JPH0385442A - 超音波探傷検査方法 - Google Patents
超音波探傷検査方法Info
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- JPH0385442A JPH0385442A JP1223940A JP22394089A JPH0385442A JP H0385442 A JPH0385442 A JP H0385442A JP 1223940 A JP1223940 A JP 1223940A JP 22394089 A JP22394089 A JP 22394089A JP H0385442 A JPH0385442 A JP H0385442A
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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、一定の曲率の曲面部を有する部品の超音波探
傷検査方法に関し、更に詳しくは、部品曲面部の曲率中
心軸と探触子の中心軸を偏心させる超音波探傷検査方法
に関する。
傷検査方法に関し、更に詳しくは、部品曲面部の曲率中
心軸と探触子の中心軸を偏心させる超音波探傷検査方法
に関する。
(従来の技術〕
鋼材、鋼板、鍛造品等の欠陥検出の検査法として、水浸
式の超音波探傷検査法が行われている。
式の超音波探傷検査法が行われている。
これらの探傷は被検査体が比較的大型であり、また検出
すべき欠陥も数服以上と大きいため、超音波を送受する
探触子としては、単純な平面振動子で、振動子径の大き
い水浸用探触子が用いられている。また厳しい条件下で
使用される製品に対しては、数11001Iの欠陥を検
出して信頼性を高めていた。この場合、振動子に凹型の
樹脂レンズを付属したり、振動子自身を凹型に加工した
焦点型の探触子が用いられている。一方、高信頼性が要
求される軸受部材等にセラミックスを用いる研究がなさ
れているが、セラミックスは脆性材料であることから、
これらの欠陥検出のためにより高分解能な検査方法が望
まれていた。このため最近では、セラミックス等の欠陥
検出のために用いられる超音波探傷検査では、従来0.
5〜lOMHz程度であった探傷周波数を15〜100
M&という高周波にしたり、コンピューターを併用して
画像処理を行う等欠陥検出の感度や精度を向上させる試
みがなされている。
すべき欠陥も数服以上と大きいため、超音波を送受する
探触子としては、単純な平面振動子で、振動子径の大き
い水浸用探触子が用いられている。また厳しい条件下で
使用される製品に対しては、数11001Iの欠陥を検
出して信頼性を高めていた。この場合、振動子に凹型の
樹脂レンズを付属したり、振動子自身を凹型に加工した
焦点型の探触子が用いられている。一方、高信頼性が要
求される軸受部材等にセラミックスを用いる研究がなさ
れているが、セラミックスは脆性材料であることから、
これらの欠陥検出のためにより高分解能な検査方法が望
まれていた。このため最近では、セラミックス等の欠陥
検出のために用いられる超音波探傷検査では、従来0.
5〜lOMHz程度であった探傷周波数を15〜100
M&という高周波にしたり、コンピューターを併用して
画像処理を行う等欠陥検出の感度や精度を向上させる試
みがなされている。
しかし、これらの従来技術は平板や円柱、角柱、円筒と
いった単純な形状の比較的大型の製品に適用され、検出
する欠陥の大きさも端々0.5W以上で、かつ表面から
敵船以上の深さにある欠陥に限られていた。
いった単純な形状の比較的大型の製品に適用され、検出
する欠陥の大きさも端々0.5W以上で、かつ表面から
敵船以上の深さにある欠陥に限られていた。
これら従来技術で曲率半径が10mm以下の製品で表面
及び表面近傍の欠陥を探傷すると、発信された超音波が
製品の表面で散乱、反射すると共に伝播された超音波は
複雑に屈折してしまい到底検査できるものでなかった。
及び表面近傍の欠陥を探傷すると、発信された超音波が
製品の表面で散乱、反射すると共に伝播された超音波は
複雑に屈折してしまい到底検査できるものでなかった。
近年開発されつつある軸受用のセラミックボールやエン
ジン、ガスタービン用のセラ貴ツタ部品ではこのような
小さい曲率を持つ部品が多くあり、特にこれらの部品の
微小な欠陥を検出する検査方法の確立が望まれている。
ジン、ガスタービン用のセラ貴ツタ部品ではこのような
小さい曲率を持つ部品が多くあり、特にこれらの部品の
微小な欠陥を検出する検査方法の確立が望まれている。
発明者らは、超音波探傷検査法において、種々の探触子
により曲率半径が比較的小さく数Loam以下の曲面を
有する部品について実験検討した結果、本発明に至った
。
により曲率半径が比較的小さく数Loam以下の曲面を
有する部品について実験検討した結果、本発明に至った
。
本発明によれば、該曲面部の曲率中心軸と探触子の中心
軸を偏心させ超音波の屈折角が90度となるようにする
と共に、該曲面部と同種の曲面を有し、その曲率半径が
該曲面部の曲率半径の1.0〜3.0倍である探触子先
端部を含む探触子を用いることを特徴とする超音波探傷
検査方法が提供される。
軸を偏心させ超音波の屈折角が90度となるようにする
と共に、該曲面部と同種の曲面を有し、その曲率半径が
該曲面部の曲率半径の1.0〜3.0倍である探触子先
端部を含む探触子を用いることを特徴とする超音波探傷
検査方法が提供される。
本発明の方法は、被検査体の曲面に合せた探触子、例え
ば、被検査体が球面であれば被検査体に対面する探触子
先端部即ち音響レンズまたは振動子が球面である探触子
、被検査体が円筒面であれば探触子先端部である音響レ
ンズまたは振動子が円筒面である探触子を用いて超音波
検査を行うことにより、超音波を集中的に探傷面に入射
させ、曲率半径が数10mm以下の曲面を有する被検査
体内の欠陥を検出することができるものである。
ば、被検査体が球面であれば被検査体に対面する探触子
先端部即ち音響レンズまたは振動子が球面である探触子
、被検査体が円筒面であれば探触子先端部である音響レ
ンズまたは振動子が円筒面である探触子を用いて超音波
検査を行うことにより、超音波を集中的に探傷面に入射
させ、曲率半径が数10mm以下の曲面を有する被検査
体内の欠陥を検出することができるものである。
本発明で用いる探触子について第1図に基づき説明する
。第1図は本発明で用いる探触子及び曲面部を有する被
検査体と探触子との関係を示す概念的な説明図である。
。第1図は本発明で用いる探触子及び曲面部を有する被
検査体と探触子との関係を示す概念的な説明図である。
なお、探触子先端部とは上記したように、振動子または
音響レンズをいう。
音響レンズをいう。
第1図(a)において、被検査体2に対面する探触子1
の探触子先端部を、被検査体の曲面と同種の曲面例えば
球面とし、該先端部の曲面の曲率半径rを、被検査体2
が有する曲率半径Rの1.0〜3゜0倍、好ましくは1
.5〜2.5倍となるように形成する。該先端部曲率半
径rが、該被検査体曲率半径Rの1.0倍より小さい場
合には、超音波の被検査体の表面近傍での散乱が大きく
、ノイズエコーが増加し欠陥検出能力が悪くなる。また
3、0倍を超えると超音波の収束が悪くなるため、音圧
が高くならず欠陥の検出能力が悪くなる。
の探触子先端部を、被検査体の曲面と同種の曲面例えば
球面とし、該先端部の曲面の曲率半径rを、被検査体2
が有する曲率半径Rの1.0〜3゜0倍、好ましくは1
.5〜2.5倍となるように形成する。該先端部曲率半
径rが、該被検査体曲率半径Rの1.0倍より小さい場
合には、超音波の被検査体の表面近傍での散乱が大きく
、ノイズエコーが増加し欠陥検出能力が悪くなる。また
3、0倍を超えると超音波の収束が悪くなるため、音圧
が高くならず欠陥の検出能力が悪くなる。
更に本発明で用いる探触子は、第1図(b)または(C
)に示すように、探触子1はダンパー3内を経て超音波
送受機に接続するコネクター7からのリード線4に結合
した振動子5を有し、被検査体に対面する探触子先端部
は、振動子5に密接した音響レンズ6または振動子5自
体となる。本発明では、音響レンズ6または振動子5を
被検査体2の曲面に合せ、曲面の種類及び曲率半径を設
定し、相当する曲面に形成して探触子に用いることがで
きる。
)に示すように、探触子1はダンパー3内を経て超音波
送受機に接続するコネクター7からのリード線4に結合
した振動子5を有し、被検査体に対面する探触子先端部
は、振動子5に密接した音響レンズ6または振動子5自
体となる。本発明では、音響レンズ6または振動子5を
被検査体2の曲面に合せ、曲面の種類及び曲率半径を設
定し、相当する曲面に形成して探触子に用いることがで
きる。
本発明の超音波探傷検査方法においては、被検査体が有
する曲面部の曲率中心軸と上記したような探触子の中心
軸を偏心させ、超音波の屈折角が90度となるように調
整して検査する。
する曲面部の曲率中心軸と上記したような探触子の中心
軸を偏心させ、超音波の屈折角が90度となるように調
整して検査する。
例えば、第1図(d)に示すように探触子1の中心軸の
偏心1xとし、超音波探傷検査装置を設置する液体例え
ば水中における超音波横波音速をvL(m/5ec)と
し、被検査体2例えば曲率半径R(mm)のセラミック
ボール中の超音波縦波音速をVB(m/5ec) とす
ると、偏心1xは下記(1)式により算出できる。
偏心1xとし、超音波探傷検査装置を設置する液体例え
ば水中における超音波横波音速をvL(m/5ec)と
し、被検査体2例えば曲率半径R(mm)のセラミック
ボール中の超音波縦波音速をVB(m/5ec) とす
ると、偏心1xは下記(1)式により算出できる。
X=R’VL/VB ”’(1)
本発明は、上記のような構成の超音波による探傷検査方
法であって、曲面部特に10w以下の曲面を有するセラ
ミックス等の構造部材部品の微小な欠陥を精度よく検出
することができる。
法であって、曲面部特に10w以下の曲面を有するセラ
ミックス等の構造部材部品の微小な欠陥を精度よく検出
することができる。
以下に、本発明の実施例について図面を参照にして詳し
く説明する。但し、本発明は、本実施例に限定されるも
のでない。
く説明する。但し、本発明は、本実施例に限定されるも
のでない。
実施例1
第2図は本発明の超音波探傷検査方法の一実施例を示す
説明図である。
説明図である。
原料中に樹脂製粒子を混入することにより、内部に直径
50.100.300.500μmの空孔を含む直径1
0及び20n+mの窒化珪素製セラミックボール計8種
類を用意した。第2図ににおいて、まず水槽14中に設
置した手動でボールを自由に回転できるようにした保持
具8にセラミックボール2をセットした。つぎに探傷周
波数50M止で探触子先端部の振動子面が曲率半径7.
51mの凹球面である探触子1を探触子保持具9にセッ
トし、セラミックボール2と探触子の中心軸の偏心量を
直径10飾の場合は、1.3 trrm、直径20mm
の場合は、2.6rIIfnとし、超音波の屈折角が9
0°となるようにして、更に探触子の振動子とセラミッ
クボール表面との距離を探触子の曲率半径と同一の7.
5 mmになるように、探触子保持具9を調整した。ま
た探触子1は水槽外においた超音波送受信機10に高周
波ケーブル11を介して接続した。
50.100.300.500μmの空孔を含む直径1
0及び20n+mの窒化珪素製セラミックボール計8種
類を用意した。第2図ににおいて、まず水槽14中に設
置した手動でボールを自由に回転できるようにした保持
具8にセラミックボール2をセットした。つぎに探傷周
波数50M止で探触子先端部の振動子面が曲率半径7.
51mの凹球面である探触子1を探触子保持具9にセッ
トし、セラミックボール2と探触子の中心軸の偏心量を
直径10飾の場合は、1.3 trrm、直径20mm
の場合は、2.6rIIfnとし、超音波の屈折角が9
0°となるようにして、更に探触子の振動子とセラミッ
クボール表面との距離を探触子の曲率半径と同一の7.
5 mmになるように、探触子保持具9を調整した。ま
た探触子1は水槽外においた超音波送受信機10に高周
波ケーブル11を介して接続した。
さらにセラくツクボール2より反射してくる超音波エコ
ーを観察するために、オシロスコープ12を超音波送受
信機10に高周波ケーブル13を介して接続した。この
ようにした状態でオシロスコープにてエコーを観察しな
がらセラミックボール2を手動にて回転させた。セラミ
ックボール2の全面を観察した後、セラミックボールを
交換することを繰り返し、全部のセラミックボールを検
査したところ、直径10mmのボールについてはすべて
の欠陥を検出できたが、直径20mのボールでは直径5
00t!m(φ)の欠陥のみしか検出できなかった。
ーを観察するために、オシロスコープ12を超音波送受
信機10に高周波ケーブル13を介して接続した。この
ようにした状態でオシロスコープにてエコーを観察しな
がらセラミックボール2を手動にて回転させた。セラミ
ックボール2の全面を観察した後、セラミックボールを
交換することを繰り返し、全部のセラミックボールを検
査したところ、直径10mmのボールについてはすべて
の欠陥を検出できたが、直径20mのボールでは直径5
00t!m(φ)の欠陥のみしか検出できなかった。
つぎに探触子を探傷周波数50MHzで振動子面が曲率
半径15amの凹球面である探触子に交換し、振動子と
セラミックボール表面との距離を15mmとして同様の
実験を行ったところ、直径20閣のボールではすべての
欠陥を検出したが、直径10圓のボールでは直径50μ
m(φ)の欠陥は検出できなかった。
半径15amの凹球面である探触子に交換し、振動子と
セラミックボール表面との距離を15mmとして同様の
実験を行ったところ、直径20閣のボールではすべての
欠陥を検出したが、直径10圓のボールでは直径50μ
m(φ)の欠陥は検出できなかった。
比較例1
探触子を探傷周波数50MHzで振動子径5m+++の
平面振動子である探触子に交換し、実施例1と同様に実
験を行ったところ直径10及び20mmの両方のボール
ともいずれの欠陥も検出できなかった。
平面振動子である探触子に交換し、実施例1と同様に実
験を行ったところ直径10及び20mmの両方のボール
ともいずれの欠陥も検出できなかった。
結果を表1にまとめて示した。
(以下、余白)
表
実施例2
第3図(a)は本発明の超音波探傷検査方法の他の実施
例を示す説明図、第3図中)は第3図(a)のa −a
”における円筒試験体と探触子との配置関係を示す横断
面図である。
例を示す説明図、第3図中)は第3図(a)のa −a
”における円筒試験体と探触子との配置関係を示す横断
面図である。
成形特に内部に直径50.100,300.500μm
の樹脂製粒子を配置し、人工的に空孔欠陥を内在させた
直径6.10.20mmで長さ各50mmに窒化珪素製
円筒試験体3本を用意した。第3図(a)において、先
ず水槽14中に置いた水平方向に自由に回転できる保持
具8に円筒試験体2′をセットし、回転に対する円筒試
験体2゛の偏心量が0.1mm以下になるように保持具
8を調整した。
の樹脂製粒子を配置し、人工的に空孔欠陥を内在させた
直径6.10.20mmで長さ各50mmに窒化珪素製
円筒試験体3本を用意した。第3図(a)において、先
ず水槽14中に置いた水平方向に自由に回転できる保持
具8に円筒試験体2′をセットし、回転に対する円筒試
験体2゛の偏心量が0.1mm以下になるように保持具
8を調整した。
次に探傷周波数50MHzで探触子先端部の振動子面が
曲率半径15mmの凹円筒面である探触子1を探触子保
持具9にセットし、第3図(b)に示したように円筒試
験体2°に対して探触子1の振動子面14の曲面が試験
体2′の円筒面と方向が一致するようにし、円筒面の中
心軸と探触子の振動子の中心軸との偏心量を1.3Mと
し、超音波の屈折角が90°となるようにして、更に振
動子面と試験体の円筒表面との距離が振動子面の曲率半
径15飾と同一となるように探触子保持具9を調整した
。
曲率半径15mmの凹円筒面である探触子1を探触子保
持具9にセットし、第3図(b)に示したように円筒試
験体2°に対して探触子1の振動子面14の曲面が試験
体2′の円筒面と方向が一致するようにし、円筒面の中
心軸と探触子の振動子の中心軸との偏心量を1.3Mと
し、超音波の屈折角が90°となるようにして、更に振
動子面と試験体の円筒表面との距離が振動子面の曲率半
径15飾と同一となるように探触子保持具9を調整した
。
また探触子1は水槽外においた超音波送受信機10に、
高周波ケーブル11を介して接続し、さらに円筒試験体
2′より反射してくる超音波エコーを観察するために、
オシロスコープ12を超音波送受信機10に高周波ケー
ブル13を介して接続した。このようにした状態でオシ
ロスコープ12にてエコーを観察しながら、円筒試験体
2゛を手動にて回転させた。円筒試験体2′の全面を観
察した後、円筒試験体を交換することを繰り返し、3個
の円筒試験体を検査したところ、直径6aiの試験体で
は直径500μmの欠陥しか検出できなかったのに対し
、直径10mmの試験体に対しては直径100μm以上
の欠陥を、直径20mmの試験体ではすべての欠陥を検
出することができた。
高周波ケーブル11を介して接続し、さらに円筒試験体
2′より反射してくる超音波エコーを観察するために、
オシロスコープ12を超音波送受信機10に高周波ケー
ブル13を介して接続した。このようにした状態でオシ
ロスコープ12にてエコーを観察しながら、円筒試験体
2゛を手動にて回転させた。円筒試験体2′の全面を観
察した後、円筒試験体を交換することを繰り返し、3個
の円筒試験体を検査したところ、直径6aiの試験体で
は直径500μmの欠陥しか検出できなかったのに対し
、直径10mmの試験体に対しては直径100μm以上
の欠陥を、直径20mmの試験体ではすべての欠陥を検
出することができた。
次に、探触子を探傷周波数50MHz、振動子径5a+
で振動子面が曲率半径7.511II11の凹円筒面で
あるものに交換し、振動子面と円筒試験体2′表面との
距離を7.5mとして同様の実験を行った結果、直径6
及び10閣の試験体では全ての欠陥を検出したが、直径
20閣の試験体では直径300μm(φ)以上の欠陥し
か検出できなかった。
で振動子面が曲率半径7.511II11の凹円筒面で
あるものに交換し、振動子面と円筒試験体2′表面との
距離を7.5mとして同様の実験を行った結果、直径6
及び10閣の試験体では全ての欠陥を検出したが、直径
20閣の試験体では直径300μm(φ)以上の欠陥し
か検出できなかった。
また探触子を探傷周波数50MHz、振動子径5鴫で振
動子面が曲率半径10mmの凹球面である探触子に交換
し同様の実験を行った結果、直径20服の試験体で直径
500μmの欠陥を検出したが、他の直径6及び10m
mの試験体ではいずれの欠陥も検出できなかった。
動子面が曲率半径10mmの凹球面である探触子に交換
し同様の実験を行った結果、直径20服の試験体で直径
500μmの欠陥を検出したが、他の直径6及び10m
mの試験体ではいずれの欠陥も検出できなかった。
比較例2
探触子を探傷周波数50MHzで振動子径5mmの平面
振動子である探触子に交換し、実施例2と同様にして実
験を行ったところ、直径6.10.201m11のすべ
てにおいて、いずれの欠陥も検出できなかった。結果を
表2にまとめて示した。
振動子である探触子に交換し、実施例2と同様にして実
験を行ったところ、直径6.10.201m11のすべ
てにおいて、いずれの欠陥も検出できなかった。結果を
表2にまとめて示した。
(以下、余白)
表
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば超音波探傷検査において、被検査
体の曲面部の曲率中心軸と探触子の中心軸を偏心させ、
超音波の屈折角が90度となるようにすると共に、被検
査体の曲面と同種の曲面を有し、その曲率半径が被検査
体の曲率半径の1.0〜3.0倍、好ましくは1.5〜
2.5倍である先端部を含む探触子を用いることにより
、直径数十間以下の曲面を有する被検査体内の微小欠陥
を検出できる。
体の曲面部の曲率中心軸と探触子の中心軸を偏心させ、
超音波の屈折角が90度となるようにすると共に、被検
査体の曲面と同種の曲面を有し、その曲率半径が被検査
体の曲率半径の1.0〜3.0倍、好ましくは1.5〜
2.5倍である先端部を含む探触子を用いることにより
、直径数十間以下の曲面を有する被検査体内の微小欠陥
を検出できる。
第1図は本発明で用いる探触子及び曲面部を有する被検
査体と探触子との関係を示す説明図である。第2図は本
発明の超音波探傷検査方法の一実施例を示す説明図、第
3図(a)は本発明の超音波探傷検査方法の他の実施例
を示す説明図で、第3図(1))は第3図(a)のa−
a’における円筒試験体と探触子との配置関係を示す横
断面図である。 1・・・探触子 2・・・被検査体2°・・・
円筒試験体 3・・・探触子ダンパー・・・リード線
5・・・振動子・・・音響レンズ 7・・
・コネクター・・・保持具 9・・・探触子保
持具0・・・超音波送受信機 1及び13・・・高周波ケーブル
査体と探触子との関係を示す説明図である。第2図は本
発明の超音波探傷検査方法の一実施例を示す説明図、第
3図(a)は本発明の超音波探傷検査方法の他の実施例
を示す説明図で、第3図(1))は第3図(a)のa−
a’における円筒試験体と探触子との配置関係を示す横
断面図である。 1・・・探触子 2・・・被検査体2°・・・
円筒試験体 3・・・探触子ダンパー・・・リード線
5・・・振動子・・・音響レンズ 7・・
・コネクター・・・保持具 9・・・探触子保
持具0・・・超音波送受信機 1及び13・・・高周波ケーブル
Claims (1)
- (1)曲面部の超音波探傷検査において、該曲面部の曲
率中心軸と探触子の中心軸を偏心させ超音波の屈折角が
90度となるようにすると共に、該曲面部と同種の曲面
を有し、その曲率半径が該曲面部の曲率半径の1.0〜
3.0倍である探触子先端部を含む探触子を用いること
を特徴とする超音波探傷検査方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1223940A JPH0385442A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 超音波探傷検査方法 |
EP90309317A EP0415670B1 (en) | 1989-08-30 | 1990-08-24 | Ultrasonic testing method |
DE69027898T DE69027898T2 (de) | 1989-08-30 | 1990-08-24 | Prüfungsverfahren mit Ultraschallwellen |
US07/572,272 US5056368A (en) | 1989-08-30 | 1990-08-24 | Ultrasonic testing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1223940A JPH0385442A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 超音波探傷検査方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0385442A true JPH0385442A (ja) | 1991-04-10 |
Family
ID=16806086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1223940A Pending JPH0385442A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 超音波探傷検査方法 |
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---|---|
US (1) | US5056368A (ja) |
EP (1) | EP0415670B1 (ja) |
JP (1) | JPH0385442A (ja) |
DE (1) | DE69027898T2 (ja) |
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1989
- 1989-08-30 JP JP1223940A patent/JPH0385442A/ja active Pending
-
1990
- 1990-08-24 EP EP90309317A patent/EP0415670B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-24 US US07/572,272 patent/US5056368A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-24 DE DE69027898T patent/DE69027898T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0415670A1 (en) | 1991-03-06 |
DE69027898D1 (de) | 1996-08-29 |
US5056368A (en) | 1991-10-15 |
DE69027898T2 (de) | 1997-01-23 |
EP0415670B1 (en) | 1996-07-24 |
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