JPH11337537A - 超音波手探傷法 - Google Patents
超音波手探傷法Info
- Publication number
- JPH11337537A JPH11337537A JP10141333A JP14133398A JPH11337537A JP H11337537 A JPH11337537 A JP H11337537A JP 10141333 A JP10141333 A JP 10141333A JP 14133398 A JP14133398 A JP 14133398A JP H11337537 A JPH11337537 A JP H11337537A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被検査物の検査面が凹曲面であっても、欠陥
検出もれのない超音波手探傷法を提供する。 【解決手段】 超音波発振子４から発振された超音波が
探傷シュー３を介して検査面２ａが凹曲面である被検査
物２に入射される際に、その屈折角が９０°になるよう
に超音波発振子４が探傷シュー３に取り付けられた超音
波探傷子１を用い、超音波発振子４から発振された超音
波を被検査物２の検査面２ａの表面から数ｍｍの深さま
で伝播させて該被検査物２の表面近傍の欠陥を検出する
超音波手探傷法において、探傷シュー３の被検査物２の
検査面２ａと接触する面の形状を凸曲面とし、且つ、該
凸曲面の曲率半径を検査面２ａの凹曲面の曲率半径より
小とする。
検出もれのない超音波手探傷法を提供する。 【解決手段】 超音波発振子４から発振された超音波が
探傷シュー３を介して検査面２ａが凹曲面である被検査
物２に入射される際に、その屈折角が９０°になるよう
に超音波発振子４が探傷シュー３に取り付けられた超音
波探傷子１を用い、超音波発振子４から発振された超音
波を被検査物２の検査面２ａの表面から数ｍｍの深さま
で伝播させて該被検査物２の表面近傍の欠陥を検出する
超音波手探傷法において、探傷シュー３の被検査物２の
検査面２ａと接触する面の形状を凸曲面とし、且つ、該
凸曲面の曲率半径を検査面２ａの凹曲面の曲率半径より
小とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に検査面が凹曲
面である大型の被検査物の欠陥を非破壊的に検査する超
音波手探傷法に関する。
面である大型の被検査物の欠陥を非破壊的に検査する超
音波手探傷法に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検査物の表面近傍に存在する欠陥を非
破壊的に検出する方法の一つとして超音波手探傷法がよ
く用いられる。特に被検査物の表面近傍を探傷する場合
には、超音波手探傷法の中でも表面波法が用いられるこ
とが多い。
破壊的に検出する方法の一つとして超音波手探傷法がよ
く用いられる。特に被検査物の表面近傍を探傷する場合
には、超音波手探傷法の中でも表面波法が用いられるこ
とが多い。
【０００３】表面波法は、図５に示すように、超音波発
振子ａから発振された超音波が、被検査物ｂへ入射され
る位置で屈折角が９０°となるように探傷シューｃに超
音波発振子ａが取り付けられた超音波探触子ｄを用い
て、被検査物ｂの表面から深さ数ｍｍ程度までの欠陥を
検出する。
振子ａから発振された超音波が、被検査物ｂへ入射され
る位置で屈折角が９０°となるように探傷シューｃに超
音波発振子ａが取り付けられた超音波探触子ｄを用い
て、被検査物ｂの表面から深さ数ｍｍ程度までの欠陥を
検出する。
【０００４】また、表面波法は、図６及び図７に示すよ
うに、超音波探傷子ｄから入射された超音波が、被検査
物ｂの表面を伝播していくので、欠陥検出に有効は範囲
は、図８及び図９に示すように、超音波探傷子ｄを被検
査物ｂの表面に沿って幅方向に移動させることにより、
通常、２００〜３００ｍｍ程度の範囲を探傷できるた
め、垂直探傷法や斜角探傷法と比較して検査に要する時
間が短くて済むという利点がある。
うに、超音波探傷子ｄから入射された超音波が、被検査
物ｂの表面を伝播していくので、欠陥検出に有効は範囲
は、図８及び図９に示すように、超音波探傷子ｄを被検
査物ｂの表面に沿って幅方向に移動させることにより、
通常、２００〜３００ｍｍ程度の範囲を探傷できるた
め、垂直探傷法や斜角探傷法と比較して検査に要する時
間が短くて済むという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の超音波手探傷法においては、探傷シューｃの被検
査物の検査面と接触する面の形状が平坦面であるため、
例えば図１０に示すように、被検査物が円筒ころ軸受の
外輪であって検査面（内径軌道面）が凹曲面である場合
には、探傷シューｃの両端縁が検査面に接触するのみで
超音波探傷子ｄから被検査物に超音波が入射される入射
部（一点鎖線で示す。）は、探傷シューｃと被検検査面
との間に隙間ができるため超音波が良好に入射されない
という不都合がある。
従来の超音波手探傷法においては、探傷シューｃの被検
査物の検査面と接触する面の形状が平坦面であるため、
例えば図１０に示すように、被検査物が円筒ころ軸受の
外輪であって検査面（内径軌道面）が凹曲面である場合
には、探傷シューｃの両端縁が検査面に接触するのみで
超音波探傷子ｄから被検査物に超音波が入射される入射
部（一点鎖線で示す。）は、探傷シューｃと被検検査面
との間に隙間ができるため超音波が良好に入射されない
という不都合がある。
【０００６】そのため、この超音波探傷子ｄを使用し
て、図１１及び図１２に示すように、内径３００ｍｍの
円筒ころ軸受の外輪軌道面の一部とした試験片に放電加
工により長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍ
の大きさの人工欠陥ｅを形成し、この人工欠陥ｅを図１
３に示す探傷方向から探傷を行ったところ、該人工欠陥
ｅを検知することができないことを確認した。
て、図１１及び図１２に示すように、内径３００ｍｍの
円筒ころ軸受の外輪軌道面の一部とした試験片に放電加
工により長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍ
の大きさの人工欠陥ｅを形成し、この人工欠陥ｅを図１
３に示す探傷方向から探傷を行ったところ、該人工欠陥
ｅを検知することができないことを確認した。
【０００７】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、被検査物の検査面が凹曲面であって
も、欠陥検出もれのない超音波手探傷法を提供すること
を目的とする。
されたものであり、被検査物の検査面が凹曲面であって
も、欠陥検出もれのない超音波手探傷法を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る超音波手探傷法は、超音波発振子か
ら発振された超音波が探傷シューを介して検査面が凹曲
面である被検査物に入射される際に、その屈折角が９０
°になるように前記超音波発振子が前記探傷シューに取
り付けられた超音波探傷子を用い、前記超音波発振子か
ら発振された超音波を前記被検査物の検査面の所定深さ
まで伝播させて該被検査物の表面近傍の欠陥を検出する
超音波手探傷法において、前記探傷シューの前記被検査
物の検査面と接触する面の形状を凸曲面とし、且つ、該
凸曲面の曲率半径を前記凹曲面の曲率半径より小とした
ことを特徴とする。
めに、本発明に係る超音波手探傷法は、超音波発振子か
ら発振された超音波が探傷シューを介して検査面が凹曲
面である被検査物に入射される際に、その屈折角が９０
°になるように前記超音波発振子が前記探傷シューに取
り付けられた超音波探傷子を用い、前記超音波発振子か
ら発振された超音波を前記被検査物の検査面の所定深さ
まで伝播させて該被検査物の表面近傍の欠陥を検出する
超音波手探傷法において、前記探傷シューの前記被検査
物の検査面と接触する面の形状を凸曲面とし、且つ、該
凸曲面の曲率半径を前記凹曲面の曲率半径より小とした
ことを特徴とする。
【０００９】ここで、探傷シューの凸曲面の曲率半径を
ｒ、検査面の凹曲面の曲率半径をＲとした場合に、ｒ／
Ｒ＝０．４５〜０．９５の範囲とすることが好ましい。
ｒ、検査面の凹曲面の曲率半径をＲとした場合に、ｒ／
Ｒ＝０．４５〜０．９５の範囲とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の実施の形態である超
音波手探傷法に使用する検査装置の概略図、図２は超音
波探傷子を示す図、図３は図２の右側面図、図４は超音
波手探傷法を説明するための説明図である。
参照して説明する。図１は本発明の実施の形態である超
音波手探傷法に使用する検査装置の概略図、図２は超音
波探傷子を示す図、図３は図２の右側面図、図４は超音
波手探傷法を説明するための説明図である。
【００１１】まず、検査装置から説明すると、図１〜図
４において符号１は超音波探傷子であり、この超音波探
傷子１は円筒状の凹曲面である被検査物２の検査面２ａ
に接触する探傷シュー３と、探傷シュー３の端部にねじ
止めにより取り付けられた超音波発振子４とを備える。
４において符号１は超音波探傷子であり、この超音波探
傷子１は円筒状の凹曲面である被検査物２の検査面２ａ
に接触する探傷シュー３と、探傷シュー３の端部にねじ
止めにより取り付けられた超音波発振子４とを備える。
【００１２】探傷シュー３の検査面２ａと接触する面の
形状は凸曲面とされており、該凸曲面の曲率半径ｒは検
査面２ａである凹曲面の曲率半径Ｒより小とされてい
る。探傷シュー３の凸曲面と検査面２ａとの間には超音
波を安定して入射させるための油や水等の超音波伝達媒
体が介在されており、また、超音波発振子４から発振さ
れた超音波が探傷シュー３を介して検査面２ａに入射さ
れる際に、その屈折角が９０°になるように超音波発振
子４が探傷シュー３に取り付けられている。そして、超
音波発振子４から発振された超音波を被検査物２の検査
面２ａの表面から数ｍｍの深さまで伝播させて該被検査
物２の表面近傍の欠陥を検出する。
形状は凸曲面とされており、該凸曲面の曲率半径ｒは検
査面２ａである凹曲面の曲率半径Ｒより小とされてい
る。探傷シュー３の凸曲面と検査面２ａとの間には超音
波を安定して入射させるための油や水等の超音波伝達媒
体が介在されており、また、超音波発振子４から発振さ
れた超音波が探傷シュー３を介して検査面２ａに入射さ
れる際に、その屈折角が９０°になるように超音波発振
子４が探傷シュー３に取り付けられている。そして、超
音波発振子４から発振された超音波を被検査物２の検査
面２ａの表面から数ｍｍの深さまで伝播させて該被検査
物２の表面近傍の欠陥を検出する。
【００１３】超音波探傷子１は超音波探傷装置６からの
電圧信号に応じて超音波パルスを探傷シュー３を介して
検査面２ａに向けて送信すると共にその反射エコーを受
信し、これを電圧信号に変換して超音波探傷装置６に送
信する。
電圧信号に応じて超音波パルスを探傷シュー３を介して
検査面２ａに向けて送信すると共にその反射エコーを受
信し、これを電圧信号に変換して超音波探傷装置６に送
信する。
【００１４】超音波探傷装置６はＣＲＴ等の表示手段を
備えたパーソナルコンピュータで構成された制御装置７
からの指令に基づいて超音波探傷子１に電圧信号からな
る指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信し
た信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置７に送
信し、制御装置７がこれをＣＲＴ上に表示（例えばオシ
ロスコープ）する。なお、超音波の入射角αと屈折角θ
とはｓｉｎθ＝（Ｃ1／Ｃ2 ）ｓｉｎαの関係が成り立
ち、表面波法でθ＝９０°になる入射角αはα＝ｓｉｎ
-1（Ｃ1 ／Ｃ2 ）として求めることができる。ここで、
Ｃ1 は超音波伝達媒体中の音速、Ｃ2 は被検査物２中の
音速であり、超音波伝達媒体を油、被検査物２を鉄とす
るとＣ1 ＝１４００ｍ／ｓ、Ｃ2 ＝３２３０ｍ／ｓとな
り、上式より、α＝ｓｉｎ-1（１４００／３２３０）＝
２５．７°となる。
備えたパーソナルコンピュータで構成された制御装置７
からの指令に基づいて超音波探傷子１に電圧信号からな
る指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信し
た信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置７に送
信し、制御装置７がこれをＣＲＴ上に表示（例えばオシ
ロスコープ）する。なお、超音波の入射角αと屈折角θ
とはｓｉｎθ＝（Ｃ1／Ｃ2 ）ｓｉｎαの関係が成り立
ち、表面波法でθ＝９０°になる入射角αはα＝ｓｉｎ
-1（Ｃ1 ／Ｃ2 ）として求めることができる。ここで、
Ｃ1 は超音波伝達媒体中の音速、Ｃ2 は被検査物２中の
音速であり、超音波伝達媒体を油、被検査物２を鉄とす
るとＣ1 ＝１４００ｍ／ｓ、Ｃ2 ＝３２３０ｍ／ｓとな
り、上式より、α＝ｓｉｎ-1（１４００／３２３０）＝
２５．７°となる。
【００１５】次に、探傷シュー３の凸曲面の曲率半径の
決定方法を説明する。図１１〜図１３に示すように、凹
曲面の検査面を有する円筒の一部を作成して、該検査面
に放電加工により長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍ、深さ
０．２ｍｍの線状の人工欠陥を形成し、且つ、凹曲面の
曲率半径Ｒの異なる複数の試験片を用意した。一方、探
傷シューについては、凸曲面の曲率半径ｒが異なる複数
の探傷シューを用意した。そして、図１の装置を用い
て、人工欠陥が感度良く検出される試験片の凹曲面の曲
率半径Ｒと探傷シューの凸曲面の曲率半径ｒとの組合せ
を手探傷により実験的に調べた。その結果を表１に示
す。
決定方法を説明する。図１１〜図１３に示すように、凹
曲面の検査面を有する円筒の一部を作成して、該検査面
に放電加工により長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍ、深さ
０．２ｍｍの線状の人工欠陥を形成し、且つ、凹曲面の
曲率半径Ｒの異なる複数の試験片を用意した。一方、探
傷シューについては、凸曲面の曲率半径ｒが異なる複数
の探傷シューを用意した。そして、図１の装置を用い
て、人工欠陥が感度良く検出される試験片の凹曲面の曲
率半径Ｒと探傷シューの凸曲面の曲率半径ｒとの組合せ
を手探傷により実験的に調べた。その結果を表１に示
す。
【００１６】なお、この実験結果は、試験片の素材が異
なると試験片中の音速が変化して探傷条件が変わること
が予想されるので、軸受の製造に通常用いられるＳＵＪ
２、ＳＡＣ４３２０Ｈ、ＨＮＣＭ１、ＨＮＣＭ２など複
数の材料で試験片を作成し、それらの影響も配慮した。
なると試験片中の音速が変化して探傷条件が変わること
が予想されるので、軸受の製造に通常用いられるＳＵＪ
２、ＳＡＣ４３２０Ｈ、ＨＮＣＭ１、ＨＮＣＭ２など複
数の材料で試験片を作成し、それらの影響も配慮した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、ｒ／Ｒが０．４
５〜０．９５の範囲で人工欠陥が感度良く検出できるこ
とが判る。ｒ／Ｒが０．４５未満だと、超音波探傷子の
姿勢を安定にすることが困難となっていかにＣＲＴ上の
オシロスコープの波形ピークを探して検査を行うにして
も検査時間が長くなる。この場合、ｒ／Ｒの下限値を
０．７以上とすると、より検査時間の短縮が図れて好ま
しい。一方、ｒ／Ｒが０．９５を越えると、検査面の曲
率、寸法にばらつきがあるため、図１０に示すように、
探傷シューと検査面との間にすきまが生じる可能性があ
り、特に手探傷では被検査物が大きくて持ち運びのでき
ないものに威力を発揮するので該すきまが出ない曲率比
を選択する必要がある。
５〜０．９５の範囲で人工欠陥が感度良く検出できるこ
とが判る。ｒ／Ｒが０．４５未満だと、超音波探傷子の
姿勢を安定にすることが困難となっていかにＣＲＴ上の
オシロスコープの波形ピークを探して検査を行うにして
も検査時間が長くなる。この場合、ｒ／Ｒの下限値を
０．７以上とすると、より検査時間の短縮が図れて好ま
しい。一方、ｒ／Ｒが０．９５を越えると、検査面の曲
率、寸法にばらつきがあるため、図１０に示すように、
探傷シューと検査面との間にすきまが生じる可能性があ
り、特に手探傷では被検査物が大きくて持ち運びのでき
ないものに威力を発揮するので該すきまが出ない曲率比
を選択する必要がある。
【００１９】次に、この実験結果を基に、本発明の有効
性を次の手順によって確認した。まず、外輪軌道面の半
径が３５０ｍｍの鉄鋼圧延機用ロール向け円筒ころ軸受
の外輪において、早期はくりが発生した軸受を回収し、
外輪軌道面のまだはく離に至っていない部分を図５に示
す従来の超音波探傷子ｄを使って表面波法により手探傷
を行った。しかし、自然欠陥からの欠陥エコーを検出す
ることはできなかった。
性を次の手順によって確認した。まず、外輪軌道面の半
径が３５０ｍｍの鉄鋼圧延機用ロール向け円筒ころ軸受
の外輪において、早期はくりが発生した軸受を回収し、
外輪軌道面のまだはく離に至っていない部分を図５に示
す従来の超音波探傷子ｄを使って表面波法により手探傷
を行った。しかし、自然欠陥からの欠陥エコーを検出す
ることはできなかった。
【００２０】これに対し、探傷シュ−の凸曲面の曲率半
径ｒを２２５ｍｍと３３０ｍｍに加工した超音波探傷子
を使用し、上述した従来の超音波探傷子ｄを使って外輪
軌道面の探傷を行ったのと同し部位を表面波法により手
探傷したところ複数の欠陥エコーを検出した。
径ｒを２２５ｍｍと３３０ｍｍに加工した超音波探傷子
を使用し、上述した従来の超音波探傷子ｄを使って外輪
軌道面の探傷を行ったのと同し部位を表面波法により手
探傷したところ複数の欠陥エコーを検出した。
【００２１】次に、欠陥エコーを検出した部分を切断
し、表面から０．１ｍｍずつ研削しながら、光学顕微鏡
で自然欠陥の有無を調べたところ、表面から深さ０．８
〜１．２ｍｍの範囲に渡って酸化物系介在物であるアル
ミナの塊が発見され、これにより、本発明の有効性が確
認された。
し、表面から０．１ｍｍずつ研削しながら、光学顕微鏡
で自然欠陥の有無を調べたところ、表面から深さ０．８
〜１．２ｍｍの範囲に渡って酸化物系介在物であるアル
ミナの塊が発見され、これにより、本発明の有効性が確
認された。
【００２２】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、被検査物の検査面が凹曲面であっても、探傷
シューの検査面と接触する面が凸曲面とされているた
め、探傷シューの超音波入射部と検査面とが密着して超
音波探傷子から被検査物に超音波ビ−ムが良好に入射さ
れ、この結果、被検査物の検査面が凹曲面であっても被
検査物が有する自然欠陥の検出もれを良好に防止するこ
とができるという効果が得られる。
によれば、被検査物の検査面が凹曲面であっても、探傷
シューの検査面と接触する面が凸曲面とされているた
め、探傷シューの超音波入射部と検査面とが密着して超
音波探傷子から被検査物に超音波ビ−ムが良好に入射さ
れ、この結果、被検査物の検査面が凹曲面であっても被
検査物が有する自然欠陥の検出もれを良好に防止するこ
とができるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態である超音波手探傷法に使
用する検査装置の概略図である。
用する検査装置の概略図である。
【図２】超音波探傷子を示す図である。
【図３】図２の右側面図である。
【図４】超音波手探傷法を説明するための説明図であ
る。
る。
【図５】従来の超音波手探傷法を説明するための説明図
である。
である。
【図６】従来の超音波探傷法で探傷を行った際の探傷範
囲を示す図である。
囲を示す図である。
【図７】図６の正面図である。
【図８】従来の超音波手探傷法を説明するための説明図
である。
である。
【図９】図８の正面図である。
【図１０】従来の超音波探傷子を用いて凹曲面の検査面
の探傷を行う方法を説明するための説明図である。
の探傷を行う方法を説明するための説明図である。
【図１１】円筒ころ軸受の外輪軌道面の一部とした試験
片に人工欠陥を形成した平面図である。
片に人工欠陥を形成した平面図である。
【図１２】図１１の正面図である。
【図１３】図１１の試験片の斜視図である。
１…超音波探傷子 ２…被検査物 ２ａ…検査面 ３…探傷シュー ４…超音波発振子 ６…超音波探傷装置 ７…制御装置 ｒ…探傷シューの凸曲面の曲率半径 Ｒ…検査面である凹曲面の曲率半径
Claims (1)
- 【請求項１】 超音波発振子から発振された超音波が探
傷シューを介して検査面が凹曲面である被検査物に入射
される際に、その屈折角が９０°になるように前記超音
波発振子が前記探傷シューに取り付けられた超音波探傷
子を用い、前記超音波発振子から発振された超音波を前
記被検査物の検査面の所定深さまで伝播させて該被検査
物の表面近傍の欠陥を検出する超音波手探傷法におい
て、前記探傷シューの前記被検査物の検査面と接触する
面の形状を凸曲面とし、且つ、該凸曲面の曲率半径を前
記凹曲面の曲率半径より小としたことを特徴とする超音
波手探傷法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141333A JPH11337537A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 超音波手探傷法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10141333A JPH11337537A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 超音波手探傷法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337537A true JPH11337537A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15289520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10141333A Pending JPH11337537A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 超音波手探傷法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337537A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004184378A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Koyo Seiko Co Ltd | 鋼製部品の脱炭または研磨焼の検査方法 |
| JP2020197486A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 東日本旅客鉄道株式会社 | レール探傷装置 |
Citations (4)
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| JPS59180456A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | Toshiba Corp | 超音波探触子 |
| JPS61137059A (ja) * | 1984-12-08 | 1986-06-24 | Kawasaki Steel Corp | 表面疵検査装置 |
| JPS62226053A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波表面波探触子 |
| JPS63241460A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-06 | Toshiba Corp | 超音波探触子の走査治具 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10141333A patent/JPH11337537A/ja active Pending
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