JPH03185355A - 表面層の超音波測定法 - Google Patents
表面層の超音波測定法Info
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- JPH03185355A JPH03185355A JP1323816A JP32381689A JPH03185355A JP H03185355 A JPH03185355 A JP H03185355A JP 1323816 A JP1323816 A JP 1323816A JP 32381689 A JP32381689 A JP 32381689A JP H03185355 A JPH03185355 A JP H03185355A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、試料を非破壊試験により表面層の性状を測定
する超音波測定法に関するものである。
する超音波測定法に関するものである。
（従来の技術）
従来、セラミックス等の加工面性状の評価は、表面粗さ
を測定して行われている。しかし、セラミックスを荒研
削した後、強度向上の目的で仕上げ加工して表面粗さを
向上させても、強度か期待どおりに向上しないことが多
い。
を測定して行われている。しかし、セラミックスを荒研
削した後、強度向上の目的で仕上げ加工して表面粗さを
向上させても、強度か期待どおりに向上しないことが多
い。
これは、一般に言われる「変質層」の影響によるものと
思われる。すなわち、荒研削によりセラくツクスの表層
部がある深さまで損傷を受け、この損傷による変質層が
仕上げ加工で充分除去されずに表面に残っているため１
表面粗さを向上させても強度が向上しないものと考られ
る。
思われる。すなわち、荒研削によりセラくツクスの表層
部がある深さまで損傷を受け、この損傷による変質層が
仕上げ加工で充分除去されずに表面に残っているため１
表面粗さを向上させても強度が向上しないものと考られ
る。
この変質層の有無の判定は、従来破壊試験による強度測
定によるしかなく、非破壊測定法は知られていない。
定によるしかなく、非破壊測定法は知られていない。
特開昭６２−２５１６０９号公報には、超音波を用いて
起伏や粗さの表面状態を測定する非破壊測定法が提案さ
れている。
起伏や粗さの表面状態を測定する非破壊測定法が提案さ
れている。
（発明が解決しようとする！！ＩＩ）
前記変質層の有無の判定を非破壊測定法で行う方法は知
られておらず、荒加工の条件を変質層の発生のおそれの
ない低能率で実施するか、安全を見込で必要以上の仕上
研削代を設定している。
られておらず、荒加工の条件を変質層の発生のおそれの
ない低能率で実施するか、安全を見込で必要以上の仕上
研削代を設定している。
また、前記公開公報に記載された非破壊測定法は、起伏
や粗さの表面状態を測定するもので、前記変質層の有無
の判定を行うものではない。
や粗さの表面状態を測定するもので、前記変質層の有無
の判定を行うものではない。
本発明は、従来の上記問題点を解決し、加工物表面にお
ける変質層の有無の判定を、非破壊測定法で行う方法を
提供することを目的とするものである。
ける変質層の有無の判定を、非破壊測定法で行う方法を
提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、超音
波測定装置に設置した試料と音響レンズの軸線方向の距
離を変化させながら受信信号電圧の変化を測定してその
周期を求め、該周期から試料の表面弾性波の伝播速度を
求める表面層の超音波測定法である。
波測定装置に設置した試料と音響レンズの軸線方向の距
離を変化させながら受信信号電圧の変化を測定してその
周期を求め、該周期から試料の表面弾性波の伝播速度を
求める表面層の超音波測定法である。
受信信号電圧は、音響レンズに取付けた圧電膜と試料の
距離に依存して変化し、この受信信号電圧の変化曲線に
みられる周期は、ｖｌＩｌ内質のものとなる。一方、こ
の周期と表面弾性波の伝播速度との間には、一定の関係
が成立する。
距離に依存して変化し、この受信信号電圧の変化曲線に
みられる周期は、ｖｌＩｌ内質のものとなる。一方、こ
の周期と表面弾性波の伝播速度との間には、一定の関係
が成立する。
実験の結果によると１表面弾性波の伝播速度と曲げ強度
の変化の傾向が比例している。したがって、標準となる
物の表面弾性波の伝播速度を測定した値と、評価対象物
の表面弾性波の伝播速度を測定した値とを比較し、評価
対象物の値が低い場合は、その物の曲げ強度が劣ること
が判定できる。
の変化の傾向が比例している。したがって、標準となる
物の表面弾性波の伝播速度を測定した値と、評価対象物
の表面弾性波の伝播速度を測定した値とを比較し、評価
対象物の値が低い場合は、その物の曲げ強度が劣ること
が判定できる。
（実施例）
本発明の実施例を図面について説明する。
第１図は、本発明に使用する超音波装置で、この超音波
装置は、発振器１で音響レンズ３に取付けた圧電膜２を
励振して超音波を発生し、この超音波を音響レンズ３で
収束して媒質４を介しステージ６上の試料５を照射し、
試料５からの反射波を圧電膜２で受けて反射波の強弱を
電気信号に変換し、この信号をレシーバ−８で受け、輝
度変調信号に変換してデイスプレィ９に表示するもので
ある。媒ｊｊ４として水を使用し、走査機構７は、互い
に直角をなすＸ、Ｙ、Ｚ方向に試料５を走査するもので
ある。
装置は、発振器１で音響レンズ３に取付けた圧電膜２を
励振して超音波を発生し、この超音波を音響レンズ３で
収束して媒質４を介しステージ６上の試料５を照射し、
試料５からの反射波を圧電膜２で受けて反射波の強弱を
電気信号に変換し、この信号をレシーバ−８で受け、輝
度変調信号に変換してデイスプレィ９に表示するもので
ある。媒ｊｊ４として水を使用し、走査機構７は、互い
に直角をなすＸ、Ｙ、Ｚ方向に試料５を走査するもので
ある。
上記の超音波装置において、試料５に特定の角度θで入
射する音波すは、表面弾性波にモード変換し、ｍ洩しな
がら試ネ４５の表面を伝播し、入射波と対称な経路で音
響レンズ３を通って圧電膜２に到達する。この信号波に
よる圧電膜２の受信信号電圧は、ルミ膜２と試料５の距
離２に依存して変化する。したがって、試料５を固定し
ておき、音響レンズ３を２軸方向に移動させながら受信
信号電圧Ｖ（ｚ）の変化を調べると、特定の周期を持っ
た曲線が得られる。この曲線はＶ（ｚ）曲線と呼ばれ、
このＶ（ｚ）曲線にみられる周期Δ２は、物質同右のも
のとなる。
射する音波すは、表面弾性波にモード変換し、ｍ洩しな
がら試ネ４５の表面を伝播し、入射波と対称な経路で音
響レンズ３を通って圧電膜２に到達する。この信号波に
よる圧電膜２の受信信号電圧は、ルミ膜２と試料５の距
離２に依存して変化する。したがって、試料５を固定し
ておき、音響レンズ３を２軸方向に移動させながら受信
信号電圧Ｖ（ｚ）の変化を調べると、特定の周期を持っ
た曲線が得られる。この曲線はＶ（ｚ）曲線と呼ばれ、
このＶ（ｚ）曲線にみられる周期Δ２は、物質同右のも
のとなる。
−・方１周期Δ２と表面弾性波の伝播速度ｖ１との間に
は１次の関係が成立する。
は１次の関係が成立する。
Ｖ＋ｅ ＝ Ｖｗ ／ ［１−（１−Ｖ、／（２ｆＡＺ
）”］’２上記式において。
）”］’２上記式において。
ｖｗは媒質（水）の音速
ｆは超音波の周波数とする。
したがって、Ｖ（ｚ）曲線を測定してその周期Δ２がわ
かれば、表面弾性波（ＳＡＷ）の伝播速度ｖ５か求めら
れる。
かれば、表面弾性波（ＳＡＷ）の伝播速度ｖ５か求めら
れる。
表面弾性波の伝播速度ｖ７は、伝播部の残留応力状態や
表面粗さ等により変化するものと推定されるので、表面
弾性波の伝播速度ｖ８により１表面層の総合情報が非破
壊検査で求めることができる。
表面粗さ等により変化するものと推定されるので、表面
弾性波の伝播速度ｖ８により１表面層の総合情報が非破
壊検査で求めることができる。
試験例 ｌ
窒化ケイ素セラくツクス表面を下記の条件で荒加工した
後、その表層部を種々の厚さで仕上加工したものの表面
弾性波の伝播速度Ｖヮと曲げ強度との関係を第２図に示
す。
後、その表層部を種々の厚さで仕上加工したものの表面
弾性波の伝播速度Ｖヮと曲げ強度との関係を第２図に示
す。
この場合、使用する超音波の周波数により表面波の伝播
する°表層部の深さが変るため１周波数の選定が重要と
なる０本試験では、５００ＭＨ，の周波数を使用した。
する°表層部の深さが変るため１周波数の選定が重要と
なる０本試験では、５００ＭＨ，の周波数を使用した。
荒加工の条件
＃１４０メタルボンドダイヤモンド砥石砥石周速１３２
０ｍ／ｗｉｎ テーブル送り ｌＯ−／■ｉｎ ｌバス切込み深さ０．０５ｍｍ 仕上げ加工の条件 ＃ｌ０００ レジンボンドダイヤモンド砥石砥石周速
１３２０ｓ／ｓｉｎ テープＪし送り １０ｓ／５ｉｎ ｌパス切込み深さ０．００２−鵬 第２図において、実線で示すムは、各評価量の曲げ強度
を示し、破線で示すΔは、各評価量の曲げ強度に対応す
る表面弾性波の伝播速度ｖ７の計測結果を示す０図から
明らかなように、表面弾性波の伝播速度ｖ５と曲げ強度
の変化の傾向が比例している。
０ｍ／ｗｉｎ テーブル送り ｌＯ−／■ｉｎ ｌバス切込み深さ０．０５ｍｍ 仕上げ加工の条件 ＃ｌ０００ レジンボンドダイヤモンド砥石砥石周速
１３２０ｓ／ｓｉｎ テープＪし送り １０ｓ／５ｉｎ ｌパス切込み深さ０．００２−鵬 第２図において、実線で示すムは、各評価量の曲げ強度
を示し、破線で示すΔは、各評価量の曲げ強度に対応す
る表面弾性波の伝播速度ｖ７の計測結果を示す０図から
明らかなように、表面弾性波の伝播速度ｖ５と曲げ強度
の変化の傾向が比例している。
試験例２
別の窒化ケイ素セラミックスを用い、その表面の荒加工
の条件のみを試験例１と変え（メタルボンドダイヤモン
ド砥石をレジンボンドダイヤモンド砥石に変更）て試験
した結果を第３図に示す。
の条件のみを試験例１と変え（メタルボンドダイヤモン
ド砥石をレジンボンドダイヤモンド砥石に変更）て試験
した結果を第３図に示す。
この場合も図から明らかなように、表面弾性波の伝播速
度■、の計測結果と加工面の変質層の状態、すなわち１
曲げ強度の変化の傾向が比例している。
度■、の計測結果と加工面の変質層の状態、すなわち１
曲げ強度の変化の傾向が比例している。
したがって、加工表面に損傷を与えるおそれのない低能
率の切削条件でセラミックス表面を加、工し、その物の
表面弾性波の伝播速度を測定してこの値をｖｏとし、評
価対量物の表面弾性波の伝播速度を測定し、この値をＶ
。と比較してその値が低い場合は、加工表面に変質層か
残っており、その物の曲げ強度が劣ることが判定できる
。
率の切削条件でセラミックス表面を加、工し、その物の
表面弾性波の伝播速度を測定してこの値をｖｏとし、評
価対量物の表面弾性波の伝播速度を測定し、この値をＶ
。と比較してその値が低い場合は、加工表面に変質層か
残っており、その物の曲げ強度が劣ることが判定できる
。
（発明の効果）
本発明は、非破壊試験で加工表面の変質層の有無が判定
でき、強度低下を生じない範囲での能率の良い切削条件
を選定して量産ラインで能率良く安定した加工が行える
効果がある。
でき、強度低下を生じない範囲での能率の良い切削条件
を選定して量産ラインで能率良く安定した加工が行える
効果がある。
第１図は本発明に使用する超音波装置の説明図、第２図
は試験の結果を示す図、第３図は別の試験の結果を示す
図である。 ｌ：発振器 ２：圧電膜 ３：ＦＥ電Ｍ ４：媒質 ５：試料 ６：ステージ
は試験の結果を示す図、第３図は別の試験の結果を示す
図である。 ｌ：発振器 ２：圧電膜 ３：ＦＥ電Ｍ ４：媒質 ５：試料 ６：ステージ
Claims (1)
- 超音波測定装置に設置した試料と音響レンズの軸線方
向の距離を変化させながら受信信号電圧の変化を測定し
てその周期を求め、該周期から試料の表面弾性波の伝播
速度を求めることを特徴とする表面層の超音波測定法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323816A JPH03185355A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 表面層の超音波測定法 |
| DE19904040049 DE4040049A1 (de) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Verfahren zum messen von materialeigenschaften durch ultraschall |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323816A JPH03185355A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 表面層の超音波測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185355A true JPH03185355A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18158922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323816A Pending JPH03185355A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 表面層の超音波測定法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03185355A (ja) |
| DE (1) | DE4040049A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4134456A1 (de) * | 1991-10-18 | 1993-04-22 | Klaus Brankamp System Prozessa | Verfahren und vorrichtung zur messung der kraftwirkung in einem mechanisch belasteten maschinenteil |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59214759A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-04 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
| JPS6281561A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡を用いた計測方法 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1323816A patent/JPH03185355A/ja active Pending
-
1990
- 1990-12-14 DE DE19904040049 patent/DE4040049A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59214759A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-04 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
| JPS6281561A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡を用いた計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4040049A1 (de) | 1991-06-20 |
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