【手続補正書】
【提出日】平成19年6月6日(2007.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属面（１２）に残留している引張応力を減少させる方法において、
（ａ）液体中に音響キャビテーション（１０）を機械的に誘導して圧縮波を形成する過程と、
（ｂ）誘導された前記圧縮波を金属面に当てる過程とを有することにより、
前記金属面（１２）における残留引張応力を減少させ或いは残留引張応力を圧縮応力に変換することを特徴とする方法。
【請求項２】
音響キャビテーションを発生する前記変換器の少なくとも一部を、前記金属面に印加すべき局在圧縮波を発生させる前記液体を入れるためのエンベロープの内部に包み込むこと（１６）をことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
過程（ａ）及び（ｂ）は液体環境（１４）の中に浸漬されて実行される請求項１記載の方法。
【請求項４】
音響キャビテーションを発生する変換器の少なくとも一部をその液体又は別の液体を入れるためのエンベロープの内部に包み込むこと（１６）を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
音響キャビテーションを発生する変換器（１０）を金属面に沿って直線方向に横断させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
音響キャビテーションを発生する変換器を金属面に対向させて振動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
音響キャビテーションを発生する変換器により発生される圧力波を金属面に衝突させるために、変換器の動作面を金属面から離間させ、金属面に対向するように配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
過程（ａ）は、圧縮波を発生するために液体中に超音波変換器（１０）を設けることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
過程（ａ）は、圧縮波を発生するために液体中に変換器（５０）のアレイを設けることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来の溶接工程、並びに研磨、標準機械加工及び放電加工（ＥＤＭ）などの他の表面に影響を及ぼす工程では、通常、金属面、例えば、溶着金属及び熱変質ゾーン（ＨＡＺ）にある引張値の表面残留応力が発生することがある。それらの引張応力の値は高い場合が多く、材料の降伏強さに近いか、又はそれを超えることさえある。多くの場合、それらの残留応力は、影響を受けやすい材料、特に沸騰水型原子炉において冷却材にさらされている材料などでは応力腐食割れ（ＳＣＣ）につながっていた。適用用途の新旧を問わず引張表面応力を引き起こすＳＣＣが始まるのを防止するように、そのような溶接部及び高引張応力の領域を処理することが非常に望まれている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
引張表面残留応力は、ＳＣＣに加えて、疲労割れを始まらせる危険も大きくする可能性がある。従来のピーニングハンマ又はショットブラストによる機械的ピーニングが引張表面残留応力（又は０に近いレベルの応力）を高い圧縮性の応力に変化させることは周知ある。しかし、このような応力の変化は、著しく大きな、表面及び表面下の望ましくない塑性流れ（冷間加工としても知られている）を伴う。著しく大量の表面冷間加工が、そのような状況になければＳＣＣ耐性を示すような微小構造をも、苛酷な環境にさらされれば亀裂を起こしやすくさせてしまうために、従来の機械的ピーニング法は、ＳＣＣが発生しやすい数多くの材料では受け入れがたい方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
金属部品における表面残留応力を改善するためのいくつかの方法が知られている。引張表面残留応力を減少させる従来の方法の１つは、水中の処理対象領域の付近に超高圧ウォータージェットピーニングを利用してキャビテーションを発生させる。この領域は、一部又は全体が水中に没した部品に限定されるという大きな欠点を有する。この問題は、水没した（又は内部に水があふれた状態にある）加工表面に対して高圧の水を無制限に流せるようにする必要があることから起こる。超高圧ウォータージェットピーニングの使用によって残留引張表面応力を圧縮応力に変化させるためのこの周知の方法は、局所的に適用される移動性に優れたプロセスであり、水没部品専用として開発された。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ウォータージェットによる応力修正方法はきわめて高価であり、かさの大きなポンプ機器及び配管設備を必要とし、ジェットノズルに対して相当に大きな反力を発生する。加えて、ノズルにおけるジェット圧力及び速度などの波を発生させる駆動力はあらかじめ定められた定数であり、また、圧力波及びこれｂに対応するキャビテーションの形成は、単に、ウォータージェット速度の消散の結果として発生する乱流の副産物であるにすぎず、直接にプログラム可能なパラメータではないので、キャビテーションを発生する圧力波の粗密周期を制御することは相対的に不十分である。従って、ウォータージェットピーニングは、実際には、高い機器コスト、複雑な吐き出しシステム、僅かなのキャビテーション制御性及び低い効率などのマイナスの要因があっても十分に見合うような用途に限定される。また、要求されるノズルサイズ及び加工面からの離間距離について十分な機器アクセスが存在するような領域に限定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
表面残留応力を改善するための第３の周知の方法は、浸漬されている加工面に向けられるパルスレーザービームを利用し、加工面を集束ビームによりごく局所的に急速に加熱させるものである。「Ｑスイッチ」レーザーパルスは、周囲の液体により自由膨張を抑制される蒸気空洞を形成し、従って、加工面で急速に崩壊して、流体圧縮波を発生し、この圧縮波は波が消散した後に加工面の永久的圧縮を発生させる。レーザーパワーが基板の表面材料及び動作流体の一部、又は好ましくはこの面に塗布されたプロセス被膜を昇華させるにつれて、蒸気の気泡が形成される。この単調な方法は、更に、部品が浸漬されていることを必要とし、通常、有効なレーザー加熱を行うために光学的吸収性を持つ表面皮膜（黒色塗料など）を有していなければならない。この方法は、乾燥した環境で容易に被覆うすることができ、液体中に浸漬することができ、その後、レーザーにより応力改善処理できる小型の部品に適用されるのが適切である。光学的被膜による加工面の汚染も、応力改善処理中、又は後に部品が使用中に汚染制御環境におかれたときに問題になる恐れがある。従って、機械的に誘導される液体キャビテーションによって金属面における残留引張応力を変化させる必要がある。
【特許文献１】米国特許第４３４２４２５号  １９８２年８月発行
【特許文献２】米国特許第６１７０３０８号  ２００１年１月発行
【特許文献３】米国特許第６３４３４９５号  ２００２年２月発行
【特許文献４】特許公開２００１−０１８１２６
【特許文献５】米国特許第６４６７３２１号  ２００２年１０月発行
【特許文献６】米国特許第６４９０８９９号  ２００２年１２月発行
【特許文献７】特許公開２００２−２１３２５３  米国特許第６４９０８９９号の対応日本公報
【特許文献８】米国特許第６５０５４８９号  ２００３年１月発行
【特許文献９】特許公開２００２−２００５６３  米国特許第６５０５４８９号の対応日本公報
【特許文献１０】米国特許第６５０８０９３号  ２００３年１月発行
【特許文献１１】特許公開２００２−１６６３６４  米国特許第６５０８０９３号の対応日本公報
【特許文献１２】米国特許第６８５５２０８号  ２００５年２月発行
【特許文献１３】特許公開２０００−２６３３３７  米国特許第６８５５２０８号の対応日本公報
【特許文献１４】米国特許第６９３２８７６号  ２００５年８月発行
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の好ましい一実施例によれば、金属面、特に、機械加工又は溶接された結果高い引張応力を有する面において、残留する引張応力を減少させるか又は引張応力を圧縮応力に変換するかして残留引張応力を変更する方法が提供される。本発明の長期間応力の利点は、応力の変更対象である金属表面層と接触している液体に機械的に誘導した音響キャビテーションの累積作用を利用することにより実現される。特に、機械的キャビテーション変換器アセンブリが設けられ、この変換器は、流れ場における局所圧力が機械的に誘導される圧力波のために飽和圧力より低下させられるような領域で蒸気の気泡が形成されるときに、その変換器の表面付近の液体に集中キャビテーションをもたらすものである。従って、熱を加えることなく局所沸騰が起こる。変換器の運動周期の希薄期間に形成された気泡は、その後に続く高速圧縮期間に急速に崩壊し、その結果、液体中に局在高エネルギー圧縮波を発生させる。それらの波は金属面に向かって進行し、そこで、付近の固体金属面を所定の処理時間の後に局在弾性及び塑性引張微小ひずみを与えるのに十分なほど圧縮させるために必要とされる局所機械的インパルスを発生させる。この局所限定された引張ひずみを生じた表面材料は、変形していない周囲の材料部分により拘束されているため、変形した表面層における微小ひずみの残留する弾性部分は引張応力を減少させており、引張応力は、各々の気泡又は気泡群の崩壊の結果として発生して、加えられる液圧が除去されたときに圧縮応力に変換される。すなわち、延性金属面に対して有効に水撃作用を加えることにより、圧力波の衝撃を受けた部分は引張微小ひずみにより処理済ゾーンで塑性応力を加える。このゾーンは周囲を取り囲んでいる加工面と一体であり且つそれにより機械的に拘束されているため、引張応力は減少し、重要な点として、ゾーンにおける応力の符号は、圧力波から加えられる応力が解放されるときに、必要に応じて引張から圧縮に変化することができる。十分な処理期間の後、処理済ゾーンの下方にある領域は要求される内部力のバランスを維持するために引張状態となる。従って、所定の局所限定領域において、所定の時間にわたり機械的に誘導される多数のキャビテーション気泡が崩壊することの統合効果は、所望の大きさの圧縮表面在留応力をもたらす。応力変化の効果は、それが発生される材料の表面を過剰に変形させることなく加工品の制御された深さまで及び、この点に関して、気泡キャビテーション内破メカニズムにより発生される制御された気泡サイズによって自己制限される。