成するため、上記導管手段に連結されたノズ
ル手段と、ピーニング加工が施されるべき表面のほぼ全
てが上記水流と接触して圧縮されるまで、上記超高圧水
流が上記金属の表面と接触してこれを圧縮するように、
上記超高圧水流をピーニング加工が施されるべき金属の
表面に亘って移動するための変換手段とを有する。

【００２２】上記流体の圧力は、１４０６．１４kg/cm²
（２００００psi ）以上であってもよい。

【００２３】上記流体の圧力は、３５１５．３５kg/cm²
（５００００psi ）以上であってもよい。

【００２４】上記変換手段は、上記水流を螺旋をなして
移動するのがよい。

【００２５】キャビテーションの作用を高めてピーニン
グの作用を増大するため、上記ノズル及び上記金属を液
中に浸漬するための浸漬手段を更に有するのがよい。

【００２６】上記ノズルと上記加工物との間の距離を、
上記加工物から材料を実質的に除去しないで上記加工物
を冷間加工するのに十分であるように調節するための離
間距離制御手段を更に有するのがよい。

【００２７】ピーニング加工の有効性を高めるため、上
記水流中に固体粒子を加えるための注入手段を更に有す
るのがよい。

【００２８】上記固体粒子は、ピーニング加工の完了後
に消失するのがよい。

【００２９】上記固体粒子は氷であるのがよい。

【００３０】上記変換手段は、上記水流をラインをなし
て移動し、その後、ピーニング加工が施されるべき金属
の表面全体にピーニング加工が施されるまで、隣接した
ラインに沿って上記水流を移動するのがよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の全ての実施例では、従来
は考えられてこなかった幾つかの要因がプロセスに導入
されるということがわかっている。これらの要因のうち
の第１の要因は、インキュベーション期間（incubation
period ）の存在である。キャビテーションの研究によ
り、インキュベーション期間の存在が明らかになった。
インキュベーション期間は、この期間中にキャビテーシ
ョン気泡が潰れることによる作用が材料に加わるが、材
料の損失が全く起こらない期間である。超高圧水流ピー
ニングはこの期間中に作用し、材料の損失を引き起こさ
ずに加工物の冷間加工行う。

【００３２】第２の要因は、ピーニングを行う上での離
間距離（stand off ）の決定及び効果である。離間距離
は、ノズルから加工物までの距離である。離間距離は、
ピーニングの強さ及び機構を決定する。水流によって切
断を行う場合には、ノズルをできるだけ加工物の近くに
配置するのが望ましい。これに対し、超高圧水流ピーニ
ングでは、キャビテーション気泡を形成し、これらの気
泡が加工物上で潰れるように、ノズルと加工物との間に
十分な距離がなければならない。ピーニングを衝撃圧力
だけで行う場合には、離間距離は小さくなければならな
い。かくして、最適の離間距離は、作動条件に従って変
化する。

【００３３】最後の要因は、温度の効果である。流体の
温度が沸点近くである場合には、キャビテーションが発
生する傾向が大きい。本発明は、全ての実施例におい
て、流体を加熱し、キャビテーション及びピーニング効
果を大幅に増大する。

【００３４】図１は、本発明の方法の正面図である。本
発明の方法をその最も基本的な形態で実施する装置を示
す。

【００３５】ピーニング加工が施されていない加工物１
の表面が、超高圧ノズルアッセンブリ２の近くに配置さ
れている。ノズルアッセンブリ２には、超高圧流体の流
れが提供されている。本発明の目的について、超高圧
は、１４０６．１４kg/cm²（２００００psi ）以上と定
義され、好ましくは３５１５．３５kg/cm²（５００００
psi ）以上である。適当なノズルアッセンブリは、米国
特許第５，３２０，２８９号に示してある。超高圧流体
をノズル２に加えると、超高圧水流３がノズル２から出
る。ノズル２を加工物１の表面に亘って移動する。水流
３が加工物に当たると、加工物の表面５が水流３の衝撃
圧力に合わせて降伏する。この結果、ピーニング面５が
形成される。ノズル２に加わるスラスト荷重は、流量に
圧力の平方根を乗じた値に比例する。例えば、４２１
８．４２kg/cm²（６００００psi ）の圧力で流量が毎分
９．４６ｌ（毎分２．５ガロン）である場合には、１の
相対的スラストを発生する。表面１の塑性変形に利用で
きるエネルギは、圧力のほぼ３乗である。これは、圧力
を４倍にすると、ピーニング強さが６４倍になるという
ことを意味する。この圧力及び流れを発生するには、６
６００kgm/s （８８馬力）のポンプが必要とされ、大型
のポンプの方が効率がよい。

【００３６】これとは対照的に、圧力が１０５４．６１
（１５０００psi ）の圧力の振動圧力水流の相対的スラ
ストは、（毎分２０ガロン）の流れで４の相対的スラス
トを発生する。このノズルは、１／６４のピーニング力
を発生するのに１３２００kgm/s （１７６馬力）のポン
プを必要とする。十分なピーニング強さを超高圧ノズル
に発生するため、高圧振動ノズルは極端に大型のポンプ
を必要とし、抵抗力を吸収する支持構造を必要とする。

【００３７】図２は、本発明の装置の第２実施例の詳細
斜視図である。第２図の実施例は、円筒形の加工物１０
の内側にピーニング加工を施すようになっている。水流
ノズル１１は加工物１０内に配置されている。加工物１
０は、ノズル１１に対して回転１３されるようになって
いる。回転１３は、加工物１０を回転させることによっ
て、又はノズル１１を回転させることによって行うこと
ができる。水流１２は、加工物１０の直ぐ近くでノズル
１１から放出される。ノズル１１は、加工物１０の長さ
と平行に垂直方向１４に移動するようになっている。作
動では、加工物１０を１３に沿って回転し、ノズルを水
流１２が加工物１０の内面全体に沿って螺旋状の経路を
辿るように垂直方向１４に移動する。ピーニング作業
は、図１の詳細な説明に記載したのと同じ方法で実施さ
れる。

【００３８】図３は、本発明の装置の第３実施例の詳細
斜視図である。第３実施例では、加工物２２は回転自在
のプラッター２０に取り付けられており、プラッター２
０及び加工物２２は、矢印２３の方向に移動できる。水
流ノズル２１は、加工物２２の上方に近接して配置され
ている。水流２５がノズル２１から放出され、加工物２
２に当たる。ノズル２１は半径方向２４に移動できる。
作動時に、加工物２２を２３に沿って回転し、水流２５
が加工物２２の上面全体に沿って螺旋状の経路を辿るよ
うにノズルを半径方向２４に移動する。ピーニング作業
は、図１の詳細な説明に記載されているのと同じ方法で
実施される。

【００３９】図４は、本発明の第３実施例の装置の斜視
図である。この装置は、１つの対称軸線を中心として回
転できる材料の表面にピーニング加工を施すのに特に適
している。このような材料の例には、円板、円筒体、円
錐体、及び球体が含まれる。図示の装置は、プロトタイ
プのピーニングセンタである。使用された構成要素及び
パラメータは、商業的システムと同じである。この装置
には、図１、図２、及び図３の装置には設けられていな
い、ピーニング作業を制御するための幾つかの追加の手
段が導入されている。

【００４０】加工物３１がプラッター３２に取り付けら
れている。この図では、加工物３１は円板である。プラ
ッター３２は、モータ３３で回転されるようになってい
る。水流３６が加工物３１の上方に配置されている。水
流３６は、ｘ軸方向に即ち水平方向にトラバースシステ
ム３７によって移動できる。水流３６は、更に、垂直方
向に即ちｙ軸方向にトラバースシステム３７によって移
動できる。水流３６は、更に、水平方向に即ちｚ軸方向
にトラバースシステム３７によって移動できる。ｘ−ｙ
−ｚマニピュレーターとも呼ばれるトラバースシステム
３７は、三つの直交座標の全てで移動できる商業的に入
手可能なシステムである。従って、図示の装置では、水
流は、全ての直交座標に沿って全ての方向に移動でき
る。加工物３１は、プラッター３２の回転軸線に沿って
移動できる。図示の装置は、大まかには、凹凸がある表
面を三つの方向で冷間加工できるミリングマシンと同じ
である。水流３６には、高圧の液体が超高圧液体ポンプ
３０から供給ライン２６を通して供給される。氷やドラ
イアイス等の粒子を使用する場合には、ホッパー３１か
ら計量／遮断弁３２及び供給ライン３３を介してこれら
を供給できる。構成要素３１、３３、３４、及び３６
は、随意であるが、加工領域の汚染が起こらないように
するため、液体を収容するのに役立つ集水タンク３４内
に入っている。全ての構成要素の作動は、システム制御
装置４２とのインターフェースをなすコンピューター４
１によって制御される。

【００４１】図４の装置を作動するには、先ず最初に加
工物３１をプラッター３２に取り付ける。この実施例で
は、ピーニング加工が施されるのは円板である。モータ
３３を始動し、プラッター３２及び加工物３１の回転を
開始する。次いで高圧流体をホッパー３１からの粒子と
ともに供給ライン３９を介して水流３６に供給する。ト
ラバースシステム３７は、加工物３１の上面全体に亘っ
て水流３６で走査（sweep ）する。作動時に、水流３６
が加工物３１にピーニング加工を施す。このプロセス
は、加工物３１の全面に亘って所望の深さまでピーニン
グ加工が施されるまで続けられる。ピーニング加工が所
望程度まで行われたとき、水流３６に加えられていた圧
力を減少する。

【００４２】走査速度の制御は、完成した製品のピーニ
ング加工の程度を変化させる第２の方法を提供する。こ
のようにして、ポケットの中央又は任意の他の部分を縁
部におけるよりも深くピーニング加工することができ
る。別の態様では、研磨性水流３６の離間距離をマニピ
ュレーター３８によって変化させることによってピーニ
ング速度を制御することができる。この方法は、ピーニ
ング加工を均等に施すためにも、加工物の形状による接
線方向速度の変化を上文中に説明したように補償するた
めにも使用できる。水流３６の加工物３１に対する角度
によってもピーニング速度を制御できる。ピーニングプ
ロセスの完了後、弁３２を閉鎖し、加工物３１を取り出
すのが望ましいと考えられる。図４の装置は、加工物の
形状をコンピューターにプログラムすることによって、
円筒形形状、円錐形形状、又は不規則な形状の対象物に
ピーニング加工を施すのに等しく適用できる。

【００４３】図５は、原子炉での本発明の第４実施例の
正面断面図である。上文中に説明したように、原子炉は
ピーニング作業を行う上で特に困難な環境である。腐蝕
による亀裂及び疲労による亀裂の他に、放射線による腐
蝕亀裂がある場合がある。このことから、原子炉の構成
要素に現場でピーニング加工を施すことが提案された。
この環境では、ショットの損失及び処分が特に問題とな
る。この問題のため、今日では、現場ピーニングは行わ
れていない。本願に例示したプロセスは、沸騰水型原子
炉、加圧水型原子炉、及び任意の水減速炉に適用でき
る。本発明を沸騰水型原子炉について例示する。明瞭化
を図るため、二つの同じクローラー５２及び５５が示し
てある。

【００４４】原子炉５０は、シュラウド５１を持つ代表
的な沸騰水型原子炉である。シュラウド５１は、代表的
には、溶接領域で粒間応力腐蝕割れを起こし易いオース
テナイト系ステンレス鋼でできている。明らかに、シュ
ラウド５１の亀裂は望ましくない。ピーニング加工は、
他の用途において、このような亀裂をなくすための満足
のいく方法であることがわかっている。残念なことに、
ショットピーニングは、処理の問題のため、及び半径が
小さな隅肉に関する上述の問題点のため、満足のいく方
法ではない。クローラービークル（crawler vehicle ）
５２には、図１の超高圧水流装置が設けられている。図
５に戻ると、クローラービークル５２には、超高圧ポン
プ５４から供給ライン５６を介して超高圧が加えられて
いる。供給ライン５６が支持リール５７に引き込まれ、
及び引き出され、垂直方向に移動される。支持リール５
７は、シュラウド５２の周囲に沿って移動自在の支持リ
ールキャリッジ５８上に保持されている。シュラウド５
２の周りでのキャリッジ５８の移動は、駆動スプロケッ
ト５９及び６０によって与えられる。制御装置６１は、
スプロケット５９及び６０及びリール５７を制御する情
報をワイヤ６２を通して伝達する。ＲＰＶスタッドに取
り付けられた自己整合式垂直方向レーザー６３もまた制
御装置６１に取り付けられており、データ獲得ユニット
６６がワイヤ６４を介してビークル５２の位置について
の情報を提供し、ビークル５２をフィードバック制御で
きる。クローラー５２は、ピーニング加工の程度を計測
し、データをユニット６６に戻す。情報は、ピーニング
作業の制御に使用される。

【００４５】作動にあたっては、リール５７でクローラ
ー５２を垂直なラインで下ろし、この際に超高圧水流を
作動させて垂直なピーニングラインを形成する。次いで
キャリッジ５８をピーニングラインの幅だけ前進させ、
作業を繰り返す。ピーニング作業は、シュラウド５１の
内面全体にピーニング加工が施されるまで同じ方法で実
施される。作業は、シュラウドが水で充填された状態で
行われる。

【００４６】水中では、ノズルの作動深さが最大約１
３．７２ｍ（約４５フィート）で深くなればある程、水
流が効果的になるということがわかっている。これは、
気泡が潰れることによる効果が強いためであると考えら
れる。この効果は、深さが増大するに従って消失する。
これは、キャビテーション気泡の形成が抑えられて２
７．４３ｍ（９０フィート）近くでの空気圧と同じにな
るためである。

【００４７】上述の実施例は、本発明の単なる例示であ
り、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の正面図である。

【図２】本発明の装置の第２実施例の詳細斜視図であ
る。

【図３】本発明の装置の第３実施例の詳細斜視図であ
る。

【図４】図３の実施例の斜視図である。

【図５】原子炉で使用した本発明の第４実施例の正面断
面図である。

【符号の説明】

１加工物２超高圧ノズルアッセンブリ３超高圧水流５ピーニング面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598068666 21414−68ｔｈＡｖｅ，Ｋｅｎｔ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ 98032，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ (72)発明者デイブ・モンスラッドアメリカ合衆国ワシントン州98117，シアトル，ノースウエスト・セヴンティース 3026 (72)発明者デイブ・ボセルアメリカ合衆国ワシントン州98032，ケント，シックスティエイス・アベニュー 21414 (72)発明者デイブ・スティールアメリカ合衆国ワシントン州98032，ケント，シックスティエイス・アベニュー 21414 (72)発明者ジョン・ヘイクアメリカ合衆国ワシントン州98103，シアトル，バグレー・アベニューノース 4017

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属にピーニング加工を施すための方法
において、超高圧流体を発生する工程と、前記超高圧流体を超高圧水流カッティングノズルに搬送
する工程と、前記超高圧流体を解放して超高圧水流を形成する工程
と、ピーニング加工が施されるべき金属の表面のほぼ全てが
前記超高圧水流と接触して圧縮されるまで、前記超高圧
水流が前記金属の表面と接触してこれを圧縮するよう
に、前記超高圧水流をピーニング加工が施されるべき金
属の表面に亘って移動する工程と、前記水流の作動を停止する工程と、を有することを特徴
とする方法。
【請求項２】前記流体の圧力は、１４０６．１４kg/c
m²（２００００psi）以上である、請求項１に記載の金
属ピーニング方法。
【請求項３】前記流体の圧力は、３５１５．３５kg/c
m²（５００００psi）以上である、請求項１に記載の金
属ピーニング方法。
【請求項４】前記水流のモーメントは螺旋を描く、請
求項１に記載の金属ピーニング方法。
【請求項５】前記ノズル及び前記加工物は、キャビテ
ーションの作用を高めてピーニングの作用を増大するた
め、液中に浸漬されている、請求項１に記載の金属ピー
ニング方法。
【請求項６】前記ノズルと前記加工物との間の距離
は、前記加工物から材料を実質的に除去しないで前記加
工物を冷間加工するのに十分であるように選択されてい
る、請求項１に記載の金属ピーニング方法。
【請求項７】ピーニング加工の有効性を高めるため、
前記水流中に固体粒子を加える工程を更に含む、請求項
１に記載の金属ピーニング方法。
【請求項８】前記固体粒子は、ピーニング加工の完了
後に消失する、請求項７に記載の金属ピーニング方法。
【請求項９】前記固体粒子は氷である、請求項８に記
載の金属ピーニング方法。
【請求項１０】前記移動は、前記水流をラインをなし
て移動し、その後、ピーニング加工が施されるべき金属
の表面全体にピーニング加工が施されるまで、隣接した
ラインに沿って前記水流を移動する、請求項１に記載の
金属ピーニング方法。
【請求項１１】超高圧流体を発生するためのポンプ手
段と、前記高圧流体を搬送するため、前記ポンプ手段に連結さ
れた導管手段と、超高圧水流を形成するため、前記導管手段に連結された
ノズル手段と、ピーニング加工が施されるべき表面のほぼ全てが前記水
流と接触して圧縮されるまで、前記超高圧水流が前記金
属の表面と接触してこれを圧縮するように、前記超高圧
水流をピーニング加工が施されるべき金属の表面に亘っ
て移動するための変換手段とを有する、ことを特徴とす
るピーニングマシン。
【請求項１２】前記流体の圧力は、１４０６．１４kg
/cm²（２００００psi ）以上である、請求項１１に記載
のピーニングマシン。
【請求項１３】前記流体の圧力は、３５１５．３５kg
/cm²（５００００psi ）以上である、請求項１２に記載
のピーニングマシン。
【請求項１４】前記変換手段は、前記水流を螺旋をな
して移動する、請求項１１に記載のピーニングマシン。
【請求項１５】キャビテーションの作用を高めてピー
ニングの作用を増大するため、前記ノズル及び前記金属
を液中に浸漬するための浸漬手段を更に有する、請求項
１１に記載のピーニングマシン。
【請求項１６】前記ノズルと前記加工物との間の距離
を、前記加工物から材料を実質的に除去しないで前記加
工物を冷間加工するのに十分であるように調節するため
の離間距離制御手段を更に有する、請求項１１に記載の
ピーニングマシン。
【請求項１７】ピーニング加工の有効性を高めるた
め、前記水流中に固体粒子を加えるための注入手段を更
に有する、請求項１１に記載のピーニングマシン。
【請求項１８】前記固体粒子は、ピーニング加工の完
了後に消失する、請求項１７に記載のピーニングマシ
ン。
【請求項１９】前記固体粒子は氷である、請求項１８
に記載のピーニングマシン。
【請求項２０】前記変換手段は、前記水流をラインを
なして移動し、その後、ピーニング加工が施されるべき
金属の表面全体にピーニング加工が施されるまで、隣接
したラインに沿って前記水流を移動する、請求項１８に
記載のピーニングマシン。