JPS6142126Y2

JPS6142126Y2 -

Info

Publication number: JPS6142126Y2
Application number: JP17447779U
Authority: JP
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1986-11-29
Also published as: JPS5692854U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、超音波発信子と超音波受信子との
間に設置する仕切りを改良した超音波分割型探触
子に関するものである。

一般に、非破壊検査法として、超音波探傷法が
簡便、精密および安全であることから多用されて
おり、その原理もよく知られている。超音波探傷
法の動作を説明するための第１図において、１は
被検材であり、その内部には欠陥２がある。３は
丸型の探触子、４は探触子３で発生する特定周波
数の超音波を効率よく被検材１中に伝達させるた
めのカツプラント、６は探触子３とケーブル５で
電気的に接続した探傷器、７は探傷波形を表示す
るブラウン管である。また、被検材１中の矢印の
ついた線は、被検材１中を伝播する超音波の径路
で、被検材１の底１ｂと、被検材１の内部の欠陥
２に、探触子３で発生した超音波が当つて反射し
ていることを示している。

超音波探傷法の動作を簡単に述べると、探傷器
６で発生した電気的パルスがケーブル５を通じて
探触子３に伝えられる。探傷子３内で、電気的パ
ルスが超音波に変換され、カツプラント４を通じ
て被検材１内に伝播され、前述の矢印のついた線
の径路をたどり、再び探触子３に戻り、ここで電
気的パルスに変換され、ケーブル５を通じて探傷
器６に入り、これの内部電気回路の作用でブラウ
ン管７に必要な波形が表示される。

第２図は、探傷時にブラウン管に現われる波形
と、欠陥２のある被検材１と相対的な関係を示す
波形図である。第２図において、Ｔは探触子３内
で発生した超音波（以下Ｔ波という）、Ｆは被検
材１の欠陥２から反射された欠陥波（以下Ｆ波と
いう）、Ｂは被検材１の底１ｂからの反射波（以
下Ｂ波という）である。そして、Ｆ波およびＢ波
は欠陥２と被検材１の底の面積に比例した高さと
なり、これらのＴ波からの距離は欠陥２までの距
離ｂ、被検材１の底までの距離ａに相当する。な
おｃはＴ波の幅を示す。従つて、ブラウン管７の
波形を見ることによつて、欠陥２の大きさと位置
が判明し、被検材１の評価ができる。

しかし、この評価が正しいためには、被検材１
と探触子３とが接する探傷面１ａが一般に25S以
下の粗さであることが必要であり、欠陥２までの
距離ｂが、Ｔ波の幅ｃ以上でなければならない。
一般に、Ｔ波の幅ｃは鋼中で５mm以上あり、その
値以下の位置にある欠陥に対しては普通分割型探
触子が用いられる。また、被検材１の面が粗い場
合には、探傷子３を被検材１に直接接触させな
い、水浸法が適用されている。これは、探触子３
を被検材１に直接接触させる第１図のような方法
では、両者の接する面が25S以上になると、被検
材１に投入される超音波の強さが著しく減少する
が、両者間に探傷面の粗さ以上の厚さの水膜を介
在させる水浸法を用いると、150Sまでの粗さで
は投入される超音波の強さがほとんど一定になる
からである。

分割型探触子によつて被検材の粗い探傷面から
水浸法によつて探傷する動作を、第３図、第４図
に基いて説明する。第３図において、３は分割型
探触子であり、送信専用の探触子すなわち超音波
発信子３ａと、受信専用の探触子すなわち超音波
受信子３ｂとを分割、離間して配設し、これらの
間に超音波を吸収する仕切り８を、先端部が被検
材１側に突出するように設置する。前記仕切り８
は、機械的強さを保つために必要な厚さのコルク
板または軟質のゴム材が用いられる。また、ｄは
仕切り８の先端と被検材１の探傷面１ａとの隙間
である。そして、超音波発信子３ａ、同受信子３
ｂおよび仕切り８の少なくとも一部は被検材１の
探傷面と共に水面W.L下に設置される。なお、第
３図では図示省略したが、超音波発信子３ａ、同
受信子３ｂは、それぞれ第１図の探傷器６の端部
に２本のケーブル５で個々に接続され、超音波発
信子３ａは探傷器６の電気的パルスに応じた超音
波を発生するだけであり、超音波受信子３ｂは超
音波を発信するだけである。θ_１，θ_２は被検体
１の法線と、超音波発信子３ａ、同受信子３ｂと
の傾き角、ｅは水膜の厚さであり、ｂは第２図と
同じ欠陥２までの距離である。矢印つきの実線は
被検材１内の超音波の径路、矢印つきの破線は被
検材１の内部に入らない境界反射波（以下Ｓ波と
いう）の径路を示す。

第４図は、第３図のものの探傷器６のブラウン
管７に現われる波形を示す。第４図中、Ｔ波とＦ
波との距離は水膜の厚ｅだけ、第２図に比べて広
くなり、Ｔ波の幅ｃの影響がなくなり、普通距離
ｂ＝１mm位までは探傷可能となる長所がある。

第３図の場合の探傷動作について説明する。超
音波発信子３ａから発射された超音波には、被検
材１の探傷面である表面で反射されるＳ波と、被
検材１内に入り欠陥２で反射されて超音波受信子
３ｂに到達するＦ波とができる。

そして、超音波発信子３ａの中央附近から出た
超音波のうち被検材１の表面で反射されたＳ波
は、第３図の矢印つきの破線のように反射されて
仕切り８に当り、ここで減衰されて超音波受信子
３ｂには入らない。しかし、超音波発信子３ａの
外側部から出た超音波のうちのＳ波は仕切り８と
被検材１との隙間ｄを通つて超音波受信子３ｂに
入り、第４図の波線に示すような波形になる。一
般にＳ波は、被検材１と水との音響インピーダン
スの差違による反射率に比例して高くなる。例え
ば被検材１を鋼材とすると次式で計算される反射
率γに比例したＳ波の高さになる。

γ＝Ｚ_２−Ｚ_１／Ｚ_１＋Ｚ_２＝４．５３−０．１４
８／０．１４８＋４．５３＝0.937 ただし、 Z₁：水の音響インピーダンス0.148×10⁶CGS Z₂：銅の音響インピーダンス4.53×10⁶CGS すなわち、入射音圧の93.7％が反射されるの
で、Ｓ波の高さはＴ波と同程度の値となり、Ｓ波
の幅ｆもＴ波の幅ｃに近くなり、分割型探触子の
長所が失われる。従つて、仕切り８は前記隙間ｄ
が常にほとんど０になるようにして使用しなけれ
ばならない。しかし、被検材１の粗い面から探傷
する時には、前記隙間ｄを常に０に保持できない
ことは、前述した従来の仕切り８の構造に起因し
て当然である。このため隙間ｄを通るＳ波のため
に距離ｂ＝１mmまで探傷できるという分割型探触
子の長所が十分に発揮できないという難点があつ
た。

粗い面から探傷する被検材の一例として、一般
の構造部品に使用される砂型鋳造品がある。この
ような部品は、その性格上、鋳巣、割れ、介在物
などが多数存在するので、従来は、最終機械加工
仕上前に検査のためにわざわざ表面に荒仕上加工
をしていたが、それでも最終機械加工時に欠陥が
発見されることもあり、多くの労力損失があつ
た。また、このような部品は、経済的な理由で仕
上げ代が少ないので、表面から２〜３mm内部まで
の間にある欠陥を発見する必要があり、これが可
能となる超音波探傷法の開発が要望されていた。

この考案は、前記の要望に応えるために、前述
した難点を仕切りの改良によつて解決した超音波
分割型探触子を提供することを目的とするもので
ある。

以下、この考案の一実施例を図に基いて説明す
る。

第５図ａ，ｂはこの考案の一実施例による探触
子の仕切りを示す。この仕切り８は、第５図の紙
面と直角方向にある長さをもつ圧力容器９を有し
ている。圧力容器９は、上端に圧力供給管１０が
連結され、下端が開放されている以外は密閉され
ている。圧力容器９の外周には上部を除き軟質ゴ
ムなどの機械的な力で伸縮自在な超音波吸収材１
１で被覆され、この吸収材１１は圧力容器９に貼
付けられている。

以上のように構成された仕切り８は、圧力供給
管１０から空気、水、油などを圧力容器９内に圧
送して流体圧を加えると、超音波吸収材１１の圧
力容器９の開放面と対向している下端部が圧力に
応じて他方に膨張し、被検材１の探傷面１ａに、
この探傷面の粗さ、うねりなどに関係なく密着す
る。そして、超音波吸収材１１が超音波の減衰作
用を行うことにより、この実施例による仕切り８
は、第３図に示す仕切りと超音波に対して同様な
作用をする。また、前述のように圧力容器９に適
当な圧力を加えると、仕切り８と被検材１の探傷
面１ａとの隙間を常に実質的に０とし、分割型探
触子の長所を保ち、前記鋳造部品の探傷に適用す
ることができる。この状況を示したのが第５図ｂ
で、水面W.L下にある被検材１の表面である探傷
面１ａは凹凸があつて粗く、これらの高さｈはほ
ぼＳ表示される粗さに相当する。例えば150Sの
粗さではｈ≒150μである。そして、圧力容器９
内に適当な圧力Ｐを加えると超音波吸収材１１が
下方に膨張するので、被検材１のｈなる高さの凹
凸をもつ探傷面に仕切り８の下端全体を押当てる
と、超音波吸収材１１の性質から凹凸した探傷面
１ａに密着して、これらの間の隙間を常に０にす
ることができ、Ｓ波が超音波受信子に入ることが
ない。なお、前述した以外の構成および作用は第
３図に示すものと同様であるから説明を省略す
る。

また、第３図に示す分割型探触子の超音波発信
子３ａ、同発信子３ｂおよび仕切り８は、普通一
体的に固定して使用されるので、この考案の一実
施例の仕切りも超音波発信子、同受信子と一体的
に固定することができることにより使用も簡単で
ある。

以上説明したように、この考案によれば、仕切
りの超音波吸収材を被検材の探傷面にその粗さな
どに関係なく常に密着させ、超音波吸収材と探傷
面との間を通過しようとする超音波を遮断するこ
とができるので、従来の分割型探触子の難点を解
消して前述した鋳造部品にも十分に使用でき、経
済的な効果が大きい超音波探触子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波探傷法の動作説明図、第２図は
探傷時にブラウン管に現われる波形を被検材と対
応させて示す波形説明図、第３図は分割型探触子
による水浸法の動作説明図、第４図は第３図に示
す分割型探触子を用いた場合の探傷波形図、第５
図ａはこの考案の一実施例による分割型探触子を
示す断面図、第５図ｂは第５図ａの要点の動作説
明用の拡大説明図である。１……被検材、２……欠陥、３……探触子、３
ａ……超音波発信子、３ｂ……超音波受信子、８
……仕切り、９……圧力容器、１０……圧力供給
管、１１……超音波吸収材。なお、図中同一符号
は同一または相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 超音波発信子３ａと超音波受信子３ｂとを分
割し、これらの間に被検材１側に突出する仕切
り８を設置したものにおいて、前記仕切り８
は、一端を開放し他端に圧力供給管１０を連結
しかつその他を密閉した圧力容器９を有し、こ
の容器９の外周を機械的な力で伸縮自在な超音
波吸収材１１で被覆してなり、容器９内に流体
圧を加え、前記容器９の開放面にある超音波吸
収材１１を膨張させて被検材１の探傷面に密着
させるようにしたことを特徴とする超音波分割
型探触子。 (2) 超音波発信子３ａと超音波受信子３ｂと仕切
り８とを一体的に固定したことを特徴とする実
用新案登録請求の範囲第１項記載の超音波分割
型探触子。