JPS62222160A - 超音波によるシ−ム溶接の強度測定方法 - 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、超音波を利用してシーム？容士妾の？容を妾
強度を測定する方法に関する。

溶接される母材は、鉄鋼材、ステンレス鋼材１アルミニ
ウム合金材等シーム溶接が可能で超音波を伝搬し得る材
料であればよく、同種だしすでなく異種の材料間の場合
にも適用される。また溶１發マ麦の形状たとえば平板状
、管状等は間わな６ｓ。

〔発明の背景〕

本発明が適用されるシーム溶接は、円ヰ反４大の電極間
に被溶接物（母材）をはさみ、電極を回転させながら連
続的にスボ・ノド溶剤をくり返してし）＜溶接法で、主
として気密性を必要とする継手Ｇこ各産業分野で広く利
用されている。使用される母材の板厚は、通常０．１１
−から３１■程度までの比較的薄い板厚が使用されてお
り、いくつかの種類力（あるシーム溶接のなかで基本的
な種類である円板状電極の間に２枚の母材を重ねて溶接
する重ねシーム溶接においても、一般に組合わせ板厚は
６１■程度まで溶接が可能といわれている。

ところで、シーム溶接された溶接部は各種の圧力、外力
を受けるから、その部分の引張応力またはせん断部力な
どの溶接強度が許容応力内にあるか否かは製品の寿命と
ともにその合否を決める基本的な事項の一つであり、そ
の確認は不可欠の検査事項である。しかし従来の前記溶
接部の超音波を利用して行う検査は、溶接強度が許容応
力内にあるか否かの確認ではなく、溶接部における割れ
。

溶込み不良、融合不良、スラグ、ブローホール等の各種
の欠陥の有無を探傷する検査で、欠陥の有無によりその
製品の合否を決める方法であった。

この探傷方法は電弧溶接管や電縫管のオンライン検査に
具体的に利用されているが、この従来の検査方法による
と欠陥の有無はある程度下ＴＪｆｊ（シームの涙れの影
響や管径の影響などにより必ずしも正確とはいえない）
に検出できるものの、製品の強度に及ぼす欠陥の程度に
ついては、溶接後の表面がきわめて不均一で定量的な測
定データが得られないことからほとんど定性的にしか判
断できない。このため検査者の経験や熟練度により判断
に差異を生ずる問題がある。またシーム溶接は自動車製
造工場においてもスポット？８接等とともに多用されて
いるが、それら各部品の溶接強度の試験は大量同一部品
からの少量の抜き取り検査で、しかもエアーハンマー等
を使用した実製品の破壊試験により行われているのが実
状である。この破壊試験はシーム溶接の強度をほぼ定量
的に測定できるものの、抜き取り検査といえどもその部
品の種類および数量は多くその種類ごとに検査準備が異
なり、また騒音を発生し、さらに抜き取り検査した部品
以外の大尉のものに対する安全上の不安が残る問題があ
る。この問題は自動車製造工場の例に限らず、航空機、
ロケットなどの大形製品がら家庭電気品、一般生活用品
に至るまで共通の問題であり、溶接の強度を非破壊的に
かつ定量的に測定する方法が待望されてきた。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来技術の問題点を解消するものであって
、シーム溶接の強度を、溶接部の形状に影響されること
なく非破壊的に、しかも容易にかつ定量的に測定するこ
とができる方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は超音波によるシーム溶接の強度測定方法であっ
て、一定の間隔を設けて一定の長さの溶着部を、その溶
接線と直角方向にはさんで送信用および受信用の斜角探
触子を母材面上に相対させて当接し、送信用斜角探触子
より母材を介して前記溶着部に向けて超音波を入射し、
入射した超音波の溶着部を透過した透過波を受信用斜角
探触子に受信させ、その受信された透過波のエコー高さ
を評価指標としてシーム溶接の強度を測定することによ
り、溶接部の形状に影響されることなく非破壊的に、し
かも容易にかつ定量的に測定することができるようにし
た方法である。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第４図に示す重ねシーム
溶接の場合に一ついて説明する。図においてＩおよび２
はともに平板状の母材で、溶着部３を介してシーム溶接
されている。４は母材１上に当接されている送信用の斜
角探触子、５は母材２−ヒに当接されている受信用の斜
角探触子である。

送信用および受信用の斜角探触子４，５は、溶着部３を
その溶接線りと直角方向に一定の間隔を設けてはさみ相
対させられている。この相対する間隔は溶着部３をはさ
む任意の一定の距離でよく、シーム溶接時に溶接線りに
沿って母材１．２の表面にできるくぼみ６を避けて斜角
探触子４．５を当接させることができる。

送信用斜角探触子４より母材１を介して溶着部３に向は
点線矢印で示すように超音波７を入射する。一定のビー
ム幅で入射された超音波７は母材１内を反射しながら伝
搬し溶着部３に達する。溶着部３では母材１と２の接合
面が一体に溶融凝固しているから、超音波７はその１部
が溶着部３を介して母材２に透過し、残りは反射をくり
返して減衰する。母材２に透過した透過波８は母材２内
を反射しながら伝搬し受信用斜角探触子５に受信される
。超音波７が溶着部３を介して母材１から母材２に透過
する量は、溶着部３の溶着量、溶込み深さ、各種欠陥の
有無等の溶着状態により左右される。この関係は次に述
べる実験により確認された。実験に使用された測定装置
を第３図で、その測定結果を第４図により説明する。第
３図において第１図および第２図と同じ符号のものは同
じものを示す。被検体の母材１と２の寸法はともに幅８
０ｍ５×長さ５００ｍ議×厚さ０．５１層で、材質は冷
間圧延鋼板５ＰＣＣ（ＪＩＳ　Ｇ３１４１）である。母
材１．２はたがいに端部が接合され、全幅が重ねシーム
溶接されている。被検体は寸法、材質は同一で溶接電流
、電極加圧力等溶接条件のみを変えた７種類である。使
用した斜角探触子４．５は、送信用、受信用とも周波数
５Ｍ１ｈ、振動子寸法５ｕ＋Ｘ５ｍｍ。

屈折角４５°の５Ｚ５　Ｘ　５八４５　（ＪＩＳ　Ｚ２
３４４）で、両者は、溶着部３をはさんで入射点から受
信用斜角探触子５に受信される出射点までの間隔を５０
ｍｍにと式超音波深傷装置である。送信部１０１より送
信用斜角探触子４にパルス信号が印加されると、信号電
圧は超音波７に変換され母材ｌ内に一定のビーム幅で入
射される。超音波７は母材１内を反射しながら伝１殿し
て溶着部３に達し、溶着部３を透過して母材２へ伝搬さ
れる透過波８と、溶着部３の周囲および母材１と２との
接合面などから反射する反射波とに分かれる。反射波は
母材１，２内で反射をくり返し次第に減衰するが、透過
波８は母材２内を反射しながら伝搬し受信用斜角探触子
５に受信される。受信された音圧信号は信号電圧に変換
されて受信部１０２に送られ、増幅部１０３を介して検
波されたのちＣＩ？Ｔに送られるとともにＡ／Ｄ変換部
１０４に送られ記憶部１０５で記憶される。入力部１０
６には母材１，２の材質９寸法、溶着部の長さ、溶接時
の電流値、電極加圧値等の各種の値が入力され、その入
力値はＡ／Ｄ変換値と比較演算する演算部１０７に送ら
れ、演算された値がプリントまたは液晶表示などの出力
形式で出力部１０８より出力される。

第４図は本実験において出力された測定結果である。横
軸は被検体を引張り試験機により測定したシーム溶接部
の破断荷重Ｆ（単位ｋｇｆ）を、溶着部３の長さしく単
位龍：本実験においては８０ｍｍ）で除した溶接強度を
示す値Ｆ／Ｌｋｇｆ／ｇｎの対数値、縦軸は溶着部３の
長さしを複数にｎ分割し、そのＯからｎまでの各分割点
を透過した透過波８の各エコー高さＰの総和のエコー高
さΣＰ、を、分割数ｎで除した値ΣＰｎ　／ｎで、母材
ｌまたは２のみを伝搬する場合の値が基準感度（Ｏａａ
）となっており、○印が測定値である。図において両者
は溶接強度が高いほどエコー高さが高い直線的な比例関
係にあることがわかる。このことは溶着部３を介して母
材Ｉから２に透過する透過波８の附が、前記溶着状態が
良好なほど多いことを示している。

したがってこの比例関係から本実験に供した被検体と材
質および板厚が同一の被検体に対するシーム溶接の強度
を、エコー高さΣＰｎを測定するだけで定量的に求める
ことができる。

本実験により求めたＬｏｇ（Ｆ／Ｌ）とΣＰｎ／　ｎと
の関係を材質別に、かつ板厚別にシリーズ化して準備し
ておくことにより、各種のシーム溶接の強度をエコー高
さΣ八を測定するだけで容易に、かつ定量的に測定する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、シーム溶接の強度を送信
用および受信用の斜角探触子を溶着部をはさんで母材面
上に相対させて当接し、溶着部を透過した透過波の受信
エコー高さを評価指標として測定するようにしたから、
溶着部の表面形状等に影響されることなく非破壊的に、
しかも容易に、かつ定量的に測定することができる実用
上顕著な効果を存する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明図で、第１図は重ね
シーム溶接の場合における測定方法の原理的な説明図、
第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は本発明の有効
性の実験に使用された測定４Ａ置の説明図、第４図はそ
の測定結果を示すグラフである。 １．２・・・母材、３・・・溶着部、４・・・送信用斜
角探触子、５・・・受信用斜角探触子、８・・・透過波
、１ｏ・・・測定装置、Ｌ・・・溶接線。 特　許　出　願　人　　日立建機株式会社代理人　弁理
士　秋　木　正　実 ２曾冨　　　　ブ　　　　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波によるシーム溶接の強度測定方法であって、
   一定の間隔を設けて一定の長さの溶着部を、その溶接線
   と直角方向にはさんで送信用および受信用の斜角探触子
   を母材面上に相対させて当接し、送信用斜角探触子より
   母材を介して前記溶着部に向けて超音波を入射し、入射
   した超音波の溶着部を透過した透過波を受信用斜角探触
   子に受信させ、その受信された透過波のエコー高さを評
   価指標としてシーム溶接の強度を測定する方法。 ２、受信用斜角探触子に受信された透過波のエコー高さ
   が、一定の長さの溶着部を長さ方向に複数に分割し、そ
   の各分割点を透過した透過波の各エコー高さの総和のエ
   コー高さを前記分割数で除した高さであること、を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のシーム溶接の強度を
   測定する方法。