JP2934352B2 - Ultrasonic inspection method and apparatus for friction welding material - Google Patents

Ultrasonic inspection method and apparatus for friction welding material

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦圧接により作製し
た材料や製品の圧接界面の品質管理や品質保証に用いら
れる検査方法および装置に関し、さらに詳しくは、超音
波を利用して前記圧接界面の接合状態を検査する摩擦圧
接材の超音波検査方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection method and an apparatus used for quality control and quality assurance of a pressure-welded interface of a material or a product manufactured by friction welding, and more particularly, to an inspection method and apparatus using ultrasonic waves. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for ultrasonically inspecting a friction welding material for inspecting a bonding state of a member.

【0002】[0002]

【従来の技術】摩擦熱のエネルギを利用した摩擦圧接
は、継手の機械的強度が高い、溶接棒や溶剤などを
必要とせず特別な開先加工も必要としない、エネルギ
効率が高い、圧接物の形状寸法精度が高い、異種金
属でも接合が可能である、材料の節約、工数の低減、
圧接時間が短く作業能率が高い、圧接が自動で行わ
れ、信頼性が高い、などの特長を有することから、自動
車関係部品を始めとする多くの機械部品に広く適用され
ている。
2. Description of the Related Art Friction welding using the energy of frictional heat has high mechanical strength of a joint, does not require a welding rod or a solvent, does not require special beveling, has high energy efficiency, and is a welded object. High accuracy in shape and dimensions, joining of dissimilar metals is possible, saving materials, reducing man-hours,
Because of its features such as short welding time, high working efficiency, automatic welding and high reliability, it is widely applied to many mechanical parts including automobile parts.

【0003】例えば、この方法を炭素鋼同士の接合に適
用した場合、高摩擦圧力・短摩擦時間の条件で圧接を行
うと、摩擦面近傍のオーステナイト温度(A1 変態点)
以上に加熱された部分は、結晶の粒径が10〜50μm
と細かい組織となり、安定した接合面が得られる。ま
た、この接合部は、他の溶接(アーク溶接、ガス溶接な
ど)と違い、溶融、凝固した部分がないため、スラグ巻
き込み、気孔の発生、凝固時の収縮割れ等がほとんどみ
られない。
For example, when this method is applied to the joining of carbon steels, if the welding is performed under the conditions of high friction pressure and short friction time, the austenite temperature near the friction surface (A 1 transformation point)
The portion heated above has a crystal grain size of 10 to 50 μm.
, And a stable joint surface can be obtained. Also, unlike other welding (arc welding, gas welding, etc.), this joint does not have a melted or solidified portion, so slag entrainment, generation of pores, shrinkage cracking at the time of solidification, and the like are hardly observed.

【0004】ところが、一般鋼材や異種材料を摩擦圧接
により接合する場合、該接合部またはその近傍に欠陥が
発生することがあり、目視等による外界観察では該部に
欠陥があるかどうかを判断することができない。
However, when a general steel material or a dissimilar material is joined by friction welding, a defect may be generated at or near the joint, and it is determined by visual observation or the like that there is a defect in the external region. Can not do.

【0005】そこで、これらの欠陥などの異常を簡便に
検査する手段として、超音波による垂直探傷法が用いら
れている。この垂直探傷法による欠陥検査は、図2およ
び図3に示すように、摩擦圧接材101の片側の端面を
利用し、探触子102を油等の接触媒質を介して、縦波
の超音波103を入射し、欠陥104(マクロ欠陥)お
よび圧接材の底面105より反射して戻ってくる反射波
を捕らえ、Aスコープ(直流振幅表示)によるCRT1
07の表示(図3)から発信パルスTと底面エコーBの
間に現れる欠陥エコーFの受信音圧の有無をチェックす
る方法である。
Therefore, a vertical flaw detection method using ultrasonic waves is used as a means for easily inspecting these defects and other abnormalities. As shown in FIGS. 2 and 3, the defect inspection by the vertical flaw detection method uses one end face of the friction welding material 101, and applies a longitudinal ultrasonic wave to the probe 102 through a couplant such as oil. CRT 1 is captured by an A scope (DC amplitude display) by catching a reflected wave which is reflected by the defect 104 (macro defect) and the bottom surface 105 of the press-welding material.
This is a method of checking the presence or absence of the reception sound pressure of the defect echo F appearing between the transmission pulse T and the bottom surface echo B from the display of 07 (FIG. 3).

【0006】また、前記問題を解決する方法として、水
浸方式の二探触子(反射または透過)方法による欠陥検
査方法が提案されている。この検査方法は、図4に示す
ように、超音波110を送信する探触子108aと受信
する108bを所定位置に配置し、欠陥エコーFの有無
を前記と同様の探傷器109でチェックするものであ
る。(図5)
As a method for solving the above-mentioned problem, a defect inspection method using a two-probe (reflection or transmission) method of a water immersion method has been proposed. In this inspection method, as shown in FIG. 4, a probe 108a transmitting ultrasonic waves 110 and a probe 108b receiving ultrasonic waves 110 are arranged at predetermined positions, and the presence or absence of a defect echo F is checked by the same flaw detector 109 as described above. It is. (Fig. 5)

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
前記垂直探傷法による欠陥検査では、図2に示した摩擦
圧接の際に残るバリ106の谷部における割れやマクロ
未接合部位(図2に欠陥104として示した)など、数
十倍の拡大率の顕微鏡で観察される程度のマクロ欠陥
(0.5 mm 以上)は検査できるものの、結晶粒粗大化、
間隙欠陥、介在物などのミクロ欠陥(0.1 mm 以下)は
検査することができないという問題を有している。すな
わち、この従来検査法では、探触子102を摩擦圧接材
101に接触させるため、実用表面ではかならずしも常
に真実接触面積が一定とはならないという問題を有して
いる。従って、超音波を摩擦圧接材101の端面に入射
する場合、探触子の直径に比べ摩擦圧接材101の直径
が十分(探触子の直径に対して摩擦圧接材101の直径
は3倍以上)大きくないと摩擦圧接材の側面で超音波が
反射し、所謂モード変換が起こり、遅れエコーおよび疑
似エコーなどが発生するため欠陥の検出が困難となる。
その結果、欠陥エコーがあるのに破壊試験結果に異常が
ない、または欠陥エコーがないのに破壊試験結果に異常
があるなどの検査誤りが発生する。
However, in the former defect inspection by the vertical flaw detection method, cracks or unclamped portions at the valleys of the burrs 106 remaining during the friction welding shown in FIG. Macro defects (0.5 mm or more) that can be observed with a microscope having a magnification of several tens of times, such as those shown in FIG.
There is a problem that micro defects (0.1 mm or less) such as gap defects and inclusions cannot be inspected. That is, in this conventional inspection method, since the probe 102 is brought into contact with the friction welding material 101, there is a problem that the true contact area is not always constant on a practical surface. Therefore, when ultrasonic waves are incident on the end face of the friction welding material 101, the diameter of the friction welding material 101 is sufficient compared to the diameter of the probe (the diameter of the friction welding material 101 is three times or more the diameter of the probe). If it is not large, ultrasonic waves are reflected on the side surface of the friction welding material, so-called mode conversion occurs, and a delayed echo and a pseudo echo are generated, which makes it difficult to detect a defect.
As a result, an inspection error such as an abnormality in the destructive test result despite the presence of the defect echo or an abnormality in the destructive test result without the defect echo occurs.

【0008】また、後者の水浸二探触子法では、前記の
反射法(探触子1個使用)とは異なり透過法(探触子2
個使用)なので、摩擦圧接材111の軸方向に探触子1
08a、108bを走査する必要がある。このとき、探
触子108aを右側に走査した場合には、圧接界面11
2からの透過波の欠陥信号を受信するには探触子108
bを左側に走査する必要があるため、探触子108a、
108bの位置関係を常に一定に設定することが難し
く、超音波の送信信号と受信信号を三次元的に確実に得
るためには複雑な装置構成によらなければならないとい
う問題を有する。
In the latter two-immersion probe method, unlike the reflection method (using one probe), the transmission method (probe 2) is used.
Probe 1) in the axial direction of the friction welding material 111.
08a and 108b need to be scanned. At this time, when the probe 108a is scanned to the right, the pressing interface 11
Probe 108 to receive the transmitted wave defect signal from
b needs to be scanned to the left, the probes 108a,
It is difficult to always set the positional relationship of 108b constant, and there is a problem in that a complicated device configuration must be used in order to reliably obtain the ultrasonic transmission signal and the reception signal in three dimensions.

【0009】一方、最近、摩擦圧接機の制御技術の向上
がなされ、上記のばりや割れ、マクロな未結合部位など
の検査対象とする欠陥が、前記のようなマクロ欠陥では
なくミクロ欠陥を対象とするレベルになってきた。すな
わち、従来よりもより一層の摩擦圧接材に対する品質が
求められるようになり、圧接部強度は母材強度以上、か
つ圧接界面で破断しないことなど、より高い水準の健全
性が求められるようになってきた。このような要求を、
非破壊つまり超音波で保証するには、ミクロ領域の欠陥
を対象とした内部欠陥の厳密な検査技術の確立が一層急
務となってきた。
On the other hand, recently, the control technology of the friction welding machine has been improved, and the defects to be inspected such as burrs, cracks and macro unbonded parts are not micro defects but macro defects as described above. And it has come to the level. In other words, even higher quality is required for friction welding materials than in the past, and a higher level of soundness is required, such as the strength of the welded part being higher than the base metal strength and not breaking at the welded interface. Have been. Such a request,
In order to guarantee non-destructive, that is, ultrasonic, it is more urgent to establish a strict inspection technique for internal defects for defects in a micro region.

【0010】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, and have conducted various systematic experiments. As a result, the present invention has been accomplished.

【0011】(発明の目的)本発明の目的は、摩擦圧接
材内部のマクロ欠陥の検出ならびにミクロ欠陥の検出を
同時に行うことができる摩擦圧接材の超音波検査方法お
よび装置を提供するにある。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for ultrasonically inspecting a friction welding material capable of simultaneously detecting a macro defect and a micro defect inside the friction welding material.

【0012】また、本発明の他の目的は、さらにその検
査結果を基に合否判定を行い、圧接強度などの品質保証
を可能にする検査方法および検査装置を提供するにあ
る。
It is another object of the present invention to provide an inspection method and an inspection apparatus which make a pass / fail judgment based on the inspection result and can assure quality such as pressure contact strength.

【0013】本発明者らは、上述の従来技術の問題に対
して、以下のことに着眼した。すなわち、本発明が検査
対象としている摩擦圧接界面に発生する欠陥は、異種金
属の接合により生ずる析出物や結晶粒の粗大化などによ
り生ずるミクロ欠陥を含むものであり、この結晶粒の粗
大化の程度などをより精確に識別することが不可欠であ
る点に着目した。
The present inventors have focused on the following with respect to the above-mentioned problems of the prior art. In other words, the defects generated at the friction welding interface to be inspected by the present invention include precipitates generated by joining of dissimilar metals and micro defects generated by coarsening of crystal grains, and the like. We focused on the point that it is essential to identify the degree and the like more accurately.

【0014】そこで、上記の条件を満足させるために、
従来超音波を利用した検査において欠陥からのエコーに
影響を及ぼし探傷を困難にするとして不要なノイズとさ
れていた林状エコーを積極的に利用し、収束ビームを用
いて細密に走査することにより、該エコーの存在が接合
不良、すなわち前記した結晶粒粗大化などにより生ずる
ミクロ欠陥と関係のあることを見いだした。そこで、摩
擦圧接部付近からの結晶粒の粗大化など組織状態の変化
による後方散乱波に含まれる林状エコーを含む該部の欠
陥を示す情報から、摩擦圧接材内部のミクロ欠陥および
マクロ欠陥を検出することにより前記従来の問題を解決
することに着眼し、本発明を成すに至った。
Therefore, in order to satisfy the above conditions,
By actively using forest-like echoes, which had previously been considered unnecessary noise as it affected echoes from defects in inspections using ultrasonic waves and made flaw detection difficult, and by using a convergent beam to scan finely It has been found that the presence of the echo is related to a bonding defect, that is, a microdefect caused by the coarsening of the crystal grain. Therefore, from the information indicating the defect of the portion including the forest-like echo included in the backscattered wave due to the change of the structure such as the coarsening of the crystal grains from the vicinity of the friction welding portion, the micro defect and the macro defect inside the friction welding material are determined. The present invention has been achieved by focusing on solving the above-mentioned conventional problem by detection.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1発明の構成)本第1発明の摩擦圧接材の超音波検
査方法は、超音波探触子から超音波ビームを摩擦圧接材
に対して収束点が該摩擦圧接材の内部の所定位置となる
ようにかつ斜めに入射させ、前記摩擦圧接材の内部に存
在する欠陥からの後方散乱波を検知し、該後方散乱波に
含まれる林状エコーを含む欠陥を示す情報から内部欠陥
を検出することを特徴とする。
(Structure of the first invention) In the ultrasonic inspection method for a friction welding material according to the first invention, the convergence point of the ultrasonic beam from the ultrasonic probe to the friction welding material is determined at a predetermined position inside the friction welding material. And obliquely incident so as to detect backscattered waves from a defect existing inside the friction welding material, and detect an internal defect from information indicating a defect including a forest-like echo included in the backscattered wave. It is characterized by doing.

【0016】(第2発明の構成)本第2発明の摩擦圧接
材の超音波検査装置は、摩擦圧接材の内部のミクロ欠陥
を含む欠陥を超音波を用いて検査する装置であって、超
音波探触子を有し、検査対象としての摩擦圧接材に対し
て所定の位置に配設され、収束点が前記摩擦圧接材の内
部の所定の位置になるように、かつ前記超音波探触子か
ら照射される超音波ビームが前記摩擦圧接材の軸方向に
対して斜めに入射するように配設された検査波供給手段
と、該検査波供給手段から照射される超音波ビームが、
前記摩擦圧接材の内部の所定位置を円周方向及び/又は
軸方向に走査されるように、前記摩擦圧接材及び/又は
前記検査波供給手段の位置を制御するビーム走査位置制
御手段と、前記検査波供給手段から照射された超音波ビ
ームが前記摩擦圧接材の内部に存在する欠陥により散乱
された前記ビームのうち林状エコーを含む後方散乱波を
検知する欠陥信号検知手段と、前記欠陥信号検知手段か
ら出力された林状エコーを含む前記摩擦圧接材の内部欠
陥信号より前記摩擦圧接材の内部欠陥を検出する演算処
理手段とからなり、摩擦圧接材の内部のミクロ欠陥を含
む欠陥を精確に検出するようにしたことを特徴とする。
(Structure of the Second Invention) An ultrasonic inspection apparatus for a friction welding material according to the second invention is an apparatus for inspecting a defect including a micro defect inside the friction welding material using an ultrasonic wave. An ultrasonic probe, disposed at a predetermined position with respect to the friction welding material to be inspected, so that a convergence point is a predetermined position inside the friction welding material, and the ultrasonic probe Inspection wave supply means arranged so that the ultrasonic beam emitted from the probe is obliquely incident to the axial direction of the friction welding material, the ultrasonic beam emitted from the inspection wave supply means,
Beam scanning position control means for controlling the position of the friction welding material and / or the inspection wave supply means so that a predetermined position inside the friction welding material is scanned in a circumferential direction and / or an axial direction; A defect signal detecting means for detecting a backscattered wave including a forest-like echo among the beams in which the ultrasonic beam emitted from the inspection wave supplying means is scattered by a defect existing inside the friction welding material; and the defect signal. An arithmetic processing means for detecting an internal defect of the friction welding material from an internal defect signal of the friction welding material including a forest echo output from the detecting means, and accurately detecting a defect including a micro defect inside the friction welding material. Is detected.

【0017】[0017]

【作用】本発明の摩擦圧接材の超音波検査方法及び装置
が優れた効果を発揮するメカニズムについては、未だ必
ずしも明らかではないが、次のように考えられる。
The mechanism by which the ultrasonic inspection method and apparatus for a friction welding material of the present invention exhibit excellent effects is not necessarily clear yet, but is considered as follows.

【0018】(第1発明の作用)本第1発明の摩擦圧接
材の超音波検査方法において、先ず、超音波探触子から
超音波ビームを摩擦圧接材に対して収束点が該摩擦圧接
材(被検体)の内部の所定位置となるようにかつ斜めに
入射すると、被検体と接触媒質(水などの液体)との界
面において該被検体と接触媒質との音速差により反射・
屈折が生じ、透過したビームにより欠陥からの散乱波が
生ずる。すなわち、図6に例示するように、摩擦圧接材
の圧接界面近傍は、摩擦熱の影響を受け、組織の結晶方
位に異方性を生じている。この異方性は、超音波の音速
を変化させ、結晶粒界で音響インピーダンスの差を生じ
させる。前記透過ビームは、粒界の局部的な音響インピ
ーダンスの差によって一部は反射され、散乱波となる。
この散乱波は、組織状態に対応した情報を有している。
次に、この散乱波、すなわち前記摩擦圧接材の内部に存
在する欠陥からの後方散乱波を検知する。従来、超音波
を利用した検査において、林状エコーは単一欠陥からの
欠陥エコーに影響を及ぼし探傷を困難にするとして不要
なノイズとされていた。しかしながら、本発明では、微
小領域からの林状エコーを積極的に利用し、林状エコー
を含む摩擦圧接部の欠陥を示す情報として検出する。次
いで、この後方散乱波に含まれる林状エコーを含む欠陥
を示す情報から、摩擦圧接材のミクロ欠陥及び/又はマ
クロ欠陥からなる内部欠陥を検出する。
(Function of the First Invention) In the ultrasonic inspection method for a friction welding material according to the first invention, first, an ultrasonic beam from an ultrasonic probe is converged on the friction welding material so that the convergence point is set to the friction welding material. When the light is incident obliquely so as to be at a predetermined position inside the (object), the light is reflected and reflected by the sound velocity difference between the object and the couplant at the interface between the object and the couplant (a liquid such as water).
Refraction occurs and the transmitted beam produces scattered waves from the defect. That is, as illustrated in FIG. 6, the vicinity of the pressure-welded interface of the friction-welded material is affected by frictional heat, and the crystal orientation of the structure has anisotropy. This anisotropy changes the speed of sound of the ultrasonic waves, causing a difference in acoustic impedance at the crystal grain boundaries. The transmitted beam is partially reflected by a difference in the local acoustic impedance of the grain boundary and becomes a scattered wave.
This scattered wave has information corresponding to the tissue state.
Next, this scattered wave, that is, a backscattered wave from a defect existing inside the friction welding material is detected. Conventionally, in an inspection using ultrasonic waves, a forest-like echo has been considered as unnecessary noise because it affects a defect echo from a single defect and makes flaw detection difficult. However, in the present invention, the forest-like echo from the minute area is positively used, and is detected as information indicating a defect of the friction welding portion including the forest-like echo. Next, an internal defect including a micro defect and / or a macro defect of the friction welding material is detected from information indicating a defect including a forest echo included in the backscattered wave.

【0019】(第2発明の作用)本第2発明の摩擦圧接
材の超音波検査装置は、摩擦圧接材の内部のミクロ欠陥
を含む欠陥を超音波を用いて検査する装置であって、検
査波供給手段とビーム走査位置制御手段と欠陥信号検知
手段と演算処理手段とからなる。検査波供給手段は、検
査対象としての摩擦圧接材(被検体)に対して所定の位
置に配設された超音波探触子を有しており、収束点が前
記摩擦圧接材の内部の所定の位置になるように、かつ前
記超音波探触子から照射される超音波ビームが前記摩擦
圧接材の軸方向に対して斜めに入射するように配設され
ている。また、ビーム走査位置制御手段は、該検査波供
給手段から照射される超音波ビームが、前記摩擦圧接材
の内部の所定位置を円周方向及び/又は軸方向に走査さ
れるように、前記摩擦圧接材及び/又は前記検査波供給
手段の位置を制御している。前記検査波供給手段から照
射され、前記ビーム走査位置制御手段により照射位置が
制御された超音波ビームが被検体に入射すると、被検体
と接触媒質との界面において、該被検体と接触媒質との
音速差により反射・屈折が生じ、透過したビームにより
欠陥からの散乱波が生ずる。次に、欠陥信号検知手段に
おいて、前記摩擦圧接材の内部に存在する欠陥により散
乱された前記ビームのうち、従来欠陥からのエコーに影
響を及ぼし探傷を困難にするノイズとされていた林状エ
コーを含む後方散乱波を検知し、摩擦圧接材の内部欠陥
信号として出力する。次いで、演算処理手段において、
前記欠陥信号検知手段から出力された林状エコーを含む
前記摩擦圧接材の内部欠陥信号より、前記摩擦圧接材の
内部欠陥を検出する。これにより、摩擦圧接材の内部の
ミクロ欠陥を含む欠陥を精確に検出することができる。
(Function of the Second Invention) The ultrasonic inspection apparatus for friction welding material according to the second invention is an apparatus for inspecting a defect including a micro defect inside the friction welding material by using ultrasonic waves. It comprises a wave supply unit, a beam scanning position control unit, a defect signal detection unit, and an arithmetic processing unit. The inspection wave supply means has an ultrasonic probe disposed at a predetermined position with respect to a friction welding material (test object) to be inspected, and has a convergence point within a predetermined range inside the friction welding material. And the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic probe is obliquely incident on the friction welding member in the axial direction. Further, the beam scanning position control means controls the friction so that the ultrasonic beam emitted from the inspection wave supply means scans a predetermined position inside the friction welding material in a circumferential direction and / or an axial direction. The position of the pressure welding material and / or the inspection wave supply means is controlled. Irradiated from the test wave supply means, when the ultrasonic beam whose irradiation position is controlled by the beam scanning position control means is incident on the subject, at the interface between the subject and the couplant at the interface between the subject and the couplant. Reflection and refraction occur due to the difference in sound speed, and scattered waves from defects occur due to the transmitted beam. Next, in the defect signal detection means, among the beams scattered by the defect existing inside the friction welding material, a forest-like echo which has conventionally been regarded as noise which affects the echo from the defect and makes flaw detection difficult. And outputs as an internal defect signal of the friction welding material. Next, in the arithmetic processing means,
An internal defect of the friction welding material is detected from an internal defect signal of the friction welding material including a forest echo output from the defect signal detecting means. Thereby, a defect including a micro defect inside the friction welding material can be accurately detected.

【0020】[0020]

【発明の効果】【The invention's effect】

(第1発明の効果)本第1発明の摩擦圧接材の超音波検
査方法により、摩擦圧接材内部のマクロ欠陥の検出なら
びにミクロ欠陥の検出を同時に、かつ精確に行うことが
できる。
(Effect of the First Invention) According to the ultrasonic inspection method of the friction welding material of the first invention, it is possible to simultaneously and accurately detect a macro defect and a micro defect inside the friction welding material.

【0021】(第2発明の効果)本第2発明の摩擦圧接
材の超音波検査装置により、摩擦圧接材内部のマクロ欠
陥の検出ならびにミクロ欠陥の検出を同時に行うことが
できるとともに、該欠陥を精確に特定することができ
る。
(Effect of the Second Invention) The ultrasonic inspection device for a friction welding material of the second invention can simultaneously detect a macro defect and a micro defect inside the friction welding material, and can detect the defect. It can be specified accurately.

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

【0023】以下に、第1発明および第2発明をさらに
具体的にした発明(具体例)について説明する。
In the following, the invention (specific examples) which further embodies the first invention and the second invention will be described.

【0024】本発明において検出の対象とする微小領域
からの後方散乱波は、図7のAスコープで例示するよう
に、試料表面からのエコーTと林状エコーF(複数のエ
コーFをここでは林状エコーFと定義する)とからな
る。この林状エコーFは、本発明の検査対象が摩擦圧接
材の摩擦圧接状態であるので、該部の圧接界面近傍の厚
みが数mmと薄く、他の領域が母材に近い状態となるた
め、林状エコーの対象領域が他の領域と異なるため小さ
く制限されることになる。この領域は、摩擦圧接界面の
検査(受信)対象領域であるため、ゲート幅を小さくで
き複数のエコー成分を検出できる状況が生まれる。
The backscattered wave from the minute area to be detected in the present invention is, as exemplified by the A scope in FIG. 7, an echo T from the sample surface and a forest echo F (a plurality of echoes F are used here). (Defined as a forest-like echo F). In the forest-like echo F, since the inspection object of the present invention is in the friction welding state of the friction welding material, the thickness in the vicinity of the welding interface of the portion is as thin as several mm, and the other areas are in a state close to the base material. However, since the target area of the forest-like echo is different from other areas, it is limited to a small area. Since this area is an area to be inspected (received) for the friction welding interface, a situation arises in which the gate width can be reduced and a plurality of echo components can be detected.

【0025】本発明では、検査波供給手段が、異なった
周波数帯域をもつ複数の超音波プローブからなることが
好ましい。これより、材料の種類や摩擦圧接材の大きさ
が異なった場合でも、容易に対応することができる。
In the present invention, it is preferable that the test wave supply means comprises a plurality of ultrasonic probes having different frequency bands. Thus, even when the kind of the material and the size of the friction welding material are different, it is possible to easily cope with the case.

【0026】また、欠陥信号検知手段が,検知した内部
欠陥信号を相関処理をしてノイズを除去する手段を有
し、演算処理手段が,前記欠陥信号検知手段から出力さ
れた信号をデジタル信号処理してエコーパルス計数値に
変換する信号変換手段と,該計数値を受信音圧の所定間
隔で音圧エコーレベルに分割し数量化して摩擦圧接材の
内部欠陥の程度及び/又は位置を示す定量的情報とする
定量化処理手段を有してなり、該演算処理手段から出力
された内部欠陥出力信号と、予め用意されたエコーパル
ス数と圧接強度の関係を示す知識ベースの情報と比較
し、該比較結果により被検査体の合否を判定することが
好ましい。
Further, the defect signal detecting means has means for performing a correlation process on the detected internal defect signal to remove noise, and an arithmetic processing means converts the signal output from the defect signal detecting means into a digital signal processing signal. Signal conversion means for converting the count value into a echo pulse count value, and dividing the count value into sound pressure echo levels at predetermined intervals of a received sound pressure and quantifying the count to indicate the degree and / or position of internal defects in the friction welding material The internal defect output signal output from the arithmetic processing means, and the information of the knowledge base indicating the relationship between the number of echo pulses and the press-fitting strength prepared in advance, It is preferable to determine the pass / fail of the test object based on the comparison result.

【0027】以下に、本発明の実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below.

【0028】第1実施例 本第1実施例の超音波検査装置を、図1、図8ないし図
13を用いて説明する。本発明の超音波検査装置10
は、検査波供給手段20と、ビーム走査位置制御手段3
0と、欠陥信号検知手段40と、演算処理手段50と、
表示手段60と、検査用水槽90とからなる。
[0028] The ultrasonic inspection apparatus of the first embodiment the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIGS. 8 to 13. Ultrasonic inspection apparatus 10 of the present invention
Are inspection wave supply means 20 and beam scanning position control means 3
0, defect signal detecting means 40, arithmetic processing means 50,
It comprises a display means 60 and an inspection water tank 90.

【0029】検査波供給手段20は、送信−受信を兼用
し欠陥信号検知手段40を兼ねた直線収束型超音波探触
子21と、該探触子21の先端に嵌合され不要な音波を
除去するコリメータ22とからなる。超音波探触子21
は、該探触子21の位置とコリメータ22により、被検
体としての摩擦圧接材80の側面方向で照射される超音
波が直線状に収束するように(図9)、かつ断面方向で
被検体80の中心軸点でその収束点となるように(図
8)配置されている。その際、図8に示す中心軸上の収
束点を得るためには、図9に示す被検体80を支持固定
する心押し台を兼ねた細線ワイヤを有する超音波ビーム
収束点決め治具23を使うことにより行う。なお、この
超音波探触子21は、周波数が15MHzで、該探触子
からの超音波ビームの入射角が18.9度、屈折角が4
5度の横波となるように配置されている。
The inspection wave supply means 20 includes a linear convergence type ultrasonic probe 21 which also serves as a transmission / reception and also serves as a defect signal detection means 40, and an unnecessary sound wave fitted to the tip of the probe 21. And a collimator 22 to be removed. Ultrasonic probe 21
The ultrasonic wave irradiated in the side direction of the friction welding member 80 as the object is converged linearly by the position of the probe 21 and the collimator 22 (FIG. 9), and the object is observed in the cross-sectional direction. The convergence point is arranged at the central axis point of 80 (FIG. 8). At this time, in order to obtain a convergence point on the central axis shown in FIG. 8, the ultrasonic beam convergence point determination jig 23 having a thin wire also serving as a tailstock for supporting and fixing the subject 80 shown in FIG. Perform by using. The ultrasonic probe 21 has a frequency of 15 MHz, an incident angle of an ultrasonic beam from the probe of 18.9 degrees, and a refraction angle of 4
It is arranged so as to form a transverse wave of 5 degrees.

【0030】ビーム走査位置制御手段30は、コンピュ
ータ部31と、コントローラ部32と、モータ部33
と、メカニカルスキャナ部36とからなる。コンピュー
タ部31は、前記摩擦圧接材80及び/又は検査波供給
手段20の位置を示す情報に基づき、該摩擦圧接材80
の位置および検査波供給手段20の位置を制御するため
の制御量を演算し、コントローラ部32に出力する。
The beam scanning position control means 30 includes a computer section 31, a controller section 32, and a motor section 33.
And a mechanical scanner unit 36. The computer unit 31 determines the position of the friction welding member 80 and / or the position of the test wave supplying means 20 based on the information indicating the position of the friction welding material 80.
And a control amount for controlling the position of the test wave supply means 20 and outputs the result to the controller 32.

【0031】コントローラ部32は、電気系の同期制御
を行うもので、I/OとCPUに割り込みを行うICと
A/DコンバータとD/Aコンバータ(ともに図示せ
ず)などからなり、前記コンピュータ部31より出力さ
れた制御信号に基づき該摩擦圧接材80の位置および検
査波供給手段20の位置を制御するためにモータに供給
される電力を調節する。モータ部33は、前記コントロ
ーラ部32より出力された電力に基づき摩擦圧接材80
および検査波供給手段20の位置を所定の位置とすべく
制御軸の回転角を連続的に可変制御する第1のモータ3
31および第2のモータ332とからなり、該モータに
はそれぞれ位置検出のためのエンコーダ(図示せず)が
設けられている。
The controller unit 32 controls the synchronization of the electric system, and includes an IC for interrupting the I / O and the CPU, an A / D converter, a D / A converter (both not shown), and the like. Based on the control signal output from the unit 31, the electric power supplied to the motor for controlling the position of the friction welding material 80 and the position of the inspection wave supplying means 20 is adjusted. The motor unit 33 includes a friction welding material 80 based on the electric power output from the controller unit 32.
And a first motor 3 for continuously variably controlling the rotation angle of the control shaft so that the position of the inspection wave supply means 20 is set at a predetermined position.
31 and a second motor 332, each of which is provided with an encoder (not shown) for position detection.

【0032】メカニカルスキャナ部36は、被検体80
を保持し該被検体80を回転させるターンテーブル36
1と、超音波探触子21を保持する探触子保持手段36
2とからなり、5軸(X,Y,Z,θ,R)で構成され
る。ターンテーブル361は第1のモータ331により
回転駆動されて被検体80を回転させ、探触子保持手段
362は第2のモータ332により駆動されて前記探触
子21の位置を被検体80の軸方向に移動させる。これ
により、検査波供給手段20から照射される超音波ビー
ムが、前記摩擦圧接材の内部の所定位置を円周方向及び
/又は軸方向に走査されるように、前記摩擦圧接材及び
/又は前記検査波供給手段の位置が制御される。
The mechanical scanner unit 36 is configured to
Turntable 36 for holding and rotating the subject 80
1 and a probe holding means 36 for holding the ultrasonic probe 21
2 and five axes (X, Y, Z, θ, R). The turntable 361 is driven to rotate by the first motor 331 to rotate the subject 80, and the probe holding means 362 is driven by the second motor 332 to move the position of the probe 21 to the axis of the subject 80. Move in the direction. Thus, the friction welding material and / or the ultrasonic beam irradiated from the inspection wave supplying means 20 are scanned in a predetermined position inside the friction welding material in a circumferential direction and / or an axial direction. The position of the inspection wave supply means is controlled.

【0033】欠陥信号検知手段40は、送信−受信の両
機能を有し欠陥信号を検知する機能を兼用した前記直線
収束型超音波探触子401(21)と、デジタル制御型
超音波探傷器402とからなる。前記超音波探触子40
1は、前記検査波供給手段20から照射された超音波ビ
ームが前記摩擦圧接材の内部に存在する欠陥により散乱
された前記ビームのうち林状エコーを含む後方散乱波を
検知し、該検知信号を出力する。デジタル制御型超音波
探傷器402は、前記超音波探触子401より出力され
た検知信号を増幅して林状エコーを含む前記摩擦圧接材
の内部欠陥信号を演算処理手段50に出力するととも
に、該探傷器402の有するCRT(図示せず)に該内
部欠陥を含む信号をアナログ表示する。また、デジタル
制御型超音波探傷器402および前記超音波探触子21
のパルス繰り返し送信のタイミングは、コンピュータ部
501を介して制御される。
The defect signal detecting means 40 is composed of the linear convergent ultrasonic probe 401 (21) which has both transmitting and receiving functions and also functions to detect a defect signal, and a digitally controlled ultrasonic flaw detector. 402. The ultrasonic probe 40
1 detects a backscattered wave including a forest-like echo among the beams in which the ultrasonic beam emitted from the inspection wave supply means 20 is scattered by a defect existing inside the friction welding material, and detects the detection signal. Is output. The digitally controlled ultrasonic flaw detector 402 amplifies the detection signal output from the ultrasonic probe 401 and outputs an internal defect signal of the friction welding material including a forest echo to the arithmetic processing means 50, A signal including the internal defect is analog-displayed on a CRT (not shown) of the flaw detector 402. Also, the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402 and the ultrasonic probe 21
The timing of the pulse repetitive transmission is controlled via the computer unit 501.

【0034】演算処理手段50は、前記欠陥信号検知手
段40より出力された林状エコーを含む前記摩擦圧接材
の内部欠陥信号を演算処理して前記摩擦圧接材の内部欠
陥の程度をデジタル出力するもので、前記ビーム走査位
置制御手段30のコンピュータ部31が兼用する(50
1)。該コンピュータ部501は、図11のフローチャ
ートに示す演算処理により、内部欠陥の程度を数量化す
る。なお、該コンピュータ部501は、前記デジタル制
御型超音波探傷器402および超音波探触子21のパル
ス繰り返し送信のタイミングと、前記ターンテーブル3
61の回転および探触子保持手段362の移動を制御す
るコントローラ部32の制御との同期制御を行ってい
る。
The arithmetic processing means 50 arithmetically processes the internal defect signal of the friction welding material including the forest echo outputted from the defect signal detecting means 40 and digitally outputs the degree of the internal defect of the friction welding material. The computer section 31 of the beam scanning position control means 30 is also used (50
1). The computer unit 501 quantifies the degree of the internal defect by the arithmetic processing shown in the flowchart of FIG. The computer unit 501 determines the timing of the pulse repetition transmission of the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402 and the ultrasonic probe 21 and the turntable 3.
Synchronous control with the control of the controller 32 that controls the rotation of the probe 61 and the movement of the probe holding means 362 is performed.

【0035】表示手段60は、前記演算処理手段50よ
り出力された被検体の内部欠陥の程度を表示する手段
で、CRTモニタ601とプリンタ602とからなる。
The display means 60 is a means for displaying the degree of the internal defect of the subject output from the arithmetic processing means 50, and comprises a CRT monitor 601 and a printer 602.

【0036】検査用水槽90は、該水槽内に接触媒質と
しての水を収容し、送信−受信を兼用した検査波供給手
段20(401)と、ビーム走査位置制御手段30のメ
カニカルスキャナ部34とを該水中に収容する。さら
に、接触媒質内のゴミ等が不要散乱源とならないよう
に、水の浄化を行うポンプ901、フィルター902を
設置されている。
The test water tank 90 contains water as a couplant in the water tank, and the test wave supply means 20 (401) for both transmission and reception, and the mechanical scanner section 34 of the beam scanning position control means 30. Is stored in the water. Further, a pump 901 and a filter 902 for purifying water are provided so that dust and the like in the couplant are not an unnecessary scattering source.

【0037】次に、この超音波検査装置10を用いて、
摩擦圧接材80の圧接部近傍を単一走査により検査をし
た。
Next, using this ultrasonic inspection apparatus 10,
The vicinity of the pressure contact portion of the friction welding material 80 was inspected by a single scan.

【0038】先ず、被検体80として、φ10 mm ×長
さ220 mm の丸棒(S45C)を摩擦圧接して得たも
のを準備した。次いで、該被検体80をメカニカルスキ
ャナ部36のターンテーブル361に取り付けて保持し
た。
First, a specimen 80 was prepared by friction welding a round bar (S45C) having a diameter of 10 mm and a length of 220 mm. Next, the subject 80 was attached and held on the turntable 361 of the mechanical scanner unit 36.

【0039】次に、所定位置に配置された検査波供給手
段20により、被検体80の所定位置に超音波を送受信
させるようにした。図10に、超音波ビームの走査領域
について示す。図10に示すように、超音波ビームの収
束点後の斜線で示す領域(図8も併せて参照)を検知の
対象とした。次いで、該超音波の後方散乱波の受信信号
を該超音波探触子401(検査波供給手段20)、デジ
タル制御型超音波探傷器402により送信し、その出力
信号をコンピュータ部501で演算処理した。なお、該
超音波の送受信は、該探傷器402と超音波探触子21
の繰り返し送信パルスを2.339 kHzとし、被検体80の
回転角1度毎に1点のエコーデータを収録した。このと
き、ターンテーブル361の回転数を389.8 rpm、超
音波探触子21の移動を図10のY軸方向に0.125 mm/
一回転(360点)で行い、全走査領域はY軸方向に1
2 mm 移動することにより、全エコーデータ点数34,
560点を得た。
Next, an ultrasonic wave is transmitted / received to / from a predetermined position of the subject 80 by the inspection wave supply means 20 disposed at a predetermined position. FIG. 10 shows a scanning region of the ultrasonic beam. As shown in FIG. 10, a region indicated by oblique lines after the convergence point of the ultrasonic beam (see also FIG. 8) was set as a detection target. Next, a reception signal of the ultrasonic backscattered wave is transmitted by the ultrasonic probe 401 (test wave supply means 20) and the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402, and the output signal is processed by the computer 501. did. The transmission and reception of the ultrasonic wave are performed by the flaw detector 402 and the ultrasonic probe 21.
Is repeated at 2.339 kHz, and one point of echo data is recorded for every one degree of rotation of the subject 80. At this time, the rotation speed of the turntable 361 was 389.8 rpm, and the movement of the ultrasonic probe 21 was 0.125 mm / in the Y-axis direction in FIG.
One rotation (360 points) is performed, and the entire scanning area is 1 in the Y-axis direction.
By moving 2 mm, the total number of echo data points 34,
560 points were obtained.

【0040】なお、超音波探触子21パルス繰り返し送
受信信号の時間制御はデジタル制御型超音波探傷器40
2とコンピュータ部501により行い、検査波供給手段
20と被検体80の位置の制御はそれぞれ保持する前記
探触子保持手段362およびターンテーブル361の移
動量および回転数をコントローラ部32を介して行い、
それぞれの同期制御はコンピュータ501により行って
いる。
The time control of the ultrasonic probe 21 pulse repetition transmission / reception signal is performed by the digital control type ultrasonic flaw detector 40.
2 and the computer unit 501, and the control of the position of the test wave supply unit 20 and the position of the subject 80 are performed via the controller unit 32 by the amount of movement and the number of rotations of the probe holding unit 362 and the turntable 361 which are respectively held. ,
Each synchronization control is performed by the computer 501.

【0041】ここで、コンピュータ部501とデジタル
制御型超音波探傷器402において行う検査条件設定と
演算処理を、図11に示すフローチャートに基づいて詳
細に説明する。
Here, the inspection condition setting and arithmetic processing performed in the computer unit 501 and the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

【0042】先ず、5軸のメカニカルスキャナ部36
(X,Y,Z,θ,R)の原点設定を行う(P1)。す
なわち、探触子保持手段362のX,Y,Z軸の基準原
点設定および水平回転(θ軸)軸の基準原点設定、ター
ンテーブル361の回転(R軸)軸の基準原点設定を行
う。
First, the 5-axis mechanical scanner unit 36
The origin of (X, Y, Z, θ, R) is set (P1). That is, the reference origin of the X, Y, and Z axes of the probe holding means 362, the reference origin of the horizontal rotation (θ-axis) axis, and the reference origin of the rotation (R-axis) axis of the turntable 361 are set.

【0043】次に、スキャナ動作条件入力を入力する
(P2)。すなわち、Xには被検体80と検査波供給手
段20との最適水距離(被検体80の中心軸で収束点と
なる距離)を設定、Yには被検体80の軸方向走査距離
を設定、被検体80の中心軸にZを設定、θには検査波
供給手段20の入射角を設定、Rには検査波供給手段2
0の走査ピッチおよび走査長さを設定した。
Next, a scanner operation condition input is input (P2). That is, X is set to the optimal water distance between the subject 80 and the test wave supply means 20 (the distance at which the convergence point is formed at the central axis of the subject 80), Y is set to the axial scanning distance of the subject 80, Z is set to the central axis of the subject 80, θ is set to the incident angle of the test wave supply means 20, and R is set to the test wave supply means 2.
A scan pitch and scan length of 0 were set.

【0044】次いで、エコー検出条件を入力した(P
3)。すなわち、複数ある検査波供給手段20の中から
周波数15MHzを選定する。なお、このP3の処理を
終了した後、被検体80を所定位置に配設する。
Next, the echo detection conditions were input (P
3). That is, a frequency of 15 MHz is selected from the plurality of test wave supply units 20. After the process of P3 is completed, the subject 80 is disposed at a predetermined position.

【0045】次に、ゲイン変動チェックを行う(P
4)。すなわち、デジタル型超音波探傷器402の現在
のゲインの状態をテジタル出力させ、設定範囲内にはい
っているかどうかの確認を行う。
Next, a gain fluctuation check is performed (P
4). That is, the current gain state of the digital ultrasonic flaw detector 402 is digitally output, and it is checked whether the current gain state is within the set range.

【0046】次いで、基準エコーの位置測定およびゲー
ト位置の設定を行う(P5)。すなわち、検査波供給手
段20と被検体80の間の基準エコー位置測定と被検体
80内部のゲート位置設定を行う。
Next, the position of the reference echo is measured and the gate position is set (P5). That is, the reference echo position between the test wave supply means 20 and the subject 80 is measured, and the gate position inside the subject 80 is set.

【0047】次に、同期スキャンデータを集録する(P
6)。すなわち、超音波ビーム走査により34,560
点のエコーデータを得る。
Next, synchronous scan data is collected (P
6). That is, 34,560 by ultrasonic beam scanning.
Get the echo data of a point.

【0048】次いで、ノイズ除去処理を行う(P7)。
すなわち、前記P6で得られたエコーデータのうち、2
点(走査ピッチ以上のもの)以上連続しているものをエ
コーデータとして扱い、1点のものは電気的ノイズ等と
見做してエコーデータから除去する。
Next, noise removal processing is performed (P7).
That is, of the echo data obtained in P6, 2
Those that are continuous over a point (one or more at a scanning pitch or more) are treated as echo data, and one point is regarded as electrical noise or the like and is removed from the echo data.

【0049】次に、エコーパルス計数を行う(P8)。
すなわち、前記P7のノイズ処理により得られたデータ
の全数を計数する。
Next, echo pulse counting is performed (P8).
That is, the total number of data obtained by the noise processing of P7 is counted.

【0050】次いで、エコー高さを出力表示する(P
9)。すなわち、前記P7のノイズ処理により得られた
データを基にして、5つの所定の閾値以上のものを5段
階の受信音圧レベルに分類し、その数をCRTモニタ6
01に表示させる。
Next, the echo height is output and displayed (P
9). That is, based on the data obtained by the noise processing of P7, those having five or more predetermined thresholds are classified into five stages of received sound pressure levels, and the number is classified into a CRT monitor 6
01 is displayed.

【0051】次に、エコー像を表示する(P10)。す
なわち、検査波供給手段20により走査した領域を前記
P8で得られたデータにより、二次元的に点でCRTモ
ニタ601上に表示させ、エコーの疑似画像とする。
Next, an echo image is displayed (P10). That is, the area scanned by the inspection wave supply means 20 is displayed two-dimensionally on the CRT monitor 601 based on the data obtained at P8, and a pseudo echo image is obtained.

【0052】次いで、試料軸方向位置0.5 mm 間隔につ
いてのエコーデータを特定領域に分割し数量化して、エ
コー像数量化処理を行う(P11)。すなわち、前記P
6により得られたデータ(34,560点)を基にし
て、試料軸方向位置に24分割(12/0.5=24)し
て、1分割領域に1,440点(34,560/24=
1,440)のエコーデータの割当て数値とする。
Next, the echo data for the sample axial position 0.5 mm interval is divided into specific regions and quantified, and echo image quantification processing is performed (P11). That is, the P
Based on the data (34,560 points) obtained in Step 6, the sample is divided into 24 points (12 / 0.5 = 24) in the direction of the sample axis, and 1,440 points (34,560 / 24) =
1,440).

【0053】次に、MAXエコー高さを数量表示する
(P12)。すなわち、前記P11ににより分割したエ
コーデータをP9の処理に従い全分割領域で行い、得ら
れた数をCRTモニタ601上に表示させる。
Next, the number of the MAX echo height is displayed (P12). That is, the echo data divided by P11 is performed in all divided areas according to the processing of P9, and the obtained number is displayed on the CRT monitor 601.

【0054】次に、演算処理手段50により演算処理さ
れたデータとして、図12および図13に示す画像が表
示手段のCRTモニタ601に表示され、該データをプ
リンタ602により紙に印刷した。
Next, the images shown in FIGS. 12 and 13 are displayed on the CRT monitor 601 of the display means as data processed by the processing means 50, and the data is printed on paper by the printer 602.

【0055】ここで、前記CRTモニタ601に表示さ
れたエコー高さを(P9)、エコー像(P10)、MA
Xエコー高さ(P12)、およびそれらの印刷結果の一
種および二種以上により、被検体の合否判定を行う(P
13)。
Here, the echo height displayed on the CRT monitor 601 is (P9), the echo image (P10), MA
Based on the X echo height (P12) and one or two or more of the print results, pass / fail determination of the subject is performed (P12).
13).

【0056】図12は、前記P9およびP10の処理に
より得られた被検体80の検査結果を示した図で、これ
より、被検体80の圧接境界面112付近の中央部近傍
にφ1mmの人工的に設けたマクロ欠陥が、さらに0.05
〜0.1mm程度の材料製造時の又は摩擦圧接時に生じたミ
クロ欠陥が多数点在していることが分かる。また、図1
3は、図12に示した結果をP12の処理により得られ
た検出エコー像の5段階閾値で数量化した結果を示す図
で、これより、試料軸方向位置のエコーの数量化が可能
となり、試料軸方向位置の欠陥が特定できることが分か
る。
FIG. 12 is a view showing the test results of the subject 80 obtained by the processes of P9 and P10. Macro defect was added to 0.05
It can be seen that there are many micro-defects generated during the production of a material of about 0.1 mm or during friction welding. FIG.
3 is a diagram showing a result obtained by quantifying the result shown in FIG. 12 with a five-step threshold value of the detected echo image obtained by the processing of P12. From this, it is possible to quantify the echo at the position in the sample axial direction, It can be seen that a defect at the position in the sample axial direction can be specified.

【0057】以上より明らかのごとく、図12に示した
エコー像により、摩擦圧接部近傍の欠陥の分布状態を知
ることができ、さらに図13に示したエコー像の数量化
により試料軸方向位置の欠陥の特定ならびに被検体間の
数値比較が可能となるので、この数量化データを基に、
予め用意されたエコーパルス数と圧接強度の関係を示す
知識ベースの情報とを比較し、被検体の合否を判定する
ことができる。また、この合否判定を、前記コンピュー
タ部501などを用いてコンピュータ処理することによ
り自動的に行うことができる。
As is clear from the above, the distribution of defects near the friction welded portion can be known from the echo image shown in FIG. 12, and the quantification of the echo image shown in FIG. Since it is possible to identify defects and compare numerical values between specimens, based on this quantified data,
The pass / fail of the subject can be determined by comparing the knowledge base information indicating the relationship between the number of echo pulses prepared in advance and the pressure contact strength. This pass / fail judgment can be automatically performed by computer processing using the computer unit 501 or the like.

【0058】第2実施例 Second Embodiment

【0059】前記第1実施例の超音波検査装置と同様の
装置を用い、被検体としての摩擦圧接材への超音波検査
を円筒分割走査法により行った。以下、前記第1実施例
との相違点を中心に説明する。
Using an apparatus similar to the ultrasonic inspection apparatus of the first embodiment, an ultrasonic inspection was performed on a friction welding material as a subject by a cylinder division scanning method. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

【0060】超音波ビームの走査は、図14に示すよう
に、被検体80の最外周部から中心部に6分割し、複数
個の円筒分割によりそれぞれの円筒分割した領域に対し
て前記第1実施例において示したと同様のエコー像の表
示を行わせるようにした。なお、データ容量は、前記第
1実施例の34.56Kバイトに対し、本実施例では2
07.36Kバイトと約6倍であった。
As shown in FIG. 14, the scanning of the ultrasonic beam is performed by dividing the object 80 into six parts from the outermost peripheral part to the central part, and dividing the area into a plurality of cylindrical parts by the first cylindrical part. An echo image similar to that shown in the embodiment is displayed. Incidentally, the data capacity is 34.56 Kbytes in the first embodiment, but is 2 in this embodiment.
It was about 6.36 Kbytes, which is about 6 times.

【0061】ここで、本実施例においてコンピュータ部
501とデジタル制御型超音波探傷器402において行
う検査条件設定および演算処理過程を、図15のフロー
チャートに示す。
FIG. 15 is a flowchart showing the procedure for setting the inspection conditions and performing the arithmetic processing in the computer unit 501 and the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402 in this embodiment.

【0062】先ず、前記第1実施例のP1〜P3と同様
にしてP21〜P23を行う。なお、この行程におい
て、前記6分割超音波照射のための条件を入力した。次
に、被検体80を所定位置に配設する。次いで、前記第
1実施例のP4と同様にしてP24を行う。
First, P21 to P23 are performed in the same manner as P1 to P3 of the first embodiment. In this process, the conditions for the above-mentioned six-division ultrasonic irradiation were input. Next, the subject 80 is disposed at a predetermined position. Next, P24 is performed in the same manner as P4 in the first embodiment.

【0063】次に、前記第1実施例のP5〜P8および
P9〜P10の行程と同様にしてP25〜P28および
P29〜P30の行程を、被検体80に対して前記のよ
うに円筒状に6分割するため、それぞれ超音波照射位置
を変えて6回行い、6種類のエコー像を得た。
Next, in the same manner as the steps P5 to P8 and P9 to P10 in the first embodiment, the steps P25 to P28 and P29 to P30 are cylindrically formed on the subject 80 as described above. In order to divide the ultrasonic waves, the ultrasonic irradiation positions were changed six times, and six types of echo images were obtained.

【0064】次いで、前記より得られた6種類のエコー
像を結合して1つの緻密走査情報を含んだエコー像(ス
ーパーポーズ)を得た(P31)。
Next, the six types of echo images obtained above were combined to obtain an echo image (superpose) containing one piece of fine scanning information (P31).

【0065】本実施例より得られた結果を、図16〜図
22に示す。図16〜図21は、図14で示した超音波
ビームの走査領域のNo.21〜No.26のそれぞれに対
応するエコー像である。本実施例において用いた被検体
は、摩擦圧接条件を通常よりも悪い条件としたものであ
り、圧接界面位置からミクロ欠陥と推定される多くのエ
コーが検出されていることが分かる。また、検出された
エコーの分布状態は、被検体の外周部(No.21および
No.22)に多く確認できた。また、摩擦圧接接合断面
内での切断観察試験を行った結果、本実施例により得ら
れた前記検出エコーの分布状態は該試験により観察され
たミクロ欠陥の分布状態と良い対応ができていることが
確認された。
The results obtained from this example are shown in FIGS. 16 to 21 are echo images corresponding to Nos. 21 to 26 in the scanning region of the ultrasonic beam shown in FIG. The test object used in the present example has friction welding conditions worse than usual, and it can be seen that many echoes estimated as micro defects are detected from the position of the welding interface. Further, the distribution state of the detected echoes was confirmed in many places on the outer peripheral portion (No. 21 and No. 22) of the subject. In addition, as a result of performing a cutting observation test in the friction welding joint cross section, the distribution state of the detected echo obtained according to the present example is in good correspondence with the distribution state of the micro defects observed by the test. Was confirmed.

【0066】図22は、前記6種のエコー像(No.21
〜No.26)を重ね合わせた図である。図22より明ら
かのように、第1実施例の結果と比較して、6倍のデー
タ容量を含む緻密走査情報であるため、摩擦圧接条件を
通常より悪い条件とした場合に生ずる圧接界面からのミ
クロ欠陥が密集して検出されることになる。従って、第
2実施例の円筒分割走査法を用いることにより、摩擦圧
接状態の悪いものに関するミクロ欠陥の状態を詳細に解
析可能となる。
FIG. 22 shows the six types of echo images (No. 21).
-No. 26). As is clear from FIG. 22, since it is dense scanning information including six times the data capacity as compared with the result of the first embodiment, the frictional welding condition from the welding interface generated when the welding condition is worse than usual is considered. Micro defects will be detected densely. Therefore, by using the cylinder division scanning method of the second embodiment, it is possible to analyze in detail the state of the micro defects relating to those having a poor friction welding state.

【0067】第3実施例 Third Embodiment

【0068】摩擦圧接条件の異なる5種類の摩擦圧接材
を用意し、前記第1実施例の超音波検査装置と同様の装
置を用いて本発明にかかる超音波検査を行った。さら
に、該摩擦圧接材の強度評価試験を行い、超音波検査の
結果との比較を行った。
Five kinds of friction welding materials having different friction welding conditions were prepared, and the ultrasonic inspection according to the present invention was performed using the same apparatus as the ultrasonic inspection apparatus of the first embodiment. Further, a strength evaluation test of the friction welding material was performed, and a comparison with a result of an ultrasonic inspection was performed.

【0069】先ず、被検体80として、φ10 mm ×長
さ220 mm の丸棒(S45C)を摩擦圧接して得たも
のを準備した。このとき、摩擦圧接条件は、摩擦圧接サ
イクルの摩擦圧(P1:kgf/mm2)およびアプセット圧
(P2:kgf/mm2)と、アプセット量(全寄りしろ;U:
mm)をそれぞれ変え、5つの条件を設定して行った(試
料番号:31〜35)。
First, a specimen 80 obtained by friction welding a round bar (S45C) having a diameter of 10 mm and a length of 220 mm was prepared. At this time, the friction welding conditions include the friction pressure (P1: kgf / mm 2 ) and the upset pressure (P2: kgf / mm 2 ) of the friction welding cycle, and the upset amount (total deviation; U:
mm), and five conditions were set (sample numbers: 31 to 35).

【0070】次に、該被検体80をメカニカルスキャナ
部36のターンテーブル361に取り付けて保持し、前
記第1実施例と同様にして超音波検査を行った。
Next, the subject 80 was mounted and held on the turntable 361 of the mechanical scanner unit 36, and an ultrasonic inspection was performed in the same manner as in the first embodiment.

【0071】なお、コンピュータ部501とデジタル制
御型超音波探傷器402において行った検査条件設定と
演算処理のフローチャートを、図23に示す。
FIG. 23 shows a flowchart of the inspection condition setting and calculation processing performed in the computer unit 501 and the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402.

【0072】先ず、前記第1実施例のP1〜P3と同様
にしてP41〜P43を行う。次に、被検体80を所定
位置に配設する。次いで、前記第1実施例のP4〜P1
0の行程と同様にしてP44〜P50の行程を行った。
なお、P49およびP50において、それぞれの結果
は、CRTモニタ601に表示される。
First, P41 to P43 are performed in the same manner as P1 to P3 of the first embodiment. Next, the subject 80 is disposed at a predetermined position. Next, P4 to P1 of the first embodiment.
Steps P44 to P50 were performed in the same manner as the step 0.
In P49 and P50, the respective results are displayed on the CRT monitor 601.

【0073】次に、P51において、前記P48におい
て得られた全エコーパルス数に基づき、コンピュータ部
501に記憶された下記に示す合否判定基準に従い、被
検体の合否を判定した。なお、P51において、合否判
定の結果は、CRTモニタ601に表示される。 1) 全エコーパルス数 ≦ 10000 → 合格 2) 全エコーパルス数 > 10000 → 不合格
Next, at P51, based on the total number of echo pulses obtained at P48, pass / fail of the subject was determined according to the following pass / fail criterion stored in the computer unit 501. In P51, the result of the pass / fail judgment is displayed on the CRT monitor 601. 1) Total number of echo pulses ≤ 10,000 → passed 2) Total number of echo pulses> 10,000 → rejected

【0074】次いで、被検体を交換して同様にP45〜
P51の行程を行い、5種類の被検体のエコー像および
合否結果を得た。
Next, the subject was exchanged, and
The process of P51 was performed, and echo images of five types of subjects and pass / fail results were obtained.

【0075】次に、得られた結果として、エコー像およ
び合否判定結果がプリンタ602より出力された。その
結果を、エコー像を図24〜図28に、合否判定結果を
図29にそれぞれ示す(試料番号:31〜35)。図
中、「○」は「前記合否判定結果が合格」を、「×」は
「同不合格」をそれぞれ示す。
Next, as a result obtained, an echo image and a pass / fail judgment result were output from the printer 602. The echo images are shown in FIGS. 24 to 28, and the pass / fail judgment results are shown in FIG. 29 (sample numbers: 31 to 35). In the drawing, “○” indicates “the result of the pass / fail judgment is passed”, and “×” indicates “failed”.

【0076】次に、前記5種類の被検体の圧接強度試験
を行った。その結果を、図30に示す。なお、破断部位
は、試料番号31〜33が母材で、試料番号34および
35が圧接部であった。図30には、前記合否判定結果
を併せて示した。図中、「○」は「前記合否判定結果が
合格」を、「×」は「同不合格」をそれぞれ示す。ま
た、前記実施例と同様に、摩擦圧接接合断面内での切断
観察試験を行った結果、本実施例により得られた前記合
否結果は、該試験により観察されたミクロ欠陥の分布状
態より判断した合否結果と一致していることが確認され
た。
Next, a press-contact strength test was performed on the five types of test objects. The result is shown in FIG. In the fracture site, sample numbers 31 to 33 were base materials, and sample numbers 34 and 35 were press-contact portions. FIG. 30 also shows the result of the pass / fail judgment. In the drawing, “○” indicates “the result of the pass / fail judgment is passed”, and “×” indicates “failed”. In addition, as in the above-described example, as a result of performing a cutting observation test in the friction welding joint cross section, the pass / fail result obtained in this example was determined from the distribution of micro defects observed by the test. It was confirmed that it matched the pass / fail result.

【0077】図30より明らかの如く、本実施例の超音
波検査装置により得られた検査結果は、通常行われてい
る評価試験結果に基づく評価と一致していることが分か
る。
As is apparent from FIG. 30, the inspection result obtained by the ultrasonic inspection apparatus of this embodiment is consistent with the evaluation based on the evaluation test result usually performed.

【0078】第4実施例 Fourth Embodiment

【0079】摩擦圧接条件の異なる2種類の摩擦圧接材
を用意し、超音波検査を行った。
Two types of friction welding materials having different friction welding conditions were prepared and subjected to ultrasonic inspection.

【0080】先ず、被検体として、φ20 mm ×長さ3
00 mm の丸棒(S45C)を摩擦圧接して得たものを
準備した。このとき、摩擦圧接条件は、摩擦圧接サイク
ルの摩擦圧(kgf/mm2)、アプセット圧(kgf/mm2)、アプ
セット量(mm)をそれぞれ変え、比較的摩擦圧接条件の
よいもの(試料番号:41)と、一部が摩擦圧接するよ
うな条件(試料番号:42)の2つとした。
First, as a subject, φ20 mm × length 3
One obtained by friction welding a 00 mm round bar (S45C) was prepared. At this time, the friction welding conditions were changed as follows: the friction pressure (kgf / mm 2 ), the upset pressure (kgf / mm 2 ), and the upset amount (mm) of the friction welding cycle were changed, and the friction welding conditions were relatively good (sample number). : 41) and the condition (sample number: 42) that a part is friction-welded.

【0081】次に、前記実施例と同様の超音波検査装置
を用い、該被検体をメカニカルスキャナ部36のターン
テーブル361に取り付けて保持し、該被検体の超音波
検査を行った。
Next, using the same ultrasonic inspection apparatus as in the above embodiment, the subject was attached to and held on the turntable 361 of the mechanical scanner unit 36, and the subject was subjected to an ultrasonic inspection.

【0082】なお、コンピュータ部501とデジタル制
御型超音波探傷器402において行った検査条件設定と
演算処理のフローチャートを、図31に示す。
FIG. 31 shows a flowchart of the inspection condition setting and calculation processing performed in the computer unit 501 and the digitally controlled ultrasonic flaw detector 402.

【0083】先ず、前記実施例と同様にしてP61〜P
63を行う。なお、P62のスキャナ動作条件として、
摩擦圧接界面の全体のデータが収集できるように設定し
た。次に、被検体80を所定位置に配設する。次いで、
前記実施例と同様にしてP64〜P70の行程を行っ
た。なお、P69およびP70において、それぞれの結
果は、CRTモニタ601に表示される。なお、P70
においてモニタ601に表示されるエコー像は、被検体
の摩擦圧接界面の断面に対応するものとして10倍に拡
大して表示されている。
First, in the same manner as in the above embodiment, P61 to P
Perform 63. In addition, as a scanner operation condition of P62,
It was set so that the entire data of the friction welding interface could be collected. Next, the subject 80 is disposed at a predetermined position. Then
Steps P64 to P70 were performed in the same manner as in the above embodiment. In P69 and P70, the respective results are displayed on the CRT monitor 601. Note that P70
The echo image displayed on the monitor 601 in FIG. 10 is magnified 10 times and corresponds to the cross section of the friction welding interface of the subject.

【0084】次に、単位格子当りのエコーパルス数を算
出する(P71)。すなわち、前記70において得られ
たエコー像を縦横1cmの格子に分割し、該分割されたそ
れぞれの領域に対応するP8のデータをそれぞれ計数
し、該計数値を該当部の面積で除して単位格子当りのエ
コーパルス数を算出する。
Next, the number of echo pulses per unit cell is calculated (P71). That is, the echo image obtained in the above 70 is divided into a lattice of 1 cm in length and width, the data of P8 corresponding to each of the divided areas is counted, and the counted value is divided by the area of the corresponding part to obtain a unit. Calculate the number of echo pulses per grating.

【0085】次いで、摩擦圧接界面の接合状態を判定す
る(P72)。すなわち、P71で得られた単位格子当
りのエコーパルス数を基に、予めコンピュータ部501
に記憶された知識ベース中の図32に示す組織状態判定
基準に従い、被検体の接合状態を7段階に判定する。
Next, the joining state of the friction welding interface is determined (P72). That is, based on the number of echo pulses per unit lattice obtained in P71, the computer 501
The joint state of the subject is determined in seven stages according to the tissue state determination criteria shown in FIG.

【0086】次に、前記得られた判定結果を、モニタに
表示する(P73)。すなわち、図32中に示した表示
模様により、該当する格子に模様を表示することにより
判定結果をCRTモニタ601に表示する。次いで、こ
の結果を、プリンタ602により印刷した。得られた結
果を、試料番号41については図33に、試料番号42
については図34にそれぞれ示す。
Next, the obtained judgment result is displayed on a monitor (P73). That is, the determination result is displayed on the CRT monitor 601 by displaying the pattern on the corresponding grid using the display pattern shown in FIG. Next, the result was printed by the printer 602. The results obtained are shown in FIG.
Are shown in FIG. 34, respectively.

【0087】次に、被検体の摩擦圧接界面のそれぞれの
切断面観察試験を行った結果、本実施例により得られた
前記判定結果は、該試験により観察されたミクロ欠陥の
分布状態より判断した判定結果とよく一致していること
が確認された。
Next, as a result of an observation test of each cut surface of the friction-welded interface of the test object, the judgment result obtained in this example was judged from the distribution of micro defects observed by the test. It was confirmed that the results agreed well with the judgment results.

【0088】以上より明らかの如く、本実施例の超音波
検査装置により得られた検査結果は、通常行われている
評価試験結果に基づく評価と一致していることが分か
る。また、本実施例装置および方法により、単にミクロ
異常組織の存在を判断できるだけでなく、割れなどのマ
クロ欠陥から粗大結晶粒や間隙欠陥、介在物などのミク
ロ結果まで、欠陥の状態を精確に判定することができる
ことが分かる。また、本実施例において、さらに組織状
態と摩擦圧接条件との関係を示す第2の知識ベースを構
築し、該第2の知識ベースと得られた組織状態を示す情
報に基づいて、最適な摩擦圧接条件を算出することもで
きる。
As is clear from the above, it can be seen that the inspection result obtained by the ultrasonic inspection apparatus of the present embodiment is consistent with the evaluation based on the evaluation test result usually performed. In addition, the apparatus and method of the present embodiment can not only determine the presence of a micro abnormal structure but also accurately determine the state of a defect from macro defects such as cracks to micro results such as coarse crystal grains, gap defects and inclusions. You can see that it can be done. Further, in the present embodiment, a second knowledge base indicating the relationship between the tissue state and the friction welding condition is further constructed, and based on the second knowledge base and the information indicating the obtained tissue state, the optimum friction is determined. The pressure contact condition can also be calculated.

【0089】第5実施例 Fifth Embodiment

【0090】異種金属からなる摩擦圧接材を用意し、前
記第1実施例の超音波検査装置と同様の装置を用いて本
発明にかかる超音波検査を行った。
A friction welding material made of a dissimilar metal was prepared, and the ultrasonic inspection according to the present invention was performed using the same apparatus as the ultrasonic inspection apparatus of the first embodiment.

【0091】先ず、被検体80として、φ10 mm ×長
さ220 mm の2種類の丸棒(耐熱鋼とステンレス鋼)
を摩擦圧接して得たものを準備した。次いで、該摩擦圧
接材の溶体化処理を行った。このとき、溶体化処理温度
は、1000℃(試料番号51)、1050℃(試料番
号52)、1100℃(試料番号53)の3種類とし
た。
First, two kinds of round rods of φ10 mm × length 220 mm (heat-resistant steel and stainless steel) were used as the subject 80.
Was prepared by friction welding. Next, a solution treatment of the friction welding material was performed. At this time, three types of solution treatment temperatures were used: 1000 ° C. (sample No. 51), 1050 ° C. (sample No. 52), and 1100 ° C. (sample No. 53).

【0092】次に、該被検体80をメカニカルスキャナ
部36のターンテーブル361に取り付けて保持し、前
記第1実施例と同様の方法で超音波検査を行った。
Next, the subject 80 was attached to and held on the turntable 361 of the mechanical scanner unit 36, and an ultrasonic inspection was performed in the same manner as in the first embodiment.

【0093】該超音波検査により得られた結果のうち、
全エコーパルス数と溶体化処理温度との関係を、図35
に示す。図35より、溶体化処理温度の上昇に従って、
全エコーパルス数が増加していることが分かる。しか
も、前記処理温度が1050度以上から全エコーパルス
数が急激に増加している。また、被検体の摩擦圧接界面
のそれぞれの切断面観察試験を行った結果、前記処理温
度が1050℃および1100℃では析出物が顕著に増
加している様子が観察された。これより、本実施例によ
り得られた結果は、該切断面観察試験により観察された
ミクロ欠陥の分布状態より判断した判定結果とよく一致
していることが確認された。
Of the results obtained by the ultrasonic examination,
FIG. 35 shows the relationship between the total number of echo pulses and the solution treatment temperature.
Shown in From FIG. 35, as the solution treatment temperature increases,
It can be seen that the total number of echo pulses has increased. Moreover, the total number of echo pulses sharply increases from the processing temperature of 1050 ° C. or higher. In addition, as a result of conducting a cut surface observation test of each friction welding interface of the test object, it was observed that the precipitates significantly increased at the treatment temperatures of 1050 ° C. and 1100 ° C. From this, it was confirmed that the result obtained in the present example was in good agreement with the judgment result judged from the distribution of micro defects observed in the cut surface observation test.

【0094】以上より、ミクロ欠陥のうち、析出物につ
いても本超音波検査装置および方法により精確に検査で
きることが分かる。
From the above, it is understood that the precipitates among the micro defects can be accurately inspected by the present ultrasonic inspection apparatus and method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例で用いた超音波検査装置を
模式的に示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an ultrasonic inspection apparatus used in a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の超音波検査装置および方法を模式的に示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a conventional ultrasonic inspection apparatus and method.

【図3】図2の従来の超音波検査装置により得られた検
査結果を示す図で、受信音圧と時間との関係を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a test result obtained by the conventional ultrasonic testing device of FIG. 2, and is a diagram showing a relationship between a received sound pressure and time.

【図4】従来の他の超音波検査装置および方法を模式的
に示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing another conventional ultrasonic inspection apparatus and method.

【図5】図4の従来の超音波検査装置により得られた検
査結果を示す図で、受信音圧と時間との関係を示す図で
ある。
5 is a diagram showing an inspection result obtained by the conventional ultrasonic inspection apparatus in FIG. 4, and is a diagram showing a relationship between a received sound pressure and time.

【図6】摩擦圧接材の圧接界面の状況を説明する説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a state of a pressure contact interface of a friction pressure contact member.

【図7】本発明の具体例の超音波検査装置において得ら
れた林状エコーを説明する図で、受信音圧−時間(距
離)の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a forest-like echo obtained by the ultrasonic inspection apparatus according to the specific example of the present invention, and is a diagram illustrating a relationship between received sound pressure and time (distance).

【図8】本発明の第1実施例で用いた超音波検査装置を
示し、該装置の一部の配置を説明する説明図で、摩擦圧
接材の試料断面方向から見た配置図(A視断面)であ
る。
FIG. 8 is an explanatory view showing an ultrasonic inspection apparatus used in the first embodiment of the present invention and explaining the arrangement of a part of the ultrasonic inspection apparatus. Cross section).

【図9】本発明の第1実施例で用いた超音波検査装置を
示し、該装置の一部の配置を説明する説明図で、摩擦圧
接材の試料側面方向から見た配置図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing the ultrasonic inspection apparatus used in the first embodiment of the present invention and explaining the arrangement of a part of the ultrasonic inspection apparatus, and is an arrangement view of the friction welding material as viewed from the side of the sample.

【図10】本発明の第1実施例で用いた超音波検査装置
の超音波ビームの走査領域を説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an ultrasonic beam scanning area of the ultrasonic inspection apparatus used in the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1実施例で用いた超音波検査装置
を示し、コンピュータ部と超音波探傷器において行う検
査条件と演算処理を示すフローチャート図である。
FIG. 11 is a flowchart illustrating the ultrasonic inspection apparatus used in the first embodiment of the present invention and illustrating inspection conditions and arithmetic processing performed in the computer unit and the ultrasonic flaw detector.

【図12】本発明の第1実施例の検査結果を示す図で、
単一走査によりエコー像のプリンタ出力結果を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing inspection results of the first embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram illustrating a printer output result of an echo image by a single scan.

【図13】本発明の第1実施例の検査結果を示す図で、
エコー像の数量化表示結果を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing inspection results of the first embodiment of the present invention;
It is a figure which shows the quantification display result of an echo image.

【図14】本発明の第2実施例の超音波検査方法を示
し、超音波ビームの円筒分割走査方法を説明する説明図
である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an ultrasonic inspection method according to a second embodiment of the present invention, and illustrating a method for scanning a cylinder divided by an ultrasonic beam.

【図15】本発明の第2実施例で用いたコンピュータ部
と超音波探傷器において行う検査条件と演算処理を示す
フローチャート図である。
FIG. 15 is a flowchart illustrating inspection conditions and arithmetic processing performed in a computer unit and an ultrasonic flaw detector used in the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.21のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
It is a figure showing an output result of an echo image of ultrasonic beam scanning conditions No. 21.

【図17】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.22のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image under the ultrasonic beam scanning condition No. 22.

【図18】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.23のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image under the ultrasonic beam scanning condition No. 23.

【図19】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.24のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image under the ultrasonic beam scanning condition No. 24.

【図20】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.25のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image under the ultrasonic beam scanning condition No. 25.

【図21】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.26のエコー像の出力結果を
示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image under the ultrasonic beam scanning condition No. 26.

【図22】本発明の第2実施例の検査結果を示す図で、
超音波ビーム走査条件No.21〜No.26のエコー像を
結合した緻密走査情報を含んだエコー像の出力結果を示
す図である。
FIG. 22 is a diagram showing inspection results according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image including fine scanning information obtained by combining echo images of ultrasonic beam scanning conditions No. 21 to No. 26.

【図23】本発明の第3実施例で用いた超音波検査装置
を示し、コンピュータ部と超音波探傷器において行う検
査条件と演算処理を示すフローチャート図である。
FIG. 23 is a flowchart showing an ultrasonic inspection apparatus used in the third embodiment of the present invention, showing inspection conditions and arithmetic processing performed by a computer unit and an ultrasonic flaw detector.

【図24】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
試料番号31のエコー像の出力結果を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing inspection results of the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image of sample number 31.

【図25】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
試料番号32のエコー像の出力結果を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing inspection results of the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image of sample number 32.

【図26】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
試料番号33のエコー像の出力結果を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing inspection results according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image of sample number 33.

【図27】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
試料番号34のエコー像の出力結果を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing inspection results of the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image of sample number 34.

【図28】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
試料番号35のエコー像の出力結果を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing inspection results of the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an output result of an echo image of sample number 35.

【図29】本発明の第3実施例の検査結果を示す図で、
合否判定の出力結果を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing inspection results of the third embodiment of the present invention;
It is a figure showing an output result of pass / fail judgment.

【図30】本発明の第3実施例の超音波検査結果と被検
体の評価試験結果との関係を示す図で、全エコーパルス
数と被検体の圧接強度との関係を示す線図である。
FIG. 30 is a diagram showing a relationship between an ultrasonic inspection result and an evaluation test result of a subject according to the third embodiment of the present invention, and is a diagram showing a relationship between the total number of echo pulses and the pressure contact strength of the subject. .

【図31】本発明の第4実施例で用いたコンピュータ部
と超音波探傷器において行う検査条件と演算処理を示す
フローチャート図である。
FIG. 31 is a flowchart showing inspection conditions and arithmetic processing performed in a computer unit and an ultrasonic flaw detector used in the fourth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第4実施例で用いた知識ベース中の
摩擦圧接界面の組織状態判定基準を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing a criterion for determining the tissue state of the friction welding interface in the knowledge base used in the fourth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第4実施例の検査結果を示す図で、
試料番号41の判定結果の出力結果を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing inspection results of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an output result of a determination result of a sample number 41.

【図34】本発明の第4実施例の検査結果を示す図で、
試料番号42の判定結果の出力結果を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing inspection results of the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a diagram illustrating an output result of a determination result of a sample number 42.

【図35】本発明の第5実施例の検査結果を示す図で、
全エコーパルス数と溶体化処理温度との関係を示す図で
ある。
FIG. 35 is a diagram showing inspection results of the fifth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the relationship between the total number of echo pulses and the solution treatment temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ・・・ 超音波検査装置 20 ・・・ 検査波供給手段 30 ・・・ ビーム走査位置制御手段 40 ・・・ 欠陥信号検知手段 50 ・・・ 演算処理手段 60 ・・・ 表示手段 80 ・・・ 被検体 90 ・・・ 検査用水槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic inspection apparatus 20 ... Inspection wave supply means 30 ... Beam scanning position control means 40 ... Defect signal detection means 50 ... Arithmetic processing means 60 ... Display means 80 ... Subject 90 ・ ・ ・ Test tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 敬明 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 審査官 飯野 茂 (56)参考文献 特開 昭56−124045(JP,A) 特開 平4−95870(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 29/00 - 29/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takaaki Baba 2-1-1 Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Examiner, Toyoda Automatic Loom Works, Ltd. Inspector Shigeru Iino (56) References JP-A-4-95870 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 29/00-29/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超音波探触子から超音波ビームを摩擦圧
接材に対して,収束点が該摩擦圧接材の内部の所定位置
となるようにかつ斜めに入射させ、前記摩擦圧接材の内
部に存在する欠陥からの後方散乱波を検知し、該後方散
乱波に含まれる林状エコーを含む欠陥を示す情報から内
部欠陥を検出することを特徴とする摩擦圧接材の超音波
検査方法。
1. An ultrasonic beam from an ultrasonic probe is obliquely incident on a friction welding material so that a convergence point is at a predetermined position inside the friction welding material, and the ultrasonic beam is applied to the inside of the friction welding material. An ultrasonic inspection method for a friction welding material, comprising: detecting a backscattered wave from a defect existing in the backscattered wave; and detecting an internal defect from information indicating a defect including a forest echo included in the backscattered wave.
【請求項2】 摩擦圧接材の内部のミクロ欠陥を含む欠
陥を超音波を用いて検査する装置であって、 超音波探触子を有し、検査対象としての摩擦圧接材に対
して所定の位置に配設され、収束点が前記摩擦圧接材の
内部の所定の位置になるように、かつ前記超音波探触子
から照射される超音波ビームが前記摩擦圧接材の軸方向
に対して斜めに入射するように配設された検査波供給手
段と、 該検査波供給手段から照射される超音波ビームが、前記
摩擦圧接材の内部の所定位置を円周方向及び/又は軸方
向に走査されるように、前記摩擦圧接材及び/又は前記
検査波供給手段の位置を制御するビーム走査位置制御手
段と、 前記検査波供給手段から照射された超音波ビームが前記
摩擦圧接材の内部に存在する欠陥により散乱された前記
ビームのうち林状エコーを含む後方散乱波を検知する欠
陥信号検知手段と、 前記欠陥信号検知手段から出力された林状エコーを含む
前記摩擦圧接材の内部欠陥信号より前記摩擦圧接材の内
部欠陥を検出する演算処理手段とからなり、 摩擦圧接材の内部のミクロ欠陥を含む欠陥を精確に検出
するようにしたことを特徴とする摩擦圧接材の超音波検
査装置。
2. An apparatus for inspecting a defect including a micro defect inside a friction welding material by using an ultrasonic wave, comprising: an ultrasonic probe; The ultrasonic beam emitted from the ultrasonic probe is oblique to the axial direction of the friction welding material so that the convergence point is located at a predetermined position inside the friction welding material. Inspection wave supply means disposed so as to be incident on the frictional welding member, and an ultrasonic beam emitted from the inspection wave supply means scans a predetermined position inside the friction welding material in a circumferential direction and / or an axial direction. Beam scanning position control means for controlling the position of the friction welding material and / or the inspection wave supplying means, and the ultrasonic beam emitted from the inspection wave supplying means exists inside the friction welding material. Forest of the beam scattered by the defect Signal detecting means for detecting a backscattered wave including a shape echo, and an operation for detecting an internal defect of the friction welding material from an internal defect signal of the friction welding material including a forest-like echo output from the defect signal detecting means. An ultrasonic inspection system for a friction welding material, comprising a processing means, wherein a defect including a micro defect inside the friction welding material is accurately detected.
【請求項3】 検査波供給手段が、異なった周波数帯域
をもつ複数の超音波プローブからなることを特徴とする
請求項2記載の摩擦圧接材の超音波検査装置。
3. An ultrasonic inspection system for a friction welding material according to claim 2, wherein said inspection wave supply means comprises a plurality of ultrasonic probes having different frequency bands.
【請求項4】 欠陥信号検知手段が、検知した内部欠陥
信号を相関処理をしてノイズを除去する手段を有し、演
算処理手段が、前記欠陥信号検知手段から出力された信
号をデジタル信号処理してエコーパルス計数値に変換す
る信号変換手段と、該計数値を受信音圧の所定間隔で音
圧エコーレベルに分割し数量化して摩擦圧接材の内部欠
陥の程度及び/又は位置を示す定量的情報とする定量化
処理手段を有してなり、 該演算処理手段から出力された内部欠陥出力信号と、予
め用意されたエコーパルス数と圧接強度の関係を示す知
識ベースの情報と比較し、該比較結果により被検査体の
合否を判定することを特徴とする請求項2記載の摩擦圧
接材の超音波検査装置。
4. The defect signal detecting means has means for correlating the detected internal defect signal to remove noise, and the arithmetic processing means performs digital signal processing on the signal output from the defect signal detecting means. Signal converting means for converting the count value into a echo pulse count value, and dividing the count value into sound pressure echo levels at predetermined intervals of the received sound pressure and quantifying the count to indicate the degree and / or position of internal defects of the friction welding material. Comparing the internal defect output signal output from the arithmetic processing means with knowledge base information indicating the relationship between the number of echo pulses and the press-fitting strength, 3. The ultrasonic inspection system for a friction welding material according to claim 2, wherein the pass / fail of the test object is determined based on the comparison result.
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