JP2006162331A - Core crease test method for casting molding - Google Patents
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Description
本発明は、中子の折れを検出する、鋳造成形品の中子折れ検査方法に関する。 The present invention relates to a core breakage inspection method for detecting a core breakage of a cast product.
例えば自動車用の鋳造成形品であるシリンダヘッドやギヤキャリアなどは、鋳造本体部と、当該鋳造本体部内に形成される中空部とを備えている。中空部を形成するに際しては、一般に、シェルモールド法あるいはコールドボックス法により造型した中子を使用している。搬送時や鋳造時において、中子に折れや割れが生じることがある。折れなどが生じた中子を使用して鋳造すると、当該中子によって成形されるべき流路が所定形状に成形されないという不具合が生じる。 For example, a cylinder head, a gear carrier, or the like, which is a cast product for automobiles, includes a cast body part and a hollow part formed in the cast body part. In forming the hollow portion, a core formed by a shell mold method or a cold box method is generally used. The core may be broken or cracked during conveyance or casting. When casting is performed using a core that has been bent or the like, there arises a problem that a flow path to be formed by the core is not formed into a predetermined shape.
鋳造成形品を製品として出荷する前には、流路が所定形状に成形されているか否かが検査される。流路の検査手法には、目視やファイバースコープによる官能検査のほか、特許文献1に示されるように、超音波センサを使用して検査する手法がある。特許文献1の検査手法では、流路に通じる一の開口より超音波を送信し、送信された超音波を流路に通じる他の開口で受信し、流路の閉塞度を検査している。
中空部を形成するための中子には、要求される中空部の形状に対応して、肉厚が他の部位に比べて薄く形成された薄肉部を含むものがある。この種の中子は薄肉部が折れたり欠けたりしやすいため、鋳造成形品を製品として出荷する前には、特に、中子の折れの有無を検査する必要がある。 Some cores for forming the hollow portion include a thin portion that is thinner than other portions in accordance with the required shape of the hollow portion. Since this type of core tends to break or chip the thin-walled portion, it is necessary to inspect whether the core is broken or not before shipping a cast product as a product.
流路の閉塞度を検査するための特許文献1の検査手法にあっては、鋳造成形品の中子折れを検査することは困難である。 In the inspection method of Patent Document 1 for inspecting the degree of blockage of the flow path, it is difficult to inspect the core breakage of the cast product.
本発明の目的は、中子の折れを正確に検出することが可能な、鋳造成形品の中子折れ検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for inspecting a core breakage of a cast product that can accurately detect the breakage of the core.
上記目的は下記の手段により達成される。 The above object is achieved by the following means.
鋳造本体部と、肉厚が他の部位に比べて薄い薄肉部を含む中子を用いて前記鋳造本体部内に形成される中空部とを備える鋳造成形品を準備するステップと、
前記鋳造本体部と前記中空部との間の境界面のうち検査対象となる検査面に向けて送信探触子から超音波を送信するステップと、
前記検査面において反射した超音波を受信探触子により受信するステップと、
受信した超音波に基づいて前記中子の折れを検出するステップと、を有し、
前記鋳造成形品を準備するステップにおいて、前記薄肉部の先端に断面平面形状を有する平坦部を設けた中子を使用し、前記検査面を前記平坦部によって平面形状に成形してなる鋳造成形品の中子折れ検査方法である。
Preparing a cast molded article comprising a casting main body part and a hollow part formed in the casting main body part using a core including a thin part whose wall thickness is thinner than other parts;
Transmitting ultrasonic waves from the transmission probe toward the inspection surface to be inspected among the boundary surfaces between the casting main body portion and the hollow portion;
Receiving ultrasonic waves reflected on the inspection surface by a receiving probe;
Detecting breakage of the core based on the received ultrasonic wave, and
In the step of preparing the cast molded product, a cast molded product obtained by using a core provided with a flat portion having a cross-sectional planar shape at the tip of the thin portion, and molding the inspection surface into a planar shape by the flat portion. This is a core breakage inspection method.
本発明によれば、反射源の形状を平面形状に設定することによって、検査面で反射する超音波の分散、減衰を低減し、反射効率を高めることができる。したがって、反射源から安定かつ明瞭なエコー信号を得ることができ、エコー信号の振幅を増大し、検出性能(S/N)を改善することができる。 According to the present invention, by setting the shape of the reflection source to a planar shape, it is possible to reduce the dispersion and attenuation of the ultrasonic waves reflected on the inspection surface and increase the reflection efficiency. Therefore, a stable and clear echo signal can be obtained from the reflection source, the amplitude of the echo signal can be increased, and the detection performance (S / N) can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る鋳造成形品10の中子折れ検査方法を具現化した検査装置20を示す概略構成図、図2(A)は、同検査装置20の要部を示す断面図、図2(B)は、鋳造成形品10を準備する際に使用される中子30を示す断面図、図3は、反射波の波形の一例を示す線図である。図4は、対比例における検査装置の要部を示す断面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an
図1および図2を参照して、検査装置20は、鋳造本体部11と、中子30を用いて鋳造本体部11内に形成される中空部12とを備える鋳造成形品10に対して、中子30の折れを検出するために用いられる。図示例において、鋳造成形品10は、エンジンシリンダヘッドであり、中空部12は、冷却水を流すためのウォータジャケットである。中子30は、例えば砂中子であり、肉厚が他の部位に比べて薄い薄肉部31を含んでいる。中子30の薄肉部31は折れたり欠けたりしやすいため、エンジンシリンダヘッド10を製品として出荷する前に、検査装置20により、薄肉部31における中子30の折れの有無を検査する。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the
検査装置20は、周知の超音波探傷試験の原理を利用したものであり、超音波を送受信する探触子21(送信探触子および受信探触子に相当する)と、探触子21に接続されたパルス発生機24と、探触子21に接続された受信機25と、受信機25に接続された画像化処理装置26と、画像化処理装置26に接続された制御装置27とを有している。実施形態では、送受信兼用の1つの探触子21を使用している。パルス発生機24および受信機25により、送受信回路が構成される。
The
図示する探触子21は、超音波を探傷面10aに対して斜めに送受信する斜角探触子であり、合成樹脂製のくさび22に振動子23を貼り付けて構成されている。探触子21は、鋳造本体部11とウォータジャケット12との間の境界面13のうち検査対象となる検査面14に向けて、超音波を送信する。送信される超音波の周波数は、パルス発生機24からの信号に基づいて所定の周波数に設定される。振動子23から発せられた超音波は、鋳造本体部11内に所定の屈折角θをもって伝播される。屈折角θは、エンジンシリンダヘッド10の設計データに基づいて、探触子21と検査面14との位置関係から算出される。斜角探触子21は、屈折角を調節自在に構成されていることが好ましい。屈折角の微調整を可能にするとともに、複数種類のエンジンシリンダヘッド10に対する検査を可能にするためである。
The illustrated
受信機25は、探触子21が受信した、検査面14において反射した超音波に関する信号(エコー信号)を受信する。
The
制御装置27は、CPUやディスプレイ28などを備え、検査装置20全体の作動の制御を司り、中子30の折れの有無を検出する。ディスプレイ28には、画像化された超音波の波形や、検出結果などが表示される。
The
一般的な中子にあっては、薄肉部の先端は円弧形状に形成されている。このため、図4に示す対比例のように、エンジンシリンダヘッド40における検査面41も円弧形状に成形される。検査面41が円弧形状であると、検査面41で反射した超音波が分散、減衰する結果、反射源からのエコー信号が不明瞭になる。したがって、エコー信号の振幅が減少し、検出性能(S/N)が低下する。
In a general core, the tip of the thin portion is formed in an arc shape. For this reason, the
そこで、本実施形態にあっては、エコー信号の振幅を増大し、検出性能(S/N)を改善するために、次のような手段を講じてある。 Therefore, in the present embodiment, the following means are taken in order to increase the amplitude of the echo signal and improve the detection performance (S / N).
すなわち、エンジンシリンダヘッド10を準備するに際し、薄肉部31の先端に断面平面形状を有する平坦部32を設けた中子30を使用し(図2(B)参照)、検査面14を平坦部32によって平面形状に成形してある(図2(A)参照)。
That is, when the
平坦部32は、平面形状をなす検査面14上の法線を探触子21に向けるように、中子30に設けられている。平坦部32の傾斜角度は、エンジンシリンダヘッド10の設計データに基づいて、探触子21と検査面14との位置関係から算出される。
The
平坦部32を形成する範囲は、薄肉部31の先端の一部の範囲で足りる。つまり、平坦部32によって成形される検査面14が、鋳造本体部11内を伝播してきた超音波を反射し得る範囲に位置すれば足りる。さらに、ウォータジャケット12本来の機能を阻害しないように、検査面14は、冷却水の流速などに影響を及ぼさない程度の面積に設定される。
The range for forming the
上記のように反射源の形状を平面形状に設定することによって、検査面14で反射する超音波の分散、減衰を低減し、反射効率を高めることができる。したがって、反射源から安定かつ明瞭なエコー信号を得ることができ、エコー信号の振幅を増大し、検出性能(S/N)を改善することができる(図3参照)。なお、図3において、符号「3A」は、探傷面10aにおける反射波を示し、符号「3B」は、検査面14における反射波を示している。
By setting the shape of the reflection source to a planar shape as described above, it is possible to reduce the dispersion and attenuation of ultrasonic waves reflected by the
さらに、本実施形態では、エンジンシリンダヘッド10を準備するに際し、平坦部32の表面粗さを他の部位の表面粗さに比べて小さくした中子30を使用することによって、平面形状をなす検査面14の表面粗さを他の境界面13の表面粗さに比べて小さく、つまり平滑面にしてある。具体的には、平坦部32の表面に塗型を塗布することによって、中子30における平坦部32の表面粗さを他の部位の表面粗さに比べて小さくしてある。これにより、中子30の平坦部32によって成形される検査面14には、他の境界面13の表面粗さに比べて小さい表面粗さのコーティング層15が形成される(図2(A)参照)。塗型には、扁平粒子などを含んだ揮発性バインダの混合液を使用することができる。
Further, in the present embodiment, when the
上記のように反射源の界面性状を平滑面に設定することにより、検査面14で反射する超音波の分散、減衰をさらに低減し、反射効率を一層高めることができる。したがって、反射源から安定かつ明瞭なエコー信号を得ることができ、エコー信号の振幅を増大し、検出性能(S/N)を改善することができる。
By setting the interface property of the reflection source to a smooth surface as described above, it is possible to further reduce the dispersion and attenuation of the ultrasonic waves reflected by the
次に、中子折れの検出手順を説明する。 Next, the detection procedure of the core break will be described.
まず、鋳造本体部11と、肉厚が他の部位に比べて薄い薄肉部31を含む中子30を用いて鋳造本体部11内に形成されるウォータジャケット12とを備えるエンジンシリンダヘッド10を準備する(エンジンシリンダヘッド10を準備するステップ)。
First, an
このエンジンシリンダヘッド10を準備するステップにおいては、薄肉部31の先端に断面平面形状を有する平坦部32を設けた中子30を使用し(図2(B)参照)、検査面14を平坦部32によって平面形状に成形してある(図2(A)参照)。さらに、平坦部32の表面に塗型を塗布することによって、中子30の平坦部32の表面粗さを他の部位の表面粗さに比べて小さくし、検査面14に、他の境界面13の表面粗さに比べて小さい表面粗さのコーティング層15を形成してある(図2(A)参照)。
In the step of preparing the
次いで、鋳造本体部11とウォータジャケット12との間の境界面13のうち検査対象となる検査面14に向けて探触子21から超音波を送信する(超音波を送信するステップ)。振動子23から発せられた超音波は、鋳造本体部11内に所定の屈折角θをもって伝播される。屈折角θは、エンジンシリンダヘッド10の設計データに基づいて、探触子21と検査面14との位置関係から算出されている。
Next, ultrasonic waves are transmitted from the
次いで、検査面14において反射した超音波を探触子21により受信する(超音波を受信するステップ)。本実施形態にあっては、反射源の形状を平面形状に設定し、さらに、反射源の界面性状を平滑面に設定することによって、検査面14で反射する超音波の分散、減衰を低減し、反射効率を高めることができる。したがって、反射源から安定かつ明瞭なエコー信号を得ることができ、エコー信号の振幅を増大し、検出性能(S/N)を改善することができる。
Next, the ultrasonic waves reflected on the
次いで、受信した超音波に基づいて中子30の折れを検出する(中子の折れを検出するステップ)。中子折れが発生しなかった場合には、検査面14の位置は設計データどおりであるため、設計上の位置にエコーが現れる。したがって、エコーが現れた位置に基づくことによって、中子30の折れの有無を判別することができる。検査面14の検出位置は、超音波の伝播速度(音速)と反射波が戻ってくるのに要した時間とから求められる。ディスプレイ28には、画像化された超音波の波形や、検出結果などが表示される。
Next, the breakage of the
選定したセンサを用いて測定したところ、エコー信号の振幅が増大し、検出性能(S/N)が改善され、本発明の手法の有効性を確認した。選定したセンサの仕様は次のとおりである。 As a result of measurement using the selected sensor, the amplitude of the echo signal increased, the detection performance (S / N) was improved, and the effectiveness of the method of the present invention was confirmed. The specifications of the selected sensor are as follows.
振動子材質: ニオブ酸鉛整合層付き
振動子径: φ8
ダンパ: タングステン入りエポキシ樹脂(横振動除去コイル付)
遅延材材質: ポリスチレン
遅延材形状: 20mm角
超音波入射点:センタ
吸音材: 有り
である。
Vibrator material: Lead niobate with matching layer Vibrator diameter: φ8
Damper: Tungsten epoxy resin (with lateral vibration eliminating coil)
Delay material: Polystyrene Delay material shape: 20 mm square Ultrasonic incident point: Center Sound absorbing material: Yes.
(改変例)
反射源の形状を平面形状に設定し、かつ、反射源の界面性状を平滑面に設定した実施形態について説明したが、少なくとも、反射源の形状を平面形状に設定することによって、本発明の目的を達成することができる。
(Modification example)
Although the embodiment has been described in which the shape of the reflection source is set to a planar shape and the interface property of the reflection source is set to a smooth surface, at least the object of the present invention is set by setting the shape of the reflection source to a planar shape. Can be achieved.
送信探触子および受信探触子を1つの探触子21により兼用したが、送信探触子および受信探触子を別個独立に設けることができる。
Although the transmission probe and the reception probe are shared by the
10 エンジンシリンダヘッド(鋳造成形品)、
11 鋳造本体部、
12 ウォータジャケット(中空部)、
13 境界面、
14 検査面、
15 コーティング層、
20 検査装置、
21 探触子(送信探触子、受信探触子)、
22 くさび、
23 振動子、
24 パルス発生機、
25 受信機、
26 画像化処理装置、
27 制御装置、
28 ディスプレイ、
30 中子、
31 薄肉部、
32 平坦部。
10 Engine cylinder head (cast product),
11 Cast body part,
12 Water jacket (hollow part),
13 interface,
14 Inspection surface,
15 coating layer,
20 inspection equipment,
21 probes (transmission probes, reception probes),
22 Wedge,
23 vibrator,
24 pulse generator,
25 receiver,
26 imaging processing device,
27 control device,
28 display,
30 core,
31 Thin part,
32 Flat part.
Claims (5)
前記鋳造本体部と前記中空部との間の境界面のうち検査対象となる検査面に向けて送信探触子から超音波を送信するステップと、
前記検査面において反射した超音波を受信探触子により受信するステップと、
受信した超音波に基づいて前記中子の折れを検出するステップと、を有し、
前記鋳造成形品を準備するステップにおいて、前記薄肉部の先端に断面平面形状を有する平坦部を設けた中子を使用し、前記検査面を前記平坦部によって平面形状に成形してなる鋳造成形品の中子折れ検査方法。 Preparing a cast molded article comprising a casting main body part and a hollow part formed in the casting main body part using a core including a thin part whose wall thickness is thinner than other parts;
Transmitting ultrasonic waves from the transmission probe toward the inspection surface to be inspected among the boundary surfaces between the casting main body portion and the hollow portion;
Receiving ultrasonic waves reflected on the inspection surface by a receiving probe;
Detecting breakage of the core based on the received ultrasonic wave, and
In the step of preparing the cast molded product, a cast molded product obtained by using a core provided with a flat portion having a cross-sectional planar shape at the tip of the thin portion, and molding the inspection surface into a planar shape by the flat portion. Core breakage inspection method.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004351296A JP2006162331A (en) | 2004-12-03 | 2004-12-03 | Core crease test method for casting molding |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101876607A (en) * | 2010-07-16 | 2010-11-03 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | Casting production process of ultrasonic test block |
-
2004
- 2004-12-03 JP JP2004351296A patent/JP2006162331A/en active Pending
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