高周波衝撃治療
高周波衝撃処理またはHiFIT 法は、疲労強度を高めるために 溶接遷移部で溶接鋼構造を処理する方法です。
特徴
動的荷重を受ける溶接鋼構造物の耐久性と寿命は、多くの場合、溶接部、特に溶接遷移部によって決まります。遷移部を選択的に処理（研削（研磨切断）、ブラスト、ハンマー処理など）することで、多くの設計の耐久性が大幅に向上します。ハンマー処理は特に効果的な処理法であることが証明されており、共同プロジェクトREFRESH [ 1 ]で広範に研究開発されました。HiFIT（高周波衝撃処理（HFMI（高周波機械衝撃）とも呼ばれる））プロセスは、普遍的に適用可能で、ローテクの設備のみを必要とし、高い再現性と品質管理の可能性を備えたハンマー処理法です。
手術
HiFITハンマーは、直径D3mmのボールがワークピースに接触する硬化ピンを用いて作動する。[ 2 ] このピンは、溶接止端部において約180～300Hzの調整可能な強度でハンマリングされる。局所的な機械的変形が処理跡として現れる。溶接止端部は塑性変形する。誘起された圧縮残留応力により、跡の割れと表面での割れの伝播が防止される。
証拠
国際溶接技術研究所（IIW）は、2016年10月にガイドライン「HFMI処理に関する推奨事項」[ 3 ]を発表しました。高周波ハンマー（HFMI）の概要が示され、方法の正しい適用と品質保証のための定量測定に関する推奨事項が提示されており、ガイドラインは、既知のすべての応力計算概念に基づいて、HFMIで改善された溶接継手の測定の基礎を提供します。
様々な研究所や大学で行われた数多くの実験において、疲労強度が80～100%向上し、溶接寿命が5～15倍に延びることが実証されています。最も大規模な研究プロジェクトは、2006年から2009年にかけて実施された「REFRESH – 既存および新規の溶接鋼構造物の寿命延長（P702）」です。この研究プロジェクトでは、HiFIT装置が開発され、生産準備が整いました。この報告書は、FOSTA（Forschungsvereinigung Stahlanwendung eV）で書籍として入手可能で、ISBN番号で注文できます。 978-3-942541-03-9この本には詳細な科学的検証と検証が含まれています。
HiFITメソッドの手順
HiFIT 工法は、既存の鉄骨構造物にも新しい鉄骨構造物にも適用できます。
準備手順
対象を絞った処理を行うには、溶接部の接合部の視認性とアクセス性を確保する必要があります。既存の構造物は通常、接合部で表面処理の準備を行います。部品には、剥がれた錆や古い塗装が残っていない必要があります。必要に応じて、事前にサンドブラスト処理を施す必要があります。
この装置は 6 ～ 8 bar の圧縮空気供給で動作します。
手順
HiFIT デバイスは、処理済みの溶接遷移部と、処理中はこの実行部に沿って手動で配置されます。
結果
局所的な変態により、溶接止端部は塑性変形し、凝固しました。後処理トラックの深さは0.2～0.35mmの範囲でなければなりません。溶接止端部のアンダーカットはもはや認識できません。
プロセス安全
目視検査により、処理領域を検査します。処理深度は専用ゲージで確認できます。動作圧力はデジタル表示され、ユーザーはプロセス全体を制御できます。
HiFITの経済的重要性
生涯延長
既存の構造物に適用することで、寿命を大幅に延ばすことができます。肉眼で確認できる亀裂がない場合、HiFITは非常に適した修復ツールです。既存構造物を適時に修復すれば、処理済みの新しい溶接部の寿命と実質的に変わりません。これにより、既存の構造物を予定寿命をはるかに超えて使用できる可能性が生まれます。HiFIT工法は、例えば高速道路橋梁の鋼製中空箱型断面設計において、非常に効率的に活用されています。従来の工法と比較して、再構築にかかるコストは低く抑えられます。商用車業界をはじめとする様々な業界では、既存構造物および新規構造物の高応力溶接部にHiFIT処理を施すことで、寿命を効果的に延ばしています。
転送可能な負荷レベルの増加
新築の場合や既存の構造物の一部では、処理された溶接部の荷重レベルを高めることができます。施工前と同じ耐用年数で使用した場合、溶接部は1.6倍の荷重を伝達できます。これは例えばクレーンの場合、吊り上げ能力の向上という非常に大きな効果をもたらします。クレーンの効率はストロークごとに向上します。
軽量
開発段階からHiFITプロセスを考慮することで、同じ負荷レベルと寿命において、構造を具体的にスリム化できます。構造詳細に関する広範な実験的調査とFEM支援設計手法により、従来のS235、S355J2、そしてS460N、S690QLなどの微粒子鋼、さらにはさらに高強度鋼においても高い効率が実証されています。この材料削減により、HiFITの適用はほとんどの用途において既に経済的に実現可能です。加えて、重量削減によるメリット、例えば車両の積載量増加といった利点も考慮に入れると、更なるメリットとなります。
参照
出版物
- 書籍「REFRESH – 既存および新規溶接鋼構造の寿命延長」は、ISBN番号で注文できます。 978-3-942541-03-9ドイツ、デュッセルドルフの鉄鋼応用研究協会（FOSTA）にて。
- Stahlbau 2009 年 9 月、78 年、ISSN 0038-9145 A6449
- 溶接継手の疲労強度向上のためのHFMI処理に関するIIWの推奨事項。著者：Gary B. Marquis、Zuheir Barsoum、https://www.springer.com/de/book/9789811025037
- DASt-Recommendation - 026 高周波衝撃ハンマー処理を使用した疲労応力構造の溶接評価、Stahlbau Verlags- und Service GmbH、https://shop.deutscherstahlbau.de/de/dast-richtlinie-026
参考文献
- ^カールスルーエ工科大学（KIT）のウェブサイト – プロジェクト REFRESH
- ^ Th Nitschke-Pagel, Klaus Dilger, H.Eslami, I.Weich, T.Ummenhofer. 「溶接後の異なる機械的処理後の高強度溶接鋼の残留応力と表面近傍の材料状態」 [1] [2] . 2008年。
- ^溶接継手の疲労強度向上のためのHFMI処理に関するIIW勧告。IIWコレクション。springer.com。2016年。doi ：10.1007 / 978-981-10-2504-4。ISBN 978-981-10-2503-7. 2022年10月27日閲覧。
外部リンク
