(57)【要約】【課題】  エアを利用したピーニング装置を用いながら、超音波ピーニング装置と略同等の疲労強度改善効果を得ることを可能とする。【解決手段】  エアで駆動される部材によって打撃ピンの基端に打撃力を付与し、この打撃ピンの先端で溶接部位をピーニング処理する方法において、打撃ピンの先端の曲率半径は１．５〜３．０ｍｍに調整されており、少なくとも溶接止端部１０８に、溶接方向に垂直な断面での曲率半径ｒが１．５〜３．０ｍｍで、深さｄが０．５ｍｍ以下となる打撃痕１０７を形成する。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアで駆動される部材によって打撃ピンの基端に打撃力を付与し、この打撃ピンの先端で溶接部位をピーニング処理する方法において、
打撃ピンの先端の曲率半径は１．５〜３．０ｍｍに調整されており、
少なくとも溶接止端部に、溶接方向に垂直な断面での曲率半径が１．５〜３．０ｍｍで、深さが０．５ｍｍ以下となる打撃痕を形成することを特徴とするピーニング処理方法。
【請求項２】
打撃痕の溶接方向に垂直な方向の幅が１．５〜２．５ｍｍとされていることを特徴とする請求項１に記載のピーニング処理方法。
【請求項３】
エアの空気流量が８０〜２００リットル／分であり、
エアの空気圧力が０．３〜０．６ＭＰａであり、
打撃ピンによる打撃回数が毎秒５０〜９０回とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のピーニング処理方法。
【請求項４】
打撃ピンの押付け力が４．０〜６．０ｋｇｆであり、
打撃ピンを０．１〜０．５ｍ／分の速度で溶接止端部に沿って移動させながら溶接止端部を打撃することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピーニング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、ピーニング処理技術に関する。詳しくは、溶接部位（例えば、溶接止端部等）をピーニング処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部材を溶接により接合した場合、応力集中や引張残留応力等によって、溶接部位の疲労強度が低下することが知られている。このため、溶接部位の疲労強度を向上するために、溶接部位（特に、溶接止端部）にピーニング処理する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２９８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のピーニング処理には、通常、処理時の反動が小さく、処理出力が高いこと等の理由により、超音波を利用した超音波ピーニング装置が用いられる（例えば、特許文献１の段落［００４２］の記載を参照）。しかしながら、超音波ピーニング装置は、超音波を発生させるための超音波発信機を必要とし、装置が高額となるという問題を有している。安価なピーニング装置としては、エアを利用したピーニング装置があるが、エアを利用したピーニング装置は出力が小さく、充分に疲労強度を向上することができないという問題がある。
【０００５】
本明細書は、エアを利用したピーニング装置を用いながら、超音波ピーニング装置と略同等の疲労強度を向上する効果を得ることができるピーニング処理方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書によって開示されるピーニング処理方法は、エアで駆動される部材によって打撃ピンの基端に打撃力を付与し、この打撃ピンの先端で溶接部位をピーニング処理する。この処理方法では、打撃ピンの先端の曲率半径は１．５〜３．０ｍｍに調整されている。そして、少なくとも溶接止端部に、溶接方向に垂直な断面での曲率半径が１．５〜３．０ｍｍで、深さが０．５ｍｍ以下となる打撃痕を形成することを特徴とする。
【０００７】
このピーニング処理方法では、エアで駆動されるピーニング装置を用いて、溶接止端部をピーニング処理する。この際、打撃ピンの先端の曲率半径は１．５〜３．０ｍｍに調整される。また、打撃ピンで形成される打撃痕は、溶接方向に垂直な断面での曲率半径が１．５〜３．０ｍｍで、深さが０．５ｍｍ以下とされる。本発明者らが行った実験によると、打撃ピンの先端の曲率半径を上記の範囲とし、かつ、その打撃ピンで形成される打撃痕を上記の形状とすると、超音波ピーニング装置を利用した場合と略同等の疲労強度向上効果を得ることができた。したがって、このピーニング処理方法では、超音波ピーニング装置を利用した場合と略同等の疲労強度向上効果を得ることができる。ここで、上記の「深さ」とは、溶接方向に垂直な断面（溶接線に垂直な断面）において、母材の表面（溶接部位以外における表面）からの深さ（母材の厚み方向の深さ）を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のピーニング処理方法に用いられるピーニングシステムの概略構成を示す図。
【図２】ピーニング装置の断面図。
【図３】流量制御部の構成を示す図。
【図４】ピーニングシステムの制御系の構成を示すブロック図。
【図５】打撃ピンの斜視図。
【図６】他の打撃ピンの斜視図。
【図７】ピーニング装置を用いて溶接部位を処理する様子を示す側面図。
【図８】ピーニング装置を用いて溶接部位を処理する様子を示す正面図（その１）。
【図９】ピーニング装置を用いて溶接部位を処理する様子を示す正面図（その１）。
【図１０】ピーニング処理後の溶接部位を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【００１０】
（特徴１）  本明細書に開示するピーニング処理方法では、打撃痕の溶接方向に垂直な方向の幅が１．５〜２．５ｍｍとされていてもよい。このような構成によると、溶接止端部（すなわち、母材と溶接部位との境界）の近傍のある程度の範囲に圧縮残留応力を付与することができ、溶接部位の疲労強度を向上することができる。
【００１１】
（特徴２）  本明細書に開示するピーニング処理方法では、エアの空気流量が８０〜２００リットル／分としてもよく、エアの空気圧力が０．３〜０．６ＭＰａとしてもよく、打撃ピンによる打撃回数が毎秒５０〜９０回とされていてもよい。このような構成によると、打撃ピンの打撃を適切に行うことができる。
【００１２】
（特徴３）  本明細書に開示するピーニング処理方法では、打撃ピンの押付け力が４．０〜６．０ｋｇｆとしてもよく、打撃ピンを０．１〜０．５ｍ／分の速度で溶接止端部に沿って移動させながら溶接止端部を打撃してもよい。このような構成によると、打撃ピンから溶接部位に適切な打撃力を付与することができる。
【実施例１】
【００１３】
以下、実施例１に係るピーニング処理方法を説明する。まず、本実施例のピーニング処理方法に用いられるピーニングシステム１００について説明する。ピーニングシステム１００は、エア供給源から供給されるエア（圧縮エア）を利用してピーニング処理を実施する。図１に示すように、ピーニングシステム１００は、ピーニング装置１０と、ピーニング装置１０に供給されるエアの圧力及び流量を制御する流量制御装置６０と、流量制御装置６０を制御する制御装置７６を有している。ピーニング装置１０は、エア配管６２ａによって流量制御装置６０と接続され、流量制御装置６０は、エア配管６２ｂによって図示しないエア供給源と接続されている。したがって、エア供給源からのエアは、流量制御装置６０を介してピーニング装置１０に供給される。
【００１４】
図２に示すように、ピーニング装置１０は、第１ハウジング１２と、第１ハウジング１２に取付けられた打撃棒３０と、第２ハウジング４４等によって構成されている。第１ハウジング１２は、筒状の本体１２ａと、本体１２ａの外周面に取り付けられた把持部１２ｂによって構成されている。本体１２ａは、先端が先細りの筒状の部材であり、その内部に内部空間１４が形成されている。内部空間１４の先端は開放される一方、内部空間１４の後端は取付プレート４２によって閉じられている。本体１２ａには、吸入口１６が形成されている。吸入口１６には、エア配管６２ａの一端が接続される。したがって、エア供給源から供給されるエアは、本体１２ａの吸入口１６に供給される。把持部１２ｂは、本体１２ａの外周面に形成された溝１３内に配置されている。溝１３のｘ軸方向（本体１２ａの長手方向）の寸法は、把持部１２のｘ軸方向の寸法よりも大きい。このため、把持部１２は、溝１３内でｘ軸方向にスライド可能となっている。
【００１５】
第１ハウジング１２の内部空間１４には、打撃棒３０と、打撃棒３０を打撃するピストン１９（請求項でいう「エアで駆動される部材」の一例に相当）と、ピストン１９を駆動する駆動機構（本実施例では、シリンダ部材２０、弾性部材２８、キャップ２６によって構成される）が収容されている。シリンダ部材２０は、有底筒状の部材であり、その底面が取付プレート４２に固定されている。シリンダ部材２０の内部には、内部空間２２が形成されている。シリンダ部材２０には、吸気孔１８と排気孔２４が形成されている。吸気孔１８と排気孔２４は、シリンダ部材２０を外側から内側への貫通している。吸気孔１８はシリンダ部材２０の後端側に配置され、排気孔２４はシリンダ部材２０の前端側に配置されている。吸気孔１８は、第１ハウジング１２の吸入口１６に連通している。したがって、エア供給源から供給されるエアは、吸入口１６及び吸気孔１８を通って、シリンダ部材２０の内部空間２２に導かれる。排気孔２４は、第１ハウジング１２の内部空間１４と連通している。したがって、シリンダ部材２０の内部空間２２内のエアは、排気孔２４を通って第１ハウジング１２の内部空間１４に排出される。
【００１６】
ピストン１９は、シリンダ部材２０の内部空間２２に収容されている。ピストン１９は、吸気孔１８を通って内部空間２２に供給されるエアによって駆動される。すなわち、ピストン１９は、内部空間２２内をｘ軸方向に往復動し、打撃棒３０の後端３４を打撃する。ピストン１９が打撃棒３０を打撃する際の打撃力（機械的エネルギー）は、内部空間２２に供給されるエアの流量と圧力によって決まる。後述するように、流量制御装置６０は、ピーニング装置１０に供給されるエアの流量と圧力が一定となるように制御するため、ピストン１９が打撃棒３０を打撃する際の打撃力も一定となるように制御される。なお、ピストン１９が内部空間２２内をｘ軸方向に往復動する際には、内部空間２２内のエアの一部が排気孔２４を通って第１ハウジング１２の内部空間１４に排気される。排気孔２４から排気されたエアは、第１ハウジング１２と打撃棒３０の間に形成された排気流路１５ａを通って、排気口１５ｂより排気される。排気流路１５ａは、第１ハウジング１２内をｘ軸方向に伸びており、排気口１５ｂは第１ハウジング１２の先端に形成されている。このため、排気口１５ｂから排気されるエアは、打撃棒３０の先端に向かって流れるようになっている。このため、排気口１５ｂから排気されるエアにより、打撃棒３０に保持される打撃ピン４０を効果的に冷却することができる。
【００１７】
打撃棒３０は、シリンダ部材２０の前端を塞ぐ位置に配置されている。打撃棒３０は、その先端が第１ハウジング１２の先端より前方に突出し、その後端は第１ハウジング１２内に収容されている。打撃棒３０の外周面には鍔部２６が形成されている。鍔部２６は、打撃棒３０の後端側に設けられている。鍔部２６の後面は、シリンダ部材２０の前端面に当接している。鍔部２６の前面は、弾性部材２８に当接している。弾性部材２８は、キャップ２６により保持されている。すなわち、キャップ２６がシリンダ部材２０の前端に取付けられることで、キャップ２６内に弾性部材２８が保持されている。キャップ２６がシリンダ部材２０に取付けられた状態では、打撃棒３０の鍔部２６が弾性部材２８とシリンダ部材２０によって挟持される。これによって、打撃棒３０が、シリンダ部材２０から離脱することが防止される。弾性部材２８には、円筒状に形成されたゴム又は円筒コイルばねを用いることができる。弾性部材２８は、打撃棒３０をシリンダ部材２０側に付勢している。このため、ピストン１９により打撃棒３０が打撃されて、打撃棒３０が第１シリンダ１２の先端側に移動すると、それに応じて弾性部材２８が弾性変形する。すると、弾性部材２８が打撃棒３０をシリンダ部材２０側に付勢し、打撃棒３０がシリンダ部材２０と当接する位置まで後退するようになっている。
【００１８】
打撃棒３０の前端には取付孔３６が形成されている。取付孔３６には、打撃ピン４０が取付けられる。固定具３６を打撃棒３０の前端部に装着すると、打撃ピン４０が打撃棒３０に保持され、打撃棒３０からの脱落が防止される。図５に示すように、打撃ピン４０の先端は凸な曲面に形成されており、その曲率Ｒは１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲とされている。打撃ピン４０の先端の曲率Ｒを１．５〜３．０ｍｍの範囲とすることで、ピーニング品質（残留応力、加工硬化、表面粗さ、外観等）を向上することができる。すなわち、打撃ピン４０の先端の曲率Ｒを１．５ｍｍ未満とすると、打撃痕の曲率を充分に大きくすることができず、処理対象部位に充分な圧縮残留応力を付与することができないためである。一方、打撃ピン４０の先端の曲率Ｒが３．０ｍｍを超えると、溶接止端部の底部を打撃することができず、溶接止端部を完全にピーニング処理することができないためである。
【００１９】
なお、打撃棒３０の取付孔３６に取付けられる打撃ピンは、図５に示す打撃ピン４０に限られず、その用途（ピーニング部位の形状等）に応じて適宜変更することができる。例えば、円筒部材の外周面をピーニング処理する場合は、図６に示すような打撃ピン８０を用いることができる。打撃ピン８０では、軸部８２の先端に板状の打撃部８４が設けられている。打撃ピン８０を用いることで、円筒部材の外周面と打撃ピン８０との接触面積が増加し、効率的にピーニング処理を行うことができる。なお、図６に示す打撃ピン８０を用いる場合も、その曲率は１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲とされている。これによって、効率的にピーニング処理を行いながら、ピーニング品質（残留応力、加工硬化、表面粗さ、外観等）が低下することを抑制することができる。
【００２０】
第１ハウジング１２の後端に取付けられる取付プレート４２には、第２ハウジング４２が進退動可能に取付けられている。具体的には、取付プレート４２には、ガイドピン４８ａ，４８ｂが固定されている。ガイドピン４８ａ，４８ｂには、ガイドピン４８ａ，４８ｂに対してスライド可能に第２ハウジング４２が取付けられている。したがって、第２ハウジング４２は、ガイドピン４８ａ，４８ｂに案内されて、第１ハウジング１２に近づく方向と、第１ハウジング１２から離れる方向に移動することができる。
【００２１】
第２ハウジング４４と取付プレート４２の間には弾性部材４６が配されている。弾性部材４６には、例えば、円筒状に形成されたゴム又は円筒コイルばねを用いることができる。第２ハウジング４２を第１ハウジング１２に向かって押圧すると、その押圧力に応じて弾性部材４６が変形し、また、その押圧力により打撃ピン４０がピーニング部位に押圧される。弾性部材４６の変形量は押圧力に応じた量となるため、第２ハウジング４２の変位量も押圧力に応じた量となる。ここで、第２ハウジング４２の変位量は、変位量表示部５０に表示される。変位量表示部５０は、第２ハウジング４２の変位量を測定するためのスケールであり、適切な押圧力となる範囲に目盛りが設けられている。したがって、作業者が変位量表示部５０を見ながら、第２ハウジング４２の変位量が適切な範囲となるように押圧力を調整することで、打撃ピン４０をピーニング部位に押圧する力が適切な範囲に調整される。一方、第２ハウジング４２を第１ハウジング１２に向かって押圧する押圧力を除去すると、弾性部材４６が元の形状に復帰し、第２ハウジング４２が元の位置に戻る。
【００２２】
流量制御装置６０は、エア供給源とピーニング装置１０の間に配置され、エア供給源から供給されるエアの圧力及び流量を調整し、圧力及び流量が調整されたエアをピーニング装置１０に供給する。図３に示すように、流量制御装置６０は、一端がエア配管６２ｂに接続され、他端がエア配管６２ａに接続されたエア配管６２ｃを有している。エア配管６２ｃには、上流側から順に、圧力スイッチ６４と、減圧弁６６と、圧力計６８と、流量制御弁７０と、流量スイッチ７２と、電磁弁７４が設けられている。圧力スイッチ６４は、エア配管６２ｃを流れるエアの圧力を測定するセンサである。圧力スイッチ６４の出力は、制御装置７６に入力される。減圧弁６６は、エア配管６２ｃを流れるエアの圧力を減圧する。圧力計６８は、減圧弁６６によって減圧されたエアの圧力を計測する。したがって、作業者は圧力計６８で測定される圧力を見ながら減圧弁６６を操作することで、ピーニング装置１０に供給されるエアの圧力を所望の値とすることができる。流量制御弁７０は、エア配管６２ｃを流れるエアの流量を制御する。流量スイッチ７２は、流量制御弁７０で調整されたエアの流量を測定するセンサである。流量スイッチ７２の出力は、制御装置７６に入力される。電磁弁７４は、制御装置７６によって制御され、エア配管６２ｃを開閉する。電磁弁７４が開くと、ピーニング装置１０へのエアの供給が行われる。一方、電磁弁７４が閉じられると、ピーニング装置１０へのエアの供給が停止する。
【００２３】
制御装置７６は、上述した流量制御装置６０を制御する。制御装置７６には、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いることができる。図４に示すように、制御装置７６には、圧力スイッチ６４と流量スイッチ７２と電磁弁７４が接続されている。制御装置７６は、圧力スイッチ６４から入力されるエアの圧力（すなわち、エア配管６２ｃを流れるエアの圧力）が設定範囲から外れると、電磁弁７４を閉じるようになっている。これによって、不適切な圧力のエアがピーニング装置１０に供給されるときに、ピーニング処理が行われることを防止することができる。また、制御装置７６は、流量スイッチ７２から入力されるエアの流量（すなわち、エア配管６２ｃを流れるエアの流量）が設定範囲から外れると、電磁弁７４を閉じるようになっている。これによって、不適切な流量のエアがピーニング装置１０に供給されるときに、ピーニング処理が行われることを防止することができる。
【００２４】
次に、上述したピーニングシステム１００によってピーニング処理を行うときのピーニングシステム１００の動作について説明する。ピーニング処理を行うには、まず、作業者は、第１ハウジング１２の把持部１２ｂを一方の手で把持し、また、他方の手で第２ハウジング４４を把持する。次いで、打撃ピン４０の先端をピーニング部位に当接させ、第２ハウジング４４を第１ハウジング１２の方に押圧し、これによって打撃ピン４０をピーニング部位に押圧する。この際、変位量表示部５０により第２ハウジング４４の変位量を確認しながら第２ハウジング４４を押圧することで、打撃ピン４０を適切な押圧力でピーニング部位に押圧する。
【００２５】
次いで、制御装置７６が電磁弁７４を開き、エア供給源からのエアをピーニング装置１０に供給する。これによって、ピストン１９が駆動され、ピストン１９が打撃棒３０の後端３４を打撃する。その結果、打撃ピン４０からピーニング部位に打撃力（機械エネルギー）が付与される。この際、流量制御装置６０によりピーニング装置１０に供給されるエアの圧力及び流量が制御され、また、作業者の打撃ピン４０をピーニング部位に押圧する力が適切な範囲に維持される。このため、１回の打撃による打撃力（機械エネルギー）が略一定の値に制御される。
【００２６】
なお、エア供給源が不安定な状態となり、エア供給源から供給されるエアの圧力及び／又は流量が不安定となった場合は、制御装置７６が電磁弁７４を閉じ、ピーニング処理が行われないようにする。すなわち、エア供給源が不安定な状態となり、圧力スイッチ６４から入力されるエアの圧力が設定範囲から外れると電磁弁７４が閉じられ、また、流量スイッチ７２から入力されるエアの流量が設定範囲から外れると、電磁弁７４が閉じられる。これによって、ピーニング装置１０に供給されるエアが不安定な状態でピーニング処理が行われることが防止される。
【００２７】
さらに、把持部１２ｂは第１ハウジング１２の本体１２ａに対してスライド可能とされ、また、第２ハウジング４４は弾性部材４６を介して第１ハウジング１２に取付けられている。このため、打撃ピン４０から第１ハウジング１２の本体１２ａに伝達される振動が、作業者に伝達されることを効果的に抑制することができる。
【００２８】
次に、上述したピーニングシステム１００を用いて、溶接継手の溶接止端部をピーニング処理する方法の一例を説明する。まず、ピーニング処理の対象となる溶接継手について説明する。溶接継手は、例えば、２つの鋼板（母材）を溶接により接合したものである。継手形状は、種々の態様を採ることができる。例えば、十字継手、回し継手、突合せ継手等のいずれでもよく、これらの継手に対してピーニングシステム１００を用いてピーニング処理を施すことができる。なお、溶接継手に用いられる鋼板は、公知の種々の鋼板を用いることができる。
【００２９】
また、鋼板を接合するための溶接方法としては、公知の種々の方法を採ることができる。例えば、ＦＣＡＷ（ＦｌｕｘＣｏｒｅｄ ｗｉｒｅｓ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、ＧＭＡＷ（Ｇａｓ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、ＧＴＡＷ（ＧａｓＴｕｎｇｓｔｅｎ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、ＳＭＡＷ（Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）等を用いることができる。
【００３０】
次に、溶接継手の溶接止端部にピーニング処理する手順を説明する。ここでは、図７〜１０に示す溶接継手を例に説明する。図７〜９に示すように、まず、溶接継手の溶接止端部にピーニング装置１０の打撃ピン４０の先端を押付ける。すなわち、溶接継手は、２枚の鋼板１００，１０２が溶接金属部１０４によって接合されて形成されている。図１０に示すように、鋼板１００，１０２と溶接金属部１０４の境界には溶接止端部１０８が形成されている。また、溶接止端部１０８の近傍（鋼板１００，１０２側）には熱影響部１０６が形成されている。本実施例では、ピーニング装置１０の打撃ピン４０の先端を、溶接止端部１０８及びその近傍（溶接金属部１０４、熱影響部１０６等）に押付ける。
【００３１】
この際、図７に示すように、鋼板１０２に対してピーニング装置１０を溶接線と直交する方向に傾斜させる。例えば、鋼板１０２とピーニング装置１０とのなす角が６０〜８０°となるように傾斜させる。また、図８に示すように、ピーニング装置１０が溶接線と略直交するような姿勢に維持する。例えば、図８に示す図において、溶接線に直交する線とピーニング装置１０とのなす角が±１０°の範囲内となるようにする。
【００３２】
なお、打撃ピン４０を溶接止端部１０８の近傍に押付ける力は、４．０〜６．０ｋｇｆとすることが好ましい。押付け力を４．０ｋｇｆ以上とするのは、押付け力が４．０ｋｇｆ未満であると、処理対象部位に充分な圧縮残留応力を付与できないためである。また、押付け力を６．０ｋｇｆ以下とするのは、押付け力が６．０ｋｇｆを超える力で押付けても、圧縮残留応力を付与する効果が飽和し、効率的に圧縮残留応力を付与できないためである。
【００３３】
打撃ピン４０の先端を処理対象となる部位に押付けると、エア供給源からのエアをピーニング装置１０に供給し、ピストン１９を駆動して打撃ピン４０の後端３４を打撃する。これによって、処理対象部位（溶接止端部１０８とその近傍）に打撃力（機械エネルギー）が付与される。その結果、処理対象部位の表面近傍の金属が塑性流動し、処理対象部位に大きな圧縮残留応力（塑性ひずみ）を付与することができる。なお、付与される圧縮残留応力は、鋼板１００，１０２の材料強度の１／４以上とすることが好ましい。大きな圧縮残留応力を付与することで、疲労強度を充分に向上することができる。
【００３４】
打撃ピン４０による打撃を開始すると、図９に示すように、打撃ピン４０が０．１〜０．５ｍ／分の速度で溶接止端部１０８に沿って移動するように、ピーニング装置１０を移動させる。これによって、溶接継手の溶接止端部１０８に連続してピーニング処理を行うことができる。なお、打撃ピン４０の移動速度を０．１ｍ／分以上とするのは、移動速度が０．１ｍ／分未満では、処理対象部位に過剰にピーニング処理が施されるためである。また、打撃ピン４０の移動速度を０．５ｍ／分以下とするのは、移動速度が０．５ｍ／分を超えると、打撃ピン４０の移動が速すぎて、処理対象部位に充分なピーニング処理を施すことができないためである。
【００３５】
ここで、ピーニング装置１０に供給するエアの空気流量は６０〜１６０リットル／分に調整され、エアの空気圧力は０．２〜０．６ＭＰａに調整され、打撃ピン４０による打撃回数が５０〜９０回／分に調整されることが好ましい。このような範囲に調整することで、打撃ピン４０が適切にピストン１９で打撃され、処理対象部位に好適に圧縮残留応力を付与することができる。また、ピーニング装置１０によるピーニング処理中は、打撃ピン４０を処理対象部位に押付ける力を４．０〜６．０ｋｇｆで維持することが好ましい。押付け力を４．０〜６．０ｋｇｆに維持することで、処理対象部位に付与される打撃力が略一定に維持され、ピーニング品質のばらつきを防止することができる。
【００３６】
上記のピーニング処理によって、図１０に示すように、溶接止端部１０８の近傍には打撃痕１０７が形成される。打撃痕１０７は、溶接方向に垂直な断面（溶接線に垂直な断面）での曲率半径ｒが１．５〜３．０ｍｍで、深さｄが０．５ｍｍ以下とされる。打撃痕１０７の曲率半径ｒが１．０ｍｍ未満であると、溶接金属部１０４への応力集中の緩和が不十分となるためである。一方、打撃痕１０７の曲率半径ｒが３．０ｍｍを超えても、応力集中を緩和する効果が飽和してしまうためである。また、打撃痕１０７の深さｄを０．５ｍｍ以下とするのは、深さｄが０．５ｍｍを超えると疲労強度の向上に悪影響が生じる可能性があるためである。
【００３７】
また、打撃痕１０７の溶接方向に垂直な方向（溶接線に垂直な方向）の幅ｗが１．５〜２．５ｍｍとされることが好ましい。打撃痕１０７の幅ｗを１．５ｍｍ〜２．５ｍｍとすることで、疲労強度を向上する効果を適切に得ることができる。
【００３８】
最後に、本実施例のピーニングシステム１００を用いて溶接継手を実際にピーニング処理した実験結果の一例を説明しておく。実験では、打撃ピン４０の先端の曲率半径Ｒを１．５ｍｍとし、エアの空気流量を１０５〜１３０リットル／分とし、エアの空気圧力を０．４〜０．５ＭＰａとし、打撃回数を７０〜８０回／秒とした。また、打撃ピン４０を押付ける力を５ｋｇｆとし、打撃ピン４０の移動速度を０．３ｍ／分とした。ピーニング後の溶接止端部には打撃痕が形成され、その打撃痕の曲率半径ｒは１．８ｍｍとなり、深さｄは０．２ｍｍとなり、幅ｄは２．０ｍｍとなった。溶接止端部に付与された圧縮残留応力を測定したところ、超音波衝撃処理で付与される圧縮残留応力と略同等の値となった。
【００３９】
以上に説明したように、本実施例のピーニング処理方法では、エアを利用するピーニング装置１０を用いながら、ピーニング装置１０の駆動条件を適切に調整することで、溶接止端部１０８に適切な打撃痕１０７を形成することができる。これによって、溶接止端部１０８の疲労強度を、超音波衝撃処理と同等程度まで向上することができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上述した実施例に係るピーニングシステム１００では、ピーニング装置１０に供給されるエアの圧力及び流量をスイッチで調整することで打撃強さを制御したが、このような例に限られず、ピーニング装置に供給されるエアの圧力のみを調整することで打撃強さを調整してもよい。この場合、エアの圧力を調整することでエアの流量が調整され、その結果、打撃強さも調整される。
【００４１】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０：ピーニング装置
１２：第１ハウジング
１９：ピストン
２０：シリンダ部材
２６：キャップ
２８：弾性部材
３０：打撃棒
３２：鍔部
３６：取付孔
４０：打撃ピン
４４：第２ハウジング
４６：弾性部材
４８ａ，４８ｂ：ガイドピン
５０：変位量表示部
６０：流量制御装置
７６：制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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