JP2022528588A - ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体を提供し、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法は、無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集し、試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。本発明の試験サンプルは、調整されて小さなサイズの試験サンプルに切断される必要はなく、破壊されず無傷のファインセラミックの非破壊検査を行い、材料自体が破壊されることはなく、試験データの精度が向上し、試験サンプルの損傷も回避され、試験サンプルの再利用が実現される。【選択図】なし
Description
本発明は、ファインセラミックの弾性率の検査の技術分野に関し、特にファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体に関する。
現在、ファインセラミック材料の弾性率の特性評価には、破壊試験の手段や方法が主に使用され、ファインセラミック材料の弾性率に関する既存の試験装置のほとんどは、大型の試験サンプルには適しておらず、検査は試験サンプルを適切なサイズに機械加工することによってのみ実行でき、つまり、ファインセラミック材料自体を切断し、再切断によって得られた小さなサイズの材料を検査する必要があるため、大きなサイズの製品が破壊され、破壊試験後に試験対象のサンプルを再利用できなくなり、大きな浪費になる。また、そのような破壊的な試験は、材料の性能を破壊し、材料の性能と比較して、試験結果には大きな試験エラーが含まれる可能性があり、材料の弾性率を正確に特徴付けることはできない。
従って、先行技術には欠陥があり、改善および発展する必要がある。
本発明が解決するための技術的課題は、先行技術的上記欠陥に対して、大きなサイズのファインセラミックが弾性率の試験中に破壊されて再利用することができず、試験されたデータもより大きな誤差を有するという先行技術の問題を解決するために、ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体を提供することを目的とする。
本発明が上記の問題を解決するための技術的解決策は、以下の通りである。ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法は以下を含む。
無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集し、
試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
さらに、前記無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集する前に、さらに以下を含む。
超音波とリバウンドの２パラメータに基づくファインセラミックの弾性率の非破壊検査システムを予め構築し、
その内に、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査システムには、自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれ、前記自動制御・検査機構にはサンプル設置コンポーネントおよびリバウンド検査コンポーネントが含まれる。
超音波とリバウンドの２パラメータに基づくファインセラミックの弾性率の非破壊検査システムを予め構築し、
その内に、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査システムには、自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれ、前記自動制御・検査機構にはサンプル設置コンポーネントおよびリバウンド検査コンポーネントが含まれる。
さらに、前記無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集することは、具体的に以下を含む。
前記ファインセラミックをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、超音波探傷検査装置の超音波送信機と超音波受信機を制御し、前記超音波送信機と超音波受信機を前記ファインセラミックの２つの反対側面の検査点に調節し、
前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集し、
試験サンプルの各側面上の検査点に対して超音波検査を行う。
前記ファインセラミックをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、超音波探傷検査装置の超音波送信機と超音波受信機を制御し、前記超音波送信機と超音波受信機を前記ファインセラミックの２つの反対側面の検査点に調節し、
前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集し、
試験サンプルの各側面上の検査点に対して超音波検査を行う。
さらに、前記試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
ファインセラミックをリバウンド検査コンポーネントのリバウンド試験棒と同一水平面の位置に調節し、
ファインセラミックの各側面の厚さ方向の中心線に等間隔に検査点を設定し、
前記リバウンド試験棒を制御して検査点と垂直に合わせ、各検査点のリバウンド値を検査し、試験サンプルの各側面のリバウンド試験データを収集する。
ファインセラミックをリバウンド検査コンポーネントのリバウンド試験棒と同一水平面の位置に調節し、
ファインセラミックの各側面の厚さ方向の中心線に等間隔に検査点を設定し、
前記リバウンド試験棒を制御して検査点と垂直に合わせ、各検査点のリバウンド値を検査し、試験サンプルの各側面のリバウンド試験データを収集する。
さらに、前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得することは、具体的に以下を含む。
自動制御・検査機構によって前記超音波試験データおよびリバウンド試験データを取得し、データ処理機構に記録し、
データモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入し、公式と対応の量の変換を行い、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
自動制御・検査機構によって前記超音波試験データおよびリバウンド試験データを取得し、データ処理機構に記録し、
データモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入し、公式と対応の量の変換を行い、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
さらに、試験サンプルの検査の前に予備処理を行い、予備処理のステップは以下の通りである。
測定するファインセラミックから少なくとも５組の異なる機械的性能の試験サンプルを選択し、各組の機械的性能を有するファインセラミックの試験サンプルの数が少なくとも８つであり、選択された試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下に４８ｈ放置して硬化させ、試験サンプルを取得する。
各試験サンプルの超音波検査およびリバウンド検査の具体的なステップは以下の通りである。
各試験サンプルの各側面上に等間隔で分布された少なくとも８つの検査点を均一に選択し、
検査点ごとに１回の超音波検査を行い、各検査点の超音波の幅方向速度ＶＬおよび超音波の厚さ方向速度Ｖｈを取得し、
検査点ごとに１回のリバウンド検査をして各リバウンド値Ｒを取得し、
読み取った超音波の幅方向速度ＶＬの平均値を該試験サンプルの超音波の幅方向速度の実効値とし、超音波の厚さ方向速度Ｖｈの平均値を該試験サンプルの超音波の厚さ方向速度の実効値とし、リバウンド値Ｒの平均値を該試験サンプルのリバウンド実効値とする。
測定するファインセラミックから少なくとも５組の異なる機械的性能の試験サンプルを選択し、各組の機械的性能を有するファインセラミックの試験サンプルの数が少なくとも８つであり、選択された試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下に４８ｈ放置して硬化させ、試験サンプルを取得する。
各試験サンプルの超音波検査およびリバウンド検査の具体的なステップは以下の通りである。
各試験サンプルの各側面上に等間隔で分布された少なくとも８つの検査点を均一に選択し、
検査点ごとに１回の超音波検査を行い、各検査点の超音波の幅方向速度ＶＬおよび超音波の厚さ方向速度Ｖｈを取得し、
検査点ごとに１回のリバウンド検査をして各リバウンド値Ｒを取得し、
読み取った超音波の幅方向速度ＶＬの平均値を該試験サンプルの超音波の幅方向速度の実効値とし、超音波の厚さ方向速度Ｖｈの平均値を該試験サンプルの超音波の厚さ方向速度の実効値とし、リバウンド値Ｒの平均値を該試験サンプルのリバウンド実効値とする。
さらに、前記データモデルは、
であり、その内に、
Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、
Ａは係数因数で、その値の範囲はｅ１．１～ｅ３．４であり、
Ｂは音波因数で、その値の範囲は０～２．７であり、
Ｃはリバウンド因数で、その値の範囲は０～１．０であり、
ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｒはリバウンド値である。
Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、
Ａは係数因数で、その値の範囲はｅ１．１～ｅ３．４であり、
Ｂは音波因数で、その値の範囲は０～２．７であり、
Ｃはリバウンド因数で、その値の範囲は０～１．０であり、
ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｒはリバウンド値である。
さらに、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法には、さらに以下を含む。
機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成し、
得られたリバウンド実効値と超音波実効値に応じて、構築されたデータモデルを使用して計算と解析を行い弾性率Ｅを取得し、
各組の各試験サンプルの弾性率Ｅの実効値を取得し、その算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率Ｅとする。
機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成し、
得られたリバウンド実効値と超音波実効値に応じて、構築されたデータモデルを使用して計算と解析を行い弾性率Ｅを取得し、
各組の各試験サンプルの弾性率Ｅの実効値を取得し、その算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率Ｅとする。
技術的問題を解決するために本発明によって採用される別の技術的解決策は以下の装置である。メモリ、プロセッサ及前記メモリに記憶され前記プロセッサで実行されるファインセラミックの弾性率非破壊検査プログラムを含み、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査プログラムが前記プロセッサで実行されると、上記のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法のステップが実現され得る。
技術的問題を解決するために本発明によって採用される別の技術的解決策は以下の記憶媒体である。前記記憶媒体にコンピュータープログラムが記憶され、前記コンピュータープログラムが実行されると、上記のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法が実現される。
有益な効果は以下の通りである。本発明はファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体を提供し、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法は以下を含む。
無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集し、試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集し、試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
本発明の試験サンプルは、調整されて小さなサイズの試験サンプルに切断される必要はなく、破壊されず無傷のファインセラミックの非破壊検査を行い、材料自体が破壊されることはなく、試験データの精度が向上し、試験サンプルの損傷も回避され、試験サンプルの再利用が実現される。
本開示の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、本開示は、添付の図面および実施例を参照して以下にさらに詳細に説明される。本明細書に記載の特定の実施例は、単に本開示を説明するためのものであり、本開示を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
ファインセラミックの弾性率検査は、現在主に標準ＧＢ／Ｔ６５６９－２００６「ファインセラミックの曲げ強度試験方法」およびＧＢ／Ｔ１０７００－２００６「ファインセラミックの弾性率試験方法」に規定されている破壊的検査方法によって行われ、弾性率を特徴づけるために国内外で広く受け入れられている非破壊検査方法はまだない。上面面積が１．６２ｍ２以上のファインセラミックの材料に対して、既存の検査方法には、実際の操作プロセスにおいて以下のいくつかの問題がある。
（１）ファインセラミックの弾性率に関する既存の試験方法や装置のほとんどは、（例えば上面面積≧１．６２ｍ２のファインセラミック板）の試験サンプルに適しておらず、試験サンプルを加工して適切なサイズのサンプルを得ることによってのみ実行でき、つまり、大型のファインセラミックの場合、元の試験サンプルからサンプルを切断する必要があり、元のファインセラミックの弾性率が破壊され、超高強度のファインセラミックの中には、試験装置の本来の能力に限界があるため、破壊的な方法で試験しても弾性率を正確に特性化できないものがある。
（２）弾性率を試験するための従来の破壊試験では、ランダムサンプリングや系統抽出などのサンプリング方法で試験するサンプルを選択し、それらの試験データは、材料のバッチの実際の強度指標として使用され、特定の確率またはエラーがある。
（３）既存の検査装置のほとんどは大型板（例えば上面面積≧１．６２ｍ２のセラミック板）に適しておらず、その検査弾性率がＧＢ／Ｔ１０７００－２００６「ファインセラミックの弾性率試験方法」に規定されている要件に従い、規定サイズの検査サンプルを用意する必要がある。さらに試験サンプルサイズには高い精度が必要で、サンプル準備プロセスが複雑で面倒であり、手動操作と装置の精度に対する要件が高く、サンプル準備プロセスの条件またはプロセスに大きく影響され、その検査結果が材料自身の性能と比較すると、大きな検査誤差が発生する可能性があるため、材料の弾性率を実際に表現することができない。
（４）測定するサンプルが破壊的検査された後、再利用できなくなり、大きな浪費になる。大型ファインセラミック材料の場合、浪費が一層多くなる。
本発明はファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体を提供する。超音波リバウンド方法によって無機非金属板の弾性率を検査し、超音波およびリバウンドの２パラメータと非金属材料弾性率の非破壊検査モデルを構築し、以下の問題を解決する。
第１に、従来のファインセラミックを破壊的弾性率検査を行った後、材料が使用されなくなり廃棄物となることによる資源の浪費、環境汚染、経済的損失の問題を解決する。
第２に、従来のファインセラミックの弾性率検査において、製品のサイズが不規則またはサイズが大きい場合は、指定されたサイズ要件を満たす標準試験サンプルを準備する必要がある。試験プロセス全体が面倒であり、試験期間が長いという問題を解決し、非標準の機械加工された試験サンプルによって引き起こされる影響を回避するとともに、大型の試験片は、切断などの破壊検査を行わずに非破壊検査を行うため、ファインセラミックの弾性率の精度が保証される。
第３に、本発明で採用した非破壊検査方法は、サンプル容量を拡大し、１００％のサンプリング検査を実現することさえ可能であり、抜取検査用の試験サンプルが少ないため試験サンプルが製品の全体的な性能に対して十分に代表的ではないという問題を解決し、稼働中の製品の検査を実現する。
本発明の方法は、材料の本来の特性を破壊することなく、ファインセラミック材料の弾性率を直接試験することができるので、試験結果の精度が保証され、検査された材料は依然として使用され得る。この方法は、製造工程での品質管理と使用工程での材料の選択と品質監視のための積極的な促進機能を備えており、産業技術を進歩させるために積極的な重要性を持つ。
図１を参照して、図１は本発明によって提供されるファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法のフローチャートであり、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法は以下を含む。
Ｓ１００、無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集する。
ある実施形態では、前記ステップＳ１００の前にさらに以下を含む。
Ｓ１１、超音波とリバウンドの２パラメータに基づくファインセラミックの弾性率の非破壊検査システムを予め構築し、
その内に、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査システムには自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれる。
Ｓ１１、超音波とリバウンドの２パラメータに基づくファインセラミックの弾性率の非破壊検査システムを予め構築し、
その内に、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査システムには自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれる。
さらに、前記自動制御・検査機構にはサンプル設置コンポーネントおよびリバウンド検査コンポーネントが含まれる。
具体的に、本発明は、まず、ファインセラミックの弾性率について、超音波およびリバウンドの２パラメータベースの非破壊検査システムを構築する。該システムには、自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれる。前記自動検査モジュールにはサンプル設置コンポーネントおよび検査コンポーネントがさらに含まれる。
本発明によって提供されるファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法において、検査するファインセラミックは切断処理されず、つまり、無傷のファインセラミックとは形状やサイズに関係することなく、そのまま弾性率を検査し、ファインセラミックの弾性率検査の精度をさらに確保し、ファインセラミック試験サンプルが破壊されずに、ファインセラミック試験サンプルが検査された後のリソースの浪費を回避することができる。
なお、前記第１検査位置は超音波データの検査位置であり、検査する時、まず無傷のファインセラミック試験サンプルをサンプル設置コンポーネントに入れ、前記サンプル設置コンポーネントを介して試験サンプルを制御して第１検査位置に入るようにする。
ある好ましい実施例では、前記ステップＳ１００は、具体的に以下を含む。
ステップＳ１１０、前記ファインセラミックをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、超音波探傷検査装置の超音波送信機と超音波受信機を制御し、前記超音波送信機と超音波受信機を前記ファインセラミックの２つの反対側面の検査点に調節する。
ステップＳ１２０、前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集する。
ステップＳ１３０、試験サンプルの各側面上の検査点に対して超音波検査を行う。
ステップＳ１１０、前記ファインセラミックをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、超音波探傷検査装置の超音波送信機と超音波受信機を制御し、前記超音波送信機と超音波受信機を前記ファインセラミックの２つの反対側面の検査点に調節する。
ステップＳ１２０、前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集する。
ステップＳ１３０、試験サンプルの各側面上の検査点に対して超音波検査を行う。
具体的に、図２に示すように、試験サンプル１０が第１検査位置に固定され、図３では、超音波探傷検査装置の超音波送信プローブ１と超音波受信プローブ２が対向して配置される。ステップａ、試験サンプルが第１検査位置に入れ固定される。ステップｂ、超音波探傷検査装置を対応して自動調整し、超音波送信プローブと超音波受信プローブをそれぞれ超音波探傷検査装置の両端に接続し、前記超音波送信プローブと超音波受信プローブを前記試験サンプルの２つの反対側面の検査点に調節する。ステップｃ、前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集し、最後にステップｂとステップｃを繰り返して、試験サンプルの各側面に対して超音波検査を行い、該試験サンプルのより多くの超音波試験データを取得して、検査精度のさらなる改善に寄与する。なお、２つの検査点の間隔が少なくとも２０ｍｍ以上であり、前記検査点が各側面に均一に分布されると、検査精度が一層向上する。
ステップＳ２００、試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集する。
本発明において超音波検査とリバウンド検査の時、サンプルの位置が異なり、ある実施例ではリバウンド検査における試験サンプルの位置が通常、超音波検査における試験サンプルの位置の比較的上端に設定される。
いくつかの好ましい実施例では、前記ステップＳ２００は、具体的に以下を含む。
ステップＳ２１０、ファインセラミックをリバウンド検査コンポーネントのリバウンド試験棒と同一水平面の位置に調節する。
ステップＳ２２０、ファインセラミックの各側面の厚さ方向の中心線に等間隔に検査点を設定する。
ステップＳ２３０、前記リバウンド試験棒を制御して検査点と垂直に合わせ、各検査点のリバウンド値を検査し、試験サンプルの各側面のリバウンド試験データを収集する。
ステップＳ２１０、ファインセラミックをリバウンド検査コンポーネントのリバウンド試験棒と同一水平面の位置に調節する。
ステップＳ２２０、ファインセラミックの各側面の厚さ方向の中心線に等間隔に検査点を設定する。
ステップＳ２３０、前記リバウンド試験棒を制御して検査点と垂直に合わせ、各検査点のリバウンド値を検査し、試験サンプルの各側面のリバウンド試験データを収集する。
試験サンプルのリバウンド検査が超音波検査の後に行われ、試験サンプルの超音波探傷検査が終了した後、自動制御・検査機構のサンプル設置コンポーネントが試験サンプルの位置を、ファインセラミックをリバウンド試験コンポーネントのリバウンド試験棒と同じ水平面に調整し、すなわち、前記リバウンド試験棒を厚さ方向のファインセラミックの側面の中心線上に配置された等間隔の検査点と垂直に整列し、検査点の間隔が少なくとも２０ｍｍ以上であり、側面上に均一に分布され、検査点が設定された後、レジリオメータが自動的に調整して試験サンプルの検査点と垂直に位置合わせされ、試験サンプルの各側面上の各検査点のリバウンド値を検査し、当該側面のリバウンド値パラメータ、つまりリバウンド試験データを取得し、検査精度がさらに向上する。
Ｓ３００、前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
ある実施形態では、前記ステップＳ３００は、具体的に以下を含む。
Ｓ３１０、自動制御・検査モジュールによって前記超音波試験データとリバウンド試験データを取得し、データ処理モジュールに記録する。
Ｓ３２０、データモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入し、公式と対応の量の変換を行い、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
Ｓ３１０、自動制御・検査モジュールによって前記超音波試験データとリバウンド試験データを取得し、データ処理モジュールに記録する。
Ｓ３２０、データモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入し、公式と対応の量の変換を行い、試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
自動制御・検査機構によってファインセラミック試験サンプルのリバウンド試験データ（リバウンド値）と超音波試験データ（超音波の幅方向速度および超音波の厚さ方向）を取得してデータ処理機構に記録し、前記データ処理機構はリバウンド試験データと超音波試験データに応じてデータモデルを構築し、またはリバウンド試験データと超音波試験データを既存のデータモデルに代入して、公式と対応の量の変換を行い、最終的に試験サンプルの弾性率特性データを取得する。
いくつかの好ましい実施例では、本発明によって提供されるファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法において、ファインセラミック試験サンプルを弾性率検査する前に、試験サンプルを予備処理する必要があり、上記試験サンプルの予備処理は破壊的予備処理ではなく、つまり、試験サンプルを破壊的にトリミングし予備処理することではなく、ファインセラミック試験サンプルが破壊することをさらに回避し、ファインセラミック試験サンプルの弾性率を非破壊的に検査することができる。
具体的に、前記ファインセラミック試験サンプルの予備処理ステップは以下の通りである。測定するファインセラミックから少なくとも５組の異なる機械的性能の試験サンプルを選択し、各組の機械的性能を有するファインセラミックの試験サンプルの数が少なくとも８つであり、選択された試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下に４８ｈ放置して硬化させ、試験サンプルを取得する。
つまり、ファインセラミックを選択するとき、少なくとも５組の異なる機械的性能を有する試験サンプルを選択する必要があり、各組の同じ機械的性能を有する試験サンプルが少なくとも８つであり、
試験サンプルを選択した後、各試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下で４８ｈ放置して硬化させ、弾性率のための試験サンプルを取得する。
試験サンプルを選択した後、各試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下で４８ｈ放置して硬化させ、弾性率のための試験サンプルを取得する。
試験サンプルが恒温恒湿環境下に置かれ、試験サンプルが同じ状態で弾性率検査が行われることを確保し、機械的性能を有する試験サンプルの弾性率検査結果の重複性が改善され、試験サンプルの予備処理は破壊的予備処理ではなく、つまり試験サンプルを破壊的にトリミングして予備処理せず、ファインセラミック試験サンプルの破壊をさらに回避し、ファインセラミック試験サンプルの弾性率の非破壊検査が実現される。
別の好ましい実施例では、各試験サンプルの超音波検査とリバウンド検査の具体的なステップは以下の通りである。
各試験サンプルの各側面上に等間隔で分布された少なくとも８つの検査点を均一に選択し、
検査点ごとに１回の超音波検査を行い、各検査点の超音波の幅方向速度ＶＬおよび超音波の厚さ方向速度Ｖｈを取得し、
検査点ごとに１回のリバウンド検査をして各リバウンド値Ｒを取得し、
読み取った超音波の幅方向速度ＶＬの平均値を該試験サンプルの超音波の幅方向速度の実効値とし、超音波の厚さ方向速度Ｖｈの平均値を該試験サンプルの超音波の厚さ方向速度の実効値とし、リバウンド値Ｒの平均値を該試験サンプルのリバウンド実効値とする。
検査点ごとに１回の超音波検査を行い、各検査点の超音波の幅方向速度ＶＬおよび超音波の厚さ方向速度Ｖｈを取得し、
検査点ごとに１回のリバウンド検査をして各リバウンド値Ｒを取得し、
読み取った超音波の幅方向速度ＶＬの平均値を該試験サンプルの超音波の幅方向速度の実効値とし、超音波の厚さ方向速度Ｖｈの平均値を該試験サンプルの超音波の厚さ方向速度の実効値とし、リバウンド値Ｒの平均値を該試験サンプルのリバウンド実効値とする。
本発明のファインセラミック試験サンプル上の検査点は均一に各側面に分布され、各検査点が等間隔に配置され、かつ各検査点が超音波検査とリバウンド検査に１回のみ供され、試験サンプルの各面が正確に検査されることが確保され、検査点を複数回検査することによる検査結果への干渉が回避される。
いくつかの好ましい実施例では、前記データモデルは、
であり、その内に、Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、Ａは係数因数で、その値の範囲はｅ１．１～ｅ３．４であり、Ｂは音波因数で、その値の範囲は０～２．７であり、Ｃはリバウンド因数で、その値の範囲は０～１．０であり、ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、Ｒはリバウンド値である。
好ましい実施例では、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法にはさらに以下を含む。
機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成し、
得られたリバウンド実効値と超音波実効値に応じて、構築されたデータモデルを使用して計算と解析を行い、弾性率Ｅを取得し、
各組の各試験サンプルの弾性率Ｅの実効値を取得し、その算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率Ｅとする。
機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成し、
得られたリバウンド実効値と超音波実効値に応じて、構築されたデータモデルを使用して計算と解析を行い、弾性率Ｅを取得し、
各組の各試験サンプルの弾性率Ｅの実効値を取得し、その算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率Ｅとする。
具体的に、異なるファインセラミック材料について、機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成する。次に、以下のデータ処理を実行する。各試験ポイントのリバウンド値Ｒと超音波伝播速度Ｖ（超音波の幅方向速度ＶＬと超音波の厚さ方向速度Ｖｈ）の実効値が試験プロセスで取得され、平均値がそれぞれ試験のリバウンド値と超音波速度値として取得され、回帰方程式で弾性率値Ｅを計算及び解析し、ｂ、この組の各試験サンプル弾性率値Ｅの実効値を求め、算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率の代表値Ｅ’とする。
上記から分かるように、本発明は以下の利点を有する。第１に、ファインセラミック材料の元のテクスチャーおよび形状を破壊することなく、ファインセラミック材料の弾性率を検査することができる。第２に、本発明は、関係者が判断するための材料の本来の特性を損なうことなく、短時間で結果を得ることができ、これは、生産の継続性に有利であり、生産効率を改善し、この材料は、使用プロセスでより適切に使用され、使用リスクを低減し、リソースの浪費を削減する。第３に、本発明は、材料の使用プロセスにおいて検査を実施し、材料が破壊されているか、または使用プロセスまたは他の条件で強度が低下しているかどうかを評価し、材料の安全条件についての効果的な評価基準を提供することができる。
一実施例を以下に例示し、検査ステップは以下の通りである。
ａ、弾性率が１００ＧＰａ～６００ＧＰａの範囲で、同じ仕様の１５０ｍｍ×１５０ｍｍのＡｌ２Ｏ３ファインセラミック試験サンプルのバッチを１つ選択する。
ｂ、構築されたファインセラミック材料の弾性率非破壊検査システムを用いて、上記の検査方法による検査を行い、リバウンド値Ｒ、超音波速度ＶＬとＶｈの実効値を取得する。
ａ、弾性率が１００ＧＰａ～６００ＧＰａの範囲で、同じ仕様の１５０ｍｍ×１５０ｍｍのＡｌ２Ｏ３ファインセラミック試験サンプルのバッチを１つ選択する。
ｂ、構築されたファインセラミック材料の弾性率非破壊検査システムを用いて、上記の検査方法による検査を行い、リバウンド値Ｒ、超音波速度ＶＬとＶｈの実効値を取得する。
具体的な検査ステップは以下を含む。
第１に、ファインセラミック試験サンプルをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、試験サンプルを超音波検査位置に調節する。
第２に、超音波探傷検査装置の超音波送信プローブ１と超音波受信プローブ２をそれぞれ超音波探傷検査装置の両端に接続し、超音波探傷検査装置を前記データ収集機構に通信可能に接続し、超音波送信プローブ１と超音波受信プローブ２をそれぞれ試験サンプルの２つの反対側の側面に接続し、２つのセンサーの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅などのデータを取得し、試験サンプルのすべての側面に超音波検査をすることなく、超音波検査を行い、超音波速度、周波数などのデータを取得する。
第３に、試験サンプルの位置をリバウンドの試験位置に調節し、リバウンド試験棒と検査点が同一水平面に位置するまで調節し、検査点が試験サンプルの側面の厚さ方向の中心点であり、２つの検査点の間隔が少なくとも２０ｍｍ以上であり、検査点が設定された後、レジリオメータが自動的に調整して試験サンプル検査点と垂直に合わせられ、各面上の検査点のリバウンド値を検査して、試験サンプルリバウンド値パラメータを取得する。
第１に、ファインセラミック試験サンプルをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、試験サンプルを超音波検査位置に調節する。
第２に、超音波探傷検査装置の超音波送信プローブ１と超音波受信プローブ２をそれぞれ超音波探傷検査装置の両端に接続し、超音波探傷検査装置を前記データ収集機構に通信可能に接続し、超音波送信プローブ１と超音波受信プローブ２をそれぞれ試験サンプルの２つの反対側の側面に接続し、２つのセンサーの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅などのデータを取得し、試験サンプルのすべての側面に超音波検査をすることなく、超音波検査を行い、超音波速度、周波数などのデータを取得する。
第３に、試験サンプルの位置をリバウンドの試験位置に調節し、リバウンド試験棒と検査点が同一水平面に位置するまで調節し、検査点が試験サンプルの側面の厚さ方向の中心点であり、２つの検査点の間隔が少なくとも２０ｍｍ以上であり、検査点が設定された後、レジリオメータが自動的に調整して試験サンプル検査点と垂直に合わせられ、各面上の検査点のリバウンド値を検査して、試験サンプルリバウンド値パラメータを取得する。
ｃ、試験済みの試験サンプルについて、標準ＧＢ／Ｔ１０７００－２００６「ファインセラミックの弾性率試験方法」に従い弾性率を試験し、その弾性率Ｅの実効値を取得し、各組のファインセラミック試験サンプルリバウンド値Ｒ、超音波速度ＶＬとＶｈ、弾性率Ｅに対応する試験データが表１に示される。
ファインセラミックのリバウンド値、超音波速度、および弾性率のフィッティング関係式は、
であり、式において、
Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、
Ａは係数因数であり、
Ｂは音波因数であり、
Ｃはリバウンド因数であり、
ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｒはリバウンド値である。
Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、
Ａは係数因数であり、
Ｂは音波因数であり、
Ｃはリバウンド因数であり、
ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｒはリバウンド値である。
データ処理解析によると、Ａ=ｅ１．５８５３、Ｂ=１．３４５３、Ｃ=０．２５２３であり、その弾性率試験モデルは、
である。
である。
上記の試験ステップに従い、３００×３００ｍｍのサイズの他のＡｌ２Ｏ３ファインセラミックのバッチが検証のためにランダムに選択され、リバウンド値および超音波速度で算出された弾性率推定値と実測値を比較して、この試験方法とフィッティング方程式の信頼性を検証し、試験結果の比較が表２に示される。
検証の結果、誤差が最大３．４％であり、誤差が小さいことを示している。
図３を参照すると、本発明はさらに以下の装置を提供し、その装置はメモリ２０、プロセッサ１０および前記メモリ２０に記憶され前記プロセッサ１０で実行され得るファインセラミックの弾性率の非破壊検査プログラムを含み、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査プログラムが前記プロセッサで実行されると、特に上記のように、前記のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法のステップが実現され得る。
本発明は、以下の記憶媒体をさらに提供し、前記記憶媒体にはコンピュータープログラムが記憶され、前記コンピュータープログラムが実行されると、特に上記のように、前記のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法が実現され得る。
以上のように、本発明で開示されたファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法、装置および記憶媒体によれば、ファインセラミック材料のリバウンド値、超音波速度と弾性率の関係式および曲線を作成することにより、リバウンド値および超音波速度から計算してファインセラミック材料の弾性率を推定することで、試験サンプルの非破壊検査が実現され、より高い精度と相関がさらに達成され、また、本発明のステップに従って試験サンプルの容量を拡大して関連する公式を得ることができる。
要するに、本発明の適用は上記の例に限定されなく、当業者にとって、上記の説明に基づいて改善や置換を加えることができ、すべての改善や置換は本発明の添付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれることを理解されたい。
Claims (10)
- 無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集し、
試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得する、ことを特徴とするファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 前記無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集する前に、超音波とリバウンドの２パラメータに基づくファインセラミックの弾性率の非破壊検査システムを予め構築し、
その内に、前記ファインセラミックの弾性率非破壊検査システムには、自動制御・検査機構、およびデータ処理機構が含まれ、前記自動制御・検査機構にはサンプル設置コンポーネントおよびリバウンド検査コンポーネントが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 前記無傷のファインセラミックを制御して第１検査位置に入り、試験サンプルを固定し、超音波探傷検査装置を制御して試験サンプルの指定位置に調整し、試験サンプルの超音波検査を行い、超音波試験データを収集することは、
前記ファインセラミックをサンプル設置コンポーネントに入れて固定し、超音波探傷検査装置の超音波送信機と超音波受信機を制御し、前記超音波送信機と超音波受信機を前記ファインセラミックの２つの反対側面の検査点に調節することと、
前記超音波探傷検査装置と前記データ処理機構を通信可能に接続し、超音波探傷検査装置の送信プローブと受信プローブの信号受信瞬間の時間差、波速度、振幅データを検査し、前記時間差、波速度、振幅データを超音波試験データとして収集することと、
試験サンプルの各側面上の検査点に対して超音波検査を行うことと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 前記試験サンプルを第２検査位置に調整し、試験サンプルのリバウンドを検査し、リバウンド試験データを収集し、
ファインセラミックをリバウンド検査コンポーネントのリバウンド試験棒と同一水平面の位置に調節し、
ファインセラミックの各側面の厚さ方向の中心線に等間隔に検査点を設定し、
前記リバウンド試験棒を制御して検査点と垂直に合わせ、各検査点のリバウンド値を検査し、試験サンプルの各側面のリバウンド試験データを収集する、ことを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 前記超音波試験データとリバウンド試験データに基づいてデータモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入して、試験サンプルの弾性率特性データを取得することは、
自動制御・検査機構によって前記超音波試験データおよびリバウンド試験データを取得し、データ処理機構に記録することと、
データモデルを構築し、または予め構築されたデータモデルに代入し、公式と対応の量の変換を行い、試験サンプルの弾性率特性データを取得することと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 試験サンプルの検査の前に予備処理を行い、予備処理のステップは、
測定するファインセラミックから少なくとも５組の異なる機械的性能の試験サンプルを選択し、各組の機械的性能を有するファインセラミックの試験サンプルの数が少なくとも８つであり、選択された試験サンプルを温度２０℃±２℃、相対湿度６０％±５％の環境下に４８ｈ放置して硬化させ、試験サンプルを取得するステップであり、
各試験サンプルの超音波検査およびリバウンド検査の具体的なステップは、
各試験サンプルの各側面上に等間隔で分布された少なくとも８つの検査点を均一に選択し、
検査点ごとに１回の超音波検査を行い、各検査点の超音波の幅方向速度ＶＬおよび超音波の厚さ方向速度Ｖｈを取得し、
検査点ごとに１回のリバウンド検査をして各リバウンド値Ｒを取得し、
読み取った超音波の幅方向速度ＶＬの平均値を該試験サンプルの超音波の幅方向速度の実効値とし、超音波の厚さ方向速度Ｖｈの平均値を該試験サンプルの超音波の厚さ方向速度の実効値とし、リバウンド値Ｒの平均値を該試験サンプルのリバウンド実効値とする、
ステップであることを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 前記データモデルは、
であり、その内に、
Ｅは弾性率で、単位はＧＰａであり、
Ａは係数因数で、その値の範囲はｅ１．１～ｅ３．４であり、
Ｂは音波因数で、その値の範囲は０～２．７であり、
Ｃはリバウンド因数で、その値の範囲は０～１．０であり、
ＶＬは超音波の幅方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｖｈは超音波の厚さ方向速度で、単位はｍ／ｓであり、
Ｒはリバウンド値である、ことを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - 機械的性能グレードに従って検査し回帰解析サンプルを作成し、ファインセラミックの弾性率を試験するためのリバウンド-超音波の関係曲線をフィッティングして作成することと、
得られたリバウンド実効値と超音波実効値に応じて、構築されたデータモデルを使用して計算と解析を行い弾性率Ｅを取得することと、
各組の各試験サンプルの弾性率Ｅの実効値を取得し、その算術平均値をこの組の試験サンプルの弾性率Ｅとすることと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法。 - メモリ、プロセッサ、および前記メモリに記憶され前記プロセッサによって実行され得るファインセラミックの弾性率の非破壊検査プログラムを含み、前記ファインセラミックの弾性率の非破壊検査プログラムが前記プロセッサによって実行されると、請求項１から８のいずれか１項に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法のステップが実現される、ことを特徴とする装置。
- コンピュータープログラムが記憶され、前記コンピュータープログラムが実行されると、請求項１から８のいずれか１項に記載のファインセラミックの弾性率の非破壊検査方法が実現される、ことを特徴とする記憶媒体。
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