KR101316725B1 - 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법 및 장치 - Google Patents

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KR101316725B1 KR1020070035085A KR20070035085A KR101316725B1 KR 101316725 B1 KR101316725 B1 KR 101316725B1 KR 1020070035085 A KR1020070035085 A KR 1020070035085A KR 20070035085 A KR20070035085 A KR 20070035085A KR 101316725 B1 KR101316725 B1 KR 101316725B1
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기요시 호시까와
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후지 세이사쿠쇼 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 쇼트피닝 처리된 강재에 있어서 잔류응력의 발생상태를 비파괴법에 의해 검사하는 비파괴검사방법 및 장치에 관한 것으로, 피처리재의 파괴를 수반하는 일 없고, 또한, 비교적 단시간으로, 또한 용이하게, 피처리재의 깊이 방향에 있어서의 분포상태를 포함하는 쇼트피닝 처리면의 잔류응력분포를 측정할 수 있는 검사방법 및 장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 검사대상의 쇼트피닝 처리면상에, 상기 검사회로에 설치된 코일을 배치하는 것과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성을 측정함과 함께, 이것을 검사대상 데이터로서 취득하고, 이 검사대상 데이터를, 잔류응력의 발생상태가 이미 판명되어 있는 샘플에 대해 취득한 임피던스의 주파수 특성을 비교하는 것을 특징으로 한다.
쇼트피닝, 비파괴검사, 잔류응력, 주파수, 오스테나이트

Description

쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법 및 장치{NONDESTRUCTIVE INSPECTION METHOD AND APPARATUS FOR A SURFACE PROCESSED BY SHOT PEENING}
도 1은　코일의 인덕턴스(Inductance) 해석 모델의 설명도.
도 2는　검사회로의 등가 회로.
도 3은　본 발명의 비파괴검사장치의 개략도.
도 4는　검사장치 본체의 기능 블럭도.
도 5는　중앙 처리장치에 의해서 실현되는 각 수단을 나타낸 기능 블럭도.
도 6은　쇼트피닝 후의 일반 강재를 측정 대상으로 한 Δ|Z| 및 Δθ의 주파수 응답특성의 계산 결과를 나타낸 그래프.
도 7은　쇼트피닝 후의 오스테나이트 강재를 측정 대상으로 한 Δ|Z| 및 Δθ의 주파수 응답특성의 계산 결과를 나타낸 그래프.
도 8은　잔류응력 발생층의 깊이를 변화시켰을 경우에 있어서의 f-Δθ곡선의 계산 결과를 나타낸 그래프(μ1=100×μ0：μ2=200×μ0).
도 9는　잔류응력 발생층의 깊이를 변화시켰을 경우에 있어서의 f-Δθ곡선의 계산 결과를 나타낸 그래프(μ1=50×μ0：μ2=100×μ0).
도 10은　잔류응력 발생층의 깊이를 변화시켰을 경우에 있어서의 f-Δθ곡선 의 계산 결과를 나타낸 그래프(μ1=200×μ0：μ2=400×μ0).
도 11은 투자율을 변화시켰을 경우에 있어서의 f-Δθ곡선의 계산 결과를 나타낸 그래프.
도 12는 저항율을 변화시켰을 경우에 있어서의 f-Δθ곡선의 계산 결과를 나타낸 그래프.
도 13은 다른 쇼트피닝 조건으로 처리된 SKD61강철의 잔류응력-깊이 특성(X선에 의한 측정 결과)을 나타내는 그래프.
도 14는　분사조건 1로 가공된 SKD61강철에 있어서의 f-Δθ선도.
도 15는 분사조건 2로 가공된 SKD61강철에 있어서의 f-Δθ선도.
도 16은　분사조건 3으로 가공된 SKD61강철에 있어서의 f-Δθ선도.
도 17은　분사조건 4로 가공된 SKD61강철에 있어서의 f-Δθ선도.
도 18은　분사조건 1∼4로 가공된 SKD61강철에 있어서의 잔류응력 50%깊이-피크 주파수fP 특성을 나타내는 그래프.
도 19는　미처리 및 쇼트피닝 처리 후의 SCr420강철에 있어서의 표면으로부터의 깊이 변화에 대한 잔류 오스테나이트 체적율의 변화를 나타내는 그래프.
도 20은　쇼트피닝 처리 후의 SCr420강철에 있어서의 f-θ특성을 나타내는 그래프.
〈도면의 주요부분에 대한 간단한 설명〉
f:정현파 교류의 각주파수 μ0:공기의 투자율
μ1:시료의 잔류응력 발생층의 투자율 μ2:시료의 투자율
σ1:시료의 잔류응력 발생층의 전기전도율 σ2:시료의 전기전도율
ρ1:시료의 잔류응력 발생층의 저항율(=1/σ1)
ρ2:시료의 저항율(=1/σ2) b:시료의 잔류응력 발생층의 깊이
L:시료표면에 놓인 코일의 인덕턴스 a:코일의 반경
Figure 112007027457387-pat00001
:코일의 길이 n:코일의 권취수
z1:코일 하단의 좌표 z2:코일 상단의 좌표
R0:코일 나선의 저항성분 C:케이블의 용량성분
본 발명은 쇼트피닝(shot peening) 처리된 강재에 있어서 잔류응력의 발생상태를 비파괴법에 의해 검사하는 비파괴검사방법 및 장치에 관한 것으로, 입경이 수십μm정도인 미립자의 쇼트를 사용한 쇼트피닝 처리면의 검사에 특별히 적합한 비파괴검사방법 및 비파괴검사장치에 관한 것이다.
쇼트피닝에 의해서 강재를 피처리재로서 표면 처리를 실시하면, 피처리재의 표면은 쇼트의 충돌에 의해 소성변형을 일으키고, 그 결과로서 잔류응력이 발생한다.
이 같은 잔류응력은 피처리재의 강도 특히, 굴곡강도, 비틀림 강도, 휨피로 강도 및 비틀림 피로 강도나, 내마모성을 지배하는 요인이 되는 것으로, 쇼트피닝을 실시하는 목적 중의 하나가 이러한 잔류응력을 발생시키는 것에 의한 표면 개질에 있는 것이기 때문에, 잔류응력의 발생상태의 확인은 중요한 품질관리 지표의 하나이다.
이러한 잔류응력의 측정 방법으로서는, 쇼트피닝처리 후의 처리 대상을 순서대로 제거하면서 응력 해방에 의한 치수 변화를 정밀하게 측정하는 파괴적 방법과 X선해석을 이용한 비파괴적 방법이 일반적으로 알려져 있다.
이들 중 상기의 파괴적 방법은, 피처리재의 표면을 화학 연마나 전해 연마등에 의해서 제거하는 것으로써, 가공층(잔류응력 발생층)의 감소에 수반해 생기는 피가공재의 변형을 측정하는 것으로 잔류응력의 측정을 실시하는 것이지만, 쇼트피닝에 의해서 발생하는 잔류응력, 특히 미립자 쇼트를 사용한 쇼트피닝에 의해서 발생하는 잔류응력은, 피처리재의 표면 근방의 지극히 얕은 부분에만 생기는 것이기 때문에, 이러한 파괴적 방법에 의해서는 측정을 할 수 없는 경우가 있다.
한편, 상기의 X선해석을 이용한 비파괴적인 검사방법을 실시하는 경우, 피처리재의 파괴를 수반하는 일 없이 잔류응력의 측정을 행할 수 있지만, X선의 유효 침투 깊이는 표면으로부터 불과 수μm의 범위이며, 피처리재의 최고 표면부분에 있 어서의 잔류응력 상태를 확인할 수 있었다고 해도, 깊이 방향에 있어서의 잔류응력의 분포상태는 이를 확인할 수 없다.
이러한 깊이 방향의 잔류응력 분포를 측정하려면, 상기 파괴법에 의해 화학 연마 혹은 절삭등에 의해 피가공재의 단면적(두께)을 변화시켜 그에 따른 피가공재의 변형을 기초로 재료 역학적인 가정 아래에서 잔류응력의 산출을 실시하는 것에 의지하지 않을 수 없지만, 상술한 바와 같이 쇼트피닝, 특히 미립자를 사용한 쇼트피닝에 의한 잔류응력의 발생은 표면으로부터 비교적 얕은 부분에서 생기는 것이기 때문에, 이러한 파괴적 방법으로는 측정을 할 수 없는 경우도 있고, 또한, 상기 방법에서 이용되고 있는 재료 역학적인 가정은 측정해야 할 피가공재의 응력 상태를 충실히 재현할 수 있는 것이 아니고, 더욱이 피가공재의 두께와 함께 잔류응력을 변화시키면서 측정한다는 점에서 정밀도가 낮은 것이다.
이같은 측정 결과의 신뢰성을 향상시키기 위해서, X선해석을 이용해 피처리재의 깊이 방향에 있어서의 잔류응력의 분포를 측정하는 방법으로서 「윈도우법」이라고 불리는 측정 방법도 제안되어 있다.
이 윈도우법에서는 검사대상의 표면 전체를 연마와 같은 것을 행하는 것이 아니라, 「윈도우」라고 불리는 원형 혹은 사각형의 창 상태의 미소 부분만을 화학 연마 혹은 전해 연마등에 의해 제거하면서 X선해석에 의해서 깊이 방향의 잔류응력을 측정하는 것으로, 이 방법에 의해 측정하는 경우에는, 피처리재의 잔류응력 분포를 변화시키는 일 없이 잔류응력 분포의 측정을 실시할 수 있다.
상기 「윈도우법」에 의하면, X선의 유효 침투 깊이에 의해 제한되는 일 없이, 피처리재가 깊이 방향에 있어서의 잔류응력 분포를 측정할 수 있음과 동시에, 측정 결과도 정확하여 신뢰성이 향상된다.
그러나, 이러한 X선에 의한 잔류응력 분포의 검사는, 미소한 개공(開孔)이라고는 해도 피처리재의 파괴를 수반하는 것이기 때문에, 제품의 전량에 대해서 검사를 실시하지 못하여, 이러한 검사는 필연적으로 임의검사로서 실시하지 않을 수 없다.
또한, 상기 방법에 의해 피처리재의 깊이 방향에 있어서의 잔류응력의 분포를 측정하기 위해서는, 윈도우 부분을 정확하게 소정 깊이까지 연마 함과 동시에, X선에 의한 검사를 실시하고, 이 작업을 여러 차례 반복 실시할 필요가 있기 때문에, 이 방법에 의한 검사에는 많은 노력과 시간이 소비된다.
이러한 종래의 잔류응력 검사방법이 가지는 문제점 때문에, 쇼트피닝 처리 표면을 갖는 피처리재의 검사방법으로서 피처리재의 파괴를 수반하지 않고 깊이 방향에 있어서의 잔류응력의 발생 상황을 검사할 수 있고, 게다가 비교적 간단하게 단시간에 완료할 수 있는 검사방법 및 검사장치의 개발이 요청되어 지고 있으며, 이러한 검사방법 및 검사장치가 실현되면, 제품의 전량에 대해서 검사를 실시하는 일도 가능해진다.
그러나, 현재는 이러한 검사방법 및 검사장치는 존재하고 있지 않아, 임의에 의해 검사를 실시하는 것이기 때문에, 이 임의검사에 있어 일정한 불량율이 생겼을 경우에는, 해당 라인에서 가공 등이 되어진 제품의 전량을 폐기하는 등으로 품질관리를 실시하고 있다. 그러나, 이 방법에 의한 경우에는 정상적으로 가공된 제품등을 포함해 폐기하는 등 제품 수율이 나쁘고, 설령 불량율이 허용 범위내이었다고 해도 제품중에는 가공 불량의 제품이 포함될 우려가 있다.
이에 본 발명은 상기 종래 기술에 있어서의 결점을 해소하기 위한 것으로, 피처리재의 파괴를 수반하는 일 없이, 또 비교적 단시간으로, 또 용이하게, 피처리재의 깊이 방향에 있어서의 분포상태를 포함한 쇼트피닝 처리면의 잔류응력 분포를 측정할 수 있는 검사방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법은, 쇼트피닝을 실시한 강재를 검사대상으로 한 잔류응력의 검사방법에 있어서,
상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 잔류응력의 발생상태가 판명되어 있는 샘플의 쇼트피닝 처리면상에 검사회로에 설치된 코일을 배치함과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 임피던스(impedance)의 주파수 응답특성을 측정함과 함께, 이것을 샘플 데이터로서 취득하고,
상기 검사대상의 쇼트피닝 처리면상에, 상기 검사회로에 설치된 코일을 배치하는 것과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성을 측정함과 함께, 이것을 검사대상 데이터로서 취득하고,
상기 검사대상 데이터와 상기 샘플 데이터를 비교하고, 상기 샘플에 대해 판명되어 있는 잔류응력의 발생상태에 근거하여, 상기 검사대상에 있어서의 잔류응력의 발생상태를 검사하는 것을 특징으로 한다(청구항1).
상기 검사방법에 있어서, 상기 입력신호의 주파수 변화에 대응하여 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각θ의 변화를 상기 임피던스의 주파수 응답특성으로서 측정하는 것으로 할 수 있다(청구항2).
나아가, 상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 쇼트피닝 처리가 되어 있지 않은 기준재의 표면상에 상기 검사회로에 설치된 코일을 배치함과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 전압과 전류의 위상각θnon- shot의 변화를 기준 데이터로서 취득하고,
상기 기준 데이터와 상기 샘플 데이터의 차(Δθ), 및 상기 기준 데이터와 검사대상 데이터의 차(Δθ)로서 상기 샘플 데이터와 상기 검사대상 데이터를 비교하도록 구성하여도 좋다(청구항3).
나아가, 상기 위상각차(Δθ)가 주파수의 변화에 대해서 변화의 피크를 나타내는 값(ΔθP)을 극치로서 구하여, 상기 극치(ΔθP) 및/또는 상기 극치(ΔθP)가 발생하는 주파수(fP)를, 상기 검사대상 데이터 및 샘플 데이터의 비교 포인트로 하여도 좋다(청구항4).
덧붙여, 상기 검사대상 데이터와 상기 샘플 데이터의 비교에 근거하여, 쇼트피닝에 의해 검사대상의 표면에 생기는 잔류응력 발생층의 깊이b를 검사 또는 측정하여도 좋고(청구항5), 또한, 잔류응력 발생층의 투자율μ1 및/또는 저항율ρ1을 검사 또는 측정하여도 좋다(청구항6).
또한, 본 발명의 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치는, 쇼트피닝을 실시한 강재를 검사대상으로 한 잔류응력의 검사장치에 있어서,
검사대상상에 배치되는 코일을 갖춘 검사회로와,
상기 검사회로에 대하여 주파수를 변화시키면서 교류신호를 출력하는 검사신호 발생수단과,
상기 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성을 측정하는 측정수단과,
상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 잔류응력의 발생상태가 판명되어 있는 샘플상에 상기 검사회로의 상기 코일을 배치하여 측정한 임피던스의 주파수 응답특성을 샘플 데이터로서 기억하는 기억수단과,
상기 검사대상상에 상기 검사회로의 상기 코일을 배치하여 측정된 상기 검사회로의 임피던스의 주파수 응답특성을 검사대상 데이터로 하여, 상기 검사대상 데이터를 상기 기억수단에 기억된 상기 샘플 데이터와 비교하는 비교수단과,
상기 비교수단에 의한 비교 결과에 근거하고, 상기 검사대상에 있어 잔류응력의 발생상태를 상기 샘플에 대해 판명되어 있는 잔류응력의 발생상태에 근거하여 판정하는 판정수단을 갖추는 것을 특징으로 한다(청구항7).
상기 구성의 검사장치에 있어서, 상기 측정수단이 상기 검사대상 데이터로서 상기 입력신호의 주파수f의 변화에 대응하여 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각θ의 변화를 측정함과 함께,
상기 기억수단이 상기 샘플 데이터로서, 입력신호의 주파수f의 변화에 대응한 상기 샘플에 있어 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각θ의 변화를 기억하는 것으로도 구성할 수 있다(청구항8).
게다가, 상기 기억수단이 상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 쇼트피닝 처리가 되어 있지 않은 기준재에 대해 상기 검사회로에서 발생한 전압과 전류의 위상각θnon - shot의 변화를 기준 데이터로서 기억함과 함께,
상기 비교수단이 상기 기준 데이터와 상기 샘플 데이터의 차와, 상기 기준 데이터와 상기 검사대상 데이터의 차를 비교하는 것으로서 구성할 수도 있다(청구항9).
또한, 상기 위상각차Δθ가 주파수f의 변화에 대하여 변화의 피크를 나타내는 값을 극치Δθp로 하여, 상기 비교수단이 상기 극치ΔθP 및/또는 상기 극치ΔθP가 발생하는 주파수fP를, 상기 검사대상 데이터 및 샘플 데이터의 비교 포인트로 하도록 구성해도 좋다(청구항10).
게다가, 상기 기억수단이 상기 샘플 데이터로서 잔류응력 발생층의 형성깊이b의 변화와 이 잔류응력 발생층의 형성깊이b의 변화에 수반해 변화하는 상기 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성과의 대응관계를 기억함과 함께,
상기 판정수단이 상기 비교수단에 의한 비교 결과에 대응하여, 상기 대응관계에 근거하여 검사대상의 표면에 생긴 잔류응력 발생층의 형성깊이b를 판정하도록 구성하여도 좋고(청구항11),
상기 기억수단이 상기 샘플 데이터로서 잔류응력 발생층의 투자율μ1 및/또는 저항율ρ1의 변화와, 이 투자율μ1 및/또는 저항율ρ1의 변화에 수반해 변화하는 상기 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성과의 대응관계를 기억함과 함께,
상기 판정수단이 상기 비교수단에 의한 비교 결과에 대응하여, 상기 대응관계에 근거하여 검사대상의 표면에 생긴 잔류응력 발생층의 투자율μ1 및/또는 저항율ρ1을 판정하도록 할 수도 있다(청구항12).
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
전제가 되는 원리
본 발명의 개요
본 발명의 비파괴검사방법에 있어서 검사의 대상으로 하는 쇼트피닝 처리면, 특히, 쇼트로서 입경이 수십μm정도의 미립자를 이용한 쇼트피닝 처리에서는 피처리재의 표면에서 수십μm정도의 비교적 얕은 부분에 잔류응력이 생기는 것부터, 쇼트피닝 처리면에 있어서의 잔류응력 분포상태의 검사에서는, 표면으로부터의 깊이 수μm~100μm의 범위에 있어 잔류응력의 발생상태를 측정할 수 있으면 목적을 달성할 수 있다.
한편, 본 발명의 발명자는 실험의 결과, 강자성체인 강재를 검사대상으로 하는 경우, 검사대상의 잔류응력 발생면에 대해 자계의 발생 방향이 직교 방향이 되도록 배치된 코일(해당 코일을 갖춘 검사회로)에, 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하면, 상기 코일(검사회로)에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성이, 검사대상의 표면으로부터 깊이 수μm∼100μm정도의 표면 부근에 있어서의 잔류응력 발생상태의 상위에 따라 특징적인 변화가 생기는 것을 찾아냈다.
특히, 검사회로에 있어서의 전압과 전류의 위상각θ의 변화Δθ(쇼트피닝 처 리 후에 측정한 위상각θshot와 쇼트피닝 처리전에 측정한 위상각θnon - shot의 차)의 주파수 응답특성이 현저하게 변화하는 것을 확인하였다.
본 발명은 이러한 쇼트피닝 처리된 강재와, 상기 코일을 갖춘 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성과의 대응관계에 주목하여, 상기 대응관계를 쇼트피닝에 의해 표면 처리된 강재인 피처리재에 있어서의 잔류응력 발생상태의 검사에 이용할 수 있는 점에 주목한 것에서 비롯된 것이다.
잔류응력과 임피던스의 주파수 특성과의 대응관계
강재에 있어서의 잔류응력 발생상태와 상기 코일을 갖춘 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성과의 사이의 관계는 다음과 같다.
계산에 의한 대응관계의 안내
산출 조건
피처리재상에 배치한 코일의 인덕턴스의 해석 모델을 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 쇼트피닝 처리전의 피처리재의 전자기 특성이 균일하다라고 하고, 피처리재의 투자율을μ2, 도전율을σ2라 한다. 그리고, 이 피처리재가 쇼트피닝을 받았을 때, 표면으로부터 깊이b의 범위에 잔류응력이 발생한 층 (잔류응력 발생층)이 생겨 있다라고 가정하고, 이 잔류응력 발생층에 있어 피처리재의 전자기 특성이 균일하게 투자율μ1, 도전율σ1로 변화한 것이라고 단순화하여 생각한다.
검사에 사용하는 코일은 반경을 a, 길이를
Figure 112007027457387-pat00002
, 권취수를 n이라 한다.
또한, 시료에 수직으로 코일의 중심 축에 일치하도록 z축을 마련해 그 원점을 피처리재 표면에 잡고, 코일 하단의 좌표를 z1, 코일 상단의 좌표를 z2로 한다.
임피던스Z 및 위상각 θ의 계산방법
도 1에 나타낸 해석 모델에 있어서, 임피던스Z 및 위상각θ을 구하기 위한 계산식은 이하와 같이 하여 도출한 것이다.
우선, 이하의 계산에 있어 기초가 되는 맥스웰(Maxwell)의 방정식을 나타내면 다음 식과 같다.
Figure 112007027457387-pat00003
Figure 112007027457387-pat00004
코일에 통전하는 정현파 교류의 주파수가 수십 MHz 이하이면, 변위 전류는 무시할 수 있으므로, 수학식 1은 다음과 같은 식이 된다.
Figure 112007027457387-pat00005
이것은 도체 시료 외부의 지배 방정식이 된다. 또한, 수학식 2, 수학식 3 및 오옴의 법칙으로 부터 다음과 같은 식이 도출된다.
Figure 112007027457387-pat00006
여기서,ω는 정현파 교류의 각주파수, j는 허수 단위이다. 이 식이 도체 시료 내부의 지배 방정식이 된다.
여기서 원통 좌표(r,φ,z)를 도입하여
Figure 112007027457387-pat00007
가 되는 벡터 포텐셜
Figure 112007027457387-pat00008
를 정의한다.
Figure 112007027457387-pat00009
는 계가 회전 대칭이기 때문에 φ방향의 성분
Figure 112007027457387-pat00010
만을 가진다. 여기서,
Figure 112007027457387-pat00011
의 첨자를 생략하여
Figure 112007027457387-pat00012
라고 표기하기로 하면, 수학식 3으로부터 도체 시료 외부의 지배 방정식은 다음과 같은 식으로 주어진다.
Figure 112007027457387-pat00013
또한, 수학식 4로 부터 도체 시료 내부의 지배 방정식은 다음과 같은 식으로 주어진다.
Figure 112007027457387-pat00014
상기 수학식 5 및 수학식 6을 도 2의 경계 조건을 만족하도록 풀어서
Figure 112007027457387-pat00015
를 구하면, 그로 부터 코일의 인덕턴스가 구해진다. 이러한 해석은 일본의 오가미(尾上)가 이미 풀이 하였다(尾上守夫: 도체에 근접한 유한장 솔레노이드 코일의 해석, 일본의 전기학회지, vol.88,pp.1894-1902,(1968)). 이 풀이를 이용하면 코일의 인덕턴스 L은 다음과 같은 식으로 주어진다.
Figure 112007027457387-pat00016
여기서,?
Figure 112007027457387-pat00017
시료 표면에 놓인 코일에 전류를 흘려 측정되는 임피던스Z에는 코일의 유도계수L에 가세해 코일 나선의 저항성분R0 및 코일과 검사장치를 연결하는 케이블의 용량성분C의 영향이 포함된다. 이것을 도 2에 나타낸 등가 회로로 모델화하여 계산하면 임피던스Z는 다음과 같은 식으로 주어진다.
Figure 112007027457387-pat00018
임피던스의 절대치와 위상을 각각 |Z| 및 θ라 하면, |Z| 및 θ은 각각 다음 과 같은 식으로 주어진다.
Figure 112007027457387-pat00019
Figure 112007027457387-pat00020
[상기 수학식 1 내지 11중,
Figure 112007027457387-pat00021
:전계(벡터),
Figure 112007027457387-pat00022
:자계(벡터),
Figure 112007027457387-pat00023
:전속밀도(벡터),
Figure 112007027457387-pat00024
:자속밀도(벡터),
Figure 112007027457387-pat00025
:전류밀도(벡터),
Figure 112007027457387-pat00026
:벡터 포텐셜,
Figure 112007027457387-pat00027
:벡터 포텐셜의 원주방향성분, t:시간, j:허수단위, f:정현파 교류의 각주파수, ω:정현파 교류의 각주파수, μ0:공기의 투자율, μ1:시료의 잔류응력 발생층의 투자율, μ2:시료의 투자율, σ1:시료의 잔류응력 발생층의 전기전도율, σ2:시료의 전기전도율, ρ1:시료의 잔류응력 발생층의 저항율(=1/σ1), ρ2:시료의 저항율(=1/σ2), b:시료의 잔류응력 발생층의 깊이, L:시료표면에 놓인 코일의 인덕턴스, a:코일의 반경,
Figure 112007027457387-pat00028
:코일의 길이, n:코일의 권취수, z1:코일 하단의 좌표, z2:코일 상단의 좌표, h:코일과 시료표면의 틈(=z1), I:코일의 전류, J1:제1종 베셀(vessel)함수, R0:코일 나선의 저항성분, C:케이블의 용량성분, Re( ):복소수의 실수부, Im( ):복소수의 허수부]
이상과 같이 하여 구한 수학식 10 및 수학식 11을 이용하면, 피처리재 표면의 전자기 특성의 특징과 이 피처리재 표면에 배치된 코일을 갖춘 검사회로에서 측정되는 임피던스의 주파수 응답특성의 관계를 특정할 수 있다.
상기 계산식에 근거하여 구해진 대응관계
이상에서 설명한 해석 모델 및 계산식을 이용하는 것으로, 피처리재의 표면에 형성된 잔류응력 발생층과 임피던스의 주파수 응답특성과의 사이에 다음과 같은 대응관계가 존재하는 것을 확인할 수 있다.
산출에 있어서의 전제
계산에 의한 대응관계를 도출하여 내기에 앞서, 쇼트피닝 전후에 있어서의 임피던스의 절대치의 변화Δ|Z|과 위상각의 변화Δθ를 다음과 같이 정의했다.
　Δ|Z|=|Z|shot-|Z|non - shot
(여기서, |Z|non - shot는 쇼트피닝 처리전의 피처리재에 대해 측정된 검사회로에 있어서의 임피던스의 절대치를 나타낸다)
　Δθ= θshot - θnon - shot
(여기서, θnon - shot는 쇼트피닝 처리전의 피처리재에 대해 측정된 검사회로에 있어서의 임피던스의 위상각을 나타낸다)
쇼트피닝 처리전에 있어서, 피처리재에는 소성변형된 잔류응력 발생층은 존재하고 있지 않고, 피처리재의 표면부근에 있어서의 투자율(μ1)과, 내부에 있어서의 투자율(μ2)은 같고(μ1=μ2), 또한, 피처리재의 표면부근에 있어서의 전기전도율(σ1)과 내부에 있어서의 전기전도율(σ2)은 같은 상태에 있다(σ1=σ2).
한편, |Z|shot, θshot는 쇼트피닝 처리후의 피처리재에 대해서 측정된 검사회로에 있어서의 임피던스의 절대치 및 위상각을 나타낸다.
쇼트피닝에 의해, 피처리재의 표면은 소성변형이 생기고, 피처리재의 표면부근에 있어서의 투자율(μ1)과 내부에 있어서의 투자율(μ2)사이에 차이(μ1≠μ2)가 생기고, 또한, 피처리재의 표면부근에 있어서의 전기전도율(σ1)과, 내부에 있어서 의 전기전도율(σ2) 사이에 차이(σ1≠σ2)가 생겨, 이러한 잔류응력 발생층이 표면으로 부터 깊이b(b≠0)에서 형성되는 것으로 계산된다.
구해진 대응관계
대응관계 일반
(a)일반강재에 있어서의 Δ|Z| 및 Δθ의 주파수응답특성
많은 강재에서는, 소성변형하면 투자율이 크게 감소되고, 전기전도율이 약간 감소되는 것으로 알려져 있다.
도 6은 이 점을 전제로서 쇼트피닝후에 깊이 20μm의 잔류응력 발생층이 형성되어, 이 잔류응력 발생층에 있어서 투자율이 200×μ0로부터 100×μ0로 감소하고, 전기전도율이 4.0×106(1/Ωm)로부터 3.08×106(1/Ωm)로 감소한 것이라고 가정하고, 주파수f와 Δ|Z| 및 Δθ의 관계를 계산에 의해 구한 결과이다.
도 6에 나타난 바와 같이, Δ|Z|은 고주파수의 영역에서 급격하게 감소한다. 또한, Δθ은 감소한 후에 증가로 전환되어, Δθ 감소의 피크인 극소값(극치)을 가지는 것을 알았다.
(b) 오스테나이트강에 있어서의 Δ|Z| 및 Δθ의 주파수응답특성
스테인레스강이나 담금질후에 잔류 오스테나이트를 포함하는 강재에서는, 소성변형되면 오스테나이트가 마르텐사이트(martensite)로 변태 하기 때문에 그 투자 율이 증가한다.
도 7은 이 점을 전제로서 쇼트피닝후에 깊이 20μm의 잔류응력발생층에서 투자율이 200×μ0로부터 400×μ0로 증대되고, 전기전도율이 4.0×106(1/Ωm)로부터 3.08×106(1/Ωm)로 감소된 것이라고 가정하여, 주파수f와 Δ|Z| 및 Δθ의 관계를 계산에 의해 구한 결과다.
도 7에 나타난 바와 같이, 상기한 일반강재에 있어서의 결과와는 반대로, Δ|Z|은 고주파수의 영역에서 급격하게 증가하고, Δθ은 증가한 후에 감소로 전환되고 있어, 증가의 피크인 극대값(극치)을 가지는 것을 알았다.
특히, f와 Δθ의 관계(이하, f-Δθ선도라 칭한다)는 시료표면 전자기특성의 특징에 대응하여 현저하게 변화된다.
잔류응력의 발생 깊이와 Δθ의 주파수응답특성
도 8은 잔류응력 발생층의 투자율이 200×μ0로부터 100×μ0로 감소하고, 전기전도율이 4.0×106(1/Ωm)로부터 3.08×106(1/Ωm)로 감소한 것이라고 가정하여, 잔류응력 발생층의 깊이b가 변화되었을 때의 f-Δθ선도를 계산한 결과이다.
잔류응력 발생층의 깊이가 1∼100μm의 범위에 있어서, 잔류응력 발생층의 깊이가 증가하면, 이것에 대응하여 f-Δθ선도가 극소값을 나타내는 주파수fP가 저 주파수측으로 시프트한다.
또한, 잔류응력 발생층의 깊이가 1∼20μm의 범위에 있어서, 잔류응력 발생층의 깊이가 증가하면, 극소값의 절대치|ΔθP|도 증가한다.
같은 계산을 잔류응력 발생층의 투자율이
(1) 100×μ0로부터 50×μ0로 감소하는 경우, 및,
(2) 400×μ0로부터 200×μ0로 감소하는 경우
의 2개의 패턴에 대해서 계산한 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다.
이들 도면에 나타난 바와 같이, 도 9(투자율이 100×μ0로부터 50×μ0로 감소하는 경우)에서는 잔류응력 발생층의 깊이가 1∼150μm의 범위에 있어서, 도 10(투자율이 400×μ0로부터 200×μ0로 감소하는 경우)에서는 잔류응력 발생층의 깊이가 1∼70μm의 범위에 있어서, 극소값을 보이는 주파수fP가 잔류응력 발생층 깊이의 증가에 대응하여 확실하게 저 주파수측으로 시프트하고 있다.
또한, 도 9(투자율이 100×μ0로부터 50×μ0로 감소하는 경우)에서는 잔류응력 발생층의 깊이가 1∼40μm의 범위에 있어서, 도 10(투자율이 400×μ0로부터 200×μ0로 감소하는 경우)에서는 잔류응력 발생층의 깊이가 1∼10μm의 범위에 있어서, 극소값의 절대치|ΔθP|가 잔류응력 발생층의 깊이 증가에 대응하여 증가하고 있다.
투자율의 변화와 Δθ의 주파수응답특성
도 11은 투자율의 변화가 f-Δθ선도에 미치는 영향을 계산한 결과이다.
잔류응력 발생층의 깊이가 20μm, 저항율이 4.0×106(1/Ωm)로부터 3.08×106(1/Ωm)로 감소하는 경우에 있어서, 전기전도율의 변화가
(1) 200×μ0로부터 50×μ0로 감소하는 경우,
(2) 200×μ0로부터 100×μ0로 감소하는 경우, 및
(3) 200×μ0로부터 150×μ0로 감소하는 경우,
의 3가지 패턴을 비교하고 있다.
투자율의 감소량이 커지면 분명히 Δθ의 극소값ΔθP은 작아진다. 또한, 투자율 변화량의 대소에 따라 Δθ의 극소값ΔθP이 현저하게 변화될 뿐이며, 극소값ΔθP을 보이는 주파수fP의 변화는 미약하다.
저항율의 변화와 Δθ의 주파수응답특성
도 12은 저항율(전기전도율의 역수)의 변화가 f-Δθ선도에 미치는 영향을 계산한 결과이다.
잔류응력 발생층의 깊이가 20μm, 투자율이 200×μ0로부터 50×μ0로 감소하는 경우에 있어서, 투자율의 변화가
(1)ρ2(=25×10-8Ωm)로부터 1.1×ρ2로 증가하는 경우,
(2)ρ2(=25×10-8Ωm)로부터 1.3×ρ2로 증가하는 경우, 및
(3)ρ2(=25×10-8Ωm)로부터 1.5×ρ2로 증가하는 경우,
의 3가지 패턴에 대해서 비교했다.
저항율의 증가량이 커지면 Δθ의 극소값ΔθP은 커진다. 또한, 투자율 변화량의 대소에 따라 Δθ의 극소값이 현저하게 변화될 뿐이며, 극소값을 보이는 주파수의 변화는 미약하다.
실측에 의한 대응관계의 확인
이상과 같은 계산에 의하여 구한 대응관계의 존재는 다음에서 보이는 실험 결과에 의해서도 실증된다.
SKD61 강을 시료로 한 실측
실시예 1로서, 미립자 쇼트피닝 처리한 SKD61강에 대하여, 잔류응력의 발생상태와 Δθ 및 fP의 대응관계를 이하에서 확인하였다.
SKD61강(경도:HRC48)에 쇼트의 분사 속도를 4단계에 바꾼 미립자 쇼트피닝을 실시하여, 잔류응력의 발생상태가 다른 4종류의 시료(샘플)을 작성했다.
준비한 샘플의 표면으로 부터의 깊이와 잔류응력분포를 X선으로 조사한 결과를 도 13에 나타내었다.
분사조건의 차이에 따른 잔류응력의 발생상태에 대하여 비교하면, 분사조건 1이 가장 분사 속도가 빠르며, 큰 잔류응력이 가장 깊이까지 생겨 있었다.
분사조건 1의 다음으로 분사 속도가 빠른 것이 분사조건 2이며, 그 다음이 분사조건 3, 가장 분사 속도가 낮은 것이 분사조건 4이고, 도 13으로부터는 분사 속도의 감소에 따라서 잔류응력은 작아진다는 것과 함께, 잔류응력의 발생 깊이가 얕아졌다는 것이 확인되었다.
X선으로 잔류응력측정을 하기 전에, 상기 분사조건 1∼4의 각 시료에 대하 여, 본 발명의 방법을 적용하여 얻은 f-Δθ선도를 도 14∼도 17에 나타내었다.
f-Δθ선도의 형태는 분사조건에 따라 확연히 달랐다. 이 결과로 부터 명확하여진 바와 같이, 잔류응력 발생층이 깊어지면 Δθ의 극치ΔθP이 출현하는 주파수fP는 저 주파수측으로 시프트하고 있다. 또한, 잔류응력의 크기와 깊이에 대응하여 극소값의 절대치|ΔθP|도 변화되고 있는 것으로, 상기 계산에 의해 구한 대응관계가 실측에 의해서도 실증되었다.
따라서, 비파괴검사하고 싶은 시료에 대하여 f-Δθ선도를 측정하고, 그것을 도 14∼도 17의 결과와 비교함으로써, 그 잔류응력의 발생상태를 판정할 수 있다.
이 경우, 극치를 보이는 주파수fP나 극소값의 절대치|ΔθP|을 이용하면 편리하다.
또한, 예를 들면 잔류응력이 생긴 잔류응력 발생층의 깊이의 대표값으로서 잔류응력이 최대치의 50%가 되는 깊이를 취하고, 이것과 fP와의 관계를 도 13∼도 17로부터 구하면 도 18을 얻을 수 있다. 이것은 잔류응력이 생긴 깊이를 비파괴검사하기 위한 좋은 교정 곡선이 된다.
SCr420 강을 시료로 한 실측예
실시예 2로서, 침탄 담금질한 SCr420강에 미립자 쇼트피닝 처리한 것을 시료로 하여, 잔류응력의 발생상태와 Δθ 및 fP의 대응관계에 대해서 실측한 결과를 보였다.
도 19는 SCr420강을 미립자 쇼트피닝 처리한 전후의 잔류 오스테나이트양의 깊이 분포를 X선으로 측정한 결과이다. 침탄 담금질한 SCr420강은 잔류 오스테나이트를 포함하고 있어, 이것을 미립자 쇼트피닝 처리하면 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하여 그 함유량이 줄어든다.
도 20은 X선측정 전에 본 발명의 방법을 적용하여 얻은 f-Δθ선도이다. 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하면 투자율이 증대하므로, 이에 대응해서 f-Δθ선도는 극대값을 가지고 있는 것을 확인할 수 있어서, 상기의 계산 결과로 부터 구했던 것과 같은 관계가 존재하는 것이 실증되었다.
상기한 바와 같이 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하면 투자율이 증대되고, 또한 이 투자율의 변화는 f-Δθ선도의 변화로서 나타나기 때문에, f-Δθ선도로부터, 시료표면에 있어서의 잔류 오스테나이트 함유량의 변화를 비파괴검사하는 것도 가능하다.
비파괴검사방법
이상, 도 6∼도 20을 참조해서 설명한 바와 같이, 검사회로에 있어서의 임피 던스의 주파수응답특성, 일례로서 이 주파수응답특성을 나타내는 f-Δθ선도에는, 쇼트피닝에 의해 생긴 잔류응력의 영향에 의해 변화된 피처리재 표면의 전자기특성의 특징이 명확히 나타남과 동시에, 잔류응력의 발생상태에 대응해서 특징적인 변화를 보인다는 것이 확인되었다.
특히, Δθ의 극치ΔθP와, 이 극치ΔθP가 나타나는 주파수fP는 잔류응력 발생층의 깊이, 잔류응력 발생층의 투자율, 저항율(전기전도율)등의 전자기적 특성에 대응해서 특징적인 변화를 보인다는 것이 확인되었다.
본 발명의 비파괴검사방법은, 이러한 대응관계에 착안하여, 미리 잔류응력의 분포가 밝혀져 있는 시료(샘플) 위에 배치된 코일(그 코일을 갖춘 검사회로)에 있어서의 임피던스의 주파수응답특성을, 예를 들면 f-Δθ선도로서 취득하여 둠과 함께, 검사대상으로 삼는 시료상에 배치된 같은 코일(그 코일을 갖춘 검사회로)에 있어서의 임피던스의 주파수응답특성을 같은 방법 (예를 들면 f-Δθ선도)으로서 얻고, 양자에 있어서의 임피던스의 주파수응답특성을 f-Δθ선도에 의해 비교하는 것으로, 검사대상에 있어서의 잔류응력발생상태를 검사대상의 파괴를 수반하지 않고 검사하는 것이다.
이러한 본 발명의 방법에 의한 검사는, 예를 들면 샘플과 검사대상의 f-Δ선 도가 허용 오차의 범위내에서 일치하는가 일치하지 않는가라는 검사로서 구성하여도 좋고, 다른 예를 들면 쇼트피닝 처리 라인을 통과한 쇼트피닝후의 제품을 검사대상으로 하여, 검사한 제품의 잔류응력이 샘플과의 비교에 있어 허용 오차의 범위에 있는가 아닌가(가공 불량인가 아닌가)를 검사하기 위해 이용할 수 있다.
또한, 잔류응력의 발생상태가 다른 복수의 샘플을 미리 취득하여 둠과 함께, 잔류응력의 발생상태의 변화, 예를 들면 잔류응력의 발생 깊이, 잔류응력 발생층의 투자율, 저항율(또는 전기전도율)의 변화와 f-Δθ선도의 변화와의 대응관계를 구해 두는 것에 의해, 잔류응력의 발생상태가 미지인 검사대상에 대하여, 잔류응력 발생층의 깊이, 잔류응력 발생층의 투자율, 저항율(전기전도율)의 검사 내지는 측정을 행하도록 구성하여도 좋다.
또한, 각 샘플에 있어서의 잔류응력치(예를 들면 표면에 있어서의 잔류응력치)을 측정하고, 상술한 각 f-Δθ곡선과의 대응관계를 취득하여 두는 것에 의해, 잔류응력치의 측정에 이용할 수도 있고, 게다가, 검사대상이 오스테나이트계의 강재일 경우에는, 오스테나이트량의 변화와 f-Δθ선도와의 변화의 대응관계를 기억해 두어, 잔류 오스테나이트량의 검사 내지는 측정에 사용하는 것으로서도 좋다.
샘플의 f-Δθ선도와 검사대상의 f-Δθ선도의 비교에 있어서, 상술한 바와 같이 Δθ가 극치를 보이는 ΔθP 및 그 절대치|ΔθP|, 및 상기 극치가 발생하는 주파수fP가 잔류응력의 발생상태의 변화에 대하여 현저한 변화를 보이기 때문에, 본 발명의 방법에 있어서 샘플 데이터와 검사대상 데이터와의 비교에서는 ΔθP, |ΔθP|,및 fP의 임의의 1 또는 복수를 조합시켜서 이를 비교할 때의 포인트로 할 수도 있다.
비파괴검사장치
이상 설명한 비파괴검사방법을 실시하기 위한 본 발명의 비파괴검사장치를 일례로서 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 비파괴검사장치는 검사회로와 이 검사회로에 접속된 검사장치 본체를 갖추고 있다.
검사회로에는 검사대상인 쇼트피닝 후의 피처리재 상에 배치되는 코일이 마련되어 있고, 검사대상의 쇼트피닝 처리면에 대하여 자계발생 방향이 직교방향이 되도록 상기 처리면에 대하여 소정간격으로 코일을 배치한 상태로서, 상기 코일(보다 상세하게는 상기 코일을 갖춘 검사회로)에 있어서의 임피던스의 주파수응답특성을 측정하는 것에 의해, 검사대상에 생긴 잔류응력의 검사가 행하여진다.
도시된 실시형태에 있어서는, 상기 검사회로는 코일과, 이 코일과 검사장치 본체 사이를 접속하는 케이블만에 의해 구성되어 있지만, 본 발명의 목적에 반하지 않는 한 검사회로 속에는 다른 요소를 포함시켜도 좋다.
이 검사회로에 접속된 검사장치 본체는, 도 4에 나타난 바와 같이, 상술한 검사회로에 대하여 교류의 검사신호를 출력하며 발진 회로 등에 의해 구성된 검사신호 발생수단, 상술한 샘플데이터를 기억하기 위한 기억수단, 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수응답특성을 측정하기 위한 측정수단, 및 검사 결과를 시각적 및/또는 청각적으로 표시하는 CRT, 액정화면, 스피커 등의 표시 수단을 갖춤과 동시에, 이들 각 수단의 동작을 총괄적으로 제어하는 중앙처리 장치를 갖추고 있다.
또한, 이 중앙처리 장치에 대한 각종 지령 등을 입력하기 위한 키보드, 터치패널(touch panel) 등의 입력 수단이 마련되어져 있다.
상기 중앙처리장치는 미리 설정된 프로그램 등에 의해 규정된 동작에 따라 상술한 각 수단의 동작을 제어하는 것이며, 이 중앙처리 장치에 있어서의 프로그램 실행에 의해, 상기 각 수단의 동작을 제어하기 위해 필요한 각종제어가 실행된다.
상기 중앙처리 장치에 의해 실현되는 각 수단을 나타낸 기능 블록도를 도 5에 나타내었다.
도 5에 있어서, 검사신호 제어 수단은 발진 회로 등인 상술한 검사신호 발생수단에 대한 입력신호를 변화시켜, 검사신호 발생수단이 검사회로로 출력하는 검사신호의 주파수를 제어한다.
또한, 산정 수단은, 상술한 측정수단에 의해 측정된 검사회로의 예를 들어 임피던스에 근거하여, 예를 들어 상술한 Δθ을 산출함과 함께, 산출된 Δθ의 극치ΔθP 및 필요에 따라 그 절대치|ΔθP|를 구하고, 또한, 이 극치ΔθP를 생기게 한 검사신호의 주파수 fP를 특정한다.
비교수단은, 상기 산정 수단에 의한 산출 결과, 예를 들면 검사대상에 있어서의 ΔθP, |ΔθP|, fP등을 상술한 기억수단에 미리 기억된 샘플데이터와 비교한다.
이 비교수단에 의한 비교 결과에 근거하여, 판정수단은, 샘플데이터와 검사대상 데이터와의 일치·불일치, 또는 샘플데이터로서 기억수단에 ΔθP, |ΔθP|, fP의 변화와, 잔류응력발생층의 깊이, 잔류응력층의 투자율이나 저항율(전기전도율) 등의 대응관계가 기억되어 있는 경우에는 이 대응관계에 따라서, 잔류응력발생층의 깊이, 투자율, 저항율(전기전도율)을 판정한다.
판정수단에 의한 판정 결과는, 상술한 표시 수단에 출력되어, 시각적, 청각적으로 표시된다. 예를 들면 판정수단에 의한 판정이, 샘플데이터와 검사대상 데이터가 허용 오차의 범위내에 있는가 아닌가를 판정하여, 예를 들면 검사대상의 가공불량 등을 판정하는 것일 경우에는, 이것을 스피커에 의한 경고음 발생, 또는 경고등의 점등 등에 의해 표시하여도 좋고, 또한, 잔류응력 발생층의 깊이, 투자율, 저항율(전기전도율) 등에 대해서도 판정하는 경우에는, CRT나 액정화면 등에 수치등으로서 표시하여도 좋다.
이상에서 설명한 본 발명의 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법 및 장치에 의하면, 피처리재의 파괴를 수반하는 일 없이, 또한, 비교적 단시간으로, 또한 용이하게, 피처리재의 깊이 방향에 있어서의 분포상태를 포함한 쇼트피닝 처리면의 잔류응력 분포를 검사할 수 있다.

Claims (12)

  1. 쇼트피닝을 실시한 강재를 검사대상으로 한 잔류응력의 검사방법에 있어서,
    상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 잔류응력의 발생상태가 판명되어 있는 샘플의 쇼트피닝 처리면상에 검사회로에 설치된 코일을 배치함과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성을 측정함과 함께, 이것을 샘플 데이터로서 취득하고,
    상기 검사대상의 쇼트피닝 처리면상에, 상기 검사회로에 설치된 코일을 배치하는 것과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성을 측정함과 함께, 이것을 검사대상 데이터로서 취득하고,
    상기 검사대상 데이터와 상기 샘플 데이터를 비교하고, 상기 샘플에 대해 판명되어 있는 잔류응력의 발생상태에 근거하여, 상기 검사대상에 있어서의 잔류응력의 발생상태를 검사하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 검사회로에 입력된 상기 교류신호의 주파수 변화에 대응하여 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각 변화를 상기 임피던스의 주파수 응답특성으로서 측정하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 쇼트피닝 처리가 되 어 있지 않은 기준재의 표면상에 상기 검사회로에 설치된 코일을 배치함과 함께, 상기 검사회로에 주파수를 변화시키면서 교류신호를 입력하여, 상기 검사회로에 있어서의 전압과 전류의 위상각 변화를 기준 데이터로서 취득하고,
    상기 기준 데이터와 상기 샘플 데이터의 차, 및 상기 기준 데이터와 검사대상 데이터의 차로서 상기 샘플 데이터와 상기 검사대상 데이터를 비교하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 위상각차가 주파수의 변화에 대해서 변화의 피크를 나타내는 값을 극치으로서 구하여, 상기 극치 및/또는 상기 극치가 발생하는 주파수를, 상기 검사대상 데이터 및 샘플 데이터의 비교 포인트로 하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 검사대상 데이터와 상기 샘플 데이터의 비교에 근거하여, 쇼트피닝에 의해 검사대상의 표면에 생기는 잔류응력 발생층의 깊이를 검사 또는 측정하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 검사대상 데이터와 상기 샘플 데이터의 비교에 근거하여, 쇼트피닝에 의한 잔류응력의 부여에 의해 생기는 잔류응력 발생층의 투자율 및/또는 저항율을 검사 또는 측정하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사방법.
  7. 쇼트피닝을 실시한 강재를 검사대상으로 한 잔류응력의 검사장치에 있어서,
    검사대상상에 배치되는 코일을 갖춘 검사회로와,
    상기 검사회로에 대하여 주파수를 변화시키면서 교류신호를 출력하는 검사신호 발생수단과,
    상기 검사회로에 있어 임피던스의 주파수 응답특성을 측정하는 측정수단과,
    상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 잔류응력의 발생상태가 판명되어 있는 샘플상에 상기 검사회로의 상기 코일을 배치하여 측정한 임피던스의 주파수 응답특성을 샘플 데이터로서 기억하는 기억수단과,
    상기 검사대상상에 상기 검사회로의 상기 코일을 배치하여 측정된 상기 검사회로의 임피던스의 주파수 응답특성을 검사대상 데이터로 하여, 상기 검사대상 데이터를 상기 기억수단에 기억된 상기 샘플 데이터와 비교하는 비교수단과,
    상기 비교수단에 의한 비교 결과에 근거하고, 상기 검사대상에 있어 잔류응력의 발생상태를 상기 샘플에 대해 판명되어 있는 잔류응력의 상기 발생상태에 근거하여 판정하는 판정수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 측정수단이 상기 검사대상 데이터로서, 상기 검사회로에 입력된 상기 교류신호의 주파수 변화에 대응하여 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각 변화를 측정함과 함께,
    상기 기억수단이 상기 샘플 데이터로서, 상기 입력신호의 주파수 변화에 대응한 상기 샘플에 있어서의 상기 검사회로에서 생기는 전압과 전류의 위상각 변화를 기억하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기억수단이 상기 검사대상과 동재질이며, 또한, 쇼트피닝 처리가 되어 있지 않은 기준재에 대해 상기 검사회로에서 발생한 전압과 전류의 위상각 변화를 기준 데이터로서 기억함과 함께,
    상기 비교수단이 상기 기준 데이터와 상기 샘플 데이터의 차와, 상기 기준 데이터와 상기 검사대상 데이터의 차를 비교하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 위상각차가 주파수의 변화에 대하여 변화의 피크를 나타내는 값을 극치로 하여, 상기 비교수단이 상기 극치 및/또는 상기 극치가 발생하는 주파수를, 상기 검사대상 데이터 및 샘플 데이터의 비교 포인트로 하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 기억수단이 상기 샘플 데이터로서 잔류응력 발생층의 형성깊이 변화와 이 잔류응력 발생층의 형성깊이 변화에 수반해 변화하는 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성과의 대응관계를 기억함과 함께,
    상기 판정수단이 상기 비교수단에 의한 비교 결과에 대응하여, 상기 대응관 계에 근거하여 검사대상의 표면에 생긴 잔류응력 발생층의 형성깊이를 판정하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 기억 수단이 상기 샘플 데이터로서, 잔류응력 발생층의 투자율 및/또는 저항율의 변화와, 이 투자율 및/또는 저항율의 변화에 수반해 변화하는 상기 검사회로에 있어서의 임피던스의 주파수 응답특성과의 대응관계를 기억함과 함께,
    상기 판정수단이 상기 비교수단에 의한 비교 결과에 대응하여, 상기 대응관계에 근거하여 검사대상의 표면에 생긴 잔류응력 발생층의 투자율 및/또는 저항율을 판정하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 처리면의 비파괴검사장치.
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