JPH1137981A - 超音波検査用試験片の製造方法 - Google Patents

超音波検査用試験片の製造方法

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JPH1137981A
JPH1137981A JP9196914A JP19691497A JPH1137981A JP H1137981 A JPH1137981 A JP H1137981A JP 9196914 A JP9196914 A JP 9196914A JP 19691497 A JP19691497 A JP 19691497A JP H1137981 A JPH1137981 A JP H1137981A
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JP
Japan
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test piece
base material
vacuum
hole
lower base
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JP9196914A
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English (en)
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Masaatsu Hosoya
昌厚 細谷
Yasumasa Senki
康昌 扇喜
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な種類の異物を試験片の内部に人工欠陥
として精度よく一体的に配置できる超音波検査用試験片
の製造方法を提供する。 【解決手段】 上母材1と下母材2の接合面3、4の少
なくとも一方に真空脱気するための凹部5を形成し、凹
部5に人工欠陥8を収納するための収納穴7を形成し、
収納穴7と人工欠陥8と接合面3、4とを化学的に洗浄
して表面の酸化膜を取り除いた後に収納穴7に人工欠陥
8を収納し、上下母材1、2を重ね合わせてその接合面
3、4および凹部5を真空封入し、その真空封入品をH
IPして各部材を拡散接合するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波検査用試験
片の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属部品にクラックや空隙が発生してい
るか否か、または異物等が混入しているか否かを超音波
によって非破壊検査する際に、その非破壊検査装置をキ
ャリブレーションする試験片として、図4に示すような
超音波検査用試験片aが知られている。
【0003】この超音波検査用試験片aは、円柱体bの
下面cに底面dがフラットな孔eを所定深さ形成し、そ
の孔eの開口部に蓋部材fを取り付けて構成されてい
る。かかる試験片aを用いたキャリブレーションは、試
験片aの上面gに向けて超音波を発射し、上面gで反射
したサーフェスエコーSと、孔底面dで反射した欠陥エ
コーFと、下面cで反射したボトムエコーBとの時間差
データに基いてなされる。
【0004】このキャリブレーション後に金属部品の超
音波検査を行えば、試験片aの孔底面dが金属部品のク
ラックや空隙やそこに染み込んだ水を模擬するため、金
属部品のクラックや空隙等を的確に検出できる。金属部
品の母材金属の音響インピーダンスと空気もしくは水と
の音響インピーダンスとは大きく異なり、超音波がそれ
らの界面で非常に効率よく反射するからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような試
験片aのみを用いたキャリブレーションでは、母材金属
中に含まれる可能性のある様々な種類の異物(欠陥)を
模擬しているとはいえず、例えば金属部品中に音響イン
ピーダンスが母材金属と大差ない異物が存在している場
合、その異物を検査時に見落としてしまうことも考えら
れる。
【0006】この対策としては、試験片aの内部に音響
インピーダンスが母材金属と大差ない異物を収容した試
験片を製作すればよいのであるが、キャリブレーション
のためには上記異物を試験片の内部の所定の箇所に精度
よく収容する必要があり、実際にはその製作は極めて困
難である。
【0007】すなわち、試験片aの鋳造時に上記異物を
鋳込むことが考えられるが、これでは異物の場所を精度
よく管理できず、キャリブレーションには使えない。ま
た、上記孔eに溶融した異物金属を流し込もうとして
も、孔eの内径が1mm程度と小さいため、孔eの奥まで
流し込むことができない。
【0008】また、図4の孔eの内部の奥に上記異物を
挿入したとしても、単に挿入しただけではその異物と孔
底面dとが一体とならないので、超音波は結局孔底面d
で反射してしまい、異物の音響インピーダンスを模擬し
ていることにはならず、図4に示す孔eのみのものと変
わらないことになる。
【0009】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、様々な種類の異物を試験片の内部に人工欠陥と
して精度よく一体的に配置できる超音波検査用試験片の
製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る超音波検査用試験片の製造方法は、上母材と
下母材の接合面の少なくとも一方に外部と連通した凹部
を形成し、該凹部に人工欠陥を収納するための収納穴を
形成し、該収納穴と人工欠陥と接合面とを化学的に洗浄
して表面の酸化膜を取り除いた後に収納穴に人工欠陥を
収納し、上下母材を重ね合わせてその接合面および上記
凹部を真空封入し、その真空封入品を焼結して各部材を
拡散接合するようにしたものである。
【0011】本発明によれば、接合面、収納穴、凹部お
よび人工欠陥が化学的に洗浄されて表面の酸化膜が取り
除かれているため、焼結時に高温高圧が加わることによ
って各部材が一体的に拡散接合される。また、接合面お
よび凹部が真空封入されているので、焼結時に空気が各
部材接合の邪魔になることはない。また、収納穴内に人
工欠陥を収容しているので、収納穴の位置を調整すれば
人工欠陥の位置を正確に設定できる。また、様々な種類
の人工欠陥を使用することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基いて説明する。
【0013】まず、図1(a) に示すように、円柱体を上
下に二分割した上母材1と下母材2とを用意する。上母
材1の下面が接合面3となり、下母材2の上面が接合面
4となる。上下母材1、2の材質は、検査すべき金属部
品と同様なものが用いられ、上下共材であり、例えば、
航空機用の金属部品ではチタン系合金が用いられる。こ
れら上下母材1、2は、図2(A) および図2(B) に示す
ように中実となっている。
【0014】次に、下母材2の接合面4に、後工程で真
空脱気するための凹部5を形成する。凹部5は、下部材
2の接合面4の周縁に、真空引きのための開口6を有す
る。凹部5の深さLは、後述する真空封入時に上記開口
6から内部の空気を完全に真空引きできると共に、後述
するHIP時に上母材1の接合面3が変形して凹部5に
嵌まり込むことができる深さに設定されている。具体的
には、0.1mm程度が望ましい。なお、図例では、凹
部5を2ヶ所形成したが、1ヶ所でも3ヶ所以上でもよ
い。
【0015】次に、上記凹部5に、後述する人工欠陥を
収納するための収納穴7を形成する。収納穴7は、接合
を密にするために、好ましくは機械加工によって成形さ
れる。何故なら、仮に放電加工によって収納穴7を成形
すると、その加工面に再溶融層(電気スパークで溶融し
た母材金属の一部が周囲の冷却油で冷やされて瞬間的に
固まって加工面に生成される層)が生成されてしまい、
その再溶融層が人工欠陥8の接合の邪魔になるからであ
る。なお、図例では、収納穴7を四角状に4ヶ所配置し
たが、これに限らず収納穴7の位置や深さや数は検査す
べき金属部品に応じて適宜設定される。
【0016】次に、図1(b) に示すように、上記収納穴
7に収納する人工欠陥8を用意する。人工欠陥8は、上
記収納穴7に嵌まるように円柱状に形成されている。人
工欠陥8の材質は、様々なものが採用される。例えば、
航空機用のチタン系合金を検査する場合には、チタン系
合金に含まれることがあると言われるハードアルファ
(TiにNが数%程度拡散した非常に硬く脆い材質)や
Moなどが採用される。なお、各収納穴7には、同じ材
質のみならず、異なった材質の人工欠陥8を収容しても
よい。
【0017】次に、上記収納穴7と人工欠陥8と接合面
3、4とを化学的に洗浄し(ケミカルミーリングやエッ
ジング等)、表面の酸化膜を取り除く。後工程でHIP
をするとき、各部材3、4、7、8の表面に酸化膜があ
ると良好な拡散接合が確保できないからである。こうし
て各部材3、4、7、8の表面を清浄化したならば、収
納穴7に人工欠陥8を収納する。
【0018】次に、図1(c) に示すように、上下母材
1、2を重ね合わせてその接合面3、4および上記凹部
5を真空封入する。具体的には、上下母材1、2の接合
面3、4の周囲の数ヶ所を溶接によって仮止めし、それ
を電子ビーム溶接するための真空チャンバ(図示せず)
に収容し、チャンバ内を真空引きすることによって接合
面3、4および凹部5を真空状態とし、チャンバ内にて
接合面3、4の周囲を周方向に電子ビーム溶接し、溶接
ビード9によって開口6および接合面3、4同士の継ぎ
目を塞ぐ。これにより、接合面3、4および凹部5が真
空封入される。
【0019】次に、図1(d) に示すように、上記工程で
得られた真空封入品を真空チャンバから取り出し、その
真空封入品にHIP(熱間静水圧処理:Hot Isostatic
Process )を施す。すると、上母材1の接合面3が下母
材の凹部5に嵌まり込むように変形し、接合面3、4、
凹部5、収納穴7および人工欠陥8が化学的に洗浄され
て表面の酸化膜が取り除かれているため、HIP時の高
温高圧(約900℃、約1300気圧)により、上下の
接合面3、4同士および収納穴7と人工欠陥8とが拡散
接合され、これらが一体となる。なお、上記温度圧力条
件(約900℃、約1300気圧)は、HIP時の母材
金属組織に影響ないように設定される。
【0020】このとき、接合面3、4および凹部5が溶
接ビード9によって真空封入されているので、HIP時
に相互に押し潰れようとする各部材3、4、7、8の変
形が空気によって邪魔されることはなく、速やかに各部
材3、4、7、8が変形して拡散接合がなされる。ま
た、空気による酸化膜の生成も生じないため、各部材
3、4、7、8が確実に拡散接合がなされる。
【0021】こうして各部材3、4、7、8が一体的に
拡散接合されて試験片10が製造されるので、キャリブ
レーション時に上母材1の上面11に向けて超音波12
を発射したとき、上部材1と下部材2との接合面3,4
の界面にて超音波12が反射することはなく、試験片1
0としての機能が確保される。また、人工欠陥8と母材
1、2とが拡散接合により完全に一体化しているので、
この試験片10においては、上記超音波12は人工欠陥
8の部分で人工欠陥8の音響インピーダンスに基いて反
射し、異物(ハードアルファやMo等)を的確に模擬で
きる。
【0022】また、収納穴7内に人工欠陥8を収容して
いるので、収納穴7の位置を調整すれば人工欠陥8の位
置を正確に設定でき、厳密性が要求されるキャリブレー
ション用試験片として成立する。また、収納穴7に収納
する人工欠陥8の種類を変えれば様々な異物を模擬でき
る。すなわち、従来模擬が困難であった母材1、2と音
響インピーダンスが近い材質の異物も模擬できる。よっ
て、従来キャリブレーションが困難であったハードアル
ファ等も模擬でき、検査の信頼性が飛躍的に高まる。
【0023】なお、上記超音波検査用試験片10を上下
逆に使用し、キャリブレーション時に下母材2の下面1
3に向けて超音波を発射するようにしてもよい。また、
上記超音波検査用試験片19の下母材2に従来と同様の
孔14を開けて蓋15をすれば、一つの試験片10でハ
ードアルファやMo等の異物の模擬の他に、従来と同様
の割れや空隙をも模擬できる。
【0024】図3は、図1(c) の真空封入を別の方法
(Canning 法)によって行った例を示す説明図である。
図示するようにこのCanning 法の場合には、図1(c) に
示すように、上下母材1、2を重ね合わせてその接合面
3、4の周囲の数ヶ所を溶接によって仮止めしたなら
ば、その仮止め品をステンレスなどの缶16に収容し、
その内部を真空引きした後に入口17を溶接等によって
封印する。これにより、図1(c) に示す電子ビーム溶接
法と同様に缶16内にて接合面3、4および凹部5が真
空封入される。
【0025】その後、その缶16に前実施形態と同様の
HIPを施す。すると、缶16が圧縮されて皺々になっ
て上下母材1、2の表面に押し付けられ、前実施形態と
同様に各部材3、4、7、8が圧縮変形して拡散接合さ
れる。こうして前実施形態と同様の試験片10を製造で
きる。なお、このCanning 法の場合には、凹部5(開口
6)の深さは数mm程度であってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る超音波
検査用試験片の製造方法によれば、母材に内在し得る様
々な種類の異物を人工欠陥として試験片の内部に精度よ
く且つ試験片と一体的に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る超音波検査用試験片の製造方
法の概略工程図である。
【図2】図2(A) は図1(a) のA-A 線断面図、図2(B)
は図1(a) のB-B 線断面図である。
【図3】図1(c) の別の実施形態を示す説明図である。
【図4】従来の超音波検査用試験片の斜視図である。
【符号の説明】
1 上母材 2 下母材 3 接合面 4 接合面 5 凹部 7 収納穴 8 人工欠陥

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上母材と下母材の接合面の少なくとも一
    方に外部と連通した凹部を形成し、該凹部に人工欠陥を
    収納するための収納穴を形成し、該収納穴と人工欠陥と
    接合面とを化学的に洗浄して表面の酸化膜を取り除いた
    後に収納穴に人工欠陥を収納し、上下母材を重ね合わせ
    てその接合面および上記凹部を真空封入し、その真空封
    入品を焼結して各部材を拡散接合することを特徴とする
    超音波検査用試験片の製造方法。
JP9196914A 1997-07-23 1997-07-23 超音波検査用試験片の製造方法 Pending JPH1137981A (ja)

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