JP2009085832A - 鋼線材の渦流探傷検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼線材の表面から深い位置にある欠陥を検出するために、欠陥の検出感度を向上することが可能な鋼線材の渦流探傷検査方法を提供する。
【解決手段】鋼線材の渦流探傷検査方法は、上置型渦流探傷プローブ１０から発生する交流磁界内に鋼線材Ｓを配置し、交流磁界の磁束密度の変化から鋼線材Ｓの欠陥を検出する鋼線材の渦流探傷検査方法であって、鋼線材Ｓが、圧延加工後に焼鈍処理が施されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼線材の表面から内部に欠陥が存在するか否かを検査する鋼線材の渦流探傷検査方法に関し、特に、自動車用軸受のように大きな荷重が加わる軸受の転動体の製造に使用される鋼線材の検査に好適な鋼線材の渦流探傷検査方法に関する。

従来、鋼線材の表面から内部に欠陥が存在するか否かを検査する方法として、検査すべき鋼線材を励磁コイルに印加された交流電圧によって発生する交流磁界内に配置し、該交流磁界の磁束密度の変化から欠陥の存在を検査する渦流探傷検査方法が知られている（特許文献１参照）。
特開昭６１−１６４１５１号公報

ここで、渦流探傷検査方法では、鋼線材の表面から深い位置に欠陥が存在するか否かの検査を行うためには、励磁コイルから鋼線材に伝播する励磁周波数を低く設定する必要がある。
一方、励磁コイルから鋼線材に伝播する励磁周波数を低く設定すると、５０μｍ程度の微少な欠陥はノイズに紛れてしまい、欠陥の検出感度が落ちてしまう。
したがって、従来の方法では、欠陥の検出感度を維持するために励磁周波数をある程度高く設定していたため、検査を行うことが可能な範囲が鋼線材の表面近傍（おおよそ、表面から１．５ｍｍ以下）に限られ、鋼線材の表面から深い位置の検査を行うことができないという問題がある。

よって、例えば、軸受に使用される鋼球を製造する際には、鋼線材を鋼球の形に加工した後に、加工された鋼球について欠陥が存在するか否かの検査を行い、良品と不良品とを判別する必要があり、鋼球を製造する際の手順及び機構が複雑となり、製造に必要となる時間が増大することとなる。また、鋼線材を鋼球の形に加工した後に良品と不良品とを判別する必要があるため、多くのロスコストが生じることとなる。
本発明は上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼線材の表面から深い位置に存在する欠陥を検出するために、欠陥の検出感度を向上することが可能な鋼線材の渦流探傷検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る鋼線材の渦流探傷検査方法は、上置型渦流探傷プローブから発生する交流磁界内に鋼線材を配置し、該交流磁界の磁束密度の変化から前記鋼線材の欠陥を検出する鋼線材の渦流探傷検査方法であって、
前記鋼線材が、圧延加工後に焼鈍処理が施されたものであることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る鋼線材の渦流探傷検査方法は、請求項１に係る鋼線材の渦流探傷検査方法において、前記上置型渦流探傷プローブから前記鋼線材に伝播する励磁周波数が、１２５Ｈｚ以上に設定されていることを特徴とする。

さらに、本発明の請求項３に係る鋼線材の渦流探傷検査方法は、請求項１又は２に係る鋼線材の渦流探傷検査方法において、前記上置型渦流探傷プローブは、直径が１ｍｍ以下の検出コイルから構成され、
前記検出コイルと前記鋼線材とのギャップが０．１〜０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る鋼線材の渦流探傷検査方法では、鋼線材が、圧延加工後に焼鈍処理が施されたものである構成を採用する。したがって、本発明の請求項１に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、圧延加工を行った際に鋼線材に生じる歪み等による組織の不均一を除去することができる。よって、本発明の請求項１に係る鋼線材の渦流探傷方法によれば、圧延加工を行った際に鋼線材に生じる組織の不均一を除去した後に渦流探傷検査を行うことにより、検査時のノイズを抑制することができ、欠陥の検出感度を向上することが可能となる。

また、本発明の請求項２に係る鋼線材の渦流探傷検査方法では、請求項１に係る鋼線材の渦流探傷検査方法において、上置型渦流探傷プローブから鋼線材に伝播する励磁周波数が、１２５Ｈｚ以上に設定されている構成を採用する。したがって、本発明の請求項２に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、大きいＳ／Ｎ比を得ることができ、欠陥の検出感度を向上することが可能となる。ここで、励磁周波数を１２５Ｈｚ未満に設定した場合、Ｓ／Ｎ比が一桁となり、欠陥深さが４．０ｍｍ程度の欠陥を検出することが困難となる。

さらに、本発明の請求項３に係る鋼線材の渦流探傷検査方法では、請求項１又は２に係る鋼線材の渦流探傷検査方法において、上置型渦流探傷プローブは、直径が１ｍｍ以下の検出コイルから構成され、検出コイルと鋼線材とのギャップが０．１〜０．５ｍｍに設定されている構成を採用する。したがって、本発明の請求項３に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、大きいＳ／Ｎ比を得ることができ、欠陥の検出感度を向上することが可能となる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る鋼線材の渦流探傷検査方法に使用される渦流探傷検査装置の概略構成図である。図２は、図１に示す渦流探傷検査装置に備えられる上置型渦流探傷プローブにおける検出コイルの配置を示す概略構成図である。
図１に示す渦流探傷検査装置１は、上置型渦流探傷プローブ１０と、鋼線材Ｓを支持する２組の支持部２０とを備えている。

上置型渦流探傷プローブ１０には、鋼線材Ｓが通過する孔部１１が設けられている。そして、上置型渦流探傷プローブ１０の孔部１１の内周面には、孔部１１を通過する鋼線材Ｓの周方向の全域を探傷できる数の検出コイル１２（図２参照）が配設されている。ここで、本実施の形態では、検出コイル１２は、図２に示すように、上置型渦流探傷プローブ１０の孔部１１の内周面において、鋼線材Ｓの周方向に複数配設されている。また、検出コイル１２は、鋼線材Ｓの搬送方向（図１における左右方向、図２における上下方向）に複数列配設され、隣り合う列の各検出コイル１２が鋼線材Ｓの周方向に互い違いにずらされるように配置されている。これにより、上置型渦流探傷プローブ１０による欠陥の検出感度を向上させることが可能となる。なお、検出コイル１２は、鋼線材Ｓの周方向の全域を探傷できれば、上置型渦流探傷プローブ１０の孔部１１の内周面において単列に配置される構成でも構わない。

各支持部２０は、軸の延びる方向を搬送方向として搬送される鋼線材Ｓを支持することができるように構成されている。
渦流探傷検査装置１では、図示しない交流電源から上置型渦流探傷プローブ１０の各検出コイル１２に交流電流が供給されることにより、検出コイル１２から交流磁界が発生する。
また、渦流探傷検査装置１では、鋼線材Ｓが、搬送方向に順次搬送される。そして、鋼線材Ｓは、上置型渦流探傷プローブ１０の孔部１１を通過する際に、上置型渦流探傷プローブ１０に備えられた検出コイル１２から発生する交流磁界内に配置される。この際、鋼線材Ｓの表面から内部に疵等の欠陥が存在する場合には、交流磁界の磁束密度が変化することによって各検出コイル１２に供給された交流電流のインピーダンスが変化する。

そして、各検出コイル１２に供給された交流電流のインピーダンスの変化を検出することにより、鋼線材Ｓの表面から内部に欠陥が存在するか否かを検査することが可能となっている。
ここで、本発明に係る鋼線材の渦流探傷検査方法では、渦流探傷検査装置１により検査される鋼線材Ｓが、圧延加工後に焼鈍処理が施されたものとなっている。鋼線材Ｓに焼鈍処理を施すことにより、圧延加工を行った際に鋼線材Ｓに生じる歪み等による組織の不均一を除去することができる。

そして、鋼線材Ｓについて焼鈍処理を施した後に、渦流探傷検査装置１による検査を行うことにより、検査時のノイズを抑制することができ、欠陥の検出感度を向上することが可能となる。
したがって、本発明に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、欠陥の検出感度が向上することで、検出コイル１２から鋼線材Ｓに伝播する励磁周波数を低く設定することができ、鋼線材Ｓの表面から深い位置にある欠陥を検出することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態においては、上置型渦流探傷プローブ１０の検出コイル１２の直径を１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下とすることにより、検出コイル１２から出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、鋼線材Ｓの表層部に存在する介在物等の欠陥の検出感度を向上することができる。

また、上置型渦流探傷プローブ１０の検出コイル１２と鋼線材Ｓとのギャップは、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下とすることにより、検出コイル１２から出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、鋼線材Ｓの表層部に存在する介在物等の欠陥の検出感度を向上することができる。ただし、上置型渦流探傷プローブ１０の検出コイル１２が鋼線材Ｓの表面に接触することを防止するためには、検出コイル１２と鋼線材Ｓとのギャップは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、本発明に係る鋼線材の渦流探傷検査方法の実施例について説明する。
なお、以下の実施例では、上置型渦流探傷プローブ１０に備えられる検出コイル１２の直径を０．５ｍｍに設定し、検出コイル１２と鋼線材Ｓとのギャップを０．１ｍｍに設定した。また、試験片として、人工欠陥が形成された鋼線材を用いた。
まず、本発明の実施例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により試験片の検査を行った場合と、鋼線材について圧延加工後に焼鈍処理を施す工程を経ていない比較例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により試験片の検査を行った場合とを比較してその効果を説明する。

この場合において、人工欠陥が位置する試験片の表面からの距離（以下、欠陥深さという）が異なる試験片を複数用意し、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った場合と、比較例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った場合とを比較した。なお、人工欠陥の直径（以下、欠陥径という）は、５０μｍとした。
ここで、一般的に、欠陥の識別上、Ｓ／Ｎ比は２桁以上であることが好ましい。

その結果、表１に示すように、比較例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った場合には、欠陥深さが１ｍｍ以上の欠陥については検出することができないことがわかる。一方、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った場合には、欠陥深さが４ｍｍ程度の欠陥まで検出することができることがわかる。
よって、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、比較例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法に対して、微少な欠陥を検出することが可能な欠陥深さを約４倍とすることができた。

次に、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により微少な欠陥を検出することが可能な欠陥深さを明らかにする。
この場合において、欠陥深さが異なる試験片を複数用意し、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った。人工欠陥の欠陥径は、５０μｍに設定した。また、励磁周波数は、欠陥深さに適した周波数に設定した。

その結果、表２に示すように、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、欠陥深さが４．５ｍｍ以下の欠陥を検出することができることがわかる。また、設定可能な励磁周波数は、１２５Ｈｚ以上であることがわかる。ここで、欠陥の識別上、Ｓ／Ｎ比は２桁以上であることが好ましいこと考慮すると、欠陥深さが４ｍｍ以下の欠陥を検出することができ、設定可能な励磁周波数は１５０Ｈｚ以上であることがわかる。

次に、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検出することが可能な欠陥径を明らかにする。
この場合において、欠陥径が異なる人工欠陥を有する試験片を複数用意し、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法により検査を行った。人工欠陥の欠陥深さは、４ｍｍに設定した。また、励磁周波数は、１５０Ｈｚに設定した。
その結果、表３に示すように、本発明例に係る鋼線材の渦流探傷検査方法によれば、欠陥径が４０μｍ以上の欠陥を検出することができることがわかる。ここで、欠陥の識別上、Ｓ／Ｎ比は２桁以上であることが好ましいこと考慮すると、欠陥径が５０μｍ以上の欠陥を検出することができることがわかる。

本発明の実施の形態に係る鋼線材の渦流探傷検査方法に使用される渦流探傷検査装置の概略構成図である。 図１に示す渦流探傷検査装置に備えられる上置型渦流探傷プローブにおける検出コイルの配置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 渦流探傷検査装置
１０ 上置型渦流探傷プローブ
１１ 孔部
１２ 検出コイル
２０ 支持部
Ｓ 鋼線材

Claims (3)

1. 上置型渦流探傷プローブから発生する交流磁界内に鋼線材を配置し、該交流磁界の磁束密度の変化から前記鋼線材の欠陥を検出する鋼線材の渦流探傷検査方法であって、
   前記鋼線材が、圧延加工後に焼鈍処理が施されたものであることを特徴とする鋼線材の渦流探傷検査方法。
2. 前記上置型渦流探傷プローブから前記鋼線材に伝播する励磁周波数が、１２５Ｈｚ以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の鋼線材の渦流探傷検査方法。
3. 前記上置型渦流探傷プローブは、直径が１ｍｍ以下の検出コイルから構成され、
   前記検出コイルと前記鋼線材とのギャップが０．１〜０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼線材の渦流探傷検査方法。

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