(57)【要約】【課題】容易にかつ効率的に硬化層を除去することができる研磨方法、バフおよび研磨装置を提供する。【解決手段】バフ羽２の先端部分２ｂの剛性を低下する前処理工程と、前処理工程が実施されたバフ３で配管（被加工物）１１の表面を研磨する研磨工程とを備える。前処理工程では、前処理用部材の表面研磨を、バフ２の回転数を２００ｒｐｍとして約７００秒実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に複数設けられたバフ羽を有するバフで被加工物の表面を研磨する研磨方法であって、
前記バフ羽の先端部分の剛性を低下させる前処理工程と、
該前処理工程が実施された前記バフで前記被加工物の表面を研磨する研磨工程とを備えることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
請求項１において
前記前処理工程では、前記バフ羽の先端部分における基材に研磨剤を固定する接着剤層に亀裂を形成して前記バフ羽の先端部分の剛性を低下させていることを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記前処理工程では、前記バフで所定時間、または、時間と回転数とが一定の関係となるように、研磨を実施することを特徴とする研磨方法。
【請求項４】
円筒状の芯部と、
基材と該基材の一面に配された研磨剤および前記基材の一面に形成され前記研磨剤を固定する接着剤層とを有した略板状で、基端が前記芯部に固定されて放射状に複数設けられたバフ羽とを備え、
前記バフ羽は、前記接着剤層に亀裂が形成されて剛性が低下していることを特徴とするバフ。
【請求項５】
請求項４に記載のバフを備えたことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面をバフで研磨する研磨方法、バフおよび研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）は、１次系水中において、ステンレス鋼で形成された管体など被加工物の表面に溶接や機械加工によって生じた硬化層があると、応力腐食割れが発生することが懸念されている。
このため、被加工物の表面に生じた硬化層を除去することで被加工物の応力腐食割れを防止することが知られている。
【０００３】
硬化層を除去する方法としては、例えば、放射状に配されたバフ羽を備えるバフ（フラップホイール）を回転させて、被加工物の硬化層にバフ羽の先端部分を押し付けることにより、硬化層を研磨して除去する方法が行われている。
【０００４】
また、特許文献１には、被加工物においてｆｓ域極短パルスｋＷ級高平均出力レーザーの照射衝撃を用いて引っ張り残留応力層を除去し、さらには圧縮残留応力を発生させて硬化層を除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６１９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、硬化層をバフで研磨して除去する方法では、研磨工程において硬化層が除去されるが、バフによる研磨により新たな硬化層が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
ここで、図８に、オーステナイト系ステンレス鋼の鋼板に切削加工をした後バフによる研磨を手作業によって行ったときの、各加工に伴う鋼板の表層の硬さを測定した結果を示す。バフによる研磨は、複数人の作業員によって複数回にわたり１００〜２２０μｍ実施された。
切削加工後の鋼板の表層の硬さは、複数箇所で表面からの深さ１０〜４００μｍで測定すると、その平均値は軌跡１００のように変化している。これにより、鋼板には、表面から１００μｍの深さまでにビッカース硬さが３００ＨＶを超える硬化層が生じていることがわかる。
そして、バフによる研磨後の鋼板の表層の硬さは、１階の研磨毎に表面から深さ１００μｍまでの硬さを測定すると、深さ方向にそれぞれ軌跡１０２のように変化していることがわかる。
【０００８】
そして、バフによる研磨後の鋼板には、表面から深さ１０μｍまでの表面近傍にビッカース硬さが３００ＨＶを超える硬化層が認められる。このように、バフによる研磨では、ビッカース硬さが３００ＨＶを超える硬化層を除去しつつも新たなビッカース硬さが３００ＨＶを超える硬化層が生じていることがわかる。
また、特許文献１による硬化層を除去する方法は、専用の装置が必要となるため、容易に実施することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、容易にかつ確実に硬化層を除去することができる研磨方法、バフおよび研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る研磨方法は、放射状に複数設けられたバフ羽を有するバフで被加工物の表面を研磨する研磨方法であって、前記バフ羽の先端部分の剛性を低下させる前処理工程と、該前処理工程が実施された前記バフで前記被加工物の表面を研磨する研磨工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、前処理工程において先端部分の剛性が低下したバフ羽を有するバフで研磨工程を行うことにより、研磨工程において新たな硬化層が生じることを防ぐことができるため、硬化層を容易にかつ確実に除去することができる。
【００１２】
また、本発明に係る研磨方法は、前記前処理工程では、前記バフ羽の先端部分における基材に研磨剤を固定する接着剤層に亀裂を形成して前記バフ羽の先端部分の剛性を低下させていることが好ましい。
このようにすることにより、バフ羽の先端部分の剛性を容易に低下させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る研磨方法では、前記前処理工程では、前記バフで所定時間、または、時間と回転数とが一定の関係となるように、研磨を実施することが好ましい。
このようにすることにより、前処理工程後のバフの剛性を一定とすることができる。
【００１４】
また、本発明に係るバフは、円筒状の芯部と、基材と該基材の一面に配された研磨剤および前記基材の一面に形成され前記研磨剤を固定する接着剤層とを有した略板状で、基端が前記芯部に固定されて放射状に複数設けられたバフ羽とを備え、前記バフ羽は、前記接着剤層に亀裂が形成されて剛性が低下していることを特徴とする。
また、本発明に係る研磨装置は、上記バフを備えたことを特徴とする。
このように構成されることにより、バフにより研磨される被加工物の表面に新たな硬化層が生じることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前処理工程において先端部分の剛性を低下させたバフ羽を有するバフで研磨工程を行うことにより、研磨工程において新たな硬化層が生じることを防ぐことができるため、硬化層を容易にかつ確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態による研磨装置の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】クラックのないバフ羽の先端部分を示す図である。
【図３】クラックのあるバフ羽の先端部分を示す図である。
【図４】（ａ）はクラックの小さい新品のバフ羽の表面を示す図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。
【図５】（ａ）は所定時間使用した後のクラックのあるバフ羽の表面を示す図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。
【図６】本実施形態におけるバフ研磨による、研磨時間、研磨量および表面から１０μｍの深さにおける前処理用部材の硬さの値を示す図である。
【図７】本実施形態におけるバフ研磨による、研磨時間と、表面から１０μｍの深さにおける前処理用部材の硬さとの関係を示す図である。
【図８】従来のバフ研磨による、被加工物の表面からの深さとその位置における硬さとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態による研磨装置および研磨方法について、図１乃至図８に基づいて説明する。
まず、本実施形態による研磨装置について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態による研磨装置１は、バフ羽２が放射状に複数配列されたバフ３と、バフ３を回転させる回転駆動部４（図１（ｂ）参照）と、作業者がバフ３を把持するための把持部（不図示）またはバフ３を所定の位置に支持するための支持部（不図示）と、を備えている。
【００１８】
図２に示すように、バフ羽２は、可撓性のある紙状の基材５と、基材５の一方の表面５ａ側に形成された接着剤層６と、この接着剤層６に接着された研磨剤７とを備えている。
本実施形態では、基材５は、幅寸法約３０ｍｍ、高さ寸法約４７．５ｍｍの略長方形状で、その厚さが約２００μｍに形成されている。
【００１９】
接着剤層６は、その厚さが約３００μｍとなるように基材５に接着剤が塗布されることで形成されている。バフ羽２は、基材５の一方の表面に接着剤層６が形成されることにより、基材５本体よりも剛性が高くなるように構成されている。
また、図３に示すように、接着剤層６には、加力によりクラック（亀裂）９が生じるように構成されている。なお、新品のバフ羽２には、クラック９は小さいかほとんどなく、研磨による衝撃やその他の加力によってクラック９が大きくなったり多く生じたりしている。
図４には、クラック９が小さい接着剤層６の表面を示し、図５には、クラック９が大きい接着剤層６の表面を示す。
バフ羽２は、接着剤層６にクラック９が生じることにより、接着剤層６にクラック９の無いバフ羽２よりも剛性が低下している。
研磨剤７は、その粒径が約１００μｍのものが使用され、その一部以上が接着剤層６の表面から突出するように接着剤層６に接着されている。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）に戻り、複数のバフ羽２は、それぞれ高さ方向の一方の端部（基端部）側２ａがバフ３の中心軸部と同軸に複数設置されたリング部材（芯部）８にそれぞれ固定されて、他方の端部側２ｂがリング部材８の径方向外側に位置している。ここで、バフ羽２の他方の端部側２ｂを先端部分２ｂとして以下説明する。
バフ３の中心軸部３ａは、回転駆動部４の回転軸部４ａと連結されている。
【００２１】
回転駆動部４は、バフ３を回転させるエアモータ（不図示）を備えている。そして、回転しているバフ羽２の先端部分２ｂを研磨対象物１０（図１（ａ）参照）に押しつけることで、研磨対象物１０を研磨するように構成されている。
バフ３の回転数は、約２００ｒｐｍに設定され、バフ羽２の研磨対象物１０への押付力は約３ｋｇに設定されている。なお、バフ３の回転数およびバフ羽２の研磨対象物１０への押付力は、上記以外の値としてもよい。
本実施形態では、研磨対象物１０は、加圧水型原子炉の配管（被加工物）１１の表面に溶接や機械加工によって生じた硬化層１２とする。この配管１１は、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６などのステンレス鋼で形成されているものとする。
【００２２】
次に、上述した本実施形態による研磨装置１を使用した研磨方法について説明する。
本実施形態による研磨装置１を使用した研磨方法は、バフ羽２の先端部分２ｂの剛性を低下する前処理工程と、該前処理工程が実施されたバフ３で配管１１の表面の硬化層１２を研磨する研磨工程とを備えている。
【００２３】
（前処理工程）
まず、新品のバフ羽２を備えるバフ３を回転させ、配管１１とは別の部材（以下、前処理用部材とする）を約７００秒研磨する。前処理用部材は、例えば、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６などのステンレス鋼で形成された鋼板などとする。
そして、バフ羽２の先端部分２ｂの接着剤層６と前処理用部材とが衝突することで、バフ羽２の先端部分２ｂの接着剤層６にクラック９を生じさせる。このとき、クラック９は、その幅の平均が約１０μｍ以上となっていることが好ましい。
そして、接着剤層６にクラック９が形成されることにより、バフ羽２を新品のときよりも剛性が低下した状態とすることができる。
【００２４】
ここで、異なるバフ３においてそれぞれ前処理工程を行う場合に、各前処理工程におけるバフ３の回転数と回転時間との積が一定値となることで、バフ羽２の剛性が同等となると考えられる。
例えば、本実施形態では、前処理工程において回転数が約２００ｒｐｍに設定されたバフ３を７００秒回転させると、その積が１４００００となるが、前処理工程において回転数が１４０ｒｐｍに設定されたバフ３を１０００秒回転させた場合も、その積が１４００００となるため、回転数が約２００ｒｐｍに設定されたバフ３を７００秒回転させたときとバフ羽２の剛性が同等となると考えられる。
【００２５】
（研磨工程）
続いて、バフ羽２の剛性が低下したバフ３を回転させ、配管１１の表面に形成された硬化層１２にバフ羽２を押し付けて研磨し硬化層１２を除去する。
【００２６】
ここで、本実施形態による研磨装置１で、前処理工程において、研磨時間と、前処理用部材の位置（１）および（２）の２点における表面から１０μｍ位置のビッカース硬さとを測定した。図６には、各数値を示し、図７には、研磨時間と、前処理用部材の表面から１０μｍの位置におけるビッカース硬さとの関係を示す。
図６および図７から、７００秒間前処理工程を行うことによって、バフ羽２の剛性が低下し、試験用の材料の表面のビッカース硬さが３００（ＨＶ）以下となったことがわかる。
【００２７】
次に、上述した研磨装置１および研磨方法の効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による研磨方法によれば、バフ羽２の剛性を低下させた後に配管１１の表面の硬化層１２を研磨して除去することにより、バフ３による研磨工程において配管１１の表面にビッカース硬さが３００（ＨＶ）を超える新たな硬化層が生じることがないため、硬化層１２を容易にかつ確実に除去することができる。
そして、配管１１の硬化層１２が除去されるため、硬化層１２による応力腐食割れを防止することができる。
【００２８】
以上、本発明による研磨装置１および研磨方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、研磨対象物１０を加圧水型原子炉の配管１１としているが、研磨対象物１０はこれ以外のものでもよく、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６以外の材料で形成されていてもよい。
【００２９】
また、上述した実施形態では、前処理工程で前処理用部材を約７００秒研磨しているが、研磨する時間は任意に設定されてもよい。例えば、実施形態において前処理工程で前処理用部材を約１８００秒研磨することによって、バフ羽２の剛性をより低下させることができる。このとき、各前処理工程におけるバフ３の回転数と回転時間との積が３６００００となるため、回転数および回転時間が異なる場合でもその積が３６００００となれば、回転数２００ｒｐｍで約１８００秒研磨した場合とバフ羽２の剛性が同等となると考えられる。
【符号の説明】
【００３０】
１  研磨装置
２  バフ羽
２ｂ  先端部分
３  バフ
５  基材
６  接着剤層
７  研磨剤
８  リング部材（芯材）
９  クラック（亀裂）
１１  配管（被加工物）
１２  硬化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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