JP4369699B2 - Inspection method for friction stir welds - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦撹拌接合法にて接合された接合部に接合欠陥が存在するか否かを、超音波探触子を備える超音波探傷検査装置によって検査する摩擦撹拌接合部の検査方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a friction stir welding part that inspects whether or not a joining defect exists in a joint part joined by a friction stir welding method using an ultrasonic flaw detection apparatus equipped with an ultrasonic probe.
近年、当接した端部同士を接合する手法として、摩擦撹拌接合が着目されている。この理由は、シーム溶接やスポット溶接等では接合部に肉が隆起した隆起部が形成され、このために該隆起部を研削する仕上げ工程が必要であるのに対し、摩擦撹拌接合においては隆起部が形成されず、したがって、仕上げ加工が不要となるという利点があるからである。 In recent years, friction stir welding has attracted attention as a technique for joining the contacted end portions. The reason for this is that in seam welding, spot welding, and the like, a bulging portion is formed in which the bulging portion is formed in the joint portion, and for this reason, a finishing process for grinding the bulging portion is required. This is because there is an advantage that no finishing process is required.
ところで、シーム溶接やスポット溶接等の一般的な接合加工に限らず、摩擦撹拌接合においても、接合部に接合欠陥が生じることがある。すなわち、空洞部が生じたり、ワークの裏面側に未接合箇所が残留したりすることがある。そこで、接合加工が終了した後、このような接合欠陥が存在するか否かを確認するための検査が一般的に行われている。 By the way, not only in general joining processes such as seam welding and spot welding, but also in friction stir welding, a joining defect may occur at the joint. That is, a hollow part may arise or an unjoined location may remain on the back side of the workpiece. Therefore, after the joining process is completed, an inspection for confirming whether or not such a joining defect exists is generally performed.
このような検査方法の1つとして、特許文献1に記載されているように、超音波探傷検査方法が広汎に採用されている。この検査方法においては、ワークの接合部に指向して超音波探触子から超音波が発振される。例えば、接合部に接合欠陥が存在しない場合、超音波は、接合部の上端面外表面と下端面内面とでそれぞれ反射して超音波探触子に戻る。すなわち、超音波探触子によって、接合部の上端面外表面から反射した超音波と、下端面内面から反射した超音波とが検知される。その結果、検査装置を構成するモニタには、上端面外表面にて反射した超音波に帰属するピーク(Sエコー)と、下端面内面にて反射した超音波に帰属するピーク(Bエコー)とが出現したプロファイルが映し出される。 As one of such inspection methods, as described in Patent Document 1, an ultrasonic flaw detection inspection method is widely adopted. In this inspection method, ultrasonic waves are oscillated from the ultrasonic probe toward the workpiece joint. For example, when there is no bonding defect in the bonded portion, the ultrasonic waves are reflected by the outer surface of the upper end surface and the inner surface of the lower surface of the bonded portion and return to the ultrasonic probe. That is, the ultrasonic probe detects ultrasonic waves reflected from the outer surface of the upper end surface of the joint and ultrasonic waves reflected from the inner surface of the lower end surface. As a result, the monitor constituting the inspection apparatus has a peak (S echo) attributed to the ultrasonic wave reflected on the outer surface of the upper end surface and a peak (B echo) attributed to the ultrasonic wave reflected on the inner surface of the lower end surface. The profile in which appears is displayed.
これに対し、接合部に接合欠陥が存在する場合、接合部の内部に入射した超音波は、該接合欠陥でも反射する。このため、モニタに映し出されたプロファイルには、接合欠陥にて反射した超音波に帰属するピーク(Fエコー)がさらに出現する。このFエコーのピーク高さ、すなわち、強度は、接合欠陥の大きさに応じて変化する。したがって、Fエコーの強度から、接合欠陥の大きさを推察することができる。 On the other hand, when a bonding defect exists in the bonding portion, the ultrasonic wave incident on the inside of the bonding portion is also reflected by the bonding defect. For this reason, in the profile projected on the monitor, a peak (F echo) attributed to the ultrasonic wave reflected by the bonding defect further appears. The peak height, that is, the intensity of the F echo varies depending on the size of the bonding defect. Therefore, the size of the bonding defect can be inferred from the intensity of the F echo.
このように、Fエコーが出現するか否かを確認することにより、接合部に接合欠陥が存在するか否かを判定することができ、かつ接合欠陥が存在する場合にはその大きさを推察することもできる。 In this way, by checking whether or not the F echo appears, it is possible to determine whether or not there is a bonding defect in the bonded portion, and infer the size of the bonding defect if it exists. You can also
ところで、摩擦撹拌接合を施した場合、生じた接合欠陥は、通常、著しく微細である。例えば、空洞部の場合、2次元投影図における長径と小径との平均値、すなわち、平均径は、0.1mmよりも小さいことがある。 By the way, when the friction stir welding is performed, the resulting bonding defects are usually extremely fine. For example, in the case of the hollow portion, the average value of the long diameter and the small diameter in the two-dimensional projection view, that is, the average diameter may be smaller than 0.1 mm.
その一方で、超音波探傷検査方法においては、プロファイルにノイズエコーも出現する。このノイズエコーの強度は、平均径が0.1mm程度である空洞部に超音波が反射された際に出現するFエコーの強度と略同等であるとされている。このため、空洞部の平均径が0.1mmに満たない場合、該空洞部が存在することによって出現するFエコーの強度がノイズエコーに比して小さくなる。したがって、特許文献1に記載された検査方法のように、Fエコーの強度に基づいて接合欠陥の有無を判定する場合、著しく小さい空洞部を検出することが困難となる。 On the other hand, in the ultrasonic flaw detection inspection method, noise echo also appears in the profile. The intensity of this noise echo is said to be substantially equivalent to the intensity of the F echo that appears when an ultrasonic wave is reflected in a cavity having an average diameter of about 0.1 mm. For this reason, when the average diameter of a cavity part is less than 0.1 mm, the intensity | strength of F echo which appears by this cavity part becomes small compared with a noise echo. Therefore, when the presence or absence of a bonding defect is determined based on the intensity of the F echo as in the inspection method described in Patent Document 1, it is difficult to detect a remarkably small cavity.
また、未接合箇所が傾斜している場合、接合部の内部に入射した超音波の一部が乱反射してしまうことがある。このような事態が生じると、反射した超音波の全てが超音波探触子に戻らないことに起因してFエコーが充分な強度で出現しなくなる。結局、上記と同様に該Fエコーの強度がノイズエコーに比して小さくなり、未接合箇所の存在を検知することが困難となる。 Moreover, when the unjoined part is inclined, a part of the ultrasonic wave incident on the inside of the joined part may be irregularly reflected. When such a situation occurs, the F echo does not appear with sufficient intensity because all of the reflected ultrasonic waves do not return to the ultrasonic probe. Eventually, the intensity of the F echo becomes smaller than that of the noise echo as described above, and it becomes difficult to detect the presence of an unjoined portion.
このように、Fエコーの強度に基づいて接合欠陥の有無を判定する場合、摩擦撹拌接合を施した際に生じた著しく微細な接合欠陥を検出することは、極めて困難である。 Thus, when determining the presence or absence of a bonding defect based on the intensity of the F echo, it is extremely difficult to detect a remarkably fine bonding defect generated when the friction stir welding is performed.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、摩擦撹拌接合法にて形成された接合部に接合欠陥が存在するか否かを容易に判定することが可能な摩擦撹拌接合部の検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a friction stir welded joint that can easily determine whether or not a joint defect exists in a joint formed by the friction stir welding method. The purpose is to provide an inspection method.
前記の目的を達成するために、本発明は、プローブを被接合部材の接合面の下端面よりも上方に位置するように挿入して加工する摩擦撹拌接合法にて接合された接合部に空洞部又は未接合部が存在するか否かを、超音波探触子を備える超音波探傷検査装置によって検査する摩擦撹拌接合部の検査方法であって、
前記接合部を液体媒体に浸漬する工程と、
前記超音波探触子から前記接合部に対して超音波を発振する一方、前記接合部から反射された超音波を該超音波探触子で検知しながら、該超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って走査させる工程と、
を有し、
前記接合部における平坦な前記下端面の内面から反射された超音波が検知されることに伴って出現した測定Bエコーの高さが、前記接合部に空洞部又は未接合部が存在しないときの理論Bエコーの高さよりも低い際、前記接合部に空洞部又は未接合部が存在すると判定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cavity in a joint portion joined by a friction stir welding method in which a probe is inserted and processed so as to be positioned above a lower end surface of a joining surface of a member to be joined. Whether or not there is an unbonded part, a method for inspecting a friction stir welding part that is inspected by an ultrasonic flaw detection apparatus equipped with an ultrasonic probe,
Immersing the joint in a liquid medium;
While oscillating ultrasonic waves from the ultrasonic probe to the joint, the ultrasonic probe is connected to the joint while detecting the ultrasonic waves reflected from the joint with the ultrasonic probe. Scanning along the joining length direction of the part;
Have
When the ultrasonic wave reflected from the flat inner surface of the lower end surface at the joint is detected, the height of the measurement B echo appears when there is no cavity or unjoined part in the joint. When it is lower than the height of the theoretical B echo, it is determined that a hollow portion or an unjoined portion exists in the joint portion.
溶接等、摩擦撹拌接合法以外の接合方法によって形成された接合部では、結晶の粒径が粗くなるとともに、裏面が平坦でなくなる。このため、該接合部に超音波を入射しても、散乱等が生じる。すなわち、接合欠陥が存在しないにも関わらず超音波が減衰してしまうので、Bエコーの強度が理論的な最大値よりも小さくなってしまう。しかも、結晶の粒径が均一でないことや裏面が平坦でないことに起因してBエコーの強度が変化する。このような理由から、他の接合方法の場合、Bエコーの強度が小さくなっていることを確認することによって接合欠陥が存在しているか否かを判定することは極めて困難である。 In a joint formed by a welding method other than the friction stir welding method such as welding, the crystal grain size becomes coarse and the back surface is not flat. For this reason, even if an ultrasonic wave is incident on the joint, scattering or the like occurs. That is, since the ultrasonic wave is attenuated even though there is no bonding defect, the intensity of the B echo becomes smaller than the theoretical maximum value. In addition, the intensity of the B echo changes because the crystal grain size is not uniform and the back surface is not flat. For this reason, it is extremely difficult to determine whether or not a bonding defect exists by confirming that the intensity of the B echo is small in the case of other bonding methods.
これに対し、摩擦撹拌接合法によって形成された接合部では、結晶は、その粒径が微細となり、かつ均一に配列される。しかも、接合部の裏面は略平坦となる。このため、該接合部に入射された超音波は、接合欠陥が存在しない場合、ほとんど減衰することなく接合部の裏面の内面で反射される。換言すれば、接合欠陥が存在しない場合には、Bエコーの強度が一定かつ最大となる。 On the other hand, in the joint formed by the friction stir welding method, the crystal has a fine grain size and is arranged uniformly. And the back surface of a junction part becomes substantially flat. For this reason, when there is no bonding defect, the ultrasonic wave incident on the bonding portion is reflected by the inner surface of the back surface of the bonding portion with almost no attenuation. In other words, when there is no junction defect, the intensity of the B echo is constant and maximum.
一方、接合欠陥が存在する場合、入射した超音波の成分の一部が該接合欠陥で反射する。このため、Bエコーの強度は、接合欠陥が存在しない場合のBエコーの強度に比して小さくなる。したがって、接合欠陥が小さく、これに起因してFエコーの強度がノイズエコーと略同等であるほど小さいためにFエコーからは接合欠陥の存在の有無を判定し難い場合であっても、Bエコーの強度が小さくなっていることを確認することによって、容易かつ簡便に接合欠陥が存在することを検出することができる。 On the other hand, when a bonding defect exists, a part of the incident ultrasonic component is reflected by the bonding defect. For this reason, the intensity of the B echo is smaller than the intensity of the B echo when there is no bonding defect. Therefore, even if it is difficult to determine the presence / absence of a bonding defect from the F echo because the bonding defect is small and the intensity of the F echo is so small that it is substantially equal to the noise echo, the B echo By confirming that the strength of the material is small, it is possible to easily and easily detect the presence of a bonding defect.
この場合、超音波探触子を接合部の接合長さ方向に沿って走査させた後、該接合部の接合幅方向に変位させ、前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って再度走査させる工程を少なくとも1回遂行することが好ましい。これにより、接合欠陥が存在するか否かを確実に判定することができるからである。 In this case, after the ultrasonic probe is scanned along the bonding length direction of the bonding portion, the ultrasonic probe is displaced in the bonding width direction of the bonding portion, and the ultrasonic probe is moved in the bonding length direction of the bonding portion. It is preferable to perform the step of scanning again along at least once. This is because it can be reliably determined whether or not there is a bonding defect.
さらに、前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って走査させた後、該接合部の接合幅方向に変位させ、前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って再度走査させる工程を、前記接合幅方向におけるリトリーディングサイドのプローブ埋没領域端部からアドバンシングサイドの撹拌領域端部までの範囲内において、少なくとも1回遂行すると一層好適である。これによって、接合欠陥が実質的に発生する領域だけを検査すればよいため、検査範囲が狭くなり、接合欠陥を検査する時間を短縮することができる。 Furthermore, after the ultrasonic probe is scanned along the bonding length direction of the bonding portion, the ultrasonic probe is displaced in the bonding width direction of the bonding portion, and the ultrasonic probe is bonded to the bonding length of the bonding portion. More preferably, the step of scanning again along the direction is performed at least once within the range from the end of the probe buried region on the reading side to the end of the stirring region on the advanced side in the joining width direction. Accordingly, since it is only necessary to inspect only a region where a junction defect substantially occurs, the inspection range is narrowed, and the time for inspecting the junction defect can be shortened.
また、Bエコーの強度を記録して比較することにより、接合欠陥の長さ方向や幅方向の寸法を調査することもできる。 Further, by recording and comparing the intensity of the B echo, it is possible to investigate the length direction and width direction dimensions of the bonding defect.
以上説明したように、本発明によれば、接合箇所の下端面内面によって反射された超音波に帰属するピーク(測定Bエコー)の強度を測定し、接合欠陥が存在しない場合の理論Bエコーの強度と比較するようにしている。このため、例えば、平均径が0.1mm未満の極めて小さい空洞部や、境界面が傾斜した未接合箇所を容易かつ簡便に検出することができるという効果が達成される。 As described above, according to the present invention, the intensity of the peak (measurement B echo) attributed to the ultrasonic wave reflected by the inner surface of the lower end surface of the joint is measured, and the theoretical B echo in the case where no joint defect exists. Compare with strength. For this reason, for example, the effect that an extremely small cavity having an average diameter of less than 0.1 mm and an unjoined portion with an inclined boundary surface can be detected easily and simply.
本発明に係る摩擦撹拌接合部の検査方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して以下詳細に説明する。 Preferred embodiments of the method for inspecting a friction stir welding portion according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、2個のワーク10、12の端面同士を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具14は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された円柱状の回転体16と、該回転体16の先端部に設けられたプローブ18とを有する。まず、この摩擦撹拌接合用工具14により、ワーク10、12の端面同士を摩擦撹拌接合する。
As shown in FIG. 1, a friction
具体的には、ワーク10、12の端面同士を当接させた後、この当接箇所の一端部にプローブ18を当接させる。この状態で前記スピンドルを回転付勢することに伴って回転体16とプローブ18とを回転動作させると、ワーク10、12の端面近傍にプローブ18が摺接することに伴って摩擦熱が発生し、該端面近傍が軟化する。この軟化により、プローブ18の先端部が埋没する。
Specifically, after the end surfaces of the
そして、埋没したプローブ18を当接箇所に沿って変位させる。この際、軟化した肉がプローブ18で撹拌されることに伴って塑性流動し、その後、該プローブ18が撹拌箇所から離間することに伴ってこの肉が硬化する。摩擦撹拌接合用工具14が当接箇所に沿って変位することに追従してこの現象が逐次的に繰り返されることにより、ワーク10、12の端面同士が一体的に固相接合され、その結果、接合部20が形成される。
Then, the buried
なお、以下の説明においては、プローブ18を埋没させて摩擦撹拌接合を施した端面を上端面22と指称し、また、上端面22と反対側の端面を下端面24と指称する。
In the following description, an end surface in which the
次に、以上のようにして形成された接合部20に接合欠陥が存在するか否かを検査する検査装置の構成につき、図2を参照して概略説明する。この検査装置30は、水浸式の超音波探傷検査装置であって、制御部32と、超音波探触子34とを有する。このうち、制御部32は、パルス信号送信部36と、パルス信号受信部38と、エコー解析部40と、変位制御部42とから構成される。
Next, the configuration of an inspection apparatus for inspecting whether or not there is a bonding defect in the
パルス信号送信部36は、例えば、15MHzのパルス信号を発生して、このパルス信号を前記超音波探触子34に送信する。パルス信号受信部38は、超音波探触子34から、例えば、15MHzのパルス信号を受信し、必要に応じて増幅させた後、該パルス信号をエコー解析部40へ送信する。
The pulse
エコー解析部40は、パルス信号受信部38が受信した前記パルス信号を解析し、該パルス信号をピークに変換して図示しないモニタにプロファイルとして出現させる。
The
変位制御部42は、超音波探触子34を変位させるとともに、その方向および変位量を制御するための機構である。すなわち、該変位制御部42は、超音波探触子34を、接合長さ方向(矢印X方向)、接合幅方向(矢印Y方向)、鉛直方向(矢印Z方向)に指向して所定の距離で変位させる役割を果たす。
The
超音波探触子34は、水中に浸漬可能であるとともに、超音波を発振する発振用超音波振動子(図示せず)と、接合部20から反射された超音波を検知する検知用超音波振動子(図示せず)とを有する。発振用超音波振動子は、パルス信号送信部36から送信された15MHzのパルス信号により圧電素子を振動させて超音波を発生させる。検知用超音波振動子は、圧電素子で受信した超音波をパルス信号に変換し、パルス信号受信部38に送信する。
The
次に、この検査装置30を用いて遂行される本実施の形態に係る摩擦撹拌接合部の検査方法につき説明する。この検査方法は、図3にそのフローチャートを示すように、前記接合部20を水中に浸漬する第1工程S1と、超音波を発振する超音波探触子34を接合部20に対向させた状態で接合部20の長さ方向に沿って変位させる第2工程S2とを有する。なお、このフローチャートに示す処理手順はシーケンス化されており、制御部32を構成する図示しないメモリ等の記憶手段に記憶されるとともに、図示しないCPU(中央演算素子)等の制御手段によって実行される。
Next, a method for inspecting the friction stir welding portion according to the present embodiment performed using the
上記のようにして摩擦撹拌接合されたワーク10、12は、第1工程S1において、図示しない搬送機構の作用下に図示しない水槽の上方まで搬送された後、降下されることによって水中に浸漬される。この際、摩擦撹拌接合加工が施された上端面22が上方に向けられる。
In the first step S1, the
その後、超音波探触子34(図2参照)が、変位制御部42の制御作用下に、図4に示す接合部20の一端部に対向する走査開始点P0に、該走査開始点P0と所定の距離で離間するように配置・下降される。 After that, the ultrasonic probe 34 (see FIG. 2) is connected to the scanning start point P0 facing the one end of the joint 20 shown in FIG. Arranged and lowered so as to be separated by a predetermined distance.
そして、パルス信号送信部36から超音波探触子34に15MHzのパルス信号が供給され、該パルス信号によって発振用超音波振動子の圧電素子が振動することに伴って、超音波Q1が発生する。この超音波Q1は、超音波探触子34から接合部20に指向して進行する。
Then, a pulse signal of 15 MHz is supplied from the pulse
この状態で、第2工程S2において、超音波探触子34を、変位制御部42の制御作用下に摩擦撹拌接合の接合長さ方向、すなわち、図2および図4における矢印X方向に変位させる。
In this state, in the second step S2, the
ここで、図5に示すように、接合部20に接合欠陥が存在しない場合、超音波Q1は、接合部20における上端面22の外表面、または下端面24の内面で反射する。この反射によって生じた反射超音波Q2、Q3は、超音波探触子34を構成する検知用超音波振動子の圧電素子に入射する。この圧電素子は、入射した反射超音波Q2、Q3をパルス信号に変換した後、該パルス信号をパルス信号受信部38に送信する。パルス信号は、さらに、パルス信号受信部38からエコー解析部40に送信される。
Here, as shown in FIG. 5, when there is no bonding defect in the
その結果、エコー解析部40を構成する前記モニタに映し出されるプロファイルには、図6に示すように、上端面22における外表面にて反射した反射超音波Q2に帰属するピーク(Sエコー)と、下端面24における内面にて反射した反射超音波Q3に帰属するピーク(Bエコー)とが出現する。以下、このように接合欠陥が存在しないときのBエコーを理論Bエコーといい、その強度をT1とする。なお、図6において、SエコーとBエコー以外のピークは、全てノイズエコーである。
As a result, in the profile displayed on the monitor constituting the
摩擦撹拌接合においては、接合欠陥が生じる確率が著しく小さい。このため、大部分において図6に示すプロファイルが得られる。 In the friction stir welding, the probability of occurrence of joint defects is extremely small. For this reason, most of the profiles shown in FIG. 6 are obtained.
一方、図7に示すように、平均径が0.1mm未満の空洞部50が接合欠陥として存在する場合、接合部20に入射した超音波Q1は、この空洞部50でも反射する。その結果、反射超音波Q4が発生し、図8に示すように、この反射超音波Q4に帰属するピーク(Fエコー)が出現したプロファイルが得られる。空洞部50の平均径が0.1mm未満と極めて小さいため、Fエコーの強度T3も小さく、ノイズエコーの最大強度T0と略同程度である。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the
そこで、本実施の形態においては、Bエコーの強度に着目する。すなわち、図7から諒解されるように、空洞部50が存在する箇所では、入射した超音波Q1の成分の一部が空洞部50にて反射されることによって反射超音波Q4が発生する一方、残余の成分が下端面内面で反射されることによって反射超音波Q3が発生する。このため、図8に示すように、この際に測定される測定Bエコーの強度T2は、理論Bエコーの強度T1に比して、Fエコーの強度T3の分だけ小さくなる。
Therefore, in the present embodiment, attention is focused on the intensity of the B echo. That is, as can be understood from FIG. 7, in a portion where the
このように、空洞部50が存在する場合、Fエコーが出現することに伴い、測定Bエコーの強度が理論Bエコーに比して小さくなる。換言すれば、測定Bエコーの強度が理論Bエコーに比して小さくなったことを確認することにより、極めて小さい空洞部50であっても、その存在を確実に検出することができる。
Thus, when the
このように、本実施の形態によれば、測定Bエコーの強度が理論Bエコーに比して小さいか否かで接合欠陥が存在するか否かを判定するようにしている。したがって、空洞部50が極めて微細であるためにFエコーの強度がノイズエコーと略同等か小さい場合であっても、その存在を検出することができる。
Thus, according to the present embodiment, it is determined whether or not a junction defect exists based on whether or not the intensity of the measurement B echo is smaller than that of the theoretical B echo. Accordingly, since the
上記した走査は、接合部20における接合長さ方向(図2および図4における矢印X方向)に沿って図4に示す到達点P1に到達するまで実施される。その後、超音波探触子34は、変位制御部42の制御作用下に、接合幅方向(矢印Y方向)に沿って、接合幅D1内を幅D2だけ変位する。この到達点P2から、矢印X方向に沿って到達点P3までの上記の走査が再度実施される。以上の走査は、超音波探触子34が最終点Pnに到達するまで繰り返される。
The above-described scanning is performed until the arrival point P1 shown in FIG. 4 is reached along the joining length direction (arrow X direction in FIGS. 2 and 4) in the joining
すなわち、本実施の形態においては、超音波探触子34の走査が接合部20の長さ方向に沿って繰り返して実施される。勿論、全走査において測定Bエコーと理論Bエコーとの各強度の比較が調査され、測定Bエコーの強度T2が理論Bエコーの強度T1に比して小さくなったときに接合欠陥が存在すると判定される。これにより、空洞部50が存在するか否かを確実に判定することができる。
That is, in the present embodiment, the scanning of the
また、測定Bエコーの強度を記録して比較することにより、空洞部50の長さ方向や幅方向の寸法を調査することもできる。
In addition, by recording and comparing the intensity of the measurement B echo, the length direction and width direction dimensions of the
なお、上記した実施の形態においては、空洞部50を検出する場合を例として説明したが、接合欠陥は、図9に示す未接合箇所60であってもよい。この場合、接合部20に入射した超音波Q1の一部の成分が乱反射し、反射超音波Q4が超音波探触子34に指向して進行しないことがある。これに伴って反射超音波Q3が少なくなるので、図10に示すように、測定Bエコーの強度T2が理論Bエコーの強度T1に比して小さくなる。これにより、未接合箇所60が存在することを検出することができる。
In the above-described embodiment, the case where the
すなわち、この場合においても、測定Bエコーの強度T2が理論Bエコーの強度T1に比して小さくなることを確認することにより、接合欠陥が存在すると判定することができる。 That is, even in this case, it can be determined that a junction defect exists by confirming that the intensity T2 of the measured B echo is smaller than the intensity T1 of the theoretical B echo.
さらに、ワーク10、12を水以外の別の液体、例えば、グリセリン等に浸漬するようにしてもよい。なお、いずれの場合においても、ワーク10、12全体を浸漬する必要は特になく、接合部20のみを浸漬するようにしてもよい。
Furthermore, the
ところで、図1に示すように、ワーク12側における回転体16のワーク10、12の端面同士の境界線L1から最も離間する箇所での回転方向(矢印W方向)のベクトル成分V1が指向する方向は、回転体16の変位方向(矢印X1方向)と反対になる。このようにベクトル成分V1が指向する方向が回転体16の変位方向と逆になる側をリトリーディングサイドという。この場合、リトリーディングサイドは、ワーク12側である。
By the way, as shown in FIG. 1, the direction which the vector component V1 of the rotation direction (arrow W direction) points in the location most spaced from the boundary line L1 of the end surfaces of the
一方、図1において、ワーク10側における回転体16の前記境界線L1から最も離間する箇所での回転方向(矢印W方向)のベクトル成分V2が指向する方向は、回転体16の変位方向(矢印X1方向)と同一となる。このようにベクトル成分V2が指向する方向が回転体16の変位方向と同一となる側をアドバンシングサイドという。この場合、アドバンシングサイドは、ワーク10側である。
On the other hand, in FIG. 1, the direction in which the vector component V2 in the rotation direction (arrow W direction) at the position farthest from the boundary line L1 of the
ここで、図11に示すように、プローブ18の中心線が前記境界線L1に重なるように埋没された場合、アドバンシングサイドにおける撹拌領域R1は、リトリーディングサイドにおける撹拌領域R2よりも小さくなる。このため、前記境界線L1の下端部に撹拌されない部分が生じることが懸念される。この場合、この未撹拌部分が未接合箇所60となる。
Here, as shown in FIG. 11, when the center line of the
尚、アドバンシングサイドにおける撹拌領域R1がリトリーディングサイドにおける撹拌領域R2よりも小さくなる理由は、リトリーディングサイドでは塑性流動が密に起こり、アドバンシングサイドでは塑性流動が疎となるからであると推察される。したがって、アドバンシングサイドにおける撹拌領域R1内には、図7の如き空洞部50が形成され易くなる。
The reason why the agitation region R1 on the advancing side is smaller than the agitation region R2 on the retreading side is presumed to be that plastic flow occurs densely on the retreading side and plastic flow is sparse on the advancing side. Is done. Therefore, the
以上から諒解されるように、接合部20における接合欠陥(空洞部50や未接合箇所60)は、図11に示すように、接合幅方向(矢印Y方向)におけるリトリーディングサイドのプローブ18の埋没領域端部からアドバンシングサイドの撹拌領域R1端部までの範囲Y1内において実質的に発生すると言える。
As can be understood from the above, the bonding defect (
したがって、図4を用いて既に説明した超音波探触子34による走査を、図11に示すように、接合幅方向(矢印Y方向)における前記範囲Y1内に限定して行なうようにしてもよい。これによって、検査範囲が狭められ、実質的に接合部20における接合欠陥(空洞部50や未接合箇所60)を短時間で検出することができる。
Therefore, the scanning with the
10、12…ワーク 14…摩擦撹拌接合用工具
18…プローブ 20…接合部
30…検査装置 32…制御部
34…超音波探触子 36…パルス信号送信部
38…パルス信号受信部 40…エコー解析部
42…変位制御部 50…空洞部
60…未接合箇所 Q1…超音波
Q2〜Q4…反射超音波 R1、R2…撹拌領域
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記接合部を液体媒体に浸漬する工程と、
前記超音波探触子から前記接合部に対して超音波を発振する一方、前記接合部から反射された超音波を該超音波探触子で検知しながら、該超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って走査させる工程と、
を有し、
前記接合部における平坦な前記下端面の内面から反射された超音波が検知されることに伴って出現した測定Bエコーの高さが、前記接合部に空洞部又は未接合部が存在しないときの理論Bエコーの高さよりも低い際、前記接合部に空洞部又は未接合部が存在すると判定することを特徴とする摩擦撹拌接合部の検査方法。 Whether there is a hollow portion or an unjoined portion in the joint portion joined by the friction stir welding method in which the probe is inserted and processed so as to be positioned above the lower end surface of the joint surface of the member to be joined, A method of inspecting a friction stir joint that is inspected by an ultrasonic flaw detection apparatus equipped with an ultrasonic probe,
Immersing the joint in a liquid medium;
While oscillating ultrasonic waves from the ultrasonic probe to the joint, the ultrasonic probe is connected to the joint while detecting the ultrasonic waves reflected from the joint with the ultrasonic probe. Scanning along the joining length direction of the part;
Have
When the ultrasonic wave reflected from the flat inner surface of the lower end surface at the joint is detected, the height of the measurement B echo appears when there is no cavity or unjoined part in the joint. When the height of the theoretical B echo is lower than the height, it is determined that a hollow portion or an unjoined portion exists in the joint portion.
前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って走査させた後、該接合部の接合幅方向に変位させ、前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って再度走査させる工程を少なくとも1回遂行することを特徴とする摩擦撹拌接合部の検査方法。 The inspection method according to claim 1,
After the ultrasonic probe is scanned along the bonding length direction of the bonding portion, the ultrasonic probe is displaced in the bonding width direction of the bonding portion, and the ultrasonic probe is moved in the bonding length direction of the bonding portion. A method of inspecting a friction stir welded portion, wherein the step of performing scanning again along at least once is performed.
前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って走査させた後、該接合部の接合幅方向に変位させ、前記超音波探触子を前記接合部の接合長さ方向に沿って再度走査させる工程を、前記接合幅方向におけるリトリーディングサイドのプローブ埋没領域端部からアドバンシングサイドの撹拌領域端部までの範囲内において、少なくとも1回遂行することを特徴とする摩擦撹拌接合部の検査方法。 The inspection method according to claim 2,
After the ultrasonic probe is scanned along the bonding length direction of the bonding portion, the ultrasonic probe is displaced in the bonding width direction of the bonding portion, and the ultrasonic probe is moved in the bonding length direction of the bonding portion. And the step of performing scanning again along the width direction of the joining is performed at least once within a range from the end of the buried region of the probe on the side of the leading side to the end of the stirrer of the advancing side. Part inspection method.
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