JP2014126376A - Hardening quality inspection device and hardening quality inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、軸受および軸受部品などの転動装置部品における表面硬度および焼入れ深さなどの焼入れ品質を検査する焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法に関する。 The present invention relates to a quenching quality inspection apparatus and a quenching quality inspection method for inspecting quenching quality such as surface hardness and quenching depth in rolling device parts such as bearings and bearing parts.
軸受などの転動部品には焼入れ処理や焼戻し処理が施される。これらの処理の中でも、高周波焼入れ処理や、浸炭処理、浸炭窒化処理などの表面硬化処理では、品質保証のために表面硬化層の検査が行われる。この検査では、実際の製品を切断して、その切断面上で、製品表面から深さ方向に硬度を測定して硬化層の深さを測定している。また、製品を切断することができないものでは、テストピースに製品と同じ炉で熱処理を施し、そのテストピースを切断して前記と同様に硬化層深さを測定して、製品の硬化層深さの保証を行っている。 A rolling part such as a bearing is subjected to a quenching process and a tempering process. Among these processes, in the surface hardening process such as induction hardening process, carburizing process, carbonitriding process, etc., the surface hardened layer is inspected for quality assurance. In this inspection, an actual product is cut and the depth of the cured layer is measured by measuring the hardness in the depth direction from the product surface on the cut surface. If the product cannot be cut, the test piece is heat-treated in the same furnace as the product, the test piece is cut, and the cured layer depth is measured in the same manner as described above. The guarantee is made.
製品を切断する破壊検査では、この検査により製品が破棄されるため、マテリアルコストが大きくなる問題がある。また、製品の切断、および硬度計による深さ方向の硬度測定に時間がかかり、工数が大きくなる問題点もある。
製品を切断することができないものは、実際の製品の検査ではないため、保証精度が悪い等の問題点がある。
In the destructive inspection for cutting a product, the product is discarded by this inspection, and there is a problem that the material cost is increased. In addition, there is a problem that it takes time to cut the product and to measure the hardness in the depth direction using a hardness meter, which increases the number of steps.
Since the product that cannot be cut is not an actual product inspection, there are problems such as poor guarantee accuracy.
このため、焼入れ硬化層を非破壊で検査する方法が提案されている(特許文献1〜4)。その中で、焼入れによる透磁率、導電率などの電磁気的性質の変化を利用した方法が提案されている。 For this reason, the method of test | inspecting a hardening hardening layer nondestructively is proposed (patent documents 1-4). Among them, a method using a change in electromagnetic properties such as magnetic permeability and conductivity by quenching has been proposed.
しかし、材料の電磁気的性質の変化を利用した非破壊検査方法では、同じ材質の鋼種でも、メーカ、製造工場、処理日、処理炉などを示す材料チャージにより、導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる問題点がある。 However, in the nondestructive inspection method using the change in the electromagnetic properties of the material, the conductivity and permeability vary depending on the material charge indicating the manufacturer, manufacturing factory, processing date, processing furnace, etc. There is a problem that the quality inspection accuracy deteriorates.
この発明の目的は、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる焼入れ品質検査装置および焼入れ品質検査方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a quenching quality inspection apparatus and a quenching quality inspection method that can improve the inspection accuracy of the quenching quality of an inspection object by correcting variations in measured values due to material charge in nondestructive inspection. It is to be.
この発明の焼入れ品質検査装置は、検査対象物1に電流または磁束を印加する電源2と、
この電源2により電流または磁束が印加された前記検査対象物1が発する電圧を測定する電圧測定手段11と、
この電圧測定手段11で測定された電圧から前記検査対象物1の焼入れ品質を測定する品質測定手段12と、
を備えた焼入れ品質検査装置において、
前記品質測定手段12は、
前記検査対象物1を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段11による測定値を記憶する処理前値記憶部15と、
焼入れ処理した後の前記電圧測定手段11による測定値を記憶する処理後値記憶部16と、
これら処理前値記憶部15および処理後値記憶部16にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部17と、
を有することを特徴とする。
A quenching quality inspection apparatus according to the present invention includes a
Voltage measuring means 11 for measuring a voltage generated by the
Quality measuring means 12 for measuring the quenching quality of the
In quenching quality inspection equipment with
The quality measuring means 12 includes
A pre-processing
A post-processing
A
It is characterized by having.
この構成によると、電源2から検査対象物1に電流または磁束を印加する。この状態において、電圧測定手段11は、前記検査対象物1が発する電圧を測定する。品質測定手段12は、測定された電圧から検査対象物1の焼入れ品質を測定する。
検査対象物1は同じ材質の鋼材でも、いわゆる材料チャージにより導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる。
According to this configuration, current or magnetic flux is applied from the
Even if the
そこで、品質測定手段12における処理前値記憶部15は、検査対象物1を焼入れ処理する前の電圧測定手段11による測定値を記憶し、処理後値記憶部16は、同検査対象物1を焼入れ処理した後の電圧測定手段11による測定値を記憶する。品質測定手段12における判定部17は、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。これにより、非破壊検査において、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。
Therefore, the pre-processing
前記判定部17は、焼入れ処理する前の測定値と焼入れ処理した後の測定値との差を用いて焼入れ品質を判定するものとしても良い。同じ材質の鋼材から成る検査対象物1について、例えば、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化量を確認したところ、焼入れ処理する前後の測定値の変化量と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。このように材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定することができる。
前記「検量線」とは、例えば、焼入れ深さや表面硬度を変えて予め作成し、検査対象物1の測定結果と比較する基準となる線である。測定結果と検量線との差が大きければ大きい程、測定誤差が大きい。
The said
The “calibration curve” is, for example, a reference line that is prepared in advance by changing the quenching depth and the surface hardness and is compared with the measurement result of the
前記判定部17は、焼入れ処理した後の測定値を、焼入れ処理する前の測定値で除した測定値の変化率を用いて焼入れ品質を判定するものとしても良い。この場合も、同じ材質の鋼材から成る検査対象物1について、例えば、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化率を確認したところ、焼入れ処理する前後の測定値の変化率と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。このように材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定することができる。
The
前記電源2は、前記検査対象物1の表面に接触させた電流印加用探針3,3を介して電流を印加するものであり、前記電圧測定手段11は、前記電源2により電流が印加された前記検査対象物1の表面における、前記電流印加用探針3,3とは異なる2点に接触させて、この2点間の電圧を測定する一対の電圧測定用探針4,4を含むものであっても良い。この場合、検査対象物1の表面に電流印加用探針3,3を接触させ、電源2から電流印加用探針3,3を介して電流を流す。この状態において、検査対象物1の表面に接触させた一対の電圧測定用探針4,4により2点間の電圧を測定する。品質測定手段12は、測定された電圧から検査対象物1の焼入れ品質を測定する。
The
検査対象物1に一定の電流を印加したとき、電圧測定用探針4,4間の電圧は、測定対象となる位置の導電率、透磁率により変化する。
焼入れにより鋼材の透磁率、導電率が変化する。一般に焼入れにより鋼材の硬度が高くなる程、透磁率、導電率共に小さくなる。この理由により、焼入れ硬度などの焼入れ品質によって前記2点間の電圧が変化する。したがって、前記2点間の電圧を測定することで、焼入れ品質に関する情報を得ることができる。
When a constant current is applied to the
The permeability and conductivity of the steel material change due to quenching. Generally, the higher the hardness of a steel material by quenching, the smaller the permeability and conductivity. For this reason, the voltage between the two points varies depending on the quenching quality such as quenching hardness. Therefore, information on the quenching quality can be obtained by measuring the voltage between the two points.
前記品質測定手段12は、前記電圧測定用探針4,4で測定された電圧の振幅、および、印加電流と前記測定された電圧との位相のいずれか一方または両方を、前記測定値として、焼入れ品質を測定するものとしても良い。例えば、交流電位差法により位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなる。したがって、交流電位差法は直流電位差法より精度の高い測定が可能である。
前記品質測定手段12は、前記一対の電圧測定用探針4,4間の電圧における、前記検査対象物1に印加した印加電流と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部5を有するものとしても良い。電圧測定部5は、これら同相成分および直交成分から、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を得ることができる。
The quality measuring means 12 uses either or both of the amplitude of the voltage measured by the
The
前記電源2は、前記検査対象物1の表面に対向させた励磁コイル19を介して磁束を印加するものであり、前記電圧測定手段11は、前記電源2により磁束が印加された前記検査対象物1の表面に対向させた検出コイル20で前記検査対象物1の励磁時に発生する電圧を検出するものであっても良い。この場合、励磁コイル19に電源から交流電流を流して検査対象物1に磁束を印加する。その際に検出コイル20に誘導させる電圧を検出する。品質測定手段12は、この電圧から焼入れ品質に対する情報を得ることができる。
The
前記品質測定手段12は、前記検出コイル20で検出された電圧の振幅、および、前記励磁コイル19の電圧と前記検出された電圧との位相を、前記測定値として、焼入れ品質を測定するものとしても良い。検出コイル20の電圧は、励磁コイル19の電圧を参照信号として位相検波され、検出コイル20の電圧の振幅、および、励磁コイル電圧に対する位相がそれぞれ検出される。補正方法その他は、前記の交流電位差法と同様である。
前記品質測定手段12は、前記検出コイル20で検出された電圧における、前記励磁コイル19の電圧と同相成分、および直交成分を検出する電圧測定部5を有するものとしても良い。電圧測定部5は、これら同相成分および直交成分から、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を得ることができる。
The quality measuring means 12 measures quenching quality using the amplitude of the voltage detected by the detection coil 20 and the phase of the voltage of the
The
前記品質測定手段12は、前記焼入れ品質として、前記検査対象物1の表面硬度、深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さの少なくとも一つを検査するものとしても良い。
The quality measuring means 12 may inspect at least one of the surface hardness, the quenching hardness distribution in the depth direction, and the quenching depth of the
この発明の焼入れ品質検査方法は、
検査対象物1に電流または磁束を印加する印加過程と、
電流または磁束が印加された前記検査対象物1が発する電圧を測定する電圧測定過程と、
この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物1の焼入れ品質を測定する品質測定過程と、
を備えた焼入れ品質検査方法において、
前記電圧測定過程は、前記検査対象物1を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、
前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有することを特徴とする。
品質測定過程における判定過程では、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージの影響を補正して焼入れ品質を判定する。これにより、非破壊検査において、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。
The quenching quality inspection method of this invention is
An application process of applying a current or magnetic flux to the
A voltage measurement process for measuring a voltage generated by the
A quality measurement process for measuring the quenching quality of the
In the quenching quality inspection method with
The voltage measurement process includes a pre-process value storage process for storing a measurement value before quenching the
The quality measurement process includes a determination process for comparing the measured values before and after the quenching process stored in the pre-processing value storage process and the post-processing value storage process to determine the quenching quality.
In the determination process in the quality measurement process, the stored quality values before and after the quenching process are compared, thereby correcting the influence of the material charge and determining the quenching quality. Thereby, in the nondestructive inspection, the inspection accuracy of the quenching quality of the
この発明の焼入れ品質検査装置は、検査対象物に電流または磁束を印加する電源と、この電源により電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定手段とを備えた焼入れ品質検査装置において、前記品質測定手段は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理前値記憶部と、焼入れ処理した後の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理後値記憶部と、これら処理前値記憶部および処理後値記憶部にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部とを有する。このため、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。 A quenching quality inspection apparatus according to the present invention includes a power source for applying a current or a magnetic flux to an inspection object, a voltage measuring means for measuring a voltage generated by the inspection object to which a current or a magnetic flux is applied by the power source, and the voltage measurement. In the quenching quality inspection apparatus comprising quality measurement means for measuring the quenching quality of the inspection object from the voltage measured by the means, the quality measurement means includes the voltage measurement means before quenching the inspection object. Stored in the pre-processing value storage unit for storing the measurement value obtained by the process, the post-processing value storage unit for storing the measurement value obtained by the voltage measurement means after quenching, and the pre-processing value storage unit and the post-processing value storage unit. A determination unit that compares the measured values before and after the quenching process to determine the quenching quality. For this reason, in the nondestructive inspection, it is possible to improve the inspection accuracy of the quenching quality of the inspection object by correcting the variation of the measured value due to the material charge.
この発明の焼入れ品質検査方法は、検査対象物に電流または磁束を印加する印加過程と、電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定過程と、この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定過程とを備えた焼入れ品質検査方法において、前記電圧測定過程は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有する。このため、非破壊検査において、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。 The quenching quality inspection method of the present invention includes an application process for applying a current or a magnetic flux to an inspection object, a voltage measurement process for measuring a voltage generated by the inspection object to which a current or a magnetic flux is applied, and a voltage measurement process. A quenching quality inspection method comprising a quality measurement process for measuring a quenching quality of the inspection object from a measured voltage, wherein the voltage measurement process is a process of storing a measurement value before quenching the inspection object Including a pre-value storage process and a post-process value storage process for storing a measured value after quenching, and the quality measurement process includes quenching stored in the pre-process value storage process and post-process value storage process, respectively. It has the determination process which compares each measured value before and behind processing, and determines quenching quality. For this reason, in the nondestructive inspection, it is possible to improve the inspection accuracy of the quenching quality of the inspection object by correcting the variation of the measured value due to the material charge.
この発明の第1の実施形態に係る焼入れ品質検査装置を図1ないし図10と共に説明する。以下の説明は、焼入れ品質検査方法についての説明をも含む。先ず、この実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造について説明する。
図1に示すように、この焼入れ品質検査方法は、検査対象物1の表面に、後述する直流電位差法または交流電位差法により電流を印加し(印加過程)、その検査対象物1の表面における、任意の2点間の電圧つまり電位差を測定することで(電圧測定過程)、焼入れ品質を検査する(品質測定過程)。検査対象物1は、例えば軸受や軸受部品などの鋼材製品である。ただし、これらの鋼材製品に限定されるものではない。
A quenching quality inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The following description also includes a description of the quenching quality inspection method. First, the basic structure of the quenching quality inspection apparatus according to this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, in this quenching quality inspection method, a current is applied to the surface of the
検査対象物1に印加する電流は、後述する交流電流または直流電流である。電源2から一対の電流印加用探針3,3を介して検査対象物1に電流を印加する。この電流が印加された検査対象物1の表面における、前記電流印加用探針3とは異なる2点に、一対の電圧測定用探針4,4を接触させてこの2点間の電圧を、電圧測定部5で測定する。測定された電圧は、信号処理部6で処理され検査対象物1の焼入れ品質が評価され、表示装置7で評価結果が表示される。
The current applied to the
検査対象物1に一定の電流を印加したとき、電圧測定用探針4,4間の電圧は、検査対象物1の測定場所の導電率、透磁率により変化する。ここで電流が流れる深さδは、次式(1)で表される。
δ=√(1/πfσμ) …(1)
ただし、fは交流電流の周波数、σは導電率、μは透磁率である。
When a constant current is applied to the
δ = √ (1 / πfσμ) (1)
Where f is the frequency of the alternating current, σ is the conductivity, and μ is the magnetic permeability.
鋼材製品は焼入れにより鋼材の透磁率、導電率が変化する。一般に焼入れにより鋼材の硬度が高くなる程、透磁率、導電率共に小さくなる。この理由により、焼入れ硬度などの焼入れ品質によって前記2点間の電圧が変化する。したがって、前記2点間の電圧を測定することで、焼入れ品質に関する情報を得ることができる。 The permeability and conductivity of steel products change due to quenching of steel products. Generally, the higher the hardness of a steel material by quenching, the smaller the permeability and conductivity. For this reason, the voltage between the two points varies depending on the quenching quality such as quenching hardness. Therefore, information on the quenching quality can be obtained by measuring the voltage between the two points.
一方(1)式から、検査対象物1を流れる交流電流の侵入深さδは、交流電流の周波数fにより変化する。前記周波数fを変化させることで、交流電流の侵入深さδを変え得る。したがって、交流電流の侵入深さδを変えながら、2点間の電圧を測定することにより、焼入れ硬度について焼入れ深さ方向の分布を検査することができる。すなわち、例えば、検査対象物1に高周波交流電流を印加したときは、表皮効果により電流は、検査対象物1の表面近傍しか流れることができないので、検査対象物1の焼入れによる表面硬度などの表面情報を得ることができる。
検査対象物1に直流電流または低周波交流電流を印加したときは、電流が検査対象物1の内部まで流れるようになり、検査対象物1の焼入れによる焼入れ深さなどの内部情報を得ることができる。
On the other hand, from equation (1), the penetration depth δ of the alternating current flowing through the
When a direct current or a low-frequency alternating current is applied to the
直流電位差法は、検査対象物1に直流電流を印加する方法で、電圧測定用探針4,4間の電圧の大きさを測定する。
ここで図2は、この焼入れ品質検査装置で検査対象物に電流を印加した場合の、印加電流と測定電圧とを示す図である。交流電位差法は、検査対象物1に交流電流を印加する方法で、同図2に示すように、電圧測定用探針4,4間の電圧も交流電圧となり、電圧測定部 (図1)にて、測定電圧の振幅と、印加電流と測定電圧との位相差(単に「位相」という場合がある)を測定する。
The DC potential difference method is a method in which a DC current is applied to the
Here, FIG. 2 is a diagram showing an applied current and a measured voltage when a current is applied to an inspection object with this quenching quality inspection apparatus. The AC potential difference method is a method in which an AC current is applied to the
振幅と位相の測定には、後述する位相検波を使用する。
交流電位差法は、位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなるので、直流電位差法より精度が高い測定が可能である。
実際の測定では、焼入れ深さや表面硬度を変えた試料を測定して検量線をあらかじめ作成し、検査対象物1の測定結果と前記検量線とを比較することで、この検査対象物1の焼入れ深さや表面硬度を推定する。
For amplitude and phase measurement, phase detection, which will be described later, is used.
The AC potential difference method can measure the amplitude and phase by using phase detection, and is less susceptible to noise. Therefore, the AC potential difference method can measure with higher accuracy than the DC potential difference method.
In actual measurement, a calibration curve is prepared in advance by measuring a sample with different quenching depth and surface hardness, and the quenching of the
図1に示すように、この焼入れ品質検査装置は、ヘッド8と、測定装置9と、表示装置7とを有する。
ヘッド8について説明する。
ヘッド8は、一対の電流印加用探針3,3と一対の電圧測定用探針4,4とをハウジング10により一体としたものである。これらのうち電流印加用探針3,3は、検査対象物1の表面に接触させて測定装置9の電源2から前記検査対象物1に電流を印加する。電圧測定手段11における電圧測定用探針4,4は、電流が印加された検査対象物1の表面における、前記電流印加用探針3,3とは異なる2点に接触させて、この2点間の電圧を測定するようになっている。
As shown in FIG. 1, the quenching quality inspection device includes a
The
The
電流印加用探針対3,3と電圧測定用探針対4,4とは、所定距離離隔して平行に配置され、且つ、これら探針3,4の長手方向から見て直線に並ぶように配置されている。また、ヘッド8において最も離隔した外側の2つの探針が電流印加用探針対3,3で、内側の2つの探針が電圧測定用探針対4,4となるように配置されている。各電流印加用深針3、各電圧測定用深針4はそれぞれ棒状に形成され、各深針3,4の一端部がハウジング10の端面から突出して検査対象物1の表面に接触する。
各電流印加用探針3の他端部が、測定装置9の電源2に接続され、各電圧測定用探針4の他端部が、測定装置9における後述の電圧測定部5に接続されている。
The current application probe pairs 3 and 3 and the voltage measurement probe pairs 4 and 4 are arranged in parallel at a predetermined distance, and are arranged in a straight line when viewed from the longitudinal direction of the
The other end of each
測定装置9などについて説明する。
測定装置9は、電源2と、電圧測定部5と、品質測定手段12とを有する。
電源2として例えば、交流電源が用いられる。電源2は、例えば、周波数可変の発振回路と、この発振回路から出力された交流電流を増幅して検査対象物1に電流を印加する増幅回路とを含む。前記発振回路は、品質測定手段12における周波数変更指令部13に接続され、この周波数変更指令部13からの指示により周波数および振幅を変化させる。なお前記交流電源を用いて検査対象物1に直流電流を印加することも可能である。
The measuring
The measuring
For example, an AC power source is used as the
電圧測定部5は、一対の電圧測定用探針4,4間の電圧を測定する。
品質測定手段12は、信号処理部6と、前記周波数変更指令部13とを有する。信号処理部6は、電圧測定部5で測定された電圧から検査対象物1の焼入れ品質を測定する。
信号処理部6は、前記焼入れ品質として、検査対象物1の表面硬度、深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さの少なくとも一つを、各品質項目毎に測定値と、各品質項目毎の設定品質値との関係に照らして推定する。
The
The
The
信号処理部6は、位相検波回路14と、処理前値記憶部15と、処理後値記憶部16と、判定部17とを有する。位相検波回路14は、電圧測定部5の後段に接続されると共に電源2に接続される。この位相検波回路14は、検査対象物1に印加する電流信号を参照信号とし、測定電圧の振幅、および、印加電流と測定電圧との位相を求める。具体的には、位相検波回路14は、検査対象物1に印加する電流信号を参照信号とし、電圧測定用探針4,4で測定された電圧における、前記参照信号に対する同相成分V1、および直交成分V2(同相成分と90°位相差がある成分)を検出する。測定電圧Vの振幅は、同相成分V1の二乗に直交成分V2の二乗を加えた値の平方根をとる(√(V1 2+V2 2))ことで得られる。印加電流に対する測定電圧の位相は、直交成分V2を同相成分V1で除した値の逆正接関数を求める(tan−1(V2/V1))ことで得られる。
The
処理前値記憶部15は、検査対象物1を焼入れ処理する前の、測定電圧の振幅、および、印加電流に対する測定電圧の位相を記憶する(処理前値記憶過程)。処理後値記憶部16は、検査対象物1を焼入れ処理した後の、測定電圧の振幅、および、印加電流に対する測定電圧の位相を記憶する(処理後値記憶過程)。これら記憶部15,16は、例えば、ROMなどのメモリによって実現され、測定値である振幅および位相を書換え可能に記憶する。
判定部17は、処理前値記憶部15および処理後値記憶部16にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する(判定過程)。
The pre-processing
The
測定装置9には、図示外の駆動回路を介して表示装置7が接続される。この表示装置7は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、CRTディスプレイ、プリンタ等によって実現される。この表示装置7は、品質測定手段12の測定した焼入れ品質を表示する。
The display device 7 is connected to the
ここで図3は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅を交流電位差法で測定した結果を示す図であり、図4は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相を交流電位差法で測定した結果を示す図である。図3,図4の電圧測定時において、周波数変更指令部13(図1)からの指示に基づく、印加電流の周波数は、渦電流の影響を無視できるくらいの低周波である。図3,図4中の実線は、測定値から求めた検量線Lである。検量線Lと測定値との差が測定の誤差になる。 Here, FIG. 3 is a diagram showing a result of preparing an inspection object in which a plurality of types of material charges are changed and measuring the amplitude with respect to the quenching depth by the AC potential difference method, and FIG. 4 is a diagram in which a plurality of types of material charges are changed. It is a figure which shows the result of having prepared the test target object and having measured the phase with respect to the hardening depth by the alternating current potential difference method. 3 and 4, the frequency of the applied current based on the instruction from the frequency change command unit 13 (FIG. 1) is low enough to ignore the effect of eddy current. The solid line in FIGS. 3 and 4 is a calibration curve L obtained from the measured values. The difference between the calibration curve L and the measured value becomes a measurement error.
この交流電位差法での試験では、検査対象物1として、同じ材質の鋼材で、材料チャージを変えたものを3種類準備した。図3,図4では、丸印、四角印、三角印のプロットをそれぞれ材料チャージの種類が異なる第1,第2,第3の材料チャージとした。図5〜図10についても同じ。
図3,図4の測定結果によると、材料チャージにより測定値が検量線Lに対してばらつき、そのため焼入れ深さの推定精度が悪くなっている。
なお直流電位差法を使用した場合は、交流電位差法の振幅に相当する電圧の大きさのみ測定できる。直流電位差法の電圧の測定結果は、交流電位差法の周波数が低く渦電流の影響を無視できる場合の同相成分V1の測定結果と同等になる。
In this test using the alternating current potential difference method, three types of the
According to the measurement results of FIG. 3 and FIG. 4, the measured value varies with respect to the calibration curve L due to the material charge, so that the estimation accuracy of the quenching depth is deteriorated.
When the DC potential difference method is used, only the voltage magnitude corresponding to the amplitude of the AC potential difference method can be measured. The voltage measurement result of the DC potential difference method is equivalent to the measurement result of the in-phase component V 1 when the frequency of the AC potential difference method is low and the influence of the eddy current can be ignored.
図5は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化量を示す図であり、図6は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化量を示す図である。以下、図1も参照しつつ説明する。焼入れ深さに対する測定値の変化量とは、焼入れ処理前後の測定値の差であり、この例では|焼入れ後の測定値−焼入れ前の測定値|である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the amount of change in amplitude with respect to the quenching depth by preparing an inspection object in which a plurality of types of material charges are changed, and FIG. 6 is a diagram in which an inspection object in which a plurality of types of material charges are changed is prepared. It is a figure which shows the variation | change_quantity of the phase with respect to quenching depth. Hereinafter, description will be given with reference to FIG. The amount of change in the measured value with respect to the quenching depth is the difference between the measured values before and after the quenching treatment. In this example, it is | measured value after quenching−measured value before quenching |.
図5では、判定部17が、処理後値記憶部16に記憶された焼入れ処理後の測定電圧の振幅から、処理前値記憶部15に記憶された焼入れ処理前の測定電圧の振幅を減じた値の絶対値を演算することで、焼入れ深さに対する振幅の変化量を得る。判定部17は、この振幅の変化量を用いて焼入れ品質を判定し得る。例えば、判定部17は、検量線Lに対する前記振幅の変化量と、表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さとの関係を、演算式またはテーブル等で設定した図示外の関係設定手段を有する。
In FIG. 5, the
この場合、判定部17は、検量線Lに対する振幅の変化量を、前記関係設定手段に照らして検査対象物1の表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つを算出する。その後、判定部17は、算出した表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つが、定められた値(設定品質値)を下回るとき焼入れ異常と判定し、表示装置7にその旨出力する。前記設定品質値は、試験やシミュレーション等により適宜に設定される閾値である。
In this case, the
図6では、判定部17が、処理後値記憶部16に記憶された焼入れ処理後の印加電流に対する測定電圧の位相から、処理前値記憶部15に記憶された焼入れ処理前の印加電流に対する測定電圧の位相を減じた値の絶対値を演算することで、焼入れ深さに対する位相の変化量を得る。判定部17は、この位相の変化量を用いて焼入れ品質を判定し得る。この判定方法は、前述の振幅の変化量の場合と同様である。
図5,図6に示すように、振幅、位相共に前述の変化量を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。
In FIG. 6, the
As shown in FIGS. 5 and 6, by using the above-described changes in both amplitude and phase, it is possible to correct the variation in the measured value due to the material charge and improve the inspection accuracy of the quenching quality of the
図7は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物1を準備し、焼入れ深さに対する振幅の変化率を示す図であり、図8は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物1を準備し、焼入れ深さに対する位相の変化率を示す図である。焼入れ深さに対する測定値の変化率とは、焼入れ処理前後の測定値の変化率であり、この例では焼入れ処理した後の測定値を、焼入れ処理する前の測定値で除した値である。
FIG. 7 is a diagram showing the
図7では、判定部17が、処理後値記憶部16に記憶された焼入れ処理後の測定電圧の振幅を、処理前値記憶部15に記憶された焼入れ処理前の測定電圧の振幅で除すことで、焼入れ深さに対する振幅の変化率を得る。判定部17は、この振幅の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。例えば、判定部17は、検量線Lに対する前記振幅の変化率と、表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さとの関係を設定した前記と同様の関係設定手段を有し、検量線Lに対する振幅の変化率を、前記関係設定手段に照らして検査対象物1の表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つを算出する。その後、判定部17は、算出した表面硬度,深さ方向の焼入れ硬度分布、および焼入れ深さのいずれか一つが、設定品質値を下回るとき焼入れ異常と判定し、表示装置7にその旨出力する。
In FIG. 7, the
図8では、判定部17が、焼入れ処理後の印加電流に対する測定電圧の位相を、焼入れ処理前の印加電流に対する測定電圧の位相で除すことで、焼入れ深さに対する位相の変化率を得る。判定部17は、この位相の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。この判定方法は、前述の振幅の変化率の場合と同様である。
図7,図8に示すように、同じ材質の鋼材から成る検査対象物1について、材料チャージを複数種類変えたものを準備し、測定値の変化率を確認したところ、焼入れ処理前後の測定値の変化率と検量線との差を、焼入れ処理した後の測定値と検量線との差よりも小さくし得る。
以上説明したように、振幅、位相共に前述の変化率を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。
In FIG. 8, the
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the
As described above, by using the above-described rate of change for both the amplitude and phase, it is possible to correct the variation in the measured value due to the material charge and improve the inspection accuracy of the quenching quality of the
測定値を補正するにあたり、検査対象物の材料により最適な補正方法が異なるため、実際の検量線Lを作成する際に、例えば、検量線Lに対する誤差が最も小さくなる図5乃至図8の少なくともいずれか一つの補正方法を選択する。
なお直流電位差法では、電圧の大きさのデータで同様の補正を行うことができる。
In correcting the measurement value, the optimum correction method differs depending on the material of the inspection object. Therefore, when the actual calibration curve L is created, for example, at least the error in the calibration curve L is minimized. Select one of the correction methods.
In the DC potential difference method, the same correction can be performed with the voltage magnitude data.
図9は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物1を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分/同相成分の結果を示す図であり、図10は、材料チャージを複数種類変えた検査対象物1を準備し、焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分/同相成分の変化率を示す図である。
図9では、図3,図4にデータを示した検査対象物1の焼入れ深さに対する、測定電圧の直交成分V2を、同相成分V1で除した結果を示している。
FIG. 9 is a diagram showing the result of the orthogonal component / in-phase component of the measured voltage with respect to the quenching depth by preparing the
FIG. 9 shows the result of dividing the orthogonal component V 2 of the measurement voltage by the in-phase component V 1 with respect to the quenching depth of the
これに対して図10では、判定部17が、焼入れ処理後における直交成分V2を同相成分V1で除した値を、焼入れ処理前における直交成分V2を同相成分V1で除した値で除すことで、直交成分/同相成分の変化率を得る。判定部17は、この直交成分/同相成分の変化率を用いて焼入れ品質を判定し得る。同図に示すように、直交成分/同相成分の変化率を用いることで、材料チャージによる測定値のばらつきを小さくして、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図れる。
以上説明した振幅、位相、直交成分V2/同相成分V1などの中で、どの測定値を使用するかは、検査対象物1の材料や熱処理方法により異なるので、適時最適なものを選定する。換言すれば、検査対象物1の材料や熱処理方法に応じて、材料チャージによる測定値のばらつきを最も小さくする測定値を選定し得る。
In contrast, in FIG. 10, the
Of the amplitude, phase, quadrature component V 2 / in-phase component V 1, and the like described above, which measurement value is used depends on the material of the
作用効果について説明する。
検査対象物1の表面に電流印加用探針3,3および電圧測定用探針4,4を接触させ、電源2から電流印加用探針3,3を介して電流を流す。この状態で、電圧測定用探針4,4および電圧測定部5により、探針4,4を接触させた2点間の電圧を測定する。品質測定手段12は、測定された電圧から検査対象物1の焼入れ品質を測定する。
検査対象物1は同じ材質の鋼材でも、材料チャージにより導電率、透磁率がばらつき、焼入れ品質検査精度が悪くなる。
The effect will be described.
The current application probes 3 and 3 and the
Even if the
そこで、処理前値記憶部15は焼入れ処理前の測定値を記憶し、処理後値記憶部16は焼入れ処理後の測定値を記憶する。判定部17は、それぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を演算することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。これにより、非破壊検査において、検査対象物1の焼入れ品質の検査精度の向上を図ることができる。
またこの例では、交流電位差法により位相検波を使用することで、振幅と位相を測定することができ、さらにノイズの影響を受けにくくなる。したがって、交流電位差法は直流電位差法より精度の高い測定が可能である。
Therefore, the pre-processing
Also, in this example, the amplitude and phase can be measured by using phase detection by the AC potential difference method, and further, it is less susceptible to noise. Therefore, the AC potential difference method can measure with higher accuracy than the DC potential difference method.
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図11は、この発明の他の実施形態に係る焼入れ品質検査装置の基本構造を示すブロック図である。この例は、電磁誘導による焼入れ品質検査装置を示す。同焼入れ品質検査装置のヘッド8は、ボビン18の凹形状部18a,18bにそれぞれ巻かれた励磁コイル19と検出コイル20とを備えている。これらコイル19,20はヘッド8の軸心に同心に配置され、且つ、ボビン18の長手方向の一方側と他方側とに分かれて配置されている。電圧測定時には、検査対象物1の表面に対して、ヘッド先端の表面が平行または略平行となるように対向して配置される。励磁コイル19および検出コイル20は、例えば、モールド材などにより一体に設けられて図示外の有底状のケーシングに収容されている。これらコイル19,20のうち励磁コイル19が前記ケーシング内の底部付近に配置され、検出コイル20がケーシングの開放端部付近つまり検査対象物1に臨むように配置される。
FIG. 11 is a block diagram showing a basic structure of a quenching quality inspection apparatus according to another embodiment of the present invention. This example shows a quench quality inspection apparatus using electromagnetic induction. The
電源2は、励磁コイル19に接続され、同励磁コイル19に交流磁界を発生させる交流電流を供給する。励磁コイル19は、検査対象物1を交流磁界により励磁する。これにより検査対象物1に磁束を印加し得る。その際に検出コイル20に誘導される電圧を、電圧測定部5で測定するようになっている。
検出コイル20に誘導される電圧は、検査対象物1の透磁率、導電率により変化するので、この電圧から焼入れ品質に対する情報を得ることができる。検出コイル20の電圧は、励磁コイル19の電圧を参照信号として位相検波され、検出コイル20の電圧の振幅、および励磁コイル電圧に対する位相が検出される。補正方法その他は、前述の交流電位差法と同様である。
この場合にも、焼入れ処理前後の各測定値を比較することで、材料チャージによる測定値のばらつきを補正して焼入れ品質を精度良く判定することができる。
The
Since the voltage induced in the detection coil 20 varies depending on the magnetic permeability and conductivity of the
Also in this case, by comparing the measured values before and after the quenching treatment, it is possible to correct the variation in the measured values due to the material charge and accurately determine the quenching quality.
図12は、前記いずれかの焼入れ品質検査装置を使用して行う非破壊検査の一例を示す。ここでは、軸受の内輪21の転走面21aの焼入れ品質を検査する。回転軸22の小径部に内輪21が嵌合され、この回転軸22は図示外の駆動源により軸線L1回りに回転可能に構成されている。ヘッド進退駆動源23の先端部に、ヘッ8を固定する固定部材24が設けられ、固定部材24に固定されたヘッド8がヘッド進退駆動源23の駆動により軸線L1方向に平行に移動可能に構成される。ヘッド進退駆動源23として、流体圧シリンダや、モータとボールねじ機構から成るもの等を適用し得る。
FIG. 12 shows an example of a nondestructive inspection performed using any one of the quenching quality inspection apparatuses. Here, the quenching quality of the rolling
回転軸L1を回転させヘッド8を移動させることで、内輪21の転走面21aの全周面にヘッド8を摺動させて周上全ての箇所または数箇所の焼入れ品質を検査し得る。この場合、表示装置7(図1、図11)によりオンライン上で焼入れ品質を全数検査できるので、品質保証能力を高めることができる。なお、ヘッド進退駆動源23、固定部材24等を設けることなくヘッド8を例えば手動により移動させて、転走面21a等の焼入れ品質を検査しても良い。
By rotating the rotating shaft L1 and moving the
1…検査対象物
2…電源
3…電流印加用探針
4…電圧測定用探針
11…電圧測定手段
12…品質測定手段
15…処理前値記憶部
16…処理後値記憶部
17…判定部
19…励磁コイル
20…検出コイル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
この電源により電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定手段と、
この電圧測定手段で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定手段と、
を備えた焼入れ品質検査装置において、
前記品質測定手段は、
前記検査対象物を焼入れ処理する前の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理前値記憶部と、
焼入れ処理した後の前記電圧測定手段による測定値を記憶する処理後値記憶部と、
これら処理前値記憶部および処理後値記憶部にそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定部と、
を有することを特徴とする焼入れ品質検査装置。 A power source for applying current or magnetic flux to the object to be inspected;
Voltage measuring means for measuring a voltage generated by the inspection object to which current or magnetic flux is applied by the power source;
Quality measuring means for measuring the quenching quality of the inspection object from the voltage measured by the voltage measuring means;
In quenching quality inspection equipment with
The quality measuring means includes
A pre-processing value storage unit for storing a measurement value by the voltage measuring means before quenching the inspection object;
A post-processing value storage unit for storing a measured value by the voltage measuring means after quenching;
A determination unit that determines the quenching quality by comparing the measured values before and after the quenching process stored in the pre-processing value storage unit and the post-processing value storage unit, respectively,
A quenching quality inspection device characterized by comprising:
電流または磁束が印加された前記検査対象物が発する電圧を測定する電圧測定過程と、
この電圧測定過程で測定された電圧から前記検査対象物の焼入れ品質を測定する品質測定過程と、
を備えた焼入れ品質検査方法において、
前記電圧測定過程は、前記検査対象物を焼入れ処理する前の測定値を記憶する処理前値記憶過程と、焼入れ処理した後の測定値を記憶する処理後値記憶過程とを含み、
前記品質測定過程は、これら処理前値記憶過程および処理後値記憶過程にてそれぞれ記憶された焼入れ処理前後の各測定値を比較して焼入れ品質を判定する判定過程を有することを特徴とする焼入れ品質検査方法。 An application process of applying a current or magnetic flux to the inspection object;
A voltage measurement process for measuring a voltage generated by the inspection object to which current or magnetic flux is applied;
A quality measurement process for measuring the quenching quality of the inspection object from the voltage measured in the voltage measurement process;
In the quenching quality inspection method with
The voltage measurement process includes a pre-process value storage process for storing a measurement value before quenching the inspection object, and a post-process value storage process for storing a measurement value after quenching,
The quality measurement process includes a determination process for determining the quenching quality by comparing the measured values before and after the quenching process stored in the pre-processing value storage process and the post-processing value storage process, respectively. Quality inspection method.
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