JPS61278756A - 油粘土の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は市販されている油粘土を超音波探傷に使用する
方法に関し、特に滑らかな平面以外の面、例えば表面あ
らさの粗い面、曲面、凹凸面、傾斜面、狭隘面などを有
する複雑な形状の被検体に使用するのに好適な方法であ
る。

ここにいう油粘土は通常の粘土にオリーブ油。

酸化亜鉛、蜜蝋、硫黄華などを混合したもので。

別称細土（Ｔｏぶらつち）ともいわれ、彫刻の原形を作
るのに用いたシ学校における工作用等に広く使用されて
いるものをいう。

〔発明の背景〕

超音波探傷を行うとき影響されるパラメータは多く、探
傷を正確に精度よく行うためＫは多くのパラメータは、
その探傷の目的や状況等に適したものを選定することが
必要である。パラメータは探傷方法によって多少の相違
はあるものの、どの探傷方法においても超音波の送・受
がいかに能率よく行われるかが各パラメータを左右し探
傷結果の良否の前提となる。特に直接接触法による超音
波探傷においては、超音波探触子（以下単に探触子とい
う）から発射された超音波が被検体内にできるだけ小さ
い伝達損失で入射され、同時に被検体から反射して探触
子に受信される音圧ができるだけ小さい伝達損失で受信
されるととが前提となる。しかし伝達損失は滑らかな平
面を有する被検体を探傷する場合には小さいが、その他
の面例えば表面あらさの粗い粗面１曲面、凹凸部が連続
する面、傾斜面および鉛直面などを有する被検体を探傷
する場合においては、探触子とこれらの探傷面との間に
生ずる隙間のため両者間における超音波の伝達損失が大
きくなル、望ましい探傷を行うことはできなくなる。こ
のため従来から探触子と探傷面との間に第４図に示すよ
うに接触媒質を塗布し、両者間の隙間を埋めて空気や気
泡の介在を防止しておシ、また凹凸部が連続するような
探傷面や狭隘な探傷面を有する特殊な形状を有する被検
体と探触子との間には、第５図に示すようにその形状に
合わせて加工した通常合成樹脂製のコンタクトシューを
補助具として介在させ、コンタクトシューの先端と探傷
面との間に接触媒質を塗布し、両者間の隙間を埋めて空
気の介在を排除し伝達損失の減少を図っている。第４図
において１０は被検体、１０ａはその探傷面、　ｌＯｂ
は底面、　１０ｃは被検体１０内の欠陥である。球は垂
直探触子、１３は垂直探触子Ｕと探傷面１０ａとの間に
塗布された接触媒質である。垂直探触子１２から発射さ
れ九超音波は接触媒質１３を介して被検体１０内へ入射
され、欠陥１０ｃおよび底面１０ｂから反射したＦエコ
ーおよびＢエコーがＡエコー１表示のパルス反射式超音
波探傷装置（以下単に超音波探傷器という）４のＣ几Ｔ
５上に表示される。また第５図はスプライン軸の探傷を
コンタクトシューを使用して行う図で、　１１は被検体
のスプライン軸、１１ａは探傷面、１１ｃは欠陥である
。この場合垂直探触子ｎは探傷面１１ａが凹部で、しか
も幅寸法が狭いためそのまま当接できないから、被検体
に接触しないなるべく近い所から探傷することになる。

このとき垂直探触子ｎと探傷面１１ａとの間に補助具と
して介在させられるのがコンタクトシュー１４で、アク
リル樹脂やエポキン樹脂などを探傷面１１ａの形状にで
きるだけ密着するように合わせて切削加工され、その加
工面と探傷面１１ａとの間に接触媒質１３が塗布される
。そして垂直探触子Ｕとコンタクトシュー１４は貼着さ
れておシ、超音波はコンタクトシュー１４．接触媒質１
３を介してスプライン軸１１内へ入射される。

ところで従来から使用されている接触媒質は各種の液体
が使用されておシ、それがＪＩ８Ｚ２３４４−３．８．
１項に示されている。ここに示されている接触媒質は（
ａ）マシン油などの鉱物油またはなたね油などの植物油
、（ｂ）水、（Ｃ）グリース、（ｄ）ペースト（でん粉
のシまたは合成のＤ　）　、　（ｅ）グリセリン、（ｆ
）水ガラスである。他にＪＩＳに示されていないもので
水あめ、アマルガムなどもある。これら各種の接触媒質
はその性状に応じて使い分けられているが、接触媒質に
要求される性質すなわち、（１）探傷面のあらさとも関
係するが付着性がよく、固有青畳インピーダンスの値が
大きくて伝達損失に与える影響の小さいこと、（Ｈ）変
形しやすく塗布性がよく探傷の作業性がよいこと、（Ｉ
ＩＩ）経済性にすぐれていること、　（Ｉｖ）入手が容
易なこと、（Ｖ）発錆や塗装の剥離など製品に悪影響を
与えないことｂ　（ｖ＋）探傷装置を損傷するなどの悪
影響を及ぼさないこと、（Ｖ−）取り扱い上で安全上お
よび衛生上の問題がないこと、　　（Ｖｌ）探傷後除去
が容易なこと等を兼ね備えていることが望ましい。この
うち探傷面のあらさは直接伝達特性に関係し、あらさが
粗いほど伝達損失は大きくなるが、どの接触媒質を使用
するかくよっても伝達損失に大きい差を生ずる。その具
体例として厚さく９）−の鋼板に直径３■の横穴を、穿
設し、かつ表面わらさを変えた横穴試験片に対し、周波
数５ＭＨｚの斜角探触子５ＺＩＯＸ１０Ａ７０（ＪＩ８
Ｚ２３４４）を使用して、各種の接触媒質に対する表面
あらさと斜角探傷におけるエコー高さの低下量（平均値
）との関係を実験した結果゛が示されている。（日本学
術振興会編「超音波探傷法」日刊工業新聞社発行１９８
４年改訂新版第５２１頁）この結果によると、表面あら
さが３５μ以下の場合にはどの接触媒質を使用してもほ
とんど差はないが、表面あらさが３５μ以上になると水
、マシン油ならびにペーストを用いた場合は、エコー高
さの低下量が表面あらさ１５０μのとき約１０ｄＢない
し１２ｄＢとなりグリセリンを使用した場合よシ著しく
感度が低下することが示されている。′しかしグリセリ
ンも濃度によって異なシ感度低下が最も小さい７５チ以
上の濃度のグリセリンでも表面おらさが１５０μのとき
約４〜５　ｄＢ低下し、エコー高さの補正が必要となる
。さらに前記ＪＩＳおよびＪＩ８以外に示される各接触
媒質には、上記接触媒質に要求される性質をすべて満足
するものはなく、シたがって各接触媒質とも使用に当っ
て一長一短がある。このためときに２種類の媒質を組み
合わせて要求される性質に近付ける場合がある。例えば
アマルガムを単独で使用すると、アマルガムと探触子ま
たは探傷面との間に空気が入シ込むが、探触子の表面お
よび探傷面をあらかじめ油または水で濡らしておけば空
気の介在を防止できる。しかし通常は各接触媒質とも単
独で使用され、以下に述べるような問題点を有する。

まず（ａ）の油は通常は粘度が低くて変形性が高く。

作業性、経済性、入手の容易性、安全性など多くの利点
を有しているが、付着性が悪く曲面や傾斜面などでは流
失して使用することができない。また仕上げ加工のでき
ない面で表面あらさの粗い面の場合には比較的粘度の高
い油を用いるが、この、場合には探傷感度が低下する。

この粘度の高い油を反対に平滑な面で使用すると油切れ
を生じることがある。さらに探傷後の油の除去は容易で
なく時間がかかる。（ｂ）の水は前記油と性状が似てお
シはぼ同様の長所・短所を有しているが、探傷面のみな
らず被検体に発錆を促す欠点がある。（Ｃ）のグリース
は粘度が高く付着性は良いが粘度の高い油と同様に探傷
感度が低く、平滑な面で使用すると油切れを生じること
があるとともに、探傷後の除去が容易でない。（ｄ）の
ペーストは適度な粘度を有し傾斜面など任意の姿勢で探
傷する場合に使用できる上、良好な水洗性を有するから
探傷後の除去が容易であるなどの利点があるが、固有青
畳インピーダンスの値が小さく伝達特性の点で劣る。（
ｅ）のグリセリンは固有青畳インピーダンスの値が大き
いため粗面や曲面からの探傷に効果的であるとともに、
良好な水洗性を有する利点がある反面、粘度が低くて付
着性が悪く、水と同様に被検体に発錆を促す欠点を有す
る。（ｆ）の水ガラスは強くねぼる程度に粘度を高くす
ると付着性、変形性が良好で、かつ固有音響インピーダ
ンスの値が大きくなるので、粗面や曲面からの探傷に伝
達特性の点から効果的であるが、反面ねはシ過ぎて探触
子を損傷し易く、また探傷後の除去が困難である欠点を
有する。またアマルガムは探傷感度は向上するが探傷面
が水平面に限定され、さらにアマルガムの層をきわめて
薄くするとともに空気が入らないようＫしないと効果が
ないなど作業性に問題があり一般的に使用することはで
きない。

つぎに従来から使用されているコンタクトシューは、前
述のようにアクリル樹脂やエポキシ樹脂などの合成樹脂
が使用されるつしかし合成樹脂材を複雑な被検体の形状
に合わせて加工する必要があるため、切削は容易である
ものの加工時間がかかる上にその形状に適合不十分な加
工となシやすく、さらに探傷面の形状が僅かでも異なれ
ばその異なった形状ごとに加工製作しなければならない
など使用上不都合な問題点を有する。

以上説明したように従来から使用されている接触媒質は
それぞれの特性を利用して使用されているが、伝達損失
は小さくても作業性や製品に対する影響に問題があるも
の、反対に作業性等は良いが伝達損失が大きい欠点があ
るものなど、前述の接触媒質に！！求される性質を兼備
しているものはなく各接触媒質ともそれぞれ問題点を有
しており、一方、コンタクトシューにおいても僅がでも
形状が変るたびに切削加工してその形状に合わせて製作
しなければならない実用上の大きな問題点を有している
。

〔発明の目的〕

本拠明は上記従来技術の問題点を解消し、超音波の伝達
損失が小さくしかも作業性や製品などに及ぼす影響に問
題がなく、特に複雑な形状の被検体に適する接触媒質お
よびコンタクトシューとして使用できる油粘土の使用方
法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は油粘土を探触子と被検体の探傷面との間に１両
者の隙間がなくなるように塗着して介在させることによ
シ、超音波の伝達損失が小さく作業性や製品等に及ぼす
影響に何等問題がなく特に複雑な形状の被検体に適する
接触媒質およびコンタクトシューとして使用することが
できる油粘土の使用方法である。

〔発明の実施例〕

前述の如く超音波探傷においては超音波の伝達損失を小
さくすることが重要であシ、特に直接接触法においては
探傷面の表面あらさが伝達損失の大小を左右するパラメ
ータの１つでアシ、エコー高さに重大な影響を与える。

第１図および第２図を参照し油粘土を使用した場合にお
ける探傷面の表面あらさがエコー高さに及ぼす影響につ
いて説明する。第１図はその実験状況を説明する図であ
る。ｌは鋼板（材質８８４１　ＪＩ８Ｇ３１０１）製の
横穴試験片で１ａはその探傷面、　１ｂは底面である。

横穴試験片ｌの寸法は長さＪｌ　−１００ｗｒ　、厚さ
ｂ　＝　３０■。

幅５０■で、探傷面ｉａから寸法Ｃ！１５■、　長さ方
向の一端から寸法ｄ　−１５■の位置に直径３箇のきプ
穴１ｃが幅方向に買通して穿設されている。２は斜角探
触子で周波数５ＭＨｚ、振動子寸法１０ｍＸ１０■。

屈折角７０’Ｏ５ＺＩＯＸ　１０Ａ７０　（ＪＩ８Ｚ２
３４４）を使用した。３は油粘土で斜角探触子２と探傷
面１ａとの間に空気や気泡が介在しないように、両者の
隙間がなくなるように塗着される。４は超音波探傷器で
斜角探触子２と高周波ケーブルで接続されておシ、５は
そのＣＲＴである。探傷面１ｇの表面あらさを十点平均
あらさくＪＩＳ−ＢＯ６０１）３ｐｔｎから２００　Ｊ
ｉｍまでをほぼ２５μｍとびにした９１１［類の横穴試
験片１について、ｍ次油粘土を介して当接された斜角探
触子２からきシ穴ｌＣに対して超音波を発射する。する
とその反射波のエコーはＣＲ，Ｔ５上に図示するように
、発信パルスＴ、きシ穴ＩＣからのＦエコー、底面１ｂ
からのＢエコーの順に出現する。探傷した結果を第２図
に示す。図の横軸は探傷面ｌａの表面あらさを前記十点
平均あらさく単位μｍ）で示したものであシ、縦軸はＦ
エコーの高さの低下量（単位ｄＢ）で表面あらさが３μ
ｍのときのエコー高さを基準値０としている。グラフは
表面あらさが最大の２００μｍでもエコー高さの低下量
はほぼｌｄＢと小さく、表面あらさによる影響が無視で
きる程度に小さいことを示している。この値は本実験と
同じ条件で行われた前述の文献「超音波探傷法」に記載
されている値と比較し、約４以下と格段に小さくなって
おシエコー高さの補正をする必要はない。

つぎに接触媒質の固有音響インピーダンスの値は大きい
ほど、かつ被検体の固有音響インピーダンスの値に近い
ほど伝達損失は小さいといわれておシ、油粘土と従来の
接触媒質の固有音響インピーダンス（ρ・Ｃ）を密度（
ρ）および音速（ｃ）とともに比較すると次表のように
なる。

上表から油粘土のρ・Ｃの値は水ガラスを除く他の接触
媒質よシ大きく、前述の接触媒質に要求される性質を最
も保有するとされているグリセリンよ）大きいことが判
る。

そのほか接触媒質に要求される性質である変形性、ｊ１
！布性、付着性などの作業性については、油粘土の可塑
性から自由にどんな形状にも変形させられ、かつ変形さ
せられた形状をそのまま保持し、しかも材質１表面あら
さ、形状などに関係なく付着させられかつ付着させられ
た状態から簡単に剥離できるなど適応性の高い作業性を
有する。経済性、入手性にもすぐれておシ、発錆や塗装
の剥離など製品に対する悪影蕃、探傷装置に対する悪影
響、さらには取シ扱い上の安全上および衛生上の問題な
ども全くない。また実用上問題となる探傷後の除去につ
いては上記のとおシ付着状態から容易に剥離することが
できるから、接触媒質を水洗して流すような手間が一切
不要で探傷時間を短縮することができる。上記したよう
に油粘土は接触媒質に必要とされる各種の性質を兼備し
ていることが明らかになシ、すぐれた接触媒質として使
用可能なことが判る。

つぎに油粘土をコンタクトシューとして使用する方法を
第３図によシ説明する。図において６は凹凸部が連続す
るスプライン軸あるいは歯車のような被検体である。７
Ｆｉ探触子、８は油粘土である。図は被検体６の中心部
を探傷する状態で、探触子７を設置する凹部に空気や気
泡が介在しないように探触子７と被検体６の隙間がなく
なるように油粘土８を充填する。充填は手で油粘土８を
こねながら工作をする要領でやればよいが、竹べらのよ
うな道具を使用してもより０探傷方向が被検体６の中心
部でなく例えば凹部の隅の場合には、探触子７と接して
いる油粘土８の上面を隅に向けて傾斜させることによシ
簡単に対応することができる。また凹部の幅寸法が大き
い場合やＶ形溝などでは凹部または■形溝全部に油粘±
８を充填せず、探触子の寸法よシやや大きい棒状にすれ
ば足シる。このように油粘土は可塑性を有し任意の形状
に変形が可能であるから切削加工は一切不要で、僅かな
形状の変化にも押し付は直しするだけで簡単に追従でき
、しかも繰シ返し再使用ができるから任意の形状のコン
タクトシューが即座に製作できる。また、従来直接接触
による探傷が不可能で水浸法によシ行っていた探傷が、
直接接触法によシ容易に可能となシ探傷装置および設備
がほとんど不要になシ極端に簡素化される９ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、油粘土を探触子と被検体
の探傷面との間に両者の隙間がなくなるように塗着させ
るようにしたから、超音波の伝達損失が小さく、シかも
作業性や製品および探傷装置に悪影響を及ぼすことなく
％＊に複雑かつ特殊な形状の被検体に好適な接触媒質お
よびコンタクトシューとして油粘土を使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は第１図の実験
結果を示す図、第３図は本発明の狭隘部における使用例
の説明図である。 第４図は従来の超音波探傷における接触媒質の使用例の
説明図、第５図は従来の超音波探傷におけるコンタクト
シューの使用例の説明図である。 １、６．１０．１１−・・被検体、１　ａ、　１０ａｅ
　ｌｌａ　”・探傷面、２・・・斜角探触子、３．８・
・・油粘土、７・・・探触子、ル・・・垂直探触子、１
３・・・接触媒質、１４・・・コンタクトシュー。 特許、出願人　日立建機株式会社 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第１ｒｌＩＪ 第２ｒｌ！Ｊ 穆傷面粗で　　　　　　／”ｍ 第４図 ｔＩＥ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油粘土を超音波探触子と被検体の探傷面との間に、
   両者の隙間がなくなるように塗着させ、接触媒質として
   使用する方法。 ２、油粘土を、超音波探触子と該超音波探触子をそのま
   ま直接当接できない形状を有する被検体の探傷面との間
   に両者の隙間がなくなるように塗着して介在させ、コン
   タクトシューとして使用する方法。