JPH0612358B2 - 表面欠陥の非破壊計測法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、鋼材等の製造ラインにおいて生ずる材料表
面の欠陥の検出方法に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、表面欠陥の存在とその形状を定量的
に、かつ非破壊的に測定することを可能とした新しい計
測法に関するものである。

（従来の技術とその課題） 従来より、磁化可能材料の非破壊検査法として、漏洩磁
束探傷法が知られている。この方法はセンサとしての磁
電素子またはコイルを用い、これにより欠陥部における
漏洩磁束を検知することによって表面欠陥の存在を見出
すことを特徴としている。通常、この方法においては、
センサは一つの磁電素子またはコイルで構成しており、
このセンサと材料表面との距離は、すなわちリフトオフ
距離を一定にしている。

しかしながら、この従来の方法においては、材料表面の
欠陥の検出はできるものの、欠陥の深さ方向というその
形状の特徴を検知することができない。実際の鋼材等の
製造ライン、たとえば圧延工程において生ずる欠陥は、
表面から斜め深さ方向に進んでいるものが多いが、材料
の品質管理上有用なこの斜め深さ方向の欠陥傾斜角度を
測定することは、これまでの漏洩磁束探傷法によっては
不可能であった。

この発明は、以上の通りの従来方法の欠点を解消し、材
料表面の欠陥の存在はもちろんのこと、その欠陥形状の
特徴、すなわち欠陥の表面からの傾斜角度の測定をも可
能とする新しい非破壊検査方法を提供することを目的と
している。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記課題を解決するものとして、材料を磁
化し、その材料に存在する欠陥によって生ずる漏洩磁束
を、複数個の磁電素子を材料表面に平行に積層配置した
センサを用いて検知し、各々の磁電素子によって検知し
た前記磁束の垂直成分の正負の最大値の比率からなる出
力ピーク比と、各々の磁電素子と材料表面との距離の関
係から、複数の磁電素子のこの距離の差に対応する前記
出力ピーク比の変化率を求め、この変化率より材料表面
欠陥の深さ方向の傾斜角度を検出することを特徴とする
表面欠陥の非破壊計測法を提供する。

この発明の方法を、添付して図面に沿って説明すると、
第１図は、この発明の方法に用いるセンサとその配置に
ついて示したものである。

この第１図に示したように、この発明の方法において
は、材料表面（１）に平行な複数の磁電素子（２）
（３）を積層配置したセンサ（４）によって、材料表面
（１）に存在する欠陥（５）からの漏洩磁束（ａ_１）
（ａ_２）を検知する。もちろん、この時、材料には磁界
がかけてある。センサ（４）を材料表面上に走査させる
ことによって、この漏洩磁束（ａ_１）（ａ_２）を検知す
る。この磁束（ａ_１）（ａ_２）は、材料の種類と欠陥
（５）の深さ方向の傾斜角度（α）とによって相違し、
また、この角度（α）に対応して、たとえば第１図に示
した二つの磁電素子（２）（３）によって検知される磁
束には特有の差異がある。

すなわち、同一種の磁電素子（２）（３）の場合には、
漏洩磁束（ａ_１）（ａ_２）の大きさは、磁電素子（２）
（３）と材料表面（１）との間の距離（ｌ_１）（ｌ_２）
に対応して相違する。

この発明の方法は、この差異に注目して、欠陥（５）の
傾斜角度（α）を検出することを可能とするものであ
る。

この発明の方法においては、この検出を次のようにして
行う。

すなわち、まず、この発明の方法においては、第２図に
示したように、磁電素子（２）について注目すると、欠
陥（５）に生じる漏洩磁束（ａ_１）について、その垂直
成分を抽出し、その大きさを測定する。たとえば、漏洩
磁束のポイント（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）についてみると、そ
の垂直成分Ａｙ，Ｂｙ，Ｃｙとなる。このような垂直成
分の正負の最大値の比を次に求める。つまり、第３図に
示したように、垂直成分について正負の波形表示ができ
るとすると、正の最大値Ｄ_１と負の最大値Ｄ_２との比を
求める。この比（Ｄ_１／Ｄ_２）を出力ピーク比と呼ぶこ
とができる。この第３図において点Ｄ_０は、第２図の点
Ｂの垂直成分Ｂｙに相当している。

この出力ピーク比（Ｄ_１／Ｄ_２）は、磁電素子（２）と
材料表面（１）との距離（ｌ_１）によって特有の値とな
る。そこでこの出力ピーク比とこの距離との関係を、複
数の磁電素子の各々について求めてプロットとすると第
４図の通りの相関性が得られる。図中の（ｂ_１）
（ｂ_２）（ｂ_３）（ｂ_４）は、４個磁電素子の各々につ
いてのピーク比とこれら素子と材料表面（１）との距離
（ｌ）との相関を示している。

この発明では、このような相関について、各々のピーク
比の変化率、すなわち第４図のピーク比／距離（ｌ）、
別に表現すると、tanθを求める。すると、この変化率
と材料表面の欠陥の深さ方向角度（α）とには特有の相
関性があることから、第５図に例示したように、このピ
ーク比の変化率と欠陥の傾斜角度との関係についての検
定線が得られる。この検定線は、あらかじめ、材料にモ
デルとすべき欠陥を形成しておくことによって作成され
る。

このようにして得られた検定線を基礎とし、前記したセ
ンサを製造プロセスにおいて材料表面上を走査させ、漏
洩磁束が検知された場合には、上記のピーク比変化率を
求め、これの検定線にプロットすることで欠陥の深さ方
向の傾斜角度が検知されることになる。

これらの数値処理、検定線との対比のいずれの処理も、
自動化することができる。

第６図は、この発明の方法の検知装置系を示したもので
ある。センサ（４）によって検出された漏洩磁束は、前
記した通りの処理を実現するため、増幅器（６）で増幅
し、垂直成分の正負の最大値を電気信号変換装置（７）
を経由して電子計算器（８）に信号として導かれる。こ
こであらかじめ入力しておいた検定線との対照が行わ
れ、その結果が表示器（９）に表示される。このような
構成そのものは容易である。

次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明
する。

（実施例） 被測定材料としてのＳＭ５０Ｂ鋼（溶接構造用圧延鋼
板）に、あらかじめワイヤカットで、幅０．４mm、材料
内部進展長さ３mm、傾斜角度２０〜９０゜の溝を加工
し、モデル欠陥を形成した。

この材料を直流磁化し、２個の磁電素子（寸法２×１m
m、長さ０．２mm）によって構成したセンサにより漏洩
磁束を測定し、第５図に示した通りの検定線を作成し
た。

この検定線の妥当性を検証するため、あらためて材料磁
化にともなう漏洩磁束を測定し、出力ピーク比の変化率
を求め、この変化率の値から検定線上の欠陥の傾斜角度
を求めた。

その結果は表１に示した。

実際の欠陥傾斜角度と、測定した出力ピーク比変化率か
ら検定線によって読みとった測定傾斜角度とはよく対応
していた。

（発明の効果） この発明の方法により、材料表面の欠陥の存在ばかりで
なく、その欠陥の深さ方向の傾斜角度という形状的特徴
が情報として検知される。

製造ラインにおける品質管理の有用な手段となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、この発明の方法の基本
的構成を示した態様図である。第４図は、出力ピーク比
と、磁電素子と材料表面との距離の関係を示した相関図
である。第５図は、出力ピーク比の変化率と欠陥の傾斜
角度との関係を示した相関図である。 第６図は、この発明の方法の測定装置系を例示したブロ
ック構成図である。 １……材料表面 ２，３……磁電素子 ４……セ ン サ ５……欠 陥 ６……増 幅 器 ７……信号変換装置 ８……電子計算機 ９……表 示 器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料を磁化し、その材料に存在する欠陥に
   よって生ずる漏洩磁束を、複数個の磁電素子を材料表面
   に平行に積層配置したセンサを用いて検知し、各々の磁
   電素子によって検知した前記磁束の垂直成分の正負の最
   大値の比率からなる出力ピーク比と、各々の磁電素子と
   材料表面との距離との関係から、複数の磁電素子のこの
   距離の差に対応する前記出力ピーク比の変化率を求め、
   この変化率より材料表面欠陥の深さ方向の傾斜角度を検
   出することを特徴とする表面欠陥の非破壊計測法。