JPH11326287A - 超音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の判定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接部に溶融凝固部分（ナゲットｎ）が形成
されているか否かの判定を非破壊検査にて可能とする。 【解決手段】 ２つの金属部材ｍ１，ｍ２を溶接するこ
とによって形成された接合部材を被検材Ｍとし、探触子
１０から超音波を発し、溶接部を通過し下面Ｍ２で反射
した超音波の減衰状態を観察することによって、溶融凝
固部分（ナゲットｎ）が形成されているか或いは冷接着
であるかの判定を行う。溶接によって生じた溶融凝固部
分は、再凝固によって、結晶粒度が粗くなっており、こ
こを伝播する超音波の減衰が、溶融凝固の生じていない
冷接着部よりも大きいため、減衰の状態を観察し評価す
ることによって、溶融凝固部分か冷接着部かの確実な判
別が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、超音波探傷装置
を用いた溶接部の溶融凝固部分の判定法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、非破壊検査により重ね抵抗溶接の
目的とするナゲットが形成されているか否かの判定を行
う方法として、超音波探傷装置が利用されている。即
ち、溶接した２部材の境界部分に、超音波のエコーの監
視ゲートを設定し、そのゲート内のエコーの有無によ
り、適切な溶接即ちナゲットの形成がなされているか否
かの判定を行っていた。

【０００３】ここでナゲットとは、重ね抵抗溶接におい
て、溶接部に生じる溶融凝固した部分をいう。尚、重ね
抵抗溶接とは、スポット溶接、プロジェクション溶接、
シーム溶接などのように、重ね合わせた継手の両側から
加圧して行う抵抗溶接をいう（ＪＩＳ Ｚ３００１）。

【０００４】スポット溶接の場合を例に採って説明する
と、図６（Ａ）へ示すように、溶接した２つの金属部材
ｍ１，ｍ２間の空隙ｋに対し、このような位置に向けて
発された超音波ｘ２，ｘ３は、空隙ｋを越えることはで
きず、上方の金属部材ｍ１から下方の金属部材ｍ２内へ
超音波は通らない。従ってこの場合、金属部材ｍ１，ｍ
２間に設定した監視ゲート内においてエコーが生じる。

【０００５】一方ナゲットｎが形成されていると、この
ナゲットｎのある位置に向けて発された超音波ｘ１は、
ナゲットｎを経て、下方の金属部材ｍ２へ通る。従って
この場合、監視ゲート内において、エコーは、生じない
のである。

【０００６】近年行われている超音波探傷装置を用いた
判別法では、このような現象を利用して、これら２部材
間のナゲットｎの形成の有無を判定するものである（こ
こでは、煩雑化を避けるため、図面に付すべきハッチン
グを省略してある）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、超音波探
傷によって、スポット溶接されるべき複数の金属板につ
いて、接着がなされていない箇所と、接着されている箇
所との判別は、可能であった。しかし、接着部（溶接
部）であると判定された箇所すべてがナゲットｎとなっ
ているわけではなく、冷接着（ｃｏｌｄ ｗｅｌｄｉｎ
ｇ）部ｃが存在する。即ち、冷接着部ｃにおいて、エコ
ーは生じない。換言すると、この冷接着部ｃは、空隙ｋ
ではないのであるが、２つの部材が溶融凝固しているの
ではなく単に圧着しているだけであり、その界面は依然
として存在する。これは、溶接欠陥に他ならない。

【０００８】ところが、この冷接着部ｃは、上述の通
り、顕著なエコーを生じさせず、超音波を通すので、ナ
ゲットｎと冷接着部ｃとの判別はできなかった。この
点、熱や赤外線を用いる方法、電気伝導性を測定する方
法、Ｘ線、渦電流を用いるなどの、他の手段を用いるも
のであっても、同様であった。このため、非破壊検査に
よって、このような判別は不可能であると考えられてい
た。

【０００９】一方、結晶粒度が大きな材料中を伝播する
超音波は、その減衰が顕著であることが知られている。
発明者は、鋭意考察することにより、上記のナゲット部
は、溶接の熱により再融解して結晶粒度が粗くなってい
ることから、ここを通る超音波の減衰が顕著であり、こ
の現象を利用すれば、ナゲットｎと冷接着部ｃとの判別
を行うことが可能と考えた。即ち、発明者は、ナゲット
の方が冷接部よりも、超音波の減衰が大きいことに着目
し、超音波探傷装置を用いて上記課題の解決を図るもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る超
音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の判定法
は、溶接にて接合されることにより少なくとも２つの部
材が一体となって形成された接合部材について、この接
合部材内部の溶接部に向けて接合部材外部より超音波を
発し、その溶接部に適切な溶融凝固部分が形成されてい
るか否かの判定を行うものについて下記の手段を採るも
のである。即ち、上記接合部材内部の溶接部に向けて超
音波を発する。そして、溶接部を通過した超音波を探触
子にて検出し、その減衰状態を観察することによって、
溶融凝固部分であるか或いは冷接着部分であるかの判定
を行う。ここで観察とは、超音波の減衰の有無を或いは
減衰が見られる場合にあっては減衰の仕方を、Ａスコー
プ表示又は減衰率の比の計算結果を見ることによって実
現する、溶接部の適否の判定に直結する兆候を示す減衰
の傾向を知覚する行為である。

【００１１】溶接によって生じた溶融凝固部分は、再凝
固によって、結晶粒度が粗くなっており、ここを伝播す
る超音波の減衰が、溶融凝固の生じていない冷接着部よ
りも大きなことから、上記のように、このような減衰の
状態を観察し評価することによって、溶融凝固部分か冷
接着部かの確実な判別が可能となった。例えば、冷接着
であれば、減衰が見られないか、或いは減衰が生じるも
のであっても溶融凝固部分を通過した超音波ほど顕著な
減衰が見られないのである。従って、減衰が皆無であれ
ば、冷接着であると判定し、減衰があれば、溶融凝固部
が形成されていると判定することができるのである。更
に、減衰が見られても、減衰の仕方によって、充分な形
成がなされていないとの評価をなすことができる。具体
的には、接合部材の内部にて複数回反射往復した超音波
を探触子にて検知し観察すると、往復回数の初回から減
衰傾向が著しいものと、往復の初期は、減衰が小さく往
復回数を重ねて減衰が顕著になる場合とがある。前者
は、充分な大きさの溶融凝固部が形成されているものと
判定することができる。しかし、後者は溶融凝固部が形
成されてはいるものの、この溶融凝固部は十分な大きさ
（厚み）を持っていないと判定することができる。

【００１２】本願第２の発明に係る超音波探傷装置を用
いた溶接部の溶融凝固部分の判定法は、重ね抵抗溶接に
よって接合されることにより少なくとも２つの部材が一
体となって形成された接合部材について、この接合部材
内部の溶接部に向けて接合部材外部より超音波を発し部
材内にて反射してきた超音波を受信して、その溶接部に
適切なナゲットが形成されているか否かの判定を行うも
のについて、下記の手段を採るものである。即ち、上記
部材表面側からその内部の溶接部に向けて超音波を発
し、この際溶接部を経て部材裏面に到達して反射し再び
部材表面側に戻ってくることを１往復として所定回数往
復して表面に戻ってきた反射波を探触子にて検出する。
上記の超音波について、更に所定回数往復して表面に戻
ってきた反射波を探触子にて検出する。上記の両反射波
のエコー高さの比を算出することによって、溶接部にナ
ゲットが形成されているか或いは冷接着であるかの判定
を行う。

【００１３】このような構成を採ることによって、特に
重ね抵抗溶接にあって、ナゲットの結晶粒界中における
超音波の減衰が、接合部材の他の部位における減衰に比
して著しいことから、ナゲットと冷接着部とについて、
超音波の減衰の傾向を見ることによって、その判別を行
うことが可能となった。とりわけ、同一の発信の超音波
に対する異なる反射回数の反射波同士のエコー高さの比
を見ることによって、減衰傾向の大きなナゲットと冷接
着部との差をより顕著にすることができ、その判別をよ
り一層容易なものとする。

【００１４】本願第３の発明に係る超音波探傷装置を用
いた溶接部の溶融凝固部分の判定法は、上記第２の発明
に係る超音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の
判定法にあって、ナゲットを検出した際に、溶接部の他
の位置に向けて、更に超音波を発し、上記と同様にこの
発信に対する往復回数の異なる反射波間のエコー高さの
比を算出することにより、溶接部の複数箇所にてナゲッ
トの有無を判別し、これにて、ナゲットの厚み或いは輪
郭といったナゲットの形状や寸法を測定するものであ
る。

【００１５】上記のような構成を採ることによって、上
記第２の発明に係る判定法にて、見つけたナゲットにつ
いて、正確に、その大きさや形状を特定することが可能
となった。

【００１６】本願第４の発明に係る超音波探傷装置を用
いた溶接部の溶融凝固部分の判定法は、上記第３の発明
に係る超音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の
判定法にあって、ナゲットの検出の際上記によりナゲッ
トの外延を特定した後、ナゲット内にゲートを設定し、
ナゲット内に発した超音波の反射波の減衰の変化にて、
ナゲット内の欠陥有無の検出や、検出した欠陥の形状や
寸法の測定を行う。

【００１７】このような手段を採ることによって、上記
本願第３の発明に係る判定法の奏する作用に加えて、ブ
ローホール等のナゲット内に内在する欠陥を検出し、そ
の大きさや形状等を特定することが可能となった。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を基に本願発明の実施
の形態について説明する。図１に本願発明の一実施の形
態を示す。これは、本願の発明の実施に用いる装置の全
体の構成を示す説明図である。

【００１９】１は超音波探傷器を、２はオシロスコープ
を、３はカラーモニタを、４はパーソナルコンピュータ
やワークステーション等のコンピュータを、５はこのコ
ンピュータ４のキーボードを、６はコントローラを、７
はカラーハードコピーを、８はパルサプリアンプを、９
は多軸高精度スキャナを、１０は超音波探傷器１の探触
子を、１１は水等の超音波の媒体が満たされた探傷用水
槽を示している。１２は渦流探傷器であり、必要に応じ
て設けられる。

【００２０】この図１へ示すように、超音波探傷器１
は、コンピュータ４に接続され、このコンピュータ４に
て制御される。又、超音波探傷器１は、検出した情報を
コンピュータ４に送る。検査を行う者は、キーボード５
の操作により、コンピュータ４を通じて超音波探傷器１
に対して各種設定を行うことができる。コントローラ６
は、多軸高精度スキャナ９のコントロールを行うもので
あり、コンピュータ４にて制御されている。コントロー
ラ６は、多軸高精度スキャナ９にて、多軸高精度スキャ
ナ９に支持されている上記探触子１０の走査や、位置の
変更を行うことができるのである。

【００２１】上記のコンピュータ４により、その制御下
にあるコントローラ６を介して多軸高精度スキャナ９の
操作を行い、探傷用水槽１１内に配置された被検材Ｍに
対して、検査を行う位置を選択することができる。

【００２２】図１の、６ａはリモコンを示し、６ｂはド
ライバを示している。このリモコン６ａは、被検材を目
視によって観察する場合など、作業者の操作により多軸
高精度スキャナ９を走査する場合に、この操作を行うた
めに用いる装置であり、コントローラ６に指令を出すも
のである。従って全て自動で作業が完了する場合は、特
にリモコン６ａを用意せずに実施することも可能であ
る。又上記のドライバ６ｂは、ドライバ６の配下にあ
り、多軸高精度スキャナ９を走査するために、そのモー
タを駆動する指令信号を駆動電流に変換して、このモー
タを駆動する装置である。従って、自動で多軸高精度ス
キャナ９を走査する場合も、又、上記のリモコン６ａを
用いて走査を行う場合も、何れの場合も、このドライバ
６ｂが、コントローラ６からの駆動の指令信号を駆動電
流に変換して、走査のためにモータの駆動を行うのであ
る。

【００２３】超音波探傷装置１は、パルサプリアンプ８
に接続されており、このパルサプリアンプ８にて、探触
子１０より発する或いは探触子１０にて受信した振動電
圧の増幅を行う。即ち、パルサプリアンプ８にて、超音
波の発信に必要な電圧を得ることができ、又、受信した
超音波（の音圧）を変換した電圧を必要な大きさに増幅
を行うことができる。

【００２４】超音波探傷装置１には、オシロスコープ２
が、接続されており、Ａスコープの波形を見ることがで
きる。上記の探触子１０として、位置分解能の良い高周
波点収束探触子を用いるのが最適である。

【００２５】コンピュータ４は、超音波探傷器１から得
た量子化情報を元に、カラーモニタ３へＣスコープ表示
することが可能である。又、このカラーモニタ３の表示
を、カラーハードコピー７にてハードコピーすることが
可能である。

【００２６】次に、このような装置を用いた、実際の判
定方法について説明する。スポット溶接の場合について
説明すると、図２へ示すように、上記の探傷用水槽１１
内に配置された被検材Ｍに対して、その溶接部に向けて
超音波を発するべく、探触子１０を配位させる（この図
２において、探傷用水槽１１そのものは省略して描いて
いる）。被検材Ｍは、２つの金属部材ｍ１，ｍ２を溶接
することによって形成された接合部材である。

【００２７】被検材Ｍの上面Ｍ１において、溶接部即ち
スポット溶接によって生じた窪みｖのある位置に、探触
子１０を配位せしめて、被検材Ｍ内部に向けて超音波の
パルスを発する。このように超音波を発する際に、探触
子１０は、その位置を変えない（走査しながら超音波パ
ルスを発するのではなく、静止した状態で、超音波の送
受信を行う）。そして、一点の検査が終わったら、適当
なピッチで位置を変えて、窪みＶの他の点で、同様の検
査を行う。このとき、一直線上でピッチを変えるのみな
らず（Ｂスコープ表示までなら、それでもよい。）、平
面上にて異なる方向に位置を変えて、検査点を採るよう
にすれば、Ｃスコープ表示が行える。

【００２８】探触子１０より被検材Ｍ内に発された超音
波は、ナゲットを通過したにせよ、冷接着部を通過した
にせよ、何れも、被検材Ｍの下面Ｍ２に到達し、ここで
エコー（反射）を生じる。この最初のエコーは底面エコ
ーＢ１と呼ばれる。即ち、この底面エコーＢ１は、被検
材Ｍの上面Ｍ１から下面Ｍ２を１往復して上面Ｍ１へ戻
ってきたエコーである。

【００２９】先ずこの底面エコーＢ１を探触子１０にて
検出する。即ち、底面エコーＢ１のエコー高さ（エコー
の振幅の値）ｂ１を検出する。このとき検出した底面エ
コーＢ１のエコー高さｂ１の値は、コンピュータ４或い
はその周辺機器（図示しない。）にて記憶や表示を行
う。又超音波探傷器１にそのような記憶或いは表示の手
段ある場合は、超音波探傷器１にて、それを行うように
してもよい（表示について、オシロスコープを用いるこ
とができるのは、既述の通りである）。

【００３０】更に、上面Ｍ１で反射して、下面Ｍ２側に
進み下面Ｍ２で反射して戻ってきた（２往復してきた）
第２エコーＢ２を探触子１０にて検出する。即ち、第２
エコーＢ２のエコー高さ（エコーの振幅の値）ｂ２を検
出し、検出の結果をコンピュータ４若しくはその周辺機
器或いは超音波探傷器１にて記憶や表示を行う。

【００３１】そして、上記底面エコーＢ１のエコー高さ
ｂ１と、第２エコーＢ２のエコー高さ（エコーの振幅）
ｂ２の比ｂ２／ｂ１をコンピュータ４にて算出する。こ
の比ｂ２／ｂ１の値が小さいほど超音波の減衰が大きい
ことを示している。

【００３２】上記の超音波の減衰は、減衰係数に従って
生じる音圧の減衰のことであり、この減衰係数とは、超
音波が媒質中を伝播する際に、振幅が小さくなる程度を
表す係数をいう。即ち、距離ｘ、起点の音圧ｐ0 に対し
て、ｘ点の音圧ｐx は、下記の数１にて表される。

【００３３】

【数１】

【００３４】このαが減衰係数である。物理学ではネー
パー（Ｎp ）という。超音波探傷では、減衰係数は２０
ｌｏｇ ｐ0 ／ｐx をx で割りｄＢ／ｍで表す。１Ｎp
は８６９ｄＢ／ｍである。

【００３５】算出されたデータに基づき、ナゲットの有
無が判定される。ナゲットが形成されていれば、エコー
高さの比ｂ２／ｂ１は、小さなものとなる（減衰率が大
きくなる）。

【００３６】即ち、ナゲットを通過してきた底面エコー
Ｂ１のエコー高さｂ１とその第２エコーＢ２のエコー高
さｂ２の比ｂ２／ｂ１は、冷接着部を通過してきた底面
エコーＢ１のエコー高さｂ１とその第２エコーＢ２のエ
コー高さｂ２との比ｂ２／ｂ１に比較すれば、遙かに大
きいのである。具体的には、被検材Ｍを構成している２
枚金属部材ｍ１，ｍ２の夫々が、３ミリメートルの厚み
を持つ場合、ｂ２／ｂ１の値が、１又は１に近いもの
は、ナゲットが形成されておらず、冷接着であると判定
することができ、ｂ２／ｂ１の値が０．６３以下の場
合、ナゲットが形成されていると判断することができる
のである。

【００３７】この実施の形態において、底面エコーＢ１
のエコー高さｂ１と、２往復目の第２エコーＢ２のエコ
ー高さｂ２との比ｂ２／ｂ１を求めるものとしたが、底
面エコーＢ１のエコー高さｂ１と３往復目の第３エコー
Ｂ３のエコー高さｂ３との比ｂ３／ｂ１を求めるものと
してもよく、又、第２エコーＢ２のエコー高さｂ２と第
３エコーＢ３のエコー高さｂ３との比ｂ３／ｂ２を求め
るものとしてもよい。更には、底面エコーＢ１のエコー
高さｂ１と４往復目の第４エコーＢ４のエコー高さｂ４
との比ｂ４／ｂ１を求めるものとしてもよく、又、第２
エコーＢ２のエコー高さｂ２と第４エコーＢ４のエコー
高さｂ４との比ｂ４／ｂ２を求めるものとしても実施可
能である。被検材Ｍの厚みが０．８ｍｍ以下の場合は、
５往復目の第５エコーＢ５まで利用することが可能であ
る。上記のように比を求める対象となる２つのエコーは
何往復したエコーであってもよい。特に、超音波の経路
にナゲットが形成されている場合は、１往復によって、
ナゲットを２回通過することになるため、往復回数が多
いほど、減衰傾向が（指数関数的に）顕著になり、冷接
着部との区別が容易になる。但し、減衰が増せば、エコ
ーが弱くなり、検出が行いにくくなるので、クリアに減
衰を確認することが可能な底面エコーＢ１と第１エコー
Ｂ２とについて上記の通りその減衰率比を求めるのが、
確実な判定のために適している。

【００３８】上記の判定によって、ナゲットｎの有無の
判定、溶接部におけるナゲットの位置や輪郭を特定した
後に、ナゲットｎの上下の厚みといったナゲットの大き
さを特定する。このようにしてナゲットの評価を行うこ
とができる。

【００３９】更に、上記にて、大きさが特定されたナゲ
ットｎについて、その内部にＦゲート（監視ゲート）を
かけて、探触子にて探傷を行い、ブローホールが存在す
るか否かの判定を行う。このようなブローホールの確認
によって、装置が誤動作することを防ぐのである。

【００４０】上記の実施の形態において、被検材Ｍは、
２つの部材（金属部材ｍ１，ｍ２）が接合され形成され
たものとしたが、これに限定するものではなく、３つ以
上の金属部材を溶接にて接合したものについて、本願発
明に係る判定法を実施することも可能である。

【００４１】減衰率を視覚化するのに、Ａスコープ表示
を行う。Ａスコープ表示は、オシロスコープで行う。但
し超音波探傷器１が、モニタを備える場合は、この超音
波探傷器にて表示可能である。更に、検出したナゲット
の厚みを視覚化するのに、Ｂスコープ表示を行い、ナゲ
ットの平面形状及びナゲット内のブローホールを視覚化
するのに、Ｃスコープ表示を行う。Ｂ，Ｃスコープの表
示には、コンピュータ４で、デジタイズ等の画像処理し
た後、カラーモニタ３にて行えばよい。又、カラーハー
ドコピー７に出力することも可能である。

【００４２】探触子１０について、上記実施の形態にお
いて、水浸型を用いるものとして説明した。但し、この
ような実施の形態に限定するものではなく、局部水浸型
のものを用いて実施することも可能である。探触子１０
に局部水浸型のものを用いれば、上記のような水等の超
音波の媒体液を満たした探傷用水槽１１を用意する必要
がなく、可搬性に優れるので、現場での実施などに便利
である。

【００４３】図３乃至図５へ、２つの金属部材ｍ１，ｍ
２を重ねてスポット溶接することによって形成した各種
の被検材Ｍについて、上記の装置を用いて実際に本願発
明に係る判定法を用いてナゲットの形成の評価を行った
例を示す。上記の各図の（I)はエコーのＡスコープ表示
を示し、（II）はそのＣスコープ表示、(III) はそのＢ
スコープ表示、（IV）は被検材Ｍの縦断面のマクロ組織
の写真を濃墨にてトレースしたもの示している。この
（I)の縦軸はエコーの強さを示し横軸は時間を示してい
る。（I)は、溶接部の中心（（II）のＸ軸とＹ軸の交差
点）にて計測されたものである。(III) の横軸は、（I
I）のＸ軸と一致する。又（II）のＣスコープ表示につ
いて、カラーモニタ３或いはカラーハードコピー７にて
なされる実際の表示にあっては、淡色の部位が黄色、斑
点の部分が赤色、濃色の部分が紺色にて示されている
（肉眼での判別が容易であれば、他の配色を選択するの
は自由である）。

【００４４】図３に示す被検材Ｍは、その（IV）を見れ
ば分かる通り、溶接部にナゲットｎが全く形成されてお
らず、溶接部が冷着のみとなっているサンプルである。
(I) のピークβ０は、被検材Ｍの上面Ｍ１から、被検材
Ｍ内部に超音波が進行する際に生じた表面エコーＳの高
さを示している（除外する）。ピークβ１は底面エコー
Ｂ１のエコーの頂点であり、Ａスコープ上、この値が前
述のエコー高さｂ１に対応している。ピークβ２は、２
往復目の多重エコー（第２エコー）Ｂ２のエコーの頂点
であり、Ａスコープ上、この値が前述のエコー高さｂ２
に対応する。ピークβ３は、３往復目の多重エコー（第
３エコー）Ｂ３のエコーの頂点であり、Ａスコープ上、
この値がエコー高さｂ３に対応する。ピークβ４は、４
往復目の多重エコー（第４エコー）Ｂ４のエコーの頂点
であり、Ａスコープ上、この値がエコー高さｂ４に対応
する。ピークβ５は、５往復目の多重エコー（第５エコ
ー）Ｂ５のエコーの頂点であり、Ａスコープ上、この値
がエコー高さｂ５に対応する。ピークβ６は、６往復目
の多重エコー（第６エコー）Ｂ６のエコーの頂点であ
り、Ａスコープ上、この値がエコー高さｂ５に対応す
る。ピークβ７は、７往復目の多重エコー（第７エコ
ー）Ｂ７のエコーの頂点であり、Ａスコープ上、この値
がエコー高さｂ５に対応する。これらは、図４(I) 及び
図５(I) についても同様である。上記のピークβ１に対
して、ピークβ２及びピークβ３の夫々は、全く減衰が
見られない。そしてようやくピークβ５から僅かに減衰
が見られ、ピークβ６、β７と減衰が続いている。

【００４５】図４へ示す被検材Ｍは、その(IV)に示す通
り、溶接部にナゲットｎの形成が見られるが、それが充
分な厚みや径を持たないサンプルである。(I) のピーク
β１に対して、ピークβ２は、全く減衰が見られない。
ピークβ３から幾分減衰が見られる。そしてピークβ
４，β５と、減衰が顕著になっている。

【００４６】図５へ示す被検材Ｍは、その(IV)へ示すよ
うに、充分な大きさにナゲットｎが形成されたサンプル
である。(I) を見ると、このサンプルでは、検出された
底面エコーＢ１のピークβ１は、キャリブレーション
（感度合わせ）により、この(I) の（縦軸）フルスケー
ルの約８０％の位置に、設定されている。このようなピ
ークβ１に対して、２往復目の多重エコーＢ２のピーク
β２については、(I) の（縦軸）フルスケールの約２５
％程度となり、極めて顕著なる減衰が確認される。

【００４７】又、この図５に示す被検材Ｍには、ナゲッ
トｎの内部にブローホールｗが認められる。これは、Ｃ
スコープ及びＢスコープ表示から確認することができ
る。溶接部にゲートを設け、ｂ２／ｂ１が設定値以上で
ある場合をナゲットであるとし、設定値以下の場合をブ
ローホールとするのである。

【００４８】上記の観察から、図３に示すナゲットｎが
全く形成されていないものや、図４へ示す小さなナゲッ
トｎしか形成されていないものについては、底面エコー
Ｂ１や２往復目の多重エコーＢ２は、夫々減衰率が０で
あり、その比ｂ２／ｂ１は、１又は１に極めて近い値を
とっているのが分かる。又上記の通り、図５へ示すサン
プルの場合のように、適切なナゲットｎが形成されてい
るために、キャリブレーションにてフルスケールの８０
％の位置にピークβ１が設定された底面エコーＢ１に対
して、２往復目の多重エコーＢ２のピークβ２はフルス
ケールの約２５％にまで減衰している。従って比ｂ２／
ｂ１（２５／８０）が約０．３１という値になることが
分かる。このサンプルも、３ミリメートル厚の２枚の金
属部材Ｍ１，Ｍ２を重ねて溶接したものであるため、各
種テストピースのマクロ組織観察と、そのエコー高さの
観察という両面から決定された０．６３という値を境界
値とする。従って、比ｂ２／ｂ１がこの境界値を下回る
約０．３１という値をとるので、上記図５のサンプル
は、ナゲットが形成されていると判定することができ、
実際、図５(IV)に示すマクロ組織を見れば適正なナゲッ
トｎが確認できる。但しナゲットｎは外延が適性な形状
や寸法を持つものであっても、内部に極めて大きなブロ
ーホールが存在する場合も考えられる。

【００４９】上記のような判定を行うため（Ａスコープ
表示を得るため）の探触子の配設位置は、被検材の溶接
を行った部位の中心の位置１点のみにて行うことも可能
である。一方、理想的な判定の手順について整理する
と、上記の通り、先ずエコーの減衰によってナゲットｎ
の有無を判定しておく。そして、ナゲットｎの形成が確
認された場合、異なった位置での同様の判定から、ナゲ
ットｎの外延を特定し、即ち、平面形状や厚みを測定
し、形成されたナゲットｎの大きさを判定する。この結
果を受けて、適切な大きさ・形状のナゲットｎが形成さ
れていると判断されたものについて、その内部に上記の
通り監視ゲートを設定して、ブローホールｗの有無やそ
の大きさ・形状を検出する。そして、減衰による画像処
理、更に内部欠陥を合成した画像処理を行い、カラーモ
ニタ３やカラーハードコピー７にて、検査を行う者が、
容易に評価できるように視覚化するのである。

【００５０】上記の実施の形態において、図１に示すよ
うに、多軸高精度スキャナ９を用いるものを掲げたが、
被検材の特定の点のみを探傷して足りる場合、即ち、被
検材に対して特に、探触子を走査する必要がない場合
は、このような多軸高精度スキャナ９を用いずに実施す
ることも可能である。又被検材は、２つの金属板ｍ１，
ｍ２を溶接したものを掲げて説明したが、３枚以上の金
属板を溶接したものであっても実施可能であり、上記の
２枚に限定するものではない。

【００５１】

【発明の効果】本願第１の発明の実施によって、溶接に
よって形成されるべき溶融凝固部分が、形成されている
か否か、或いは適切に形成されているか否かの判定が可
能となった。特に、従来弁別できなかった冷接着部と上
記の溶融凝固部分との確実な弁別が可能となった。これ
にて溶接部を過大評価するという従来の検査の欠点を排
除し得た。

【００５２】本願第２の発明の実施により、本願第１の
発明の効果を、特にスポット溶接等の重ね抵抗溶接にお
いて、そのナゲットと冷接着部との判別にて得ることが
可能となった。とりわけ、減衰の傾向の差をより顕著に
して、ナゲットと冷接着部との判別をより行い易いもの
とした。

【００５３】本願第３の発明の実施によって、本願第２
の発明の効果に加えて、形成されているナゲットの形状
や大きさを特定することによって、単に冷接着部との弁
別のみならず、定量的にナゲットの評価を行うことが可
能となった。

【００５４】本願第４の発明の実施によって、本願第３
の発明の効果に加えて、ナゲットの外郭のみならず、そ
の内部に存在するブローホールといった欠陥を検出する
ことが可能となり、ナゲットの良否の判定をよりきめ細
やかに行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施の形態の説明図である。

【図２】上記実施の形態の要部略縦断面図を示す。

【図３】(I) はナゲットの形成が全く見られないサンプ
ルのＡスコープ表示を示す説明図であり、(II)はそのＣ
スコープ表示を示す説明図であり、(III) はそのＢスコ
ープ表示を示す説明図であり、(IV)はこのサンプルの略
縦断面図である。

【図４】(I) は若干のナゲットの形成が見られるサンプ
ルのＡスコープ表示を示す説明図であり、(II)はそのＣ
スコープ表示を示す説明図であり、(III) はそのＢスコ
ープ表示を示す説明図であり、(IV)はこのサンプルの略
縦断面図である。

【図５】(I) はナゲットの形成が見られるサンプルのＡ
スコープ表示を示す説明図であり、(II)はそのＣスコー
プ表示を示す説明図であり、(III) はそのＢスコープ表
示を示す説明図であり、(IV)はこのサンプルの略縦断面
図である。

【図６】（Ａ）は被検材の一形態を示す略縦断面図であ
り、（Ｂ）は被検材の他の形態を示す略縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 探触子 ｍ１ 金属部材 ｍ２ 金属部材 ｎ ナゲット Ｍ 被検材 Ｍ１ 上面 Ｍ２ 下面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接にて接合されることにより少なくと
   も２つの部材が一体となって形成された接合部材につい
   て、この接合部材内部の溶接部に向けて接合部材外部よ
   り超音波を発し、その溶接部に適切な溶融凝固部分が形
   成されているか否かの判定を行う超音波探傷装置を用い
   た溶接部の溶融凝固部分の判定法において、 上記接合部材内部の溶接部に向けて超音波を発し、溶接
   部を通過した超音波を探触子にて検出し、その減衰状態
   を観察することによって、溶融凝固部分であるか或いは
   冷接着部分であるかの判定を行うものであることを特徴
   とする超音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の
   判定法。
2. 【請求項２】 重ね抵抗溶接によって接合されることに
   より少なくとも２つの部材が一体となって形成された接
   合部材について、この接合部材内部の溶接部に向けて接
   合部材外部より超音波を発し部材内にて反射してきた超
   音波を受信して、その溶接部に適切なナゲットが形成さ
   れているか否かの判定を行う超音波探傷装置を用いた溶
   接部の溶融凝固部分の判定法において、 上記部材表面側からその内部の溶接部に向けて超音波を
   発し、この際溶接部を経て部材裏面に到達して反射し再
   び部材表面側に戻ってくることを１往復として所定回数
   往復して表面に戻ってきた反射波を探触子にて検出し、
   上記の超音波について、更に所定回数往復して表面に戻
   ってきた反射波を探触子にて検出し、 上記の両反射波のエコー高さの比を算出することによっ
   て、溶接部にナゲットが形成されているか或いは冷接着
   であるかの判定を行うものであることを特徴とする超音
   波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の判定法。
3. 【請求項３】 ナゲットを検出した際に、溶接部の他の
   位置に向けて、更に超音波を発し、上記と同様にこの発
   信に対する往復回数の異なる反射波間のエコー高さの比
   を算出することにより、溶接部の複数箇所にてナゲット
   の有無を判別し、これにて、ナゲットの厚み或いは輪郭
   といったナゲットの形状や寸法を測定するものであるこ
   とを特徴とする請求項２記載の超音波探傷装置を用いた
   溶接部の溶融凝固部分の判定法。
4. 【請求項４】 ナゲットの検出の際、上記によりナゲッ
   トの外延を特定した後、ナゲット内にゲートを設定し、
   ナゲット内に発した超音波の反射波の減衰の変化にて、
   ナゲット内の欠陥有無の検出や、検出した欠陥の形状や
   寸法の測定を行うものであることを特徴とする請求項３
   記載の超音波探傷装置を用いた溶接部の溶融凝固部分の
   判定法。