JPS63279185A

JPS63279185A - 部品の固有応力検出方法

Info

Publication number: JPS63279185A
Application number: JP63091237A
Authority: JP
Inventors: ゲルハルト、ホーフアー; デイートマール、コツホ; エルウイン、シユテユツカー; ウエナル、ギユネス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1988-11-16
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: EP0287873A3; JP2720389B2; IN171078B; US4881030A; EP0287873B1; EP0287873A2; DE3884448D1

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、部品の硬化された検査すべき範囲における、
特にタービン羽根における固有応力の検出方法並びにそ
の方法を実施するための装置に関する。

〔従来の技術〕

ドイツ連邦共和国特許第２８３７７３３号、同第３０３
７９３２号およびヨーロッパ特許第０１００００９号明
細書から、材料状態の確認のための測定方法が既に知ら
れており、これはバルクハウゼン効果を利用するかもし
くは保持力の検出を可能にする。ドイツ連邦共和国特許
第２２４７６３４号明細書からにおいて、軟らかい合金
化されていないスチールの品質管理に、この測定を用い
ることも知られている。

適当な測定機器がフラウンホーファ（Ｆｒａｕｎｈｏｆ
ｅｒ）社によって応用研究の要求のために開発されてい
る。この機器、即ちいわゆる″ＥＭＡＧアナライザは、
例えば本発明にとって必要な測定に適している。この機
器’ＥＭＡＧアナライザ　Ｅ２３０２　５８２００″の
取扱説明書には測定原理が詳細に記載されている。ここ
で引用されている両上記特許明細書においても必要な測
定の概要が記載されている。

従来技術によれば、バルクハウゼン雑音振幅の測定によ
って部品における機械的応力に関する定量的なデータが
得られ、保持力の測定によって硬度に関する定量的なデ
ータが得られる０例えば硬化された先導エツジを持った
タービン羽根の如き特別に硬化された範囲を持った部材
の場合には、安全技術上の配慮にとってはかかる定量的
なデータは一般に不十分である。°これは、検査すべき
範囲の硬度も機械的応力も上記の再測定値に影響を及ぼ
すことに起因する。他方では、検査すべき範囲の硬度は
一般に正確には知られていないし、全範囲にわたって一
定ではないために、従来の測定方法によれば、存在する
機械的応力および部品におけるその分布に関する定量的
なデータが得られない。

しかしながら、他方では、例えばタービン羽根の如き高
い負担のかかる部品における引張応力の存在は後の割れ
目の発生を助長するので、製造後もしくは定期検査時に
部品の品質を決定するのに、非常に正確な測定が必要で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、固を応力の定量的な測定を可能にし、
それにより特別な固有引張応力の正確な位置確認を可能
にする測定方法を提供することにある。更に、本発明の
課題は上記方法を実施するための適当な装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、本発明によれば、次の特徴事項によって
達成される。すなわち、ａ）　それぞれ既知の硬度および既知の固有応力による
例えばＸ２０Ｃｒ１３またはＸＩＯＣｒＮｉＭｏ　　Ｖ
１２　２２の如き所定の材料の検定試験にて機械的応力
（σ）および硬度（ＨＶ）に依存した保持力（Ｈｃ）お
よびバルクハウゼン雑音振幅（Ｍｍａｘ）を測定し、ｂ）　これらの測定値より、硬度（ＨＶ）および機械的
応力（σ）への保持力（Ｈｃ）およびバルクハウゼン雑
音振幅（Ｍ、、、　）の関数的な依存性を与える検定関
数を作成し、Ｃ）　部品の検査すべき範囲にわたり保持力（Ｈｃ）お
よびバルクハウゼン雑音振１１（Ｍ、、っ）の場所的な
依存性を測定し、ｄ）保持力およびバルクハウゼン雑音振幅のこれらの第
２の測定値（Ｈｃ、Ｍ、、ｘ）を、作成した前記検定関
数に基づいて、場所に依存したビッカースかたさの如き
硬度と、場所に依存した機械的応力とに算定し直し、こ
のようにして得た場所に依存した機械的応力（σ）は検
査すべき範囲における場所に依存した硬度（ＨＶ）に独
立に存在し、応力分布の像表示またはコンピュータにお
ける再処理の如き他の処理のために利用されることである。

〔作用〕

この場合に、本発明は、機械的応力および硬度への保持
力およびバルクハウゼン雑音の依存性が基本的に各材料
のための適当な検定試験によって求め得るという認識に
基づいている。その場合に曲線群、ダイアダラムで、ま
たは関数として表し得るこれらの量の間の関係が生じる
。従ってこれらの関係を知ることにより、保持力および
バルクハウゼン雑音振幅の測定から、その都度場所的な
硬度もそこに存在する機械的応力も検出できることが判
明した。これは、特に部品に存在する固有応力に関して
、局部的に存在する硬度に関係なく、正確な定量的デー
タを得ることを可能にする。

〔実施態様〕

特許請求の範囲における請求項２によれば、かかる方法
は、タービン羽根、特に低圧タービン羽根の硬化された
案内エツジの試験に特に有利に適用される。この高い負
担をかけられる部品は定期的に検査され、しかも本発明
による測定方法により損傷のある羽根を早期に識別する
ことができる。

従来技術によれば、欠陥のある範囲がバルクハウゼン雑
音振幅の最大値により識別できるかもしれないが、しか
し従来除去することのできない変化しやすい硬度の影響
のために引張り固有応力の絶対値に関するデータは殆ど
得られなかった。これに対して、本発明にしたがって実
際の機械的応力を測定するならば、絶対値を求めること
ができ、それによって、例えば硬度と引張り固有応力と
の相反する特性により従来技術では目立たないバルクハ
ウゼン雑音振幅しか示さなかった欠陥範囲も見つけるこ
とができる。

更に、実験の結果、引張り固有応力が既に非常に小さい
亀裂をもたらしている範囲において測定系でかかる範囲
を走査する際に測定された機械的応力の典型的な二重極
大が生じることが分かった。

機械的応力の場所的分布の体系的な検査を可能にするた
めには、特許請求の範囲の請求項３にしたがって、励磁
系および測定レシーバ系を所定の特に一定の速度にて検
査すべき範囲における所定の測定軌道上を案内し、しか
も高速に順次測定を行うことが好ましい、測定値の時間
的順序は速度が既知のため場所的な対応関係を可能にす
る。かかる方法はタービン羽根の欠陥エツジを検査する
のに適している。

本発明による方法を実施するための適当な装置は請求項
４乃至７に記載されている０図面に詳しく記載されてい
るように、本発明による装置は、互いに独立でない再測
定値、即ち保持力およびバルクハウゼン雑音振幅から互
いに独立な両材料特性値、即ち硬度および機械的応力を
求めるためには、検定データを持ったメモリおよび演算
部を備えなければならない０部品の検査時間を短縮する
ためには、測定値の処理はオンラインで行うべきである
０例えば低圧タービン羽根のエツジを検査するためには
、励磁系および測定レシーバ系は検査すべき範囲に沿っ
て、とりわけ一定の速度で移動されなければならず、こ
れは機械的駆動装置または適当な操作機によって行うこ
とができる。タービン羽根の先導エツジの場合には、か
かる操作機は検査すべきエツジ上を乗ってゆく、他の検
査すべき部品の場合には、主としてコイルを備えたヨー
クからなる励磁系がその磁気作用によって部品にしっか
りと保持され、その場合に磁気レシーバ系がＩｊＩ磁系
によって担持され、両極の内部で移動可能である。

〔実施例〕

本発明装置の一実施例が図面に示されている。

その場合に、保持力および最大バルクハウゼン雑音振幅
の測定値を検出するまでの測定原理は従来技術と同じで
ある。

検査すべき部品１は励磁系２．３．４により交番磁界に
て磁化される。励磁系はヨーク２．コイル３および付属
の電源もしくは制御部４から構成されている。測定レシ
ーバ５は、バルクハウゼン雑音および保持力を測定する
ための通常の装置、例えば磁気誘導レシーバおよびホー
ル素子を持っている。測定信号は増幅部もしくはフィル
タ６の後でバルクハウゼン雑音７と保持力８について別
々にされて信号処理部９に導かれ、該信号処理部９には
バルクハウゼン雑音振幅Ｍ　１１１１１１のための信号
出力部１０および保持力Ｈｃのための信号出力部１１に
接続されている。その場合にこれらの両側定値はそれぞ
れ検査すべき部品の硬度にも機械的応力にも依存する。

したがって、材料特性に関する明確なデータを得るため
に、別の電子評価部１２が続き、これは検定データを持
ったメモリ１３と演算部１４を有する。材料特有の検定
データとの比較によって、もしくは求められた検定デー
タに十分に近似する適当な検定関数を持った演算によっ
て、電子評価部１２によって互いに独立な両材料特性が
硬度ＨＶおよび機械的応力σを求め、適当な形で記憶し
て指示するか又はさもなくば目視できるようにすること
ができる（１５．１６）。

一般に、モニタへのこれらの材料値の指示は、測定レシ
ーバが進んだ行程に依存して、データ的に特に明確に、
そして容易に把握することができる。

〔発明の効果〕

本発明による測定方法によって、特に完全には一定でな
い硬度を持った硬化範囲における固有応力の正確な測定
を行うことができる。それにより例えば、不都合な材料
特性を持ったタービン羽根を確実に検知して、より分け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明装置の一実施例を示すブロック図である。１・・・検査すべき部品２・・・ヨーク３・・・コイル４・・・電源／制御部５・・・測定レシーバ６・・・増幅部／フィルタ７・・・バルクハウゼン雑音測定部８・・・保持力測定部９・・・信号処理部１０・・・バルクハウゼン雑音振幅出力部１１・・・保
持力出力部１２・・・電子評価部１３・・・メモリ１４・・・演算部

Claims

【特許請求の範囲】１）部品の硬化された検査すべき範囲における固有応力
の検出方法において、ａ）それぞれ既知の硬度および既知の固有応力による所
定の材料の検定試験にて機械的応力（σ）および硬度（ＨＶ）に依存した保持力（Ｈ＿ｃ）およびバルクハウゼン雑音振幅（Ｍ＿
ｍ＿ａ＿ｘ）を測定し、ｂ）これらの測定値より、硬度（ＨＶ）および機械的応
力（σ）への保持力（Ｈ＿ｃ）およびバルクハウゼン雑
音振幅（Ｍ＿ｍ＿ａ＿ｘ）の関数的な依存性を与える検
定関数を作成し、ｃ）部品の検査すべき範囲にわたり、
保持力（Ｈ＿ｃ）およびバルクハウゼン雑音振幅（Ｍ＿
ｍ＿ａ＿ｘ）の場所的な依存性を測定し、ｄ）保持力お
よびバルクハウゼン雑音振幅のこれらの第２の測定値（
Ｈ＿ｃ、Ｍ＿ｍ＿ａ＿ｘ）を作成した前記検定関数に基
づいて、場所に依存したビッカースかたさの如き硬度と、場所に依存した機械的応力とに算定し直し、このように
して得た場所に依存した機械的応力（σ）は検査すべき範囲における場所に依存した硬度（ＨＶ）に独立に存在し、応力分布の像表示またはコンピュータにおける再処理の如き他の処理のために利用されることを特徴とする部品の固有応力検出方法。２）検査すべき範囲は、タービン羽根、特に低圧タービ
ン羽根の硬化された案内エッジであることを特徴とする
請求項１記載の方法。３）励磁および測定レシーバ系（２、３、４、５）は、
検査すべき範囲において定められた速度で定められた測
定軌道上で案内され、それにより測定値の場所的対応関
係がそれらの時間的順序から得られることを特徴とする
請求項２記載の方法。４）バルクハウゼン雑音振幅（Ｍ＿ｍ＿ａ＿ｘ）および
／または保持力（Ｈ＿ｃ）を測定するための励磁および
測定レシーバ系（２、３、５）を備えた請求項１、２ま
たは３記載の方法を実施するための装置において、ａ）この装置は、保持力（Ｈ＿ｃ）およびバルクハウゼ
ン雑音振幅（Ｍ＿ｍ＿ａ＿ｘ）の測定値を並列処理する
電子評価部（１２）を持ち、ｂ）この電子評価部（１２）は、バルクハウゼン雑音振
幅（Ｍ＿ｍ＿ａ＿ｘ）、保持力（Ｈ＿ｃ）、硬度（ＨＶ
）および機械的応力（σ）間の依存性に関して、１つ以上の材料のための検定データもしくは検定関数を持った１つ以上のメモリ（１３）を有し、ｃ）前記電子評価部（１２）は、測定値（Ｍ＿ｍ＿ａ＿
ｘ、Ｈ＿ｃ）を、記憶された検定データに基づいて硬度
（ＨＶ）および機械的応力（ σ）などの材料特性に計算し直す演算部（１４）を有することを特徴とする部品の固有応力検出装置。５）励磁および測定レシーバ系（２、３、５）は、部品
、特にタービン羽根の検査すべき範囲において定められ
た測定軌道に沿って定められた速度で移動可能であるこ
とを特徴とする請求項４記載の装置。６）励磁系（２、３）は同時に、検査すべき部品（１）
における測定レシーバ（５）の磁気保持体として構成さ
れていることを特徴とする請求項５記載の装置。７）励磁系（２、３）はヨーク（２）を備え、その両磁
極間で測定レシーバ（５）が移動されることを特徴とす
る請求項６記載の装置。