JP2019163941A - 超音波探傷試験用標準試験片、超音波探傷試験方法及び軸受部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を評価するための超音波探傷試験における検査限界の見極めや検査条件の最適化を可能にする超音波探傷試験用標準試験片を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る超音波探傷試験用標準試験片は、第１面と、第１面の反対面である第２面とを有する第１部材と、第１面に接合される第３面と、第３面の反対面である第４面とを有する第２部材とを備える。第１面には、第１面から第２面に向かう方向に窪む複数の第１孔が設けられる。隣接する第１孔の第１面における間隔は、第１面に垂直な方向からみた第１孔の投影面積の平方根の２倍以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波探傷試験用標準試験片、超音波探傷試験方法及び軸受部品の製造方法に関する。

従来から、特許文献１（特公平２−１５０２６号公報）に記載の超音波探傷試験用標準試験片が知られている。特許文献１に記載の超音波探傷試験用標準試験片は、第１分割試験片と、第２分割試験片とを有している。第１分割試験片は、第１面と、第２面とを有している。第２面は、第１面の反対面である。第２分割試験片は、第３面と、第４面とを有している。第４面は、第３面の反対面である。第１面には、第１面から第２面に向かう方向に窪む孔が設けられている。第１面と第３面とは、互いに接合されている。第３面と第１面に設けられた孔とで画された空間により、欠陥が模擬されている。

鋼材中の介在物は、鋼材の疲労寿命に影響を与える。この影響は、介在物の大きさが大きくなるほど、顕著になる。しかしながら、非特許文献１（長尾実佐樹ほか、軸受鋼の転動疲労寿命における非金属介在物の大きさの影響、Sanyo Technical Report、Vol.12、No.1、２００５年）に記載されているように、小さい介在物であっても、狭い範囲に凝集して存在している場合には、複数の小さな介在物が１つの大きな介在物であるかのようにふるまう結果、鋼材の疲労寿命に顕著な影響を及ぼす場合がある。

特公平２−１５０２６号公報

長尾実佐樹ほか、軸受鋼の転動疲労寿命における非金属介在物の大きさの影響、Sanyo Technical Report、Vol.12、No.1、２００５年

特許文献１に記載の超音波探傷試験用標準試験片においては、第３面と第１面に設けられた孔とで画された空間により模擬される欠陥は、独立して存在している。そのため、特許文献１に記載の超音波探傷試験用標準試験片を用いる場合、超音波探傷試験において、鋼材中に独立して存在している介在物による影響を評価することにより検査限界の見極めや検査条件の最適化に用いることはできるが、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を評価することにより超音波探傷試験における検査限界の見極めや検査条件の最適化を行うことは困難である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、超音波探傷試験において、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を評価することが可能となる超音波探傷試験用標準試験片、それを用いた超音波探傷試験方法及び軸受部品の製造方法を提供する。

本発明の一態様に係る超音波探傷試験用標準試験片は、第１面と、第１面の反対面である第２面とを有する第１部材と、第１面に接合される第３面と、第３面の反対面である第４面とを有する第２部材とを備える。第１面には、第１面から第２面に向かう方向に窪む複数の第１孔が設けられる。隣接する第１孔の第１面における間隔は、第１面に垂直な方向からみた第１孔の投影面積の平方根の２倍以下である。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、隣接する第１孔の第１面における間隔が、第１面に垂直な方向からみた第１孔の投影面積の平方根の１倍以下であってもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第１孔と第３面とにより画される空間内に、非金属介在物が充填されていてもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第１面に垂直な方向からみた第１孔の投影面積の平方根が、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片において、第１面には、第１面から第２面に向かう方向に窪む複数の第２孔がさらに設けられていてもよい。第１孔の数と第２孔との数とが異なる、隣接する第１孔の第１面における間隔と隣接する第２孔の第１面における間隔とが異なる、及び第１面に垂直な方向からみた第１孔の投影面積と第１面に垂直な方向からみた第２孔の投影面積とが異なるとの関係の少なくとも１つが充足されていてもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第２孔と第３面とにより画される空間内に、非金属介在物が充填されていてもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第１面に垂直な方向からみた第２孔の投影面積の平方根が、１０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第１面と第３面とが、固相接合されていてもよい。

上記の超音波探傷試験用標準試験片においては、第１部材及び第２部材が、軸受鋼製であってもよい。

本発明の一態様に係る超音波探傷試験方法は、上記の超音波探傷試験用標準試験片に対して超音波である第１入射波を照射するとともに、第１孔で反射された第１入射波である第１反射波を受信する工程と、試験対象物に対して超音波である第２入射波を照射するとともに、試験対象物中に含まれる非金属介在物によって反射された第２入射波である第２反射波を受信するする工程と、第２反射波に基づいて試験対象物の良品判定を行う工程とを備える。良品判定の閾値は、第１反射波に基づいて決定される。

上記の超音波探傷試験方法においては、試験対象物が、軸受部品であってもよい。上記の超音波探傷試験方法においては、試験対象物が、軸受に挿入される軸部材であってもよい。上記の超音波探傷試験方法においては、試験対象物が、軸受が取り付けられるハウジング部材であってもよい。

本発明の一態様に係る軸受部品の製造方法は、加工対象物を準備する工程と、加工対象物に対して上記の超音波探傷試験方法を行う工程と、上記の超音波探傷試験方法にしたがって良品判定がなされた加工対象物に対して、焼き入れ及び焼き戻しを行う工程とを備える。

本発明の一態様に係る軸受部品の製造方法は、加工対象物を準備する工程と、加工対象物に対して焼き入れ及び焼き戻しを行う工程と、焼き入れ及び焼き戻しが行われた加工対象物の表面に対して、機械加工を行う工程と、機械加工が行われた後に、加工対象物に対して上記の超音波探傷試験を行う工程とを備える。

上記の軸受部品の製造方法は、焼き入れ及び焼き戻しが行われた加工対象物の表面に対して、化成処理による表面処理を行う工程をさらに備えていてもよい。表面処理は、機械加工が行われた後、上記の超音波探傷試験が行われる前に行われてもよい。

本発明の一態様に係る超音波探傷試験用標準試験片、それを用いた超音波探傷試験及び軸受部品の製造方法によると、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を評価することが可能となる。

実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の正面図である。 実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の製造方法を示す工程図である。 実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法に用いられる試験装置４の概略を示す模式図である。 実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法を示す工程図である。 実施形態に係る軸受部品２０の上面図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。 実施形態に係る軸受部品２０の製造方法を示す工程図である。

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の構成）
以下に、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の構成を説明する。

図１は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の正面図である。図２は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の上面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。なお、図２においては、第１面１１における第１部材１の形状を明らかにするため、第２部材２は、点線で表示している。図１に示すように、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０は、第１部材１と、第２部材２とを有している。

第１部材１及び第２部材２は、鋼製であることが好ましい。第１部材１及び第２部材２を構成している鋼は、例えば軸受鋼である。第１部材１及び第２部材２を構成している鋼は、好ましくはＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に規定される高炭素クロム軸受鋼である。第１部材１を構成する鋼の鋼種と第２部材２を構成する鋼の鋼種とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

第１部材１は、第１面１１と、第２面１２とを有している。第２面１２は、第１面１１の反対面である。第２部材２は、第３面２１と、第４面２２とを有している。第３面２１は、第１面１１に接合されている。第１面１１と第３面２１との接合は、例えば固相接合により行われている。但し、第１面１１と第３面２１との接合方法は、これに限られるものではない。第４面２２は、第３面２１の反対面である。

図２及び図３に示されるように、第１面１１には、第１孔１３が設けられている。第１孔の数は、複数である。図２においては、第１孔１３の数は５とされているが、第１孔１３の数は、これに限られるものではない。複数の第１孔１３は、第１欠陥群を構成している。第１孔１３は、第１面１１から第２面１２に向かう方向に窪んでいる。第１孔１３の断面形状は、例えば、部分円形状又は部分楕円形状である。但し、第１孔１３の断面形状は、これに限られるものではない。

第１面１１において、隣接する第１孔１３は、互いに間隔Ｌ１だけ離間して配置されている。第１孔１３は、第１面１１に垂直な方向からみた投影面積Ａ１を有している。投影面積Ａ１の平方根は、好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下である。間隔Ｌ１は、投影面積Ａ１の平方根の２倍以下である。間隔Ｌ１は、投影面積Ａ１の平方根の１倍以下であることが好ましい。

図２の例においては、第１孔１３は、第１面１１に垂直な方向からみて規則的に配列されているが、第１孔１３は、第１面１１に垂直な方向からみて不規則に配列されていてもよい。この場合には、間隔Ｌ１の値としては、隣接する第１孔１３の間隔のうち、最も小さいものの値を採用する。

図２の例においては、第１面に垂直な方向からみた第１孔１３の投影面積は、全ての第１孔１３について同一であるが、第１面１１に垂直な方向からみた第１孔１３の投影面積は、第１孔１３ごとに異なっていてもよい。

上記のとおり、第１面１１と第３面２１とは、接合されている。そのため、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０中には、第１孔１３と第３面２１とにより画される空間が存在している。この空間は、鋼材中に存在する介在物を模擬している。この空間には、非金属介在物Ｐ１が充填されていてもよい。非金属介在物Ｐ１は、例えばアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）、硫化マンガン（ＭｎＳ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等である。但し、非金属介在物Ｐ１は、これに限られるものではない。

図２及び図３に示すように、第１面１１には、第２孔１４がさらに設けられていてもよい。第２孔１４の数は、複数である。図２の例においては、第２孔１４の数は５とされているが、第２孔１４の数は、これに限られるものではない。複数の第２孔１４は、第２欠陥群を構成している。第２孔１４は、第１面１１から第２面１２に向かう方向に窪んでいる。第２孔１４の断面形状は、例えば、部分円形状又は部分楕円形状である。但し、第２孔１４の断面形状は、これに限られるものではない。

第１面１１において、隣接する第２孔１４は、互いに間隔Ｌ２だけ離間して配置されている。第２孔１４は、第１面１１に垂直な方向からみた投影面積Ａ２を有している。投影面積Ａ２の平方根は、好ましくは、１０μｍ以上５０μｍ以下である。間隔Ｌ２は、投影面積Ａ２の平方根の２倍以下である。間隔Ｌ２は、投影面積Ａ２の平方根の１倍以下であることが好ましい。

図２の例においては、第２孔１４は、第１面１１に垂直な方向からみて規則的に配列されているが、第２孔１４は、第１面１１に垂直な方向からみて不規則に配列されていてもよい。この場合には、間隔Ｌ２の値としては、隣接する第２孔１４の間隔のうち、最も小さいものの値を採用する。

図２の例においては、第１面に垂直な方向からみた第２孔１４の投影面積は、全ての第２孔１４について同一であるが、第１面１１に垂直な方向からみた第２孔１４の投影面積は、第２孔１４ごとに異なっていてもよい。

上記のとおり、第１面１１と第３面２１とは、接合されている。そのため、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０中には、第２孔１４と第３面２１とにより画される空間が存在している。この空間は、鋼材中に存在する介在物を模擬している。この空間には、非金属介在物Ｐ１が充填されていてもよい。非金属介在物Ｐ２は、例えばアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）、硫化マンガン（ＭｎＳ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等である。但し、非金属介在物Ｐ２は、これに限られるものではない。

間隔Ｌ１は、間隔Ｌ２と異なっていてもよい。投影面積Ａ１は、投影面積Ａ２と異なっていてもよい。第１孔１３の数は、第２孔１４の数と異なっていてもよい。要するに、間隔Ｌ１と間隔Ｌ２とが異なる、投影面積Ａ１と投影面積Ａ２とが異なる、及び第１孔１３の数と第２孔１４の数とが異なるとの関係の少なくとも１つが充足されていてもよい。

（実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の製造方法）
以下に、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の製造方法を説明する。

図４は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の製造方法は、第１工程Ｓ１と、第２工程Ｓ２と、第３工程Ｓ３とを有している。

第１工程Ｓ１においては、第１部材１と、第２部材２とが準備される。第２工程Ｓ２においては、第１面１１に、複数の第１孔１３が形成される。第１孔１３の形成は、例えば第１面１１に対してエッチングを行うことにより形成される。但し、第１孔１３の形成方法は、これに限られるものではない。第２工程Ｓ２においては、第１面１１に、複数の第２孔１４が形成されてもよい。第２孔１４の形成は、第１孔１３の形成と同様の方法により行われることが好ましい。第２孔１４の形成は、第１孔１３の形成と同時に行われることが好ましい。

第３工程Ｓ３においては、第１部材１と第２部材２との接合が行われる。より具体的には、第３工程Ｓ３においては、第１面１１と第３面２１との接合が行われる。第１面１１と第３面２１との接合は、例えば固相接合により行われる。第１面１１と第３面２１との接合においては、第１に、接合治具により、第１部材１及び第２部材２が、第１面１１と第３面２１とが対向するように挟持されることで、第１面１１と第３面２１との間に加圧が行われる。第１面１１と第３面２１との接合においては、第２に、第１部材１と第２部材２とが接合治具により挟持された状態で、加熱が行われる。以上により、第１面１１と第３面２１との接合が達成される。なお、第１面１１と第３面２１との接合方法は、これに限られるものではない。

（実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法）
以下に、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法を説明する。

実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法における試験対象物３は、例えば軸受部品である。軸受部品は、例えば、転がり軸受の内輪、転がり軸受の外輪、転がり軸受の転動体等である。但し、軸受部品は、これらに限られるものではない。試験対象物３は、軸受（例えば転がり軸受）に挿入される軸部材であってもよい。試験対象物３は、軸受が取り付けられるハウジング部材であってもよい。

図５は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法に用いられる試験装置４の概略を示す模式図である。図５に示すように、試験装置４は、装置本体４１と、探触子４２と、モニタ４３を有している。探触子４２は、装置本体４１に接続されている。探触子４２は、超音波を発信するとともに、反射された超音波を受信する。モニタ４３は、例えば装置本体４１に取り付けられている。モニタ４３は、探触子４２が受信した超音波に基づく信号を表示する。

図６は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法を示す工程図である。図６に示すように、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験方法は、第１工程Ｓ４と、第２工程Ｓ５と、第３工程Ｓ６とを有している。

第１工程Ｓ４においては、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０に対して、超音波Ｕ１が送信されるとともに、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の内部において反射した超音波Ｕ１（反射波Ｒ１）を受信する。超音波Ｕ１は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の内部にある複数の第１孔１３により構成される第１欠陥群（複数の第２孔１４により構成される第２欠陥群）により反射される。試験装置４は、反射波Ｒ１に基づいて、超音波探傷試験における良品判定の閾値を設定する。

第２工程Ｓ５においては、試験対象物３に対して、超音波Ｕ２が送信されるとともに、試験対象物３の内部において反射した超音波Ｕ２（反射波Ｒ２）を受信する。超音波Ｕ２は、試験対象物３の内部にある複数の非金属介在物Ｐ３により構成される欠陥群により反射される。第３工程Ｓ６においては、試験装置４は、反射波Ｒ２と第１工程Ｓ４において設定された閾値とを比較する。これにより、試験装置４は、試験対象物３の超音波探傷試験における良品判定を行う。

なお、本試験片に対して実施する非破壊検査は、超音波探傷試験に限らず、渦流探傷試験、放射線透化試験、バルクハウゼン等の非破壊検査手法を用いてもよい。

（実施形態に係る軸受部品２０の構成）
以下に、実施形態に係る軸受部品２０の構成を説明する。

図７は、実施形態に係る軸受部品２０の上面図である。図８は、図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。図７及び図８に示すように、実施形態に係る軸受部品２０は、例えば転がり軸受の内輪である。但し、実施形態に係る軸受部品２０は、これに限られるものではない。例えば、実施形態に係る軸受部品２０は、転がり軸受の外輪であってもよく、転がり軸受の転動体であってもよい。

実施形態に係る軸受部品２０は、鋼製であることが好ましい。実施形態に係る軸受部品２０を構成している鋼は、例えば軸受鋼である。実施形態に係る軸受部品２０を構成している鋼は、好ましくはＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に規定される高炭素クロム軸受鋼である。実施形態に係る軸受部品２０を構成している鋼は、１０μｍ以上５０μｍ以下の非金属介在物を含有していてもよい。

実施形態に係る軸受部品２０は、リング状の形状を有している。上面２０ａと、底面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。上面２０ａ及び底面２０ｂは、実施形態に係る軸受部品２０の中心軸方向における端面を構成している。底面２０ｂは、上面２０ａの反対面である。内周面２０ｃ及び外周面２０ｄは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。内周面２０ｃと実施形態に係る軸受部品２０の中心軸との距離は、外周面２０ｄと実施形態に係る軸受部品２０の中心軸との距離よりも小さくなっている。外周面２０ｄは、軌道面を構成している。外周面２０ｄには、軌道溝が形成されている。

（実施形態に係る軸受部品２０の製造方法）
以下に、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法を説明する。

図９は、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法を示す工程図である。図９に示すように、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法は、第１工程Ｓ７と、第２工程Ｓ８と、第３工程Ｓ９とを有している。実施形態に係る軸受部品２０の製造方法は、第４工程Ｓ１０をさらに有していてもよい。

第１工程Ｓ７においては、加工対象物の準備が行われる。加工対象物は、第３工程Ｓ９を経ることにより実施形態に係る軸受部品２０となる部材である。加工対象物は、鋼製であることが好ましい。加工対象物を構成する鋼は、例えば軸受鋼である。加工対象物を構成している鋼は、好ましくはＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に規定される高炭素クロム軸受鋼である。加工対象物を構成している鋼は、１０μｍ以上５０μｍ以下の非金属介在物を含有していてもよい。

第２工程Ｓ８においては、加工対象物に対する超音波探傷試験が行われる。加工対象物に対する超音波探傷試験は、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた上記の超音波探傷試験方法にしたがって行われる。この超音波探傷試験において良品判定がなされた加工対象物に対しては、第３工程Ｓ９が行われ、この超音波探傷試験において良品判定がなされなかった加工対象物に対しては、第３工程Ｓ９が行われない。

第３工程Ｓ９においては、加工対象物に対する熱処理が行われる。より具体的には、加工対象物に対する焼き入れ及び焼き戻しが行われる。この焼き入れ及び焼き戻しは、従来公知の方法にしたがって行われる。第４工程Ｓ１０においては、焼き入れ及び焼き戻しの後に、加工対象物に対する後処理が行われる。この後処理においては、加工対象部材の洗浄、加工対象部材に対する研削、研磨等の機械加工が行われる。また、第４工程Ｓ１０においては、機械加工が行われた後に、黒染処理等の化成処理による表面処理がなされてもよい。以上により、実施形態に係る軸受部品２０の製造が行われる。

（実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例）
以下に、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例を説明する。実施形態に係る軸受部品の製造方法の変形例は、第１工程Ｓ７と、第２工程Ｓ８と、第３工程Ｓ９と、第４工程Ｓ１０とを有している。実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例においては、第３工程Ｓ９は、第１工程Ｓ７の後に行われ、第４工程Ｓ１０は、第３工程Ｓ９の後に行われる。実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例においては、第２工程Ｓ８は、第４工程Ｓ１０の後に行われる。

なお、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例では、第２工程Ｓ８が第３工程Ｓ９及び第４工程Ｓ１０の後に行われる（このことを別の観点からいえば、第３工程Ｓ９及び第４工程Ｓ１０は、超音波探傷試験による良品判定が行われる前に行われる）ため、第３工程Ｓ９及び第４工程Ｓ１０は、加工対象物が良品であるか否かを区別することなく行われる。

実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例においては、加工対象物に対する超音波探傷試験が、加工対象物に対する機械加工、表面処理が行われた後に行われる。そのため、超音波探傷試験における検査対象物の表面は、機械加工、表面処理が行われる前に超音波探傷試験を行う場合と比較して表面粗さが小さくなる。その結果、超音波探傷試験における検査対象物の表面において、超音波の減衰を抑制することができる。したがって、実施形態に係る軸受部品２０の製造方法の変形例によると、超音波探傷試験の精度の向上が可能となる。

（実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０、それを用いた超音波探傷試験方法及びそれを用いた軸受部品の製造方法の効果）
以下に、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０、それを用いた超音波探傷試験方法及びそれを用いた軸受部品の製造方法の効果を説明する。

実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０は、第１面１１に設けられた複数の第１孔１３を有している。第１面１１における第１孔１３の間隔Ｌ１は、第１面１１に垂直な方向からみた第１孔１３の投影面積Ａ１の平方根の２倍以下となっている。そのため、間隔Ｌ１が投影面積Ａ１の平方根の２倍以下となるように第１孔１３が配置されている場合には、複数の第１孔１３により、鋼材中の狭い範囲内に凝集して存在する欠陥が模擬される。

したがって、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いることにより、超音波探傷試験において、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を評価することにより、検査限界の見極めや検査条件の最適化が可能となる。

通常、１０μｍ以上５０μｍ以下の介在物が鋼材中に存在したとしても、そのような介在物が鋼材の疲労寿命に与える影響は小さい。しかしながら、そのような介在物であったとしても、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している場合には、複数の介在物が１つの大きな介在物であるかのうようにふるまうことにより、疲労寿命に大きな影響を与える。実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０において、投影面積Ａ１の平方根が１０μｍ以上５０μｍ以下である場合、単体では鋼材の疲労寿命に大きな影響を与えない介在物が狭い範囲に凝集して存在している場合の影響を評価することが可能となる。

実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０において、第１面１１に複数の第２孔１４が設けられている場合には、実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０の内部に大きさ、間隔及び数の少なくとも１つが、複数の第１孔１３により構成される第１欠陥群とは異なる第２欠陥群が形成される。そのため、この場合には、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を、より精度よく評価することが可能となる。

実施形態に係る超音波探傷試験用標準試験片１０を用いた超音波探傷試験及び軸受部品の製造方法によると、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を良品判定の閾値に反映させることにより、鋼材中の狭い範囲に凝集して存在している複数の小さな介在物の影響を考慮した超音波探傷試験及び軸受部品の製造を行うことができる。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、超音波探傷試験用標準試験片、それを用いた超音波探傷試験方法及び軸受部品の製造方法に特に有利に適用することができる。

１ 第１部材、２ 第２部材、３ 試験対象物、４ 試験装置、１０ 超音波探傷試験用標準試験片、１１ 第１面、１２ 第２面、１３ 第１孔、１４ 第２孔、２０ 軸受部品、２０ａ 上面、２０ｂ 底面、２０ｃ 内周面、２０ｄ 外周面、２１ 第３面、２２ 第４面、４１ 装置本体、４２ 探触子、４３ モニタ、Ａ１，Ａ２ 投影面積、Ｌ１，Ｌ２ 間隔、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 非金属介在物、Ｒ１，Ｒ２ 反射波、Ｓ１ 第１工程、Ｓ２ 第２工程、Ｓ３ 第３工程、Ｓ４ 第１工程、Ｓ５ 第２工程、Ｓ６ 第３工程、Ｓ７ 第１工程、Ｓ８ 第２工程、Ｓ９ 第３工程、Ｓ１０ 第４工程、Ｕ１，Ｕ２ 超音波。

Claims (16)

1. 第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有する第１部材と、
   前記第１面に接合される第３面と、前記第３面の反対面である第４面とを有する第２部材とを備え、
   前記第１面には、前記第１面から前記第２面に向かう方向に窪む複数の第１孔が設けられ、
   隣接する前記第１孔の前記第１面における間隔は、前記第１面に垂直な方向からみた前記第１孔の投影面積の平方根の２倍以下である、超音波探傷試験用標準試験片。
2. 隣接する前記第１孔の前記第１面における間隔は、前記第１面に垂直な方向からみた前記第１孔の投影面積の平方根の１倍以下である、請求項１に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
3. 前記第１孔と前記第３面とにより画される空間内に非金属介在物が充填される、請求項１又は請求項２に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
4. 前記第１面に垂直な方向からみた前記第１孔の投影面積の平方根は、１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
5. 前記第１面には、前記第１面から前記第２面に向かう方向に窪む複数の第２孔がさらに設けられ、
   前記第１孔の数と前記第２孔の数とが異なる、隣接する前記第１孔の前記第１面における間隔と隣接する前記第２孔の前記第１面における間隔とが異なる及び前記第１面に垂直な方向からみた前記第１孔の投影面積と前記第１面に垂直な方向からみた前記第２孔の投影面積とが異なるとの関係の少なくとも１つが充足される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
6. 前記第２孔と前記第３面とにより画される空間内に非金属介在物が充填される、請求項５に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
7. 前記第１面に垂直な方向からみた前記第２孔の投影面積の平方根は、１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項５又は請求項６に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
8. 前記第１面と前記第３面とは、固相接合される、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
9. 前記第１部材及び前記第２部材は、軸受鋼製である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の超音波探傷試験用標準試験片。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の前記超音波探傷試験用標準試験片に対して超音波である第１入射波を照射するとともに、前記第１孔で反射された前記第１入射波である第１反射波を受信する工程と、
    試験対象物に対して超音波である第２入射波を照射するとともに、前記試験対象物中に含まれる非金属介在物によって反射された前記第２入射波である第２反射波を受信するする工程と、
    前記第２反射波に基づいて前記試験対象物の良品判定を行う工程とを備え、
    前記良品判定の閾値は、前記第１反射波に基づいて決定される、超音波探傷試験方法。
11. 前記試験対象物は、軸受部品である、請求項１０に記載の超音波探傷試験方法。
12. 前記試験対象物は、軸受に挿入される軸部材である、請求項１０に記載の超音波探傷試験方法。
13. 前記試験対象物は、軸受が取り付けられるハウジング部材である、請求項１０に記載の超音波探傷試験方法。
14. 加工対象物を準備する工程と、
    前記加工対象物に対して請求項１０〜請求項１３のいずれか１項に記載の前記超音波探傷試験方法を行う工程と、
    前記超音波探傷試験方法にしたがって前記良品判定がなされた前記加工対象物に対し、焼き入れ及び焼き戻しを行う工程とを備える、軸受部品の製造方法。
15. 加工対象物を準備する工程と、
    前記加工対象物に対して焼き入れ及び焼き戻しを行う工程と、
    前記焼き入れ及び前記焼き戻しが行われた前記加工対象物の表面に対して、機械加工を行う工程と、
    前記機械加工が行われた後に、前記加工対象物に対して請求項１０〜請求項１３のいずれか１項に記載の前記超音波探傷試験を行う工程とを備える、軸受部品の製造方法。
16. 前記焼き入れ及び前記焼き戻しが行われた前記加工対象物の前記表面に対して、化成処理による表面処理を行う工程をさらに備え、
    前記表面処理は、前記機械加工が行われた後、前記超音波探傷試験が行われる前に行われる、請求項１５に記載の軸受部品の製造方法。

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