CN104956219A - 超声波探伤用工具、超声波探伤方法及超声波探伤用工具的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超声波探伤用工具、超声波探伤方法及超声波探伤用工具的制造方法，超声波探伤用工具包括：基部，其与超声波探伤装置的探头接触；突起部，其设置于基部，并且插入设置于所述检查对象物的检查对象孔。检查对象孔包括：埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从主面开始直径缩小地延伸；连接部，其连接埋头部的底部与所述检查对象物的背面。突起部具有与埋头部的形状对应的圆锥形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波探伤用工具、超声波探伤方法及超声波探伤用工具的制造方法。
背景技术
作为非破坏检查，公知有超声波探伤检查。
在专利文献1(日本特开平9-1133664号公报)中公开了超声波探伤方法。在专利文献1中，公开了利用声阻抗的值与非检查物相同或近似的波导物质来覆盖检查表面，以使非检查物的检查表面平坦的方法。另外，在专利文献1中，公开了从被检查物取下波导体，将其安装于其他非检查物的方案(参照第0021段)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开平9-1133664号公报
发明内容
然而，存在在结构物上设有埋头孔(埋头孔)的情况。图1是表示设有埋头孔1的结构物2的示意性剖面图。如图1所示，结构物2包括主面5及背面6。埋头孔1被设置为贯通主面5与背面6之间。埋头孔1具有埋头部3及连接部4。埋头部3在一端与主面5连接，并且从主面5朝向背面6侧直径缩小地延伸。连接部4连接埋头部3的底部与背面6。连接部4的直径是一定的。
在结构物2形成有埋头孔1的情况下，会在埋头部3及连接部4的壁面上产生损伤等。于是，在形成埋头孔1后，对埋头孔1进行检查。
为了检查在埋头部3及连接部4上是否存在损伤，本申请发明人考虑使用超声波探伤检查。在进行超声波探伤检查的情况下，为了将超声波向埋头部3的壁面引导，将波导体(超声波探伤工具)埋入埋头孔1。之后，从探头经由波导体使超声波从埋头部3的壁面传导到结构物内部，基于反射波来确认有无损伤。
存在在结构物2上设有多个埋头孔1的情况。在这种情况下，如专利文献1所记载的那样，考虑将在一个埋头孔1中使用的波导体适用于其他埋头孔1。但是，在不同的埋头孔之间，存在孔径因制造误差而不同的情况。另外，从设计上的理由出发，也会存在孔径不同的情况。在孔径不同的情况下，波导体与其他埋头孔1不匹配。必须针对每个埋头孔1准备波导体，为了检查所有的埋头孔1，需要耗费巨大的劳力。
因此，本发明的课题在于提供一种超声波探伤用工具，即使在孔径不同的情况下也能够简单地进行检查。
本发明的超声波探伤用工具包括：基部，其与超声波探伤装置的探头接触；突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于所述检查对象物的检查对象孔。所述检查对象孔包括：埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面。所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状。
本发明的超声波探伤方法包括以下工序：将超声波探伤用工具配置在设有检查对象孔的检查对象物的主面上的工序；在所述配置工序后，使超声波探伤装置的探头与所述超声波探伤用工具接触并对所述检查对象孔进行探伤的工序。所述超声波探伤用工具包括：基部；突起部，其设置于所述基部，并且插入所述检查对象孔。所述检查对象孔包括：埋头部，其在一端与所述主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面。所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状。所述配置工序包括配置所述超声波探伤用工具以使所述突起部插入所述检查对象孔的工序。
利用本发明的制造方法制造的超声波探伤用工具包括：基部，其与超声波探伤装置的探头接触；突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于所述检查对象物的检查对象孔。所述检查对象孔包括：埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面。所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状。超声波探伤用工具的制造方法包括以下工序：向设置在模具部件的模具供给树脂材料的工序；使供给的所述树脂材料固化的工序；将固化的所述树脂材料从所述模具取下的工序；对取下的所述树脂材料进行成形以得到所述超声波探伤用工具的工序。
根据本发明，能够提供一种超声波探伤用工具，其即使在孔径不同的情况下也能够简单地进行检查。
附图说明
图1是表示设有埋头孔的结构物的示意性剖面图。
图2是表示超声波探伤用工具的剖面图。
图3是表示超声波探伤方法的示意图。
图4A是表示超声波探伤用工具的制造方法的示意图。
图4B是表示超声波探伤用工具的制造方法的示意图。
图4C是表示超声波探伤用工具的制造方法的示意图。
图4D是表示超声波探伤用工具的制造方法的示意图。
图5A是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
图5B是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
图5C是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
图5D是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
图5E是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明实施方式的超声波探伤用工具进行说明。
首先，对被检查对象进行说明。如图1所示，本实施方式的超声波探伤用工具用于对在结构物2(检查对象物)上设置的埋头孔1(检查对象孔)进行探伤。即，埋头孔1贯通主面5与背面6之间，具有埋头部3和连接部4。此外，埋头孔1在与主面5平行的面的剖面形状为圆形。
在本实施方式中，结构物2是在航空器机体中使用的复合材料(纤维强化复合材料)。另外，埋头孔1是用于插入紧固件的孔。
接着，对超声波探伤用工具7进行说明。图2是表示超声波探伤用工具7的剖面图。
如图7所示，超声波探伤用工具7包括基部8和突起部9。
基部8包括第一面10及第二面12。第一面10是与探头接触的面。第二面12是第一面10的相反面，是朝向结构物2的主面5侧的面。
突起部9从第二面12突出地设置于基部8。突起部9是在检查时插入埋头孔1的部分。突起部9具有与埋头部3对应的圆锥形状。
另外，在基部8设有凸缘区域24，以包围突起部9。凸缘区域24在检查时与结构物2的主面5抵接。
在基部8还设有接触介质供给用孔13。接触介质供给用孔13被设置为用于向突起部9与埋头部3的壁面之间供给接触介质。接触介质供给用孔13被设置为贯通基部8。接触介质供给用孔13的一端与第一面10连接，另一端与突起部9的表面连接。
在结构物2为复合材料的情况下，作为基部8及突起部9的材质，使用例如树脂材料等，优选使用环氧树脂及聚酯树脂等。
接着，对超声波探伤方法进行说明。图3是表示超声波探伤方法的示意图。
首先，将超声波探伤用工具7配置在结构物2的主面5上。此时，超声波探伤用工具7被配置为突起部9插入埋头孔1。在这里，突起部9为圆锥形状，与埋头部3的形状对应。因此，埋头部3的壁面14被突起部9覆盖。另外，基部8在凸缘区域24与主面5抵接。
接着，接触介质(例如，水)经由接触介质供给用孔13被供给到突起部9与壁面14之间。接触介质例如从未图示的注射器被供给到接触介质供给用孔13。
此外，超声波探伤装置15的探头16与第一面10接触。超声波从探头16经由超声波探伤用工具7传导到壁面14。超声波探伤装置15经由探头16检测壁面14的反射波。基于检测结果，能够判断壁面14有无损伤。即，对壁面14进行探伤，通过超声波探伤来检查埋头孔1。
在检查结束后，从埋头孔1取下超声波探伤用工具7。将被取下的超声波探伤用工具7安装于其他埋头孔22。然后，与埋头孔1同样地对其他埋头孔22进行超声波探伤检查。
在这里，出于制造误差及设计上的理由等，存在其他埋头孔22的尺寸(孔径)与埋头孔1的尺寸不同的情况。在突起部9与埋头孔1的整体形状对应的情况下，存在突起部9不与其他埋头孔22匹配的情况。但是，在本实施方式中，突起部9不是与埋头孔1整体对应的形状，而是圆锥形状。在埋头孔1与其他埋头孔1之间，如果埋头部3的壁面的倾斜相同，则突起部9也与其他埋头孔22的壁面匹配。不需要针对每个埋头孔准备超声波探伤用工具7。即使在存在孔径不同的多个埋头孔的情况下，也能够使用一个超声波探伤用工具7来进行检查。
另外，在本实施方式中，在超声波探伤用工具7设有接触介质供给用孔13。例如，存在主面5为顶面的情况。在这样的情况下，如果仅向埋头部3的壁面14供给流动性大的接触介质(水等)，则接触介质马上就会流走。为了防止接触介质流落，必须采用粘着于壁面14的介质作为接触介质。在使用粘着于壁面14的接触介质的情况下，在检查后必须对壁面14进行洗涤。取决于结构物2的种类、埋头孔1的用途，也存在不能进行洗涤的情况。对此，在本实施方式中，由于经由接触介质供给用孔13供给接触介质，即使在使用马上就会流落的介质(例如水)作为接触介质的情况下，也能够稳定地向埋头部3的壁面14供给接触介质。能够使用水等来作为接触介质，因此在检查后不需要对结构物2进行洗涤。
另外，根据本实施方式，设有凸缘区域24。由于设有凸缘区域24，作业者能够把持凸缘区域24来操作超声波探伤用工具7。即，能够提高操作性。另外，在该凸缘区域24，基部8作为延迟材料(遅延材)而发挥功能。因此，能够使检查更容易进行。
接着，对本实施方式的超声波探伤用工具7的制造方法的一个例子进行说明。图4A至图4D是表示超声波探伤用工具7的制造方法的示意图。
首先，如图4A所示，准备模具部件17。在模具部件17上设有埋头孔18，该埋头孔18具有与检查对象的埋头孔对应的形状。侧壁部件20在模具部件17上配置为包围埋头孔18。利用埋头孔18及侧壁部件20来形成模具。在模具的侧壁(埋头孔18的侧壁及侧壁部件20)上涂敷有未图示的脱模材料(例如凡士林)等。之后，向模具供给树脂材料19。作为树脂材料19，能够使用热固化型的材料。
接着，如图4B所示，使树脂材料19固化。具体地说，将模具部件17投入加热装置(烘箱等)，并且进行加热。通过加热使树脂材料19固化。
接着，如图4C所示，将固化的树脂材料21从模具部件17取下。在取下的树脂材料21上形成有突起部25，该突起部25具有与埋头孔18对应的形状。
接着，如图4D所示，对树脂材料21进行成形。具体地说，使用锉刀等对突起部25进行加工使其成为圆锥形状，形成突起部9。另外，使用钻头等来形成接触介质供给用孔13。
如上所述，能够得到超声波探伤用工具7。
接着，通过将本实施方式与比较例进行比较，对本实施方式的作用效果进行说明。图5A至图5E是表示比较例的超声波探伤方法的示意图。
如图5A所示，在比较例中，直接向在检查对象物即结构物2上设置的埋头孔1(检查对象孔)注入树脂材料23。
接着，如图5B所示，使注入的树脂材料23固化。此时如果结构物2大，则不能将结构物2投入到烘箱等加热装置中。因此，使所注入的树脂材料23以常温固化。
接着，如图5C所示，对树脂材料23进行加工，以使主面5变得平坦。
接着，如图5D所示，探头16与树脂材料23的上表面接触，能够通过超声波探伤进行检查。
检查后，如图5E所示，从埋头孔1削取树脂材料23。由于树脂材料23是被削取的，因此不能适用于其他埋头孔。
与上述比较例进行比较，在本实施方式中，在制造时使用了模具部件17。能够使模具部件17比结构物2小，小到能够投入加热装置的程度。因此，在固化时，能够对树脂材料19进行加热。其结果是，能够在短时间内使树脂材料19固化。例如，在使用在常温下放置8小时而固化的树脂材料的情况下，能够通过以60℃加热30分钟到1小时来使其固化。
另外，在比较例中，直接向成为检查对象的埋头孔1注入树脂材料23。因此，难以事先实施脱模处理。这是由于，如果涂敷脱模材料(凡士林等)，则存在不能将所涂敷的脱模材料从埋头孔1除去的情况。与此相对，在本实施方式中，由于使用了模具部件17，能够简单地实施脱模处理。因此，能够从模具部件17取下超声波探伤用工具7。
由于能够实施脱模处理，在本实施方式中，能够从埋头孔1取下声波探伤用工具7。即，不需要像比较例中的那样削取树脂材料19。因此，能够将超声波探伤用工具7适用于其他埋头孔22。即，从能够再利用的点出发，与比较例相比本实施方式更为有利。
需要说明的是，在本实施方式中，说明了检查对象物是在航空器机体中使用的复合材料的情况。另外，对检查对象孔为紧固件插入用孔的情况进行了说明。检查对象物及检查对象孔不限于此，只要检查对象孔具有埋头部3及连接部4即可，也能够将本实施方式适用于其他用途。
本申请基于日本专利申请(JP2013-018618)主张优先权。在此引用其内容并将其记载在本发明中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种超声波探伤用工具，其特征在于，具备：
基部，其与超声波探伤装置的探头接触；
突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于检查对象物的检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其从所述检查对象物的主面开始直径缩小地向所述检查对象物的内部延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状，
在所述基部设有接触介质供给用孔，该接触介质供给用孔贯通所述基部，在一端与所述突起部的表面连接。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤用工具，其特征在于，
所述基部包括：
第一面，其与所述探头接触；
第二面，其设置在所述第一面的相反侧；
所述突起部设置于所述第二面。
3.根据权利要求2所述的超声波探伤用工具，其特征在于，
在所述基部设有凸缘区域，该凸缘区域被设置为包围所述突起部，并且与所述检查对象物的主面接触。
4.一种超声波探伤方法，其特征在于，具备以下工序：
将超声波探伤用工具配置在设有检查对象孔的检查对象物的主面上的配置工序；
在所述配置工序后，使超声波探伤装置的探头与所述超声波探伤用工具接触并且对所述检查对象孔进行探伤的探伤工序；
所述超声波探伤用工具具备：
基部；
突起部，其设置于所述基部，并且插入所述检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其在一端与所述主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状，
所述配置工序包括配置所述超声波探伤用工具以使所述突起部插入所述检查对象孔的工序。
5.根据权利要求4所述的超声波探伤方法，其特征在于，
在所述基部设有接触介质供给用孔，该接触介质供给用孔贯通所述基部，在一端与所述突起部的表面连接，
所述探伤工序包括经由所述接触介质供给用孔向所述突起部与所述埋头部的壁面之间供给接触介质的工序。
6.根据权利要求4或5所述的超声波探伤方法，其特征在于，
所述检查对象物是纤维强化复合材料。
7.一种超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
该超声波探伤用工具具备：
基部，其与超声波探伤装置的探头接触；
突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于检查对象物的检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状，
该超声波探伤用工具的制造方法具备以下工序：
向设置在模具部件的模具供给树脂材料的工序；
使供给的所述树脂材料固化的工序；
将固化的所述树脂材料从所述模具取下的工序；
对取下的所述树脂材料进行成形以得到所述超声波探伤用工具的成形工序。
8.根据权利要求7所述的超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
供给所述树脂材料的工序包括供给热固化性树脂材料作为所述树脂材料的工序，
所述固化工序包括对所述模具部件进行加热的工序。
9.根据权利要求7或8所述的超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
所述成形工序包括在所述基部形成在一端与所述突起部的表面连接的接触介质供给用孔的工序。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
以下所附内容是根据PCT条约第19条修改的内容:
国际局收到于2014年6月11日寄出的有关权利要求书修改。
以一份新的权利要求第1-9项替换原始的权利要求第1-10项。
将与权利要求1和权利要求2实质相同的内容结合而作为新的权利要求1。
文献1和文献2示出了工具，但是没有示出接触介质供给用孔。文献3、4示出了供给用空，但是其设置部位与权利要求1的不同。
由于删除了权利要求2，所以修改了权利要求3的从属项。
Claims (10)
1.一种超声波探伤用工具，其特征在于，具备：
基部，其与超声波探伤装置的探头接触；
突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于检查对象物的检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤用工具，其特征在于，
在所述基部设有接触介质供给用孔，该接触介质供给用孔贯通所述基部，在一端与所述突起部的表面连接。
3.根据权利要求1或2所述的超声波探伤用工具，其特征在于，
所述基部包括：
第一面，其与所述探头接触；
第二面，其设置在所述第一面的相反侧；
所述突起部设置于所述第二面。
4.根据权利要求3所述的超声波探伤用工具，其特征在于，
在所述基部设有凸缘区域，该凸缘区域被设置为包围所述突起部，并且与所述检查对象物的主面接触。
5.一种超声波探伤方法，其特征在于，具备以下工序：
将超声波探伤用工具配置在设有检查对象孔的检查对象物的主面上的配置工序；
在所述配置工序后，使超声波探伤装置的探头与所述超声波探伤用工具接触并且对所述检查对象孔进行探伤的探伤工序；
所述超声波探伤用工具具备：
基部；
突起部，其设置于所述基部，并且插入所述检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其在一端与所述主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状，
所述配置工序包括配置所述超声波探伤用工具以使所述突起部插入所述检查对象孔的工序。
6.根据权利要求5所述的超声波探伤方法，其特征在于，
在所述基部设有接触介质供给用孔，该接触介质供给用孔贯通所述基部，在一端与所述突起部的表面连接，
所述探伤工序包括经由所述接触介质供给用孔向所述突起部与所述埋头部的壁面之间供给接触介质的工序。
7.根据权利要求5或6所述的超声波探伤方法，其特征在于，
所述检查对象物是纤维强化复合材料。
8.一种超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
该超声波探伤用工具具备：
基部，其与超声波探伤装置的探头接触；
突起部，其设置于所述基部，并且插入设置于检查对象物的检查对象孔；
所述检查对象孔包括：
埋头部，其在一端与所述检查对象物的主面连接，并且从所述主面开始直径缩小地延伸；
连接部，其连接所述埋头部的底部与所述检查对象物的背面；
所述突起部具有与所述埋头部的形状对应的圆锥形状，
该超声波探伤用工具的制造方法具备以下工序：
向设置在模具部件的模具供给树脂材料的工序；
使供给的所述树脂材料固化的工序；
将固化的所述树脂材料从所述模具取下的工序；
对取下的所述树脂材料进行成形以得到所述超声波探伤用工具的成形工序。
9.根据权利要求8所述的超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
供给所述树脂材料的工序包括供给热固化性树脂材料作为所述树脂材料的工序，
所述固化工序包括对所述模具部件进行加热的工序。
10.根据权利要求8或9所述的超声波探伤用工具的制造方法，其特征在于，
所述成形工序包括在所述基部形成在一端与所述突起部的表面连接的接触介质供给用孔的工序。
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