JPH06130038A - 金属材料の変質・変形計測方法 - Google Patents

金属材料の変質・変形計測方法

Info

Publication number
JPH06130038A
JPH06130038A JP4277620A JP27762092A JPH06130038A JP H06130038 A JPH06130038 A JP H06130038A JP 4277620 A JP4277620 A JP 4277620A JP 27762092 A JP27762092 A JP 27762092A JP H06130038 A JPH06130038 A JP H06130038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deformation
frequency distribution
frequency
noise
metal material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4277620A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3211411B2 (ja
Inventor
Kenshirou Oyamada
建四郎 小山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP27762092A priority Critical patent/JP3211411B2/ja
Publication of JPH06130038A publication Critical patent/JPH06130038A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3211411B2 publication Critical patent/JP3211411B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属疲労の進み具合や金属変形を簡易な手法
で非破壊的且つ精度良く計測する方法を提供する。 【構成】 試験金属片1のバルクハウゼンノイズをセン
サ2及びノイズ計測器本体3で計測し、量子化装置4
1、GP−IBを介してパソコン42に入力する。パソ
コン42では、GP−IBボード42aとFFTボード
42bにてノイズ波形の周波数分析を行い、周波数分
布、平均周波数、MP値(ピーク値の相対値)を求め
る。当該金属片1の変質(金属疲労)の進み具合は周波
数分布の変化量に対応し、平均周波数及びMP値は変形
量に対応する。従ってノイズ波形の周波数分布の変化
量、平均周波数及びMP値を夫々検出することで当該金
属片1の変質・変形を容易に計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の変質・変形
計測方法に関し、特に強磁性を有する鋼材の金属疲労及
び変形を非破壊的に計測する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】機器を構成する鋼材の変質(例えば金属
疲労)による破壊は、機器の機能停止のみならず、場合
によっては重大な社会的影響を及ぼしたり人身事故に至
ることがある。そのため、従来は、機器の定期的検査の
際に、各部鋼材の金属疲労による亀裂発生の有無を調査
していた。
【0003】また、機器を構成する鋼材に過度の曲げ加
工を施して使用を継続する場合も使用中の負荷によって
鋼材が変形し、破壊に至る危険性がある。そのため、歪
みゲージ等を用いて使用中のこれら鋼材の変形を計測し
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鋼材の亀裂
発生前に金属疲労の進み具合を検知できれば機器の補修
を計画的に実施することができ、重大な損傷を未然に防
止できる。また、使用中の鋼材変形は、歪みゲージで測
定することができるが、部品加工段階で受けた変形量と
を併せて破壊の危険性をみることは困難である。
【0005】しかし、今のところ、金属疲労の度合を早
期段階で検知する方法、あるいは、実機鋼材の変形度合
を現場で計測する適切な方法は確立されていない。
【0006】そこで、最近は、強磁性を有する各種鋼材
の硬さや熱処理状態等と、その磁気的特性との対応関係
に着目して鋼材の変形量や金属疲労の度合を判定する方
法が検討されている。しかしながら、この方法にも以下
のような問題があった。
【0007】(1)鋼材(試料)の形状によっては磁気的
特性を計測できないものがある。
【0008】(2)試験対象となる金属材料の保磁力、透
磁率、残留磁気等を計測するための高感度の磁気的特性
検査装置を要するが、この種の測定器は操作手順が複雑
であり、現場レベルでの計測方法としては一般的でな
い。
【0009】(3)金属材料へのセンサの設置状態によっ
ては計測値が変わってしまい、真性値の判別が困難とな
る。
【0010】本発明は、かかる背景の下になされたもの
で、金属疲労の度合を早期段階で容易に計測し得る金属
材料の変質計測方法、及び、実機鋼材の変形度合を容易
且つ非破壊的に計測し得る金属材料の変形計測方法を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明の変質計測方法は、磁性金属材料のバルクハ
ウゼンノイズ波形を検出してその周波数分布に変換する
手段を備え、予め前記磁性金属材料の初期状態における
周波数分布を保存するとともに、保存された周波数分布
の基準点と計測時における周波数分布の基準点とを比較
してその変化量を当該磁性金属材料の変質量に対応させ
ることで、間接的に金属材料の変質量を把握するように
したものである。なお、前記周波数分布への変換は、バ
ルクハウゼンノイズを複数回検出してその分布形状が安
定した時点で終了する。
【0012】また、上記目的を達成する本発明の変形計
測方法は、磁性金属材料のバルクハウゼンノイズを検出
してそのノイズ波形の平均周波数及びピーク基準値に変
換する手段を備え、予め前記磁性金属材料を変形させた
ときの変形量とノイズ波形の平均周波数及びピーク基準
値との対応データを保存するとともに、計測時における
平均周波数及びピーク基準値を前記保存された対応デー
タと比較照合して当該磁性金属材料の変形量を導出する
ようにしたものである。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。
【0014】(第一実施例)図1は第一実施例の計測装
置の概要図であり、鋼材の金属疲労過程中の磁気的特性
として、バルクハウゼンノイズの周波数分布の変化量を
計測することにより金属疲労の進行度合を判別するもの
である。
【0015】図1中、1は試験金属片、2はセンサ、3
はノイズ計測器本体(ストレススキャン)、4はノイズ
波形分析手段を表す。センサ2は、ノイズ計測器本体3
の発信器31出力により励磁される一対の交流励磁磁極
21とその極間に設けられたノイズ検出磁極22とで構
成される。このセンサ2で検出されたバルクハウゼンノ
イズは、ノイズ計測器本体3に導かれ、増幅器32、フ
ィルタ33、信号処理部34を経て電圧波形としてノイ
ズ波形分析手段4に出力される。フィルタ33からはノ
イズ波形電圧が直接出力され、信号処理部34からはノ
イズ波形のピーク基準値が出力される。このピーク基準
値は、ノイズ波形を所定の閾値でサンプリングした変換
電圧レベル(デジタル値)に対する相対値であり、MP
値で表される。以下、このピーク基準値をMP値と称し
て説明する。
【0016】ノイズ波形分析手段4には、具体的には、
量子化装置とパーソナルコンピュータ(以下、パソコ
ン)と表示装置とを用いる。
【0017】図2はこのノイズ波形分析手段4を含む計
測装置の接続構成図であり、量子化装置(ストレージス
コープ)41、パソコン42、表示装置43を図示のよ
うに接続して成る。ノイズ計測器本体3からパソコン4
2へは、前述のMP値が出力される。
【0018】量子化装置41は、ノイズ計測器本体3の
フィルタ33から入力したノイズ波形電圧を一旦蓄積し
た後、これを所定の時間間隔、トリガレベル、閾値電圧
をもって量子化してパソコン42に出力する。
【0019】パソコン42は、他種ハードウエアとのイ
ンターフェースとなるGP−IBボード42aと高速フ
ーリエ変換により周波数解析を行うFFTボード42b
とデータ保存用のFDD42cを内蔵しており、GP−
IBを介して入力したノイズ波形電圧の周波数分布への
変換を行っている。この周波数分布への変換を行うため
に、パソコン42は、ノイズ計測器本体3に対しては測
定の開始/停止、測定深さの設定/変更、励磁電流の変
更を行うための制御信号、量子化装置41に対しては時
間間隔、トリガレベル、閾値電圧の設定/変更、ノイズ
波形電圧の入力制御を行うための制御信号を夫々送出し
ている。
【0020】変換された周波数分布はRS−232Cを
介して表示装置43に導かれ、CRTに表示される。な
お、この周波数分布への変換は、多数個の入力ノイズ波
形電圧を取り込んで周波数分布形状がほぼ安定するまで
行う。この機能はパソコン2による量子化装置41等へ
の制御により実現される。この点、単一の波形に対する
周波数分布を表示する従来のこの種の計測方法に比べて
計測精度が格段に向上する。
【0021】図3は上記計測装置による計測結果を示す
図で、試験金属片1としてマルテンサイト系ステンレス
鋼板を用い、これを繰り返し曲げたときのバルクハウゼ
ンノイズの周波数分布の変化例を示している。図3中、
Aは当該試験金属片1の初期状態における周波数分布で
あり、Bは金属疲労が進み、亀裂が発生する直前の周波
数分布を示している。このように、金属疲労に伴って周
波数分布のピークレベルが低周波側にずれることがわか
る。この周波数分布の変化は、センサ2の接触状態が極
端にずれていない限り容易にとらえられる。従って、磁
性金属材料のバルクハウゼンノイズの周波数分布を監視
し、その変化を捉えることで当該金属材料の変質量、即
ち、金属疲労の進み具合を早期段階で容易に把握するこ
とができ、計画的な保守により機器の重大損傷を未然に
防止することができる。
【0022】(第二実施例)次に本発明の第二実施例を
説明する。ここでは、試験金属片1として13%クロム
−4%ニッケル−0.2%チタン−残り鉄のマルテンサ
イト系ステンレス鋼(0.8mm薄板材)を用い、この
試験金属片1を変形させたときのバルクハウゼンノイズ
波形の変化を計測した。具体的には、第一実施例で用い
た図2の構成の計測装置を使用し、試験金属片1の変形
量とそのときのバルクハウゼンノイズ波形の平均周波数
[kHZ]及び前述のMP値との関係を求めた。
【0023】図4は本実施例により計測したバルクハウ
ゼンノイズ波形の一例であり、図5はこのノイズを多数
個取り込んで周波数分布に変換するとともに各周波数分
布を重ね合わせた例である。周波数分布への変換は、第
一実施例と同様、分布形状が安定するまで繰り返し行
う。この周波数分布からノイズ波形の平均周波数[kH
Z]が求まる。
【0024】図6は試験金属片1の弾性変形範囲におけ
る変形量とバルクハウゼンノイズ波形の平均周波数及び
MP値との関係図であり、横軸には曲げ弾性ひずみ量ε
E(×10-6)が示されている。また、図7は塑性変形
(永久変形)させたときの変形量とバルクハウゼンノイ
ズ波形の平均周波数[kHZ]及びMP値との関係図で
あり、横軸には曲げ塑性ひずみ量εP(×10-6)が示
されている。
【0025】図6及び図7を参照すると、MP値及び平
均周波数の変化と各ひずみ量εE,εPの変化との間には
夫々密接な関係があることがわかる。従って、予め試験
金属片1を変形させたときの変形量εE、εPとノイズ波
形の平均周波数及びMP値との対応データをパソコン4
2のFDD42cに保存するとともに、計測時における
平均周波数及びMP値をFDD42cから読み出した対
応データと比較照合することで当該金属片の変形量(ひ
ずみ量εE、εP)を容易に導出することができる。ま
た、曲げ加工を施す場合において、過度の曲げ(破壊寸
前)を防止し、適度な加工条件を求めることもできる。
【0026】このように、第一及び第二実施例では、汎
用の測定器3,41をパソコン2で制御し、周波数分布
解析や対応データとの比較照合を自動的に行うようにし
たので、操作が極めて簡略化され、現場レベルでの計測
が容易となる。
【0027】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明で
は、磁性金属材料のバルクハウゼンノイズ波形を検出し
てその周波数分布に変換する手段を備え、該バルクハウ
ゼンノイズの周波数分布の変化量を計測して当該金属材
料の変質量に対応させるようにしたので、例えば金属疲
労の度合を早期段階で容易に計測し得る変質計測方法を
実現することができる。これにより、金属疲労の進み具
合を常時把握することができ、亀裂発生による機器の重
大損傷を未然に防止することが可能となる。
【0028】なお、周波数分布への変換は、バルクハウ
ゼンノイズを複数回検出してその分布形状が安定した時
点で終了するので、計測精度が格段に向上し、信頼性の
高い変質計測方法となる。
【0029】また、本発明では、磁性金属材料のバルク
ハウゼンノイズを検出してそのノイズ波形の平均周波数
及びMP値に変換する手段を備え、予めこの金属材料を
変形させたときの変形量とノイズ波形の平均周波数及び
MP値との対応データを保存するとともに、計測時にお
ける平均周波数及びMP値を上記対応データと比較照合
することにより当該金属材料の変形量を導出するように
したので、実機鋼材の変形度合を容易且つ非破壊的に計
測し得る変形計測方法を実現することができる。これに
より、荷重による変形の計測や曲げ加工時の適度な加工
条件の設定が極めて容易となる。
【0030】上記各計測方法は、汎用の計測装置により
実現でき、しかも操作手順が単純なので、現場レベルで
の計測に適した汎用性の高い変質・変形計測方法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一及び第二実施例による試験金属片
のバルクハウゼンノイズの検出系構成図。
【図2】第一及び第二実施例で用いる汎用計測装置の構
成図。
【図3】第一実施例で検出した試験金属片のバルクハウ
ゼンノイズ波形の周波数分布の変化例を示す図。
【図4】第二実施例で検出した試験金属片のバルクハウ
ゼンノイズ波形例を示す図。
【図5】図4のノイズ波形の周波数分布図の一例を示す
図。
【図6】第二実施例で計測した試験金属片の曲げ弾性ひ
ずみ量とバルクハウゼンノイズの平均周波数及びMP値
との対応データ。
【図7】第二実施例で計測した試験金属片の曲げ塑性ひ
ずみ量とバルクハウゼンノイズの平均周波数及びMP値
との対応データ。
【符号の説明】
1…試験金属片(磁性金属材料) 2…センサ 3…ノイズ計測器本体 4…ノイズ波形分析手段 41…量子化装置 42…パソコン 42a…GP−IBボード 42b…FFTボード 42c…FDD 43…表示装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性金属材料のバルクハウゼンノイズ波
    形を検出してその周波数分布に変換する手段を備え、予
    め前記磁性金属材料の初期状態における周波数分布を保
    存するとともに、保存された周波数分布の基準点と計測
    時における周波数分布の基準点とを比較してその変化量
    を当該磁性金属材料の変質量に対応させたことを特徴と
    する金属材料の変質計測方法。
  2. 【請求項2】 前記周波数分布への変換は、バルクハウ
    ゼンノイズを複数回検出してその分布形状が安定した時
    点で終了することを特徴とする請求項1記載の金属材料
    の変質計測方法。
  3. 【請求項3】 磁性金属材料のバルクハウゼンノイズを
    検出してそのノイズ波形の平均周波数及びピーク基準値
    に変換する手段を備え、予め前記磁性金属材料を変形さ
    せたときの変形量とノイズ波形の平均周波数及びピーク
    基準値との対応データを保存するとともに、計測時にお
    ける平均周波数及びピーク基準値を前記保存された対応
    データと比較照合して当該磁性金属材料の変形量を導出
    することを特徴とする金属材料の変形計測方法。
JP27762092A 1992-10-16 1992-10-16 金属材料の変形計測方法 Expired - Fee Related JP3211411B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27762092A JP3211411B2 (ja) 1992-10-16 1992-10-16 金属材料の変形計測方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27762092A JP3211411B2 (ja) 1992-10-16 1992-10-16 金属材料の変形計測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06130038A true JPH06130038A (ja) 1994-05-13
JP3211411B2 JP3211411B2 (ja) 2001-09-25

Family

ID=17585962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27762092A Expired - Fee Related JP3211411B2 (ja) 1992-10-16 1992-10-16 金属材料の変形計測方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3211411B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011196980A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Ntn Corp バルクハウゼンノイズ検査装置
CN109556958A (zh) * 2018-12-07 2019-04-02 武汉科技大学 一种单裂纹最先起裂位置及扩展速率的测试方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59112257A (ja) * 1982-12-20 1984-06-28 Hata Giken:Kk 強磁性材料の非破壊検査方法及び装置
JPH01245149A (ja) * 1988-03-28 1989-09-29 Hitachi Ltd 金属材料の劣化検査装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59112257A (ja) * 1982-12-20 1984-06-28 Hata Giken:Kk 強磁性材料の非破壊検査方法及び装置
JPH01245149A (ja) * 1988-03-28 1989-09-29 Hitachi Ltd 金属材料の劣化検査装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011196980A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Ntn Corp バルクハウゼンノイズ検査装置
CN109556958A (zh) * 2018-12-07 2019-04-02 武汉科技大学 一种单裂纹最先起裂位置及扩展速率的测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3211411B2 (ja) 2001-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11137329B2 (en) Apparatus and method for performing an impact excitation technique
US5425272A (en) Relative resonant frequency shifts to detect cracks
CA2207354C (en) Apparatus and method for determining the dynamic indentation hardness of materials
JP2006226716A (ja) 構造物の損傷検出方法及びシステム
CN107655972A (zh) 一种金属材料高温蠕变剩余寿命的超声评价方法
JP3910222B2 (ja) 疲労度測定装置
Magalas Application of the wavelet transform in mechanical spectroscopy and in Barkhausen noise analysis
JP3211411B2 (ja) 金属材料の変形計測方法
KR101999945B1 (ko) 강자성체 응력 측정 장치
JPH06109412A (ja) 金属材料内の変形挙動検出方法及び装置
JP3461781B2 (ja) 交流磁化を用いた強磁性体構造物のクリープ損傷評価方法および装置
US6343513B1 (en) Non-destructive evaluation method and apparatus for measuring acoustic material nonlinearity
JPH03111735A (ja) ヤング率自動測定器
RU2245543C2 (ru) Способ контроля дефектности изделия
Betta et al. Calibration and adjustment of an eddy current based multi-sensor probe for non-destructive testing
EP0602039B1 (en) Method for measuring mechanical stresses and fatigue conditions in steel
WO1983001836A1 (en) Method for measuring fatigue strength of ferromagnetic materials non-destructively
Auld et al. Eddy current signal calculations for surface breaking cracks
JP2964315B2 (ja) 粘弾性体の非線形弾性率の測定装置
EP1564551A1 (en) Non-destructive method for the detection of creep damage in ferromagnetic parts with a device consisting of an eddy current coil and a hall sensor
EP0545835A1 (en) Method and apparatus for determination of material residual stress by recording the change in resistance of a sensing coil
JP2829984B2 (ja) 超微小硬度計
RU2807964C1 (ru) Способ контроля механических свойств металлопроката, изготовленного из ферромагнитных металлических сплавов и устройство для его осуществления
JP7454165B2 (ja) 磁性体材料計測プローブおよび磁性体材料計測装置
Mark-Markowitch et al. Experience with a digitized instrumented impact testing system

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120719

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees