WO2019172338A1 - 超音波を用いる検査方法 - Google Patents

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ultrasonic
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隆 豊住
横溝 穂高
誠 大坪
秀平 鈴木
昭彦 小畑
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帝人株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for inspecting a material to be inspected at a temperature higher than the ambient temperature using ultrasonic waves, and a method for manufacturing a molding material including a method for inspecting the molding material as a material to be inspected by the inspection method. .
  • the most typical non-destructive inspection method for materials is an inspection method using ultrasonic waves.
  • an ultrasonic transmitter and a receiver having directivity are opposed to each other on both sides of a plate material that is an object to be inspected, and pulse modulation is performed from one transmitter.
  • Ultrasonic wave that emits sound waves receives ultrasonic waves at the opposite receiver, measures the propagation time of ultrasonic waves with a signal processing circuit, and detects internal defects of the plate material that is the object to be inspected without contact
  • a sonic material inspection device is described.
  • an object of the present invention is to provide an inspection method capable of appropriately and efficiently ultrasonically inspecting a material to be inspected at a temperature higher than ambient temperature.
  • An inspection method using ultrasonic waves including the following steps 201 to 301, Step 201 is performed in a state where the surface temperature of the material to be inspected ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C., A method for inspecting a material to be inspected, wherein the inspection using ultrasonic waves in step 301 satisfies a refractive attenuation factor ⁇ 1.5% in echo intensity measurement.
  • Step 201 A step of spraying a fluid from a spray port on a material to be inspected.
  • Step 301 A step of inspecting a material to be inspected using ultrasonic waves after the step 201 or simultaneously with the step 201. 2. 2.
  • the inspection using ultrasonic waves in the step 301 at least one pair of ultrasonic probes are arranged so as to face each other with the material to be inspected without contacting the material to be inspected, and one of the ultrasonic probes is arranged. 3.
  • the inspection method according to item 1 or 2 comprising transmitting an ultrasonic wave from the child and receiving the transmitted ultrasonic wave with the other ultrasonic probe. 4). 4.
  • a material to be inspected As a material to be inspected, a material having a surface temperature ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C. is used, and in step 201, a fluid is sprayed to thereby at least a part of the different atmosphere layer in contact with the surface of the material to be inspected. Replace with fluid to make the fluid atmosphere area, 7.
  • the fluid atmosphere region is replaced by a fluid and is at least part of a different atmosphere layer existing in a region within 3 mm from the surface of the material to be inspected toward the outside of the material to be inspected. . 9.
  • step 201 As a material to be inspected, a material having a surface temperature-atmosphere temperature> 2 ° C. and having a different atmosphere layer in contact with one surface and another surface opposite to the surface.
  • fluid is sprayed, and at least a part of each of the different atmosphere layers is replaced with fluid to form two or more fluid atmosphere regions, 9.
  • the fluid sprayed onto the material to be inspected has a flow velocity in the direction parallel to the surface of the material to be inspected of 1 m / s or more, and the Reynolds number is 100,000 or less.
  • a material to be inspected having a surface temperature ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C. is used, and this is a process 201 which is “a step of spraying a fluid from a spray port to a material to be inspected”. Then, by spraying a fluid, at least a part of the dissimilar atmosphere layer existing in contact with the surface of the material to be inspected is replaced with a fluid to form a fluid atmosphere region, In step 301, which is “step of inspecting a material to be inspected using ultrasonic waves after or simultaneously with step 201”, ultrasonic waves are propagated to the fluid atmosphere region in step 301.
  • the invention of the inspection method of the material to be inspected, and the inventions of the above items 2-6 and 8-20 in which the inspection method is regarded as the invention of item 1 are also included.
  • Inspected material and ultrasonic probe for inspecting a material to be inspected that is flat and rectangular in shape in the thickness direction (hereinafter sometimes referred to as a rectangular sample) using ultrasonic waves.
  • a rectangular sample It is a schematic diagram which shows the example of arrangement
  • the description of the holding device and the conveying device of the material to be inspected, and the holding / moving device of the ultrasonic probe is omitted. Since the rectangular sample is at a temperature higher than 2 ° C. above the ambient temperature, a different atmosphere layer is formed around it, and ultrasonic waves are refracted significantly at the boundary between the ambient atmosphere and the different atmosphere layer during inspection.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the arrangement and moving direction of a material to be inspected and an ultrasonic probe when a rectangular sample is inspected simultaneously with step 201 or after step 201 using ultrasonic waves in step 301.
  • description of a part of apparatus is abbreviate
  • a dissimilar atmosphere layer is formed around a rectangular sample at a temperature higher than 2 ° C. above the ambient temperature.
  • a part of the dissimilar atmosphere layer is replaced with a fluid component layer by spraying the fluid.
  • step 201 and step 301 In carrying out inspection by continuously performing the operations of step 201 and step 301 while conveying a long rectangular sample in the MD direction, five pairs of ultrasonic probes and these five pairs of ultrasonic probes have Using a fluid spraying tube connected by a connecting arm (a thin wide-mouth nozzle is attached to the outlet), the fluid spraying port is also used to move the five pairs of ultrasonic probes in the MD direction or the TD direction.
  • FIG. 1 It is the schematic diagram which showed the aspect which interlock
  • An example of the shape of a thin wide-mouth nozzle that is attached to a fluid spray port and enables efficient fluid spray on the surface of the material to be inspected will be shown. Arrows in the figure indicate fluid blowout.
  • An example of the shape of the nozzle attached to a fluid spraying opening is shown.
  • An example of the shape of the nozzle attached to a fluid spraying opening is shown.
  • An example of the shape of the nozzle attached to a fluid spraying opening is shown.
  • An example of the shape of the nozzle attached to a fluid spraying opening is shown.
  • FIG. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a waveform in a case where there is a lot of attenuation due to ultrasonic refraction at a boundary between a different atmosphere layer generated on the surface of a material to be inspected and a surrounding atmosphere in echo intensity measurement in ultrasonic inspection.
  • echo intensity measurement in ultrasonic inspection it is a schematic diagram that outlines the waveform when attenuation due to ultrasonic refraction at the boundary between the different atmosphere layer generated on the surface of the material to be inspected and the surrounding atmosphere is extremely small .
  • a method for inspecting a material to be inspected including the following steps 201 to 301, as a method for efficiently and accurately inspecting a material to be inspected at a temperature higher than the ambient temperature using ultrasonic waves, , Step 201 is performed in a state where the surface temperature of the material to be inspected ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C., Disclosed is a method for inspecting a material to be inspected, in which the inspection using ultrasonic waves in step 301 satisfies the refractive attenuation factor ⁇ 1.5% in the measurement of echo intensity.
  • Step 201 A step of spraying a fluid from a spray port on a material to be inspected.
  • Step 301 After step 201 or simultaneously with step 201, a step of inspecting the material to be inspected, particularly the inside thereof, using ultrasonic waves.
  • step 201 a supplementary description will be made of the state of the surface temperature of the material to be inspected ⁇ the ambient temperature> 2 ° C. in step 201, that is, the state in which the surface temperature of the material to be inspected is higher than the ambient temperature by 2 ° C. Even if the atmosphere of the entire place where the inspection is performed, including the position where the ultrasonic probe transmits and receives ultrasonic waves, is maintained at a room temperature of about 20 ° C. with an air conditioner or the like when the step 201 is performed, When the material is in a high temperature state, a space having a temperature higher than the ambient temperature may exist in the vicinity of the surface of the material to be inspected due to heat radiation from the material to be inspected. It is preferable that there is a difference of 2 ° C. or more between the substantially layered space and the ambient temperature because the effect of the present method becomes more advantageous.
  • a manufacturing method including at least one of a raw material, an in-process intermediate, or a product in the above inspection method is also shown.
  • An example of such a manufacturing method is a method for manufacturing a molding material, which includes inspecting the molding material as a material to be inspected in the inspection method.
  • the term “the present method” without any special note refers to both an inspection method and a manufacturing method including inspection by the inspection method.
  • the surface temperature of the material to be inspected is higher by 5 ° C. or more than the ambient temperature because the significance of using the present invention is increased, more preferably 8 ° C. or higher, and more preferably 12 ° C. or higher. preferable.
  • the surface temperature of the material to be inspected is higher than the ambient temperature, that is, there is no strict limit on the upper limit of the temperature difference, but it may be 150 ° C. or lower in that most inspections are applicable, and if further limited, 100 ° C. or lower 50 degrees C or less may be sufficient.
  • step 201 is performed in a state where the surface temperature of the material to be inspected ⁇ the ambient temperature> 2 ° C. As an example of this state, the surface temperature of the material to be inspected ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C.
  • the inspection using ultrasonic waves in step 301 includes propagating ultrasonic waves to the surface of the material to be inspected and where the fluid flows in step 201. Furthermore, in step 201, the sprayed fluid is also applied to the surface of the material to be inspected, which passes when the ultrasonic wave irradiated to the material to be inspected passes through the inside of the material to be inspected and then goes outside.
  • the ultrasonic inspection a phenomenon in which the ultrasonic wave is refracted at the boundary between different atmospheres and the echo intensity is remarkably reduced is observed in the ultrasonic inspection (in the present invention, the ultrasonic wave is refracted). (Which may be referred to as attenuation or refraction attenuation).
  • the effect of the method of propagating the ultrasonic waves to the place where the fluid flows in the step 201 is that the ultrasonic inspection includes at least one pair of ultrasonic probes, which are the materials to be inspected. Where the fluid is sprayed on both sides of the material to be inspected facing the ultrasonic probe when it is placed so as to face each other with the material to be inspected without touching it If the ultrasonic wave is propagated, it becomes more prominent.
  • the method includes transmitting an ultrasonic wave from the ultrasonic probe and receiving the transmitted ultrasonic wave with the other ultrasonic probe. This is because the inspection can be performed with high accuracy and efficiency.
  • the non-contact type ultrasonic inspection method in which the ultrasonic probe is inspected without being in contact with the material to be inspected is, for example, a contact type ultrasonic inspection even when the material to be inspected is extremely soft.
  • the surface of the material to be inspected is not pushed and deformed by the probe, and ultrasonic inspection can be performed with high accuracy, which is preferable in this method.
  • the non-contact type ultrasonic inspection is the same as the material to be inspected and the probe as in the case of the contact type ultrasonic inspection. This is preferable because it does not wear or scratch each other.
  • the ultrasonic wave used in the step 301 of this method has a sufficient directivity when it is an ultrasonic wave having a frequency of 100 kHz to 1000 kHz, and is used in the atmosphere (in many cases, in the air) or in the material to be inspected. It is preferable because extreme attenuation does not occur when propagating, and it has sufficient resolution to detect a defect or the like in the material to be inspected.
  • the ultrasonic frequency is more preferably 200 kHz to 800 kHz, and still more preferably 400 kHz to 600 kHz.
  • the fluid sprayed on the material to be inspected in step 201 of the present method can be used without particular limitation as long as it does not adversely affect the propagation of ultrasonic waves, the material to be inspected, the surrounding environment, the human body, etc. It is preferable that it is at least one selected from the group consisting of air, water vapor, inert gas, and mist-like water because it is easily available.
  • the inert gas is exemplified by at least one selected from nitrogen, carbon dioxide, helium, neon, argon, krypton, and xenon.
  • step 301 is performed simultaneously with step 201, and if the difference between the surface temperature of the material to be inspected at the time of inspection and the ambient temperature is 5 ° C. or more, the temperature immediately after being manufactured or processed is It is preferable that a higher material to be inspected can be inspected quickly without providing much cooling time, that is, the time required for inspection can be shortened.
  • a material having a surface temperature ⁇ atmosphere temperature> 2 ° C. is used as a material to be inspected, and a fluid is sprayed on the material in step 201 to thereby form a different atmosphere layer in contact with the surface of the material to be inspected.
  • ultrasonic inspection in step 301 is performed by propagating ultrasonic waves to the fluid atmosphere region, ultrasonic echo intensity measurement is performed. Is preferable because attenuation of ultrasonic waves due to refraction at the boundary between different atmospheres is reduced.
  • the different atmosphere layer is an atmosphere layer in which the propagation behavior of ultrasonic waves is significantly different from the surrounding atmosphere.
  • the material to be inspected is higher than the surrounding temperature (atmosphere temperature)
  • the high temperature generated by heating the atmosphere in the vicinity of the material to be inspected Since the density of the atmosphere layer is reduced, the atmosphere layer is often a different atmosphere layer.
  • a constituent atmosphere such as an additive decomposes in the material to be inspected to generate a gas, and the decomposed gas stays in the vicinity of the material to be inspected to form a different atmosphere layer.
  • the inspection of the material to be inspected by the ultrasonic wave in the step 301 is performed by propagating the ultrasonic wave to a place where the different atmosphere layer exists on the surface of the inspection material, the boundary surface between the peripheral atmosphere and the different atmosphere layer is formed on the boundary surface. Since the curved surface portions are generated by the fluctuation, the ultrasonic waves are partially refracted at the curved surface portions, and the proportion of the component that travels straight in the propagated ultrasonic waves is significantly reduced. As a result, the ultrasonic echo intensity measured in the inspection is significantly lower than or equal to that of the material to be inspected, or when it is affected by voids or foreign objects in the material to be inspected. In other words, it is difficult to obtain an appropriate inspection result of the material to be inspected.
  • ultrasonic waves are generated when the fluid atmosphere region is replaced by the fluid and becomes at least a part of the different atmosphere layer existing in a region within 3 mm from the surface of the material to be inspected toward the outside of the material to be inspected.
  • the ultrasonic wave is refracted at the boundary between different atmosphere layers, thereby effectively suppressing the occurrence of a point where the observed echo intensity becomes extremely low. All of the different atmosphere layers existing in a region within 3 mm from the surface of the material to be inspected to the outside of the material to be inspected may be replaced with a fluid to become a fluid atmosphere region.
  • the direction from the surface of the inspection material to the outside of the material to be inspected is obtained by substituting at least a part of the different atmosphere layer existing in the region within 3 mm from the surface of the inspection material to the outside of the material to be inspected with a fluid to form a fluid atmosphere region If there is a dissimilar atmosphere layer in a region further away than 3 mm, it is preferable to replace it with a fluid to obtain a fluid atmosphere region in order to obtain a more accurate inspection result.
  • a surface temperature-atmosphere temperature> 2 ° C. As a material to be inspected, a surface temperature-atmosphere temperature> 2 ° C., and a different atmosphere layer is in contact with one surface and another surface facing the surface.
  • a fluid is sprayed on this, and at least a part of each of the different atmosphere layers is replaced with the fluid to form two or more fluid atmosphere regions. It is preferable to perform the inspection using the method by propagating ultrasonic waves from one of the fluid atmosphere regions to the other because the inspection can be performed more efficiently.
  • step 201 when the fluid sprayed on the material to be inspected has a flow velocity in the direction parallel to the surface of the material to be inspected of 1 m / s or more and the Reynolds number is 100,000 or less, It is preferable because attenuation due to refraction of sound waves is less likely to occur. This is presumably because the different atmosphere layer is efficiently replaced with the fluid atmosphere region by fluid spraying under the above conditions.
  • the fluid flow velocity in the direction parallel to the surface of the material to be inspected is more preferably 3 m / s or more and even more preferably 5 m / s or more under the condition that the Reynolds number is 100,000 or less.
  • the upper limit of the fluid flow velocity is not strictly limited, if it is intentionally provided, it is preferably 50 m / s or less, and more preferably 20 m / s or less.
  • the Reynolds number is more preferably 75,000 or less, even more preferably 50000 or less, and particularly preferably 20000 or less.
  • the lower limit of the Reynolds number is not strictly limited, but if it is intentionally provided, it is preferably 500 or more, and more preferably 1000 or more.
  • the horizontal component of the representative flow velocity of the fluid is Uh (m / s), and the linear distance from the fluid spray port to the end of the material to be inspected (the fluid spray side, the end in the TD direction in FIG. 3).
  • the Reynolds number may be called a pseudo Reynolds number because it can be understood that it is strictly different from a general Reynolds number.
  • the angle at which the fluid is sprayed on the material to be inspected is preferably within ⁇ 45 degrees with respect to the surface of the material to be inspected, which is effective in suppressing attenuation due to refraction of ultrasonic waves during inspection, preferably ⁇ 40 It is more preferable that it is within the range, and it is even more preferable that it is within ⁇ 35 degrees.
  • the negative spray angle indicates the angle at which the fluid is sprayed on the lower surface side of the material to be inspected as illustrated in FIG.
  • the same angle may be sufficient by the upper surface side and lower surface side of a to-be-inspected material, and a different angle may be sufficient as it.
  • the same spray angle may be used for all the fluid spray ports, or the fluid may be sprayed at different spray angles.
  • the fluid is sprayed so that the fluid sprayed on the surface flows substantially parallel to the surface of the material to be inspected at this location, it is preferable because attenuation due to refraction of ultrasonic waves is extremely suppressed.
  • the term “substantially parallel” is not limited to the state in which the two lines, surfaces, or directions of interest are completely parallel to each other, but to the extent that there is no problem in solving the problem according to the present invention. Including the state slightly deviated from perfect parallelism.
  • the thickness of the material to be inspected is preferably 0.1 mm or more because it is particularly suitable for ultrasonic inspection.
  • the thickness of the material to be inspected is more preferably 0.5 mm or more, and even more preferably 1.0 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the material to be inspected is not particularly limited, but is preferably 20 mm or less because many materials to be inspected are applicable, and more preferably 10 mm or less.
  • the material to be inspected is preferably a metal-based material or a resin-based material, and in particular, magnesium, aluminum, iron, and a fiber-reinforced resin composite material (eg, glass fiber-reinforced thermosetting resin, glass fiber-reinforced heat).
  • a fiber-reinforced resin composite material eg, glass fiber-reinforced thermosetting resin, glass fiber-reinforced heat.
  • the inspection material may contain the said material and may consist of said material substantially.
  • the material to be inspected in this method is substantially plate-shaped because it is easy to perform ultrasonic inspection and fluid spraying.
  • the substantially plate shape is a surface having the largest area (maximum surface) of the material to be inspected and a surface opposite to the surface (the surface having the same area as the maximum surface but smaller than the maximum surface).
  • the semi-maximum surface is held with the upper surface as the upper surface and the other as the lower surface, and the thickness dimension when the material to be inspected is viewed from the horizontal direction is viewed from the vertical direction (thickness direction) from the top.
  • the shape is smaller than the width and depth of the case. Note that some thickness dimensions may be larger than the width dimension and the depth dimension.
  • the substantially plate-shaped material to be inspected may have a certain level of step or inclination when viewed from the horizontal direction in the above-mentioned holding state. Examples are those in which the ratio of the thickness of the thick part to the thinnest part is more than 1 and 5 or less, more preferably more than 1 and 3 or less.
  • the substantially plate-shaped inspection material may be a curved plate.
  • the substantially plate-shaped material to be inspected typically has a rectangular shape when viewed in the thickness direction in the above holding state, but the shape is a polygon other than a rectangle, a circle, or an indeterminate shape. Or one having one or more through holes in the thickness direction. It is more preferable that the material to be inspected in this method is not only substantially plate-like but also substantially plate-like.
  • the substantially flat shape means that the shape when viewed from the horizontal direction in the above-mentioned holding state is a substantially flat plate, that is, no obvious step or change in thickness of more than twice, and it is versatile and easy to inspect. Is preferable.
  • the spray angle can also be shown as an angle with respect to the horizontal plane at the center of the plate thickness.
  • the material to be inspected is substantially plate-shaped with a slant in thickness
  • the ultrasonic probe is placed so that its axis is perpendicular to the slanted surface, inspection with higher accuracy is possible.
  • the inclined surface may be used as a reference surface, and the fluid may be sprayed at the preferable spray angle.
  • This method is particularly preferable when the material to be inspected is a substantially plate shape having an inclined thickness shape, and the inspected portion where the surfaces in the thickness direction of the material to be inspected are substantially parallel to each other.
  • the inspection may be performed by propagating the ultrasonic wave to a portion that can be regarded as a flat plate shape.
  • the ultrasonic probe is arranged so that its axis is positioned vertically, a more accurate inspection result can be obtained, and it is preferable to spray the fluid at the above-mentioned preferable spray angle with the tangent plane as a reference surface. You can go.
  • step 301 it is preferable that the material to be inspected is continuously supplied to the place (inspection place) where the inspection is performed using ultrasonic waves, so that the inspection can be performed efficiently.
  • a method for continuously supplying the material to be inspected to the inspection place a method using a device such as a belt conveyor, a roller, or a robot hand is preferable according to the shape of the material to be inspected.
  • step 301 inspection is performed using ultrasonic waves while the material to be inspected and the ultrasonic probe are moving, and a fluid spray port is adapted to the movement of the ultrasonic probe.
  • a fluid spray port is adapted to the movement of the ultrasonic probe.
  • the fluid spray port moves in accordance with the movement of the ultrasonic probe means that the ultrasonic probe and the fluid spray port move in the same direction and at the same speed.
  • the mode in which the fluid spraying port is moved in accordance with the movement of the ultrasonic probe may be performed at the same time or separately.
  • the fluid spray port may be connected directly or indirectly to the ultrasonic probe.
  • a device that moves the spray port of the fluid in accordance with the movement of the ultrasonic probe by numerical control or the like may be used.
  • step 201 if the difference between the surface temperature of the material to be inspected and the ambient temperature is 5 ° C. or more before spraying the fluid, the difference between the surface temperature of the material to be inspected and the ambient temperature is less than 5 ° C.
  • the fluid is sprayed on the material to be inspected until further, and the state of less than 5 ° C. is maintained and the ultrasonic inspection in step 301 is performed, the attenuation due to the refraction of the ultrasonic wave is reduced particularly in the ultrasonic inspection. It is preferable because it is possible.
  • the temperature difference is more preferably 2 ° C. or less.
  • step 301 the inspection data using ultrasonic waves is converted into an image and the pass / fail determination is performed based on the image, so that the pass / fail determination can be made quickly.
  • the method for imaging data is not particularly limited. In many cases, the purchase of an ultrasound examination apparatus provides imaging software along with a data processing computer terminal.
  • the step 301 is performed simultaneously with the step 201, and the direction in which the fluid is sprayed on the material to be inspected in the step 201 and the material to be inspected in the step 301, particularly the inside thereof, are inspected using ultrasonic waves.
  • the direction in which the ultrasonic wave is propagated is not the same because the inspection can be performed efficiently and the ultrasonic wave attenuation due to refraction is reduced in the ultrasonic inspection.
  • ultrasonic inspection can be performed with higher accuracy. Is preferable.
  • the term “substantially vertical” means not only a state in which the two lines, planes, or directions of interest are completely vertical, but also there is no problem in solving the problem according to the present invention. If it is about a degree, it includes a state slightly deviated from complete vertical. If the numerical range is deliberately defined for this slightly deviated state, a state deviated from vertical in an angular range of about ⁇ 3 ° from the complete vertical state is exemplified, and preferably about ⁇ 1 ° from the complete vertical state The state which shifted
  • the method of manufacturing the product which includes inspecting raw materials, in-process intermediates, or products as materials to be inspected by the inspection method disclosed herein, is superior in efficiency and accuracy of ultrasonic inspection, that is, higher. It is preferable because it provides high-quality products with high productivity.
  • the material to be inspected is a molding material, and a molding material manufacturing method including inspecting the molding material by the above-described inspection method, in other words, molding including inspecting the molding material after inspecting by the above-mentioned inspection method
  • the method for producing a body is preferable as a method for producing a molding material or a molded body because the efficiency and accuracy of ultrasonic inspection are excellent.
  • the molding material is selected from the group consisting of magnesium, aluminum, iron, glass fiber reinforced thermosetting resin, glass fiber reinforced thermoplastic resin, carbon fiber reinforced thermosetting resin, and carbon fiber reinforced thermoplastic resin. At least one is preferred.
  • the step 201 is a step of spraying a fluid from the spray port on the material to be inspected, and can also be referred to as a fluid spraying step.
  • Examples of the facility for spraying fluid include a fluid supply port, a fluid supply or generation device, a fluid conduit, and a fluid flow control device.
  • the angle is set so that the fluid is sprayed at a predetermined angle with respect to the material surface as described above. It is preferable because it is easy to adjust.
  • the fluid spraying port may be movable so that the fluid spraying can be performed in accordance with the movement of the material to be inspected or the ultrasonic probe, and the fluid spraying port is connected to the ultrasonic probe. It may be connected and it may be the structure which moves the other according to one movement.
  • the fluid spray port may be the outlet end of the fluid conduit as it is, or a nozzle may be attached.
  • nozzles nozzles of various shapes and materials can be used as appropriate, but so-called swivel nozzles are preferable because fluid can be efficiently sprayed. Examples of nozzle shapes are shown in FIGS. 6A to 6G. It is preferable to use a nozzle that is flat and sprayed with a fluid in a wide state as shown in FIG. 6A because fluid spraying can be efficiently performed in a wider range with respect to the flow rate of the fluid.
  • the nozzles shown in FIGS. 6B and 6C can also be used. The nozzle shown in FIG.
  • 6D has an arc-shaped fluid spray port, and is suitable, for example, when it is desired to spray the fluid as uniformly as possible on the convex curved portion of the surface of the curved plate-shaped material to be inspected.
  • the nozzles shown in FIGS. 6E, 6F, and 6G can also be used.
  • the fluid supply or generation device used for fluid spraying of the present method can also be appropriately selected and used according to the fluid without any particular limitation.
  • the fluid is a gas
  • it may be supplied from a gas tank or a gas cylinder through a conduit, and the target component gas separated by a gas-liquid separator or a gas separator can also be used.
  • the fluid is air
  • the air flow generated by a blower, a compressor, or a large cold air device can be more easily used for spraying the fluid by feeding it into a conduit.
  • the liquid When the fluid is a liquid, the liquid may be sent from a tank or the like with a pump or the like and sprayed onto the material to be inspected from the fluid spraying port, or the liquid may be used as a mist for spraying.
  • a mist may be mixed with a gaseous fluid and used for spraying.
  • the fluid used for spraying may be one kind or plural kinds, and may be a mixture of gas and liquid.
  • Preferred fluids used in this method are as described above.
  • the fluid is not limited to these fluids, and preferred fluids can be appropriately used according to the characteristics of the material to be inspected and the inspection conditions.
  • the step 201 may be performed before the step 301 related to the ultrasonic inspection or may be performed simultaneously with the step 301.
  • step 301 is a step of inspecting a material to be inspected, particularly the inside thereof, using ultrasonic waves after step 201 or simultaneously with step 201.
  • ultrasonic waves refer to high-frequency sound waves having a frequency exceeding 20 kHz (20,000 Hz), which is the upper limit of the frequency range of sounds that humans can hear.
  • a sound wave having a frequency exceeding 16 kHz (16,000 Hz) can be used for the inspection as an ultrasonic wave, and even with this method, a sound wave of 20 kHz or less can be used as long as the target inspection can be performed.
  • Use ultrasound The preferable frequency of the ultrasonic wave used in this method is as described above.
  • Ultrasonic waves tend to be transmitted in the order of gas ⁇ liquid ⁇ solid, have high straightness, and reflect at the interface of different substances when propagating. Therefore, when the ultrasonic wave propagates through the object, if the inside of the object is completely uniform, reflection will occur uniformly on the surface opposite to the surface where the ultrasonic wave propagated to the object. If there is a space, a different structural state, or a heterogeneous part such as a different substance, the ultrasonic wave is reflected at the boundary surface, that is, a unique point occurs in the reflection / transmission behavior of the ultrasonic wave in the object.
  • the ultrasonic wave used for the inspection may be a pulse wave or a continuous wave, or both of them may be used.
  • the inspection using ultrasonic waves used in the step 301 has been transmitted and transmitted through the material to be inspected by one ultrasonic probe. It may be a reflection type that performs both reception of ultrasonic waves, or may be either a reflection type or transmission type in which transmission and reception of ultrasonic waves are performed by separate probes. Therefore, the echo intensity related to this method may be a transmitted echo intensity or a reflected echo intensity depending on the ultrasonic transmission / reception method used.
  • the inspection using ultrasonic waves performed in this method is a contact method in which a probe is brought into contact with a material to be inspected to propagate ultrasonic waves, and the inspection site of the material to be inspected is a liquid that is a contact substance (in many cases, An immersion method in which ultrasonic waves are propagated by immersing in water), a probe is placed away from the material to be inspected, and ultrasonic waves are applied through an atmosphere (mainly air) layer without using a contact substance. Any of the non-contact aerial methods for propagating to the inspection material may be used.
  • the ultrasonic inspection method which is a non-contact aerial method
  • the ultrasonic inspection method is particularly effective because it can perform inspection safely and efficiently even when the material to be inspected is at a high temperature, and does not require an apparatus or process for removing contact substances.
  • a plurality of contact methods, immersion methods, and non-contact aerial methods may be used in combination, and an ultrasonic inspection method that does not correspond to these methods can also be applied to this method.
  • the ultrasonic probe used in the ultrasonic inspection in step 301 is not particularly limited, and is generally transmitted by vibrating a piezoelectric element to generate and transmit ultrasonic waves, and propagated in the material to be inspected. It may have a reception function for receiving ultrasonic waves, and even if one ultrasonic probe has both a transmission function and a reception function, a transmission probe and a reception probe May be separate. When the probe for transmission and the probe for reception are separate, that is, when ultrasonic inspection is performed using a pair of ultrasonic probes, the pair of ultrasonic probes should be sandwiched between materials to be inspected.
  • a pair of ultrasonic probes may be arranged in a V shape with respect to the surface of the material to be inspected, and ultrasonic waves are transmitted obliquely from the one probe to the surface of the material to be inspected.
  • the ultrasonic wave reflected from the material to be inspected may be received by the other probe.
  • a plurality of pairs of ultrasonic probes may be used, and in this case, each pair of ultrasonic probes may be in the same arrangement or in different positions.
  • step 301 when inspecting a moving inspection material, not only reciprocating the ultrasonic probe in the width direction (TD direction) of the inspection material but also the moving direction of the inspection material ( In the MD direction), using the equipment that can reciprocate the ultrasonic probe, the ultrasonic probe is moved in the same direction as the MD direction of the material to be inspected or in the opposite direction, and the inspection is performed. If the fluid spraying in step 201 is performed simultaneously with step 301, the fluid spraying port can also be moved in accordance with the ultrasonic probe.
  • This method of moving the probe in accordance with the movement of the material to be inspected is extremely efficient and accurate in inspection, and the raw material that the material to be inspected can be continuously accepted in the process. It is suitable for inspection and manufacturing of process intermediates that require a product, or products that are continuously produced and shipped.
  • the ultrasonic inspection apparatus receives an ultrasonic wave propagated to a material to be inspected by a probe having a receiving function, converts the received ultrasonic wave into an electric signal by a piezoelectric element, and At that time, it is highly accurate to have a mechanism for detecting a heterogeneous part of the material to be inspected by analyzing the waveform of the ultrasonic wave, especially the peak of the waveform of each pulse of continuously irradiated pulses. An inspection result is obtained and preferable.
  • step 301 an electrical signal obtained by converting the received ultrasonic wave is inspected if it is graphed or imaged after performing necessary processing according to target information, if necessary.
  • This is preferable because the results can be easily understood.
  • a B-scope image of the tomographic material to be inspected showing the position (one-dimensional) of the probe on the material to be inspected and time on the rectangular coordinates, ultrasonic probe
  • a C scope in which the received echo intensity at a certain depth in the child is intensity-modulated and the position (two dimensions) on the material to be inspected is displayed as a rectangular coordinate.
  • the difference in ultrasonic propagation behavior is indicated by the difference in color and shade, so it is easy to grasp the existence of voids and foreign matters in the material to be inspected, and quickly judge whether it is good or bad can do.
  • FIG. 7A and FIG. 7B are schematic diagrams that are very schematic drawings of continuous plots of A scope waveform peaks.
  • the valleys in the waveform plot of the echo intensity are extremely deep and have different levels. As a result, it becomes difficult to determine the presence or absence of valleys due to voids or foreign matters in the material to be inspected, and there is a risk that the reliability of the obtained inspection results will be low.
  • an ultrasonic inspection is performed by spraying a fluid on the material to be inspected.
  • the boundary of the atmosphere layer as illustrated in FIG. 7B is used.
  • a refractive attenuation factor calculated from the peak of the waveform of the A scope is exemplified as an index that quantifies the degree of refractive attenuation occurring in echo intensity measurement of ultrasonic examination.
  • the maximum value of 5-point movement of the peak of the A scope waveform (that is, the received echo intensity) is plotted to obtain a waveform diagram as shown in FIG. 7A or 7B. It is possible to use a numerical value calculated as a percentage of the time during which a significant decrease in echo intensity that would have occurred due to refraction is observed.
  • the refractive attenuation factor is 1.5% or less, a drop in echo intensity during inspection is sufficiently suppressed, and a reliable inspection result can be obtained.
  • the refractive attenuation factor With respect to the upper limit of the refractive attenuation factor, it is preferable that it is 0.5% or less because a more reliable test result can be obtained, and it is more preferable that it be 0.05% or less.
  • the lower limit of the preferable range of the refractive attenuation factor in the echo intensity measurement is theoretically 0%, but it is 0 from the point that it is not necessary to maintain an extremely strict environment for measuring the echo intensity. It is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0001% or more, and even more preferably 0.001% or more.
  • the preferable range of the refractive attenuation rate in the echo intensity measurement may be a combination of the above upper limit value and the lower limit value as appropriate according to the use and situation. As an example, the refractive attenuation rate is 0.00001% or more. It is preferably 1.5% or less, more preferably 0.0001% to 0.5%, and even more preferably 0.001% to 0.05%.
  • the material to be inspected for this method is not particularly limited as long as it is a material that can be inspected using ultrasonic waves, and various materials and shapes can be used.
  • thermosetting resin molded products obtained immediately after heat-curing the monomer raw material mixture, matrix thermoplastic resin and additives are melted
  • this method is suitable for the inspection of metal-based materials or resin-based materials and the manufacture of metal-based products and resin-based products including the inspection.
  • Materials to be inspected in this method include metallic materials such as magnesium, aluminum, and iron, resin materials, ceramic materials (inorganic materials other than metals, including glass and carbon materials), fiber reinforced materials, and the like. It is more preferable that it is at least one selected from the group.
  • the fiber reinforced material include a matrix made of a resin material, a metal material, or a ceramic material and a reinforced fiber, and in particular, a composite material (eg, a fiber reinforced resin made of a resin material and a reinforced fiber). : Glass fiber reinforced thermosetting resin, glass fiber reinforced thermoplastic resin, carbon fiber reinforced thermosetting resin, or carbon fiber reinforced thermoplastic resin).
  • magnesium is not limited to pure magnesium, but may be magnesium alloy in addition to magnesium as a main component, in particular magnesium alloy containing zinc and yttrium, magnesium alloy containing aluminum and calcium, preferably lithium, etc.
  • a magnesium alloy with improved flame retardancy may be used.
  • the aluminum is not limited to pure aluminum, but may be an aluminum alloy including a metal other than the main component of aluminum.
  • the international alloy number based on the American Aluminum Association number 1000 series aluminum (pure aluminum), 2000 series aluminum (Al-Cu series alloys such as duralumin), 3000 series aluminum (Al-Mn series alloys) 4000 series aluminum (Al-Si series alloy), 5000 series aluminum (Al-Mg series alloy), 6000 series aluminum (Al-Mg-Si series alloy), 7000 series aluminum (Al-Zn-Mg series alloy), 8000
  • One or more types of aluminum selected from the group consisting of aluminum based Al-based alloys other than those described above
  • the kind of aluminum is specified by “A1000 series” with A added to the above international alloy number.
  • the iron is not limited to pure iron, but may be an iron alloy including a metal other than iron as a main component, for example, carbon steel such as mild steel, or stainless steel.
  • stainless steel is austenite (eg, SUS304, SUS304L, SUS316), two-phase (eg, SUS329J1), ferrite (eg, SUS405, SUS430, SUS444), martensite (eg, SUS410), Or a precipitation hardening system (example: SUS630) is mentioned.
  • examples of the resin-based material include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and materials in which these resins are a matrix in a composite material and further contain various additives.
  • thermosetting resin contained in the test material used in this method includes epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, phenol resin, maleimide resin, cyanate resin, benzoxazine resin, dicyclopentadiene.
  • cured material such as resin
  • the epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy group in the molecule.
  • bisphenol A type epoxy resin bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol AD type Epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, glycidyl ester resin, glycidyl amine type epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, diaryl sulfone type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin and their modification The thing etc. are mentioned, These can be used individually or in combination of two or more.
  • a thermosetting resin is preferable from the viewpoint of high rigidity and strength.
  • thermoplastic resin As the thermoplastic resin contained in the material to be inspected used in this method, those having a softening point in the range of 180 ° C. to 350 ° C. are usually used, but are not limited thereto.
  • polyolefin resin, polystyrene resin, thermoplastic polyamide resin, polyester resin, polyacetal resin (polyoxymethylene resin), polycarbonate resin, (meth) acrylic resin, polyarylate resin, polyphenylene ether resin, polyimide resin, polyether nitrile resin examples thereof include phenoxy resin, polyphenylene sulfide resin, polysulfone resin, polyketone resin, polyether ketone resin, thermoplastic urethane resin, fluorine resin, and thermoplastic polybenzimidazole resin.
  • polystyrene resin examples include polyethylene resin, polypropylene resin, polybutadiene resin, polymethylpentene resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl acetate resin, and polyvinyl alcohol resin.
  • polystyrene resin examples include polystyrene resin, syndiotactic polystyrene resin, acrylonitrile-styrene resin (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS resin), and the like.
  • polyamide resin examples include PA6 (also called polycaproamide, polycaprolactam, poly ⁇ -caprolactam), PA26 (polyethylene adipamide), PA46 (polytetramethylene adipamide), PA66 (polyhexamethylene adipa).
  • PA6 also called polycaproamide, polycaprolactam, poly ⁇ -caprolactam
  • PA26 polyethylene adipamide
  • PA46 polytetramethylene adipamide
  • PA66 polyhexamethylene adipa
  • PA69 polyhexamethylene azepamide
  • PA610 polyhexamethylene sebacamide
  • PA611 polyhexamethyleneundecanamide
  • PA612 polyhexamethylenedodecanamide
  • PA11 polyundecanamide
  • PA12 Polydodecanamide
  • PA1212 polydodecamethylene dodecamide
  • PA6T polyhexamethylene terephthalamide
  • PA6I polyhexamethylene isophthalamide
  • PA912 polynonamethylene dodecamide
  • PA1 12 polydecamethylene dodecamide
  • PA9T polynonamethylene terephthalamide
  • PA9I polynonamethylene isophthalamide
  • PA10T polydecamethylene terephthalamide
  • PA10I polydecamethylene isophthalamide
  • PA11T poly From the group consisting of undecamethylene terephthalamide
  • PA11I polyundecamethylene isophthalamide
  • polyester resin examples include polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, boribylene terephthalate resin, polytrimethylene terephthalate resin, and liquid crystal polyester.
  • Examples of the (meth) acrylic resin include polymethyl methacrylate.
  • Examples of the modified polyphenylene ether resin include modified polyphenylene ether.
  • Examples of the thermoplastic polyimide resin include thermoplastic polyimide, polyamideimide resin, polyetherimide resin, and the like.
  • Examples of the polysulfone resin include a modified polysulfone resin and a polyethersulfone resin.
  • Examples of the polyetherketone resin include polyetherketone resin, polyetheretherketone resin, and polyetherketoneketone resin.
  • fluororesin, polytetrafluoroethylene etc. can be mentioned, for example.
  • thermoplastic resin used in the present invention may be only one type or two or more types.
  • modes in which two or more types of thermoplastic resins are used in combination include modes in which thermoplastic resins having different softening points or melting points are used in combination, modes in which thermoplastic resins having different average molecular weights are used in combination, and the like. However, this is not the case.
  • the reinforcing fiber that may be included in the material to be inspected used in the present method is not particularly limited, and may be either an inorganic fiber or an organic fiber.
  • the inorganic fibers include carbon fibers, activated carbon fibers, graphite fibers, glass fibers, tungsten carbide fibers, silicon carbide fibers (silicon carbide fibers), ceramic fibers, alumina fibers, natural mineral fibers (such as basalt fibers), and boron fibers. , Boron nitride fiber, boron carbide fiber, and metal fiber.
  • Examples of the metal fiber include aluminum fiber, copper fiber, brass fiber, stainless steel fiber, and steel fiber.
  • As said glass fiber what consists of E glass, C glass, S glass, D glass, T glass, quartz glass fiber, borosilicate glass fiber, etc. can be mentioned.
  • Examples of the organic fibers include fibers made of aramid, PBO (polyparaphenylene benzoxazole), polyphenylene sulfide, polyester, acrylic, polyamide, polyolefin, polyvinyl alcohol, polyarylate, and the like.
  • carbon fibers are particularly important, and will be described in more detail below.
  • Carbon fiber The carbon fiber that may be included in the material to be inspected used in the present method is not particularly limited, and high-strength and high-modulus carbon fiber can be used, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber, petroleum pitch carbon fiber, coal pitch carbon fiber, rayon carbon fiber, cellulose carbon fiber, lignin carbon fiber, phenol carbon fiber, vapor growth carbon fiber
  • PAN polyacrylonitrile
  • the material to be inspected may contain any of these carbon fibers. Of these, carbon fibers such as PAN, petroleum pitch, coal pitch, and rayon are preferred.
  • polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber is preferable because of excellent tensile strength.
  • PAN-based carbon fiber is used as the carbon fiber, its tensile modulus is preferably in the range of 100 GPa to 600 GPa, more preferably in the range of 200 GPa to 500 GPa, and in the range of 230 to 450 GPa. Is more preferable.
  • the tensile strength is preferably in the range of 2000 MPa to 10,000 MPa, and more preferably in the range of 3000 MPa to 8000 MPa.
  • the form of the carbon fiber contained as the reinforcing fiber in the material to be inspected used in this method is not particularly limited, and may be a continuous fiber or a discontinuous fiber.
  • continuous fibers examples include woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, mats, knits, braids, and a plurality of carbon fiber yarns arranged in one direction.
  • a so-called UD sheet in which continuous fibers are arranged in one direction to form a sheet may be used. That is, the carbon fiber contained in the material to be inspected used in the present method may be one or more UD sheets. Two or more of these can be used in combination.
  • the fibers are arranged in one direction, they can be laminated in multiple layers by changing the direction of the layers, for example, alternately. Moreover, it is preferable to arrange
  • a general method can be used as a method for producing the unidirectional material.
  • the material to be inspected is a carbon fiber reinforced thermoplastic resin, it is described in JP2013-104056 (Japanese Patent Application Publication). After producing a unidirectional plastic tape by the method, it may be laminated to form a molded body. At this time, in the case of the UD sheet, it is also possible to use a laminate in which the fiber arrangement directions of the layers intersect with each other (for example, alternately laminated in the orthogonal direction).
  • the material to be inspected is a fiber reinforced material and includes discontinuous fibers as reinforced fibers, for example, a material arranged in a matrix so that carbon fibers are oriented in a specific direction, randomly in the in-plane direction
  • the carbon fibers contained in the material to be inspected used in this method are discontinuous fibers, and may be randomly oriented in the in-plane direction.
  • the random orientation in the in-plane direction means that the carbon fibers are randomly oriented in the in-plane direction of the material to be inspected, not in a specific direction such as one direction. It refers to the state of being arranged in the sheet surface without showing directionality.
  • the material to be inspected is preferably a substantially isotropic material having no anisotropy in the in-plane direction.
  • a material such as carbon fiber may be formed by wet paper making into a sheet shape, or discontinuous carbon fibers may be arranged so as to be dispersed and overlapped to form a sheet shape or a mat shape ( Hereinafter, it may also be referred to as a mat).
  • the carbon fiber contained in the material to be inspected used in this method is discontinuous, it can be preferably applied because it has a good balance of mechanical properties, surface properties of the end face, and formability in the molding die.
  • the carbon fibers included in the material to be inspected used in the present method may include both those oriented in one direction and those oriented randomly in the in-plane direction. That is, a combination of continuous fibers oriented in one direction into a sheet and discontinuous fibers randomly oriented in the in-plane direction (for example, laminated) are included in the matrix.
  • the material may be used as a material to be inspected.
  • the fiber length of the discontinuous carbon fibers contained in the material to be inspected used in this method is preferably an average fiber length of 1 mm or more, more preferably 1 mm to 100 mm, and even more preferably 3 mm to 100 mm. Within a range, more preferably within a range of 10 mm to 100 mm, particularly preferably within a range of 10 mm to 50 mm, and most preferably within a range of 12 mm to 50 mm.
  • carbon fibers having an average fiber length within the above range are random and random in the in-plane direction of the inspected material in the matrix. Are preferably oriented (two-dimensional random orientation).
  • the carbon fiber contained in the material to be inspected used in this method may be a mixture of carbon fibers having different fiber lengths.
  • the carbon fiber included in the material to be inspected may have a single peak in the fiber length distribution or may have a plurality of peaks.
  • the measurement of the average fiber length of the carbon fibers contained in the material to be inspected used in the present method may be the number average fiber length or the weight average fiber length. It is preferable to measure by the calculated weight average fiber length.
  • the number average fiber length (Ln) and the weight average fiber length (Lw) are obtained by the following equations (1-1) and (1-2). Desired.
  • Ln ⁇ Li / j (1-1)
  • Lw ( ⁇ Li 2 ) / ( ⁇ Li) (1-2)
  • the reinforcing fiber contained in the material to be inspected is a continuous fiber cut with a rotary cutter as described later, and the fiber length of the reinforcing fiber is constant, the number average fiber length and weight The average fiber length is the same value.
  • the carbon fiber reinforced resin that is an in-plane isotropic substrate is obtained by a method as described later using the carbon fiber thus cut, the average fiber length of the carbon fibers in the in-plane isotropic substrate is: It is almost equal to the average fiber length at the time of cutting.
  • the extraction of the carbon fiber from the material to be inspected can be performed, for example, by subjecting the material to be inspected to a heat treatment of about 500 ° C. ⁇ 1 hour and removing the resin in a furnace. it can.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers is usually preferably in the range of 3 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably in the range of 4 ⁇ m to 20 ⁇ m, still more preferably in the range of 4 ⁇ m to 12 ⁇ m. Even more preferably within the range of 5 ⁇ m to 12 ⁇ m, particularly preferably within the range of 4.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, and most preferably within the range of 4.5 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • a preferable range of the average fiber diameter of the carbon fibers may be a combination of the lower limit value of each of the above ranges and the upper limit value of another range, and examples include 4.5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the said average fiber diameter shall point out the diameter of the single yarn of carbon fiber. Therefore, when the carbon fiber is in the form of a fiber bundle, it refers to the diameter of the carbon fiber (single yarn) constituting the fiber bundle, not the diameter of the fiber bundle.
  • the average fiber diameter of the carbon fiber can be measured by a method described in JIS R7607: 2000, for example.
  • the carbon fiber contained in the material to be inspected used in the present method may be only a single yarn shape, may be only a fiber bundle shape, or both may be mixed.
  • the number of single yarns constituting each fiber bundle may be substantially uniform or different in each fiber bundle.
  • Carbon fibers that are generally manufactured and sold are bundles of single yarns (filaments) that are about 1000 to 100,000 continuous fibers that are oriented in almost the same direction, and are strictly called carbon fiber bundles. It should be.
  • a carbon fiber bundle in a form in which 1,000 to 100,000 filaments are aggregated is used as it is for a composite material, the entangled portion of the fiber bundle becomes locally thick and it is difficult to obtain a thin target object. There is a case. For this reason, when a carbon fiber bundle is used as a reinforcing fiber for a composite material, a commercially available carbon fiber bundle is widened or opened to obtain a carbon fiber bundle having a thinner or smaller filament number. It is preferable to use it.
  • Composite materials containing carbon fibers, especially carbon fiber reinforced resins, are lightweight and excellent in physical properties and are preferred for various applications, but the high cost due to the use of carbon fibers is an obstacle to adoption, leading to production methods from materials. There is a demand for extreme cost reduction. Therefore, this method is suitable when the carbon fiber composite material, in particular, the carbon fiber reinforced resin is the material to be inspected.
  • the carbon fiber composite material in particular, the carbon fiber reinforced resin is the material to be inspected.
  • an in-plane isotropic base material in which carbon fibers that are discontinuous fibers are two-dimensionally randomly oriented and contained in a thermoplastic resin matrix is highly practical. Therefore, this method is suitable for production of an in-plane isotropic substrate, production of a molded body using the same, and inspection of intermediates in the process.
  • the reinforcing fibers such as carbon fibers are two-dimensional random orientation.
  • the plane orientation degree ⁇ 100 ⁇ (1- (number of reinforcing fibers having a plane orientation angle ⁇ of 10 ° or more) / (total number of reinforcing fibers)) is 90. % Or more may be a preferable two-dimensional random orientation.
  • the ultrasonic inspection method for confirming the presence or absence of voids or delamination in the material to be inspected is suitable for suppressing attenuation of ultrasonic waves due to refraction. It was confirmed whether or not the ultrasonic inspection could be performed.
  • inspection methods inspection methods (1-1) to (1-3) described later, in which the presence / absence and movement direction of the material to be inspected, the ultrasonic probe, and the fluid spray port were changed, were appropriately used.
  • the ultrasonic inspection apparatus includes a pair of ultrasonic probes (one ultrasonic transmission probe and one reception probe) and a mechanism (scanner) for moving the probe to an arbitrary inspection location. , A data analysis / image processing apparatus, and wiring connecting them.
  • an ultrasonic inspection apparatus an aerial propagation ultrasonic inspection system NAUT21 of Japan Probe Co., Ltd. was used in this example.
  • a pair of ultrasonic probes (an ultrasonic transmission probe, and a reception probe) are schematically illustrated in the schematic diagram of FIG. One by one), fluid spraying equipment was arranged.
  • the material to be inspected has a shape having a large rectangular hole in the center when a rectangular flat plate is viewed in the thickness direction, that is, a front end and a rear end in the MD direction on a square base. That is, the both ends of the Y-axis side and the conveyance direction side in FIG. 3 are fixed by being sandwiched between nip rolls.
  • a K thermocouple symbol 0.2 ⁇ 1P K-2-H-J2 manufactured by Ninomiya Electric Industry Co., Ltd. is used as a device for detecting the ambient temperature of the place where ultrasonic inspection is performed and the surface temperature of the material to be inspected.
  • the detection end of the K thermocouple was attached to the measurement location, and the temperature at the time of inspection was measured and recorded.
  • the ultrasonic probe is arranged to be substantially perpendicular to the planar portion of the material to be inspected for both transmission and reception, and the distance between the ultrasonic probe and the surface of the material to be inspected is These were set as appropriate for each example.
  • Ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic probe (for transmission) to the material to be inspected, and the ultrasonic wave transmitted through the material to be inspected is received by the ultrasonic probe for reception.
  • the measurement results were analyzed, imaged and graphed by the processing terminal of the ultrasonic inspection apparatus. From the result, the state of attenuation due to the refraction of the ultrasonic wave in the echo intensity measurement result was confirmed.
  • an ultrasonic sensitivity correction formula is created in advance with reference to a good standard sample of the material to be inspected at about 30 ° C. in the higher temperature range where the material to be inspected can be inspected.
  • the inspection data was corrected with the correction formula to obtain an inspection result.
  • the maximum value of 5-point movement of the peak of the A scope waveform (that is, the received echo intensity) is plotted, and a waveform diagram as shown in FIG. 7A or 7B is obtained. Obtained as a percentage of the time at which a significant drop in echo intensity that would have occurred due to the refraction of the ultrasonic wave per unit time was observed, and this was taken as the refractive attenuation factor as follows: evaluated.
  • a fluid such as air was sprayed from a fluid spraying facility to a space between an ultrasonic probe and a material to be inspected at a predetermined flow velocity (wind speed) and a predetermined angle.
  • the fluid spraying facility includes a spot cooler, an air compression facility, a fluid supply source such as a water supply, and a device for controlling the fluid supply amount and supply speed (wind speed) ( And an air flow meter) and a pipe for conveying fluid from a fluid supply source.
  • the pipe has a flexible hose-like shape, the end of the pipe is a fluid spray port, and in some embodiments, a nozzle is provided at the tip of the pipe on the outlet side, and the discharge port of the nozzle is a fluid spray port. did.
  • Fluid spraying is performed on both sides of the material to be inspected, that is, both the space between the ultrasonic transmitting probe and the material to be inspected, and the space between the ultrasonic receiving probe and the material to be inspected. There are cases where it is performed on one of the spaces. Further, the fluid spraying may be performed on the surface of the material to be inspected or may be performed on a region 10 mm away from the material surface.
  • the angle of fluid spraying is 0 degree when the fluid is sprayed from the horizontal direction of the surface with reference to the surface of the material to be inspected, and the fluid is sprayed from the direction perpendicular to the surface.
  • the angle is expressed as a value between 0 degrees and 90 degrees, where the angle is 90 degrees, and the fluid spray angle on the upper side of the material to be inspected (the angle indicated by reference numeral 11 in FIG. 4) is a positive value.
  • the angle of fluid spraying on the lower side of the material was expressed as a negative value.
  • the horizontal component of the representative flow velocity of the fluid is Uh (m / s), the end of the material to be inspected from the fluid spraying port (the side where the fluid is sprayed, FIG.
  • L (m) which is the linear distance to the end in the TD direction
  • the Reynolds number Re calculated by The representative flow velocity of the fluid was measured using an air flow meter arranged so that the detection end was positioned near the surface of the material to be inspected.
  • the material to be inspected was immediately after being heated and higher than the ambient temperature of the place where the ultrasonic inspection was performed.
  • the value obtained by subtracting the ambient temperature from the surface temperature of the material to be inspected at the time of ultrasonic inspection is simply indicated as “temperature difference” in this example.
  • the ultrasonic inspection was performed with the ambient temperature controlled to 23 ° C. ⁇ 1 ° C.
  • (1-1) Inspection method 1 (inspection of inspected material placed at a predetermined position and stationary) Using the ultrasonic apparatus as described above, a material to be inspected, a pair of ultrasonic probes (an ultrasonic transmission probe, and a reception probe) in the form schematically shown in the schematic diagram of FIG. One for each of the tentacles) and a fluid spraying facility.
  • a pair of ultrasonic probes and a pair of fluid spray ports were respectively arranged using a metal frame together with a driving device so that the material to be inspected was sandwiched in a C shape when viewed from the MD direction.
  • the fluid spraying port is also equipped with an ultrasonic probe so that fluid can be supplied to both surfaces of the material to be inspected on the Z-axis of the ultrasonic probe while the ultrasonic probe is moving. It has been fixed to synchronize. After the ultrasonic probe has moved to the end in the TD direction, the ultrasonic probe and the fluid are sprayed onto the metal frame together with the two-axis drive device that allows the ultrasonic probe to move in the MD direction. Mouth attached.
  • the material to be inspected was fixed and held on a square base, and ultrasonic inspection was performed. Specifically, the ultrasonic probe in a state where transmission and reception of ultrasonic waves are performed, a range of 5 mm in width from the end in the MD direction of the material to be inspected shown in FIG. Ultrasonic irradiation was performed while moving at s, that is, traversing. After ultrasonic irradiation to the end of the range in the TD direction, the ultrasonic probe is moved in the MD direction, and the ultrasonic probe is moved in the direction opposite to the TD direction in the same range as above for the next 5 mm width.
  • Ultrasonic irradiation was performed while This operation was repeated, and ultrasonic irradiation was performed to the end of the material to be inspected in the MD direction, that is, the planar portion of the material to be inspected, and the result was analyzed and imaged.
  • the material to be inspected is subjected to ultrasonic inspection in a stationary state.
  • expressions such as the MD direction and the conveyance direction (reference numeral 5) of the material to be inspected are used. The inspection method was explained.
  • (1-2) Inspection method 2 (Inspection of material to be inspected moving in MD direction)
  • the material to be inspected is held by holding both ends in the MD direction with nip rolls instead of using a square table, and further rotating the nip roll to move the inspected material in the MD direction at a speed of 0.3 m / min.
  • the operation is the same as that of the inspection method 1 except that the fluid spraying and the ultrasonic inspection are performed while being transported by the inspection.
  • Inspection method 3 (Inspection of material to be inspected moving in MD direction) This inspection method is an inspection method that operates in the same manner as the inspection method 2 except for the following two points.
  • the concept of the positional relationship and moving direction of the material to be inspected, the ultrasonic probe, and the fluid spraying port in this inspection method is illustrated in FIG. However, for simplification of the drawings, description of a gate-type gantry and a single-axis robot attached to the gantry is omitted.
  • a single-axis robot that can insert a material to be inspected from above and below when viewed from the MD direction, and can move both the upper and lower fluid spray ports of the material to be inspected in the TD direction in accordance with the ultrasonic probe.
  • the fluid spraying port was also moved while maintaining a predetermined positional relationship with the movement of the ultrasonic probe in the TD direction, and fluid spraying and ultrasonic inspection were performed on the material to be inspected.
  • a pair of ultrasonic probes can inspect a width of 5 mm. In other words, when five pairs of ultrasonic probes are provided, a width of 25 mm can be inspected by one-way movement of the ultrasonic probe in the TD direction. While the ultrasonic probe makes one reciprocation and inspects with a width of 25 mm, the material to be inspected moves 25 mm in the MD direction.
  • the ultrasonic probe that has finished one reciprocation and is waiting for the next inspection starts the next one reciprocation in order to inspect the next 25 mm width.
  • PAN-based carbon fiber “Tenax (registered trademark)” STS40-24KS average fiber diameter 7 ⁇ m, number of filaments 24,000, density is about 1.750 g / cm 3 ) produced by Teijin Ltd.
  • a material cut into a length of 30 mm is used, and a particulate material of nylon 6 resin A1030 (density is 1.130 g / cm 3 ) manufactured by Unitika Ltd. is used as a thermoplastic resin, and the volume ratio of carbon fiber is carbon fiber.
  • the nylon 6 resin are mixed so as to be 35% of the total volume, and then sprayed to form a mat-like material, and the mat-like material is heated to 280 ° C. with a pressure of 2.0 MPa.
  • a plate-like composite material in which carbon fibers are two-dimensionally oriented in the in-plane direction in a nylon 6 resin matrix was produced by heating and compressing for 5 minutes.
  • the carbon fibers in the composite material were a mixture of carbon fibers with different numbers of filaments.
  • a material obtained by cutting this composite material into a length of 200 mm and a width of 200 mm was used as a material to be inspected in the following predetermined examples and comparative examples.
  • Example 1 The material to be inspected, which is a composite material containing carbon fibers and a thermoplastic resin obtained in Production Example 1, in the form schematically shown in the schematic diagram of FIG. 3, a fluid spray port and an ultrasonic probe
  • the ultrasonic inspection is performed using ultrasonic waves having a frequency of 600 kHz in the inspection method in which the step 201 (fluid spraying) and the step 301 (ultrasonic inspection) according to the procedure of the inspection method 1 are performed simultaneously. It was.
  • the surface temperature of the material to be inspected was 15 ° C. higher than the ambient temperature due to residual heat during manufacture. This temperature difference was less than 5 ° C. as a result of fluid spraying.
  • the transmitting probe has a vertical distance of 30 mm from the upper surface of the material to be inspected
  • the receiving probe has a vertical distance of 30 mm from the lower surface of the material to be inspected.
  • the two probes are arranged so that the shaft portion of the receiving probe comes vertically from the shaft portion of the transmitting probe.
  • the air drawn from the compressed air facility is used as a fluid spraying port via a flexible pipe, and the linear distance (representative length L (m)) to the end of the material to be inspected is 0.
  • Coolant liner P-CL-2N11 placed at a position of 0.01 m (discharged from the 1/4 swivel nozzle I and sprayed on both the upper and lower surfaces of the material to be inspected.
  • the material surface In the space between the probe and the surface of the material to be inspected (hereinafter sometimes referred to as the material surface) at an angle of +30 degrees to the surface of the material immediately below the transmitting probe.
  • the air flow is substantially parallel to the surface of the material to be inspected at a location directly below the transmitting probe on the surface of the material to be inspected, and the wind velocity component in the substantially parallel direction is 5 m / s.
  • Spray the fluid so that Similarly for the lower surface of the test material, in the space between the lower surface and the receiving probe, on the material surface near the receiving probe at an angle of ⁇ 30 degrees to the material surface.
  • the air flow is substantially parallel to the surface of the material to be inspected, and the wind velocity component in the substantially parallel direction is 5 m.
  • the fluid was sprayed so that the air velocity was equal to /s.
  • the wind speed (horizontal wind speed component) Uh was 5 m / s
  • the representative length L was 0.01 m
  • the kinematic viscosity coefficient of air, which is a fluid is 1.51 ⁇ 10 ⁇ 5 (m 2 / s)
  • the Reynolds number for fluid spraying was 3.31 ⁇ 10 3 .
  • step 301 performed simultaneously with the above step 201 (fluid spraying), the refractive attenuation was slight in the echo intensity measurement result, and the evaluation result was Excellent.
  • Example 2 The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the surface temperature of the material to be inspected at the time when fluid spraying in Step 201 was started was 5 ° C. higher than the ambient temperature by 15 ° C. In the measurement result of the echo intensity in the ultrasonic examination, the refractive attenuation was slight, and the evaluation result was Excellent.
  • Example 3 The surface temperature of the material to be inspected at the time when the fluid spraying in step 201 is started is 50 ° C. higher than the ambient temperature by 15 ° C., and the surface temperature of the material to be inspected after the fluid spraying is 5 ° C. or more higher than the ambient temperature. Except for the above, the same operation as in Example 1 was performed. In the measurement result of the echo intensity in the ultrasonic examination, the refractive attenuation was slight, and the evaluation result was Excellent.
  • Example 4 The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the fluid was sprayed onto the surface of the material to be inspected in Step 201 only on the upper surface of the material to be inspected.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a small refractive attenuation, and the evaluation result was Good.
  • step 201 the fluid spraying onto the surface of the material to be inspected is performed at any of the upper surface and the lower surface of the material to be inspected, and the wind velocity component in the direction parallel to the surface of the material to be inspected is 3 m / s.
  • the operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the number was 1.99 ⁇ 10 3 .
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a small refractive attenuation, and the evaluation result was Good.
  • step 201 the fluid spray onto the surface of the material to be inspected is 10 m / s in the wind velocity component in the direction parallel to the surface of the material to be inspected on both the upper surface and the lower surface of the material to be inspected, that is, the pseudo Reynolds of the fluid spray
  • the operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the number was adjusted to 6.62 ⁇ 10 3 .
  • the refractive attenuation was slight, and the evaluation result was Excellent.
  • Example 7 The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the angle of spraying the fluid onto the surface of the material to be inspected in Step 201 was changed as follows. In the measurement result of the echo intensity in the ultrasonic examination, the refractive attenuation was slight, and the evaluation result was Excellent. ⁇ Air as a fluid flows into the space between the upper surface of the material to be inspected and the transmitting probe at a location on the surface of the material immediately below the transmitting probe, approximately parallel to the surface. The angle of fluid spraying with respect to the material surface when fluid spraying is set to +45 degrees.
  • the angle of fluid spraying with respect to the material surface when fluid spraying is set to ⁇ 45 degrees.
  • Example 8 As the material to be inspected, not the composite material containing the carbon fiber and the thermoplastic resin obtained in Production Example 1, but the aluminum plate obtained in Production Example 2 and the atmosphere where the surface temperature is subjected to ultrasonic inspection The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that it was heated to 15 ° C. higher than the temperature. In the measurement result of echo intensity in the ultrasonic inspection, there was almost no refractive attenuation, and the evaluation result was Perfect.
  • Example 9 As the material to be inspected, the stainless steel plate obtained in Production Example 3 instead of the composite material containing the carbon fiber and the thermoplastic resin obtained in Production Example 1, the atmosphere in which the surface temperature is subjected to ultrasonic inspection The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that it was heated to 15 ° C. higher than the temperature. In the measurement result of echo intensity in the ultrasonic inspection, there was almost no refractive attenuation, and the evaluation result was Perfect.
  • Example 10 In this example, after the fluid spraying in step 201, the ultrasonic inspection in step 301 was performed.
  • the fluid spraying in step 201 was performed according to the operation in Example 1. However, air containing mist water, not just air, is used as the fluid, and the fluid is sprayed only on the upper surface of the material to be inspected.
  • Step 301 was also performed according to the operation of Example 1.
  • the fluid was sprayed in step 201 in advance, and the material to be inspected had a difference between the surface temperature and the ambient temperature of 2 ° C. or less, and the fluid was not sprayed during the ultrasonic irradiation.
  • Example 1 In the measurement result of echo intensity in the ultrasonic inspection, there was almost no refractive attenuation, and the evaluation result was Perfect.
  • Example 11 The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the frequency of the ultrasonic wave used for the inspection in Step 301 was set to 400 kHz instead of 600 kHz.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a small refractive attenuation, and the evaluation result was Good.
  • Example 12 The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the frequency of the ultrasonic wave used for the inspection in Step 301 was set to 1000 kHz instead of 600 kHz.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a small refractive attenuation, and the evaluation result was Good.
  • Example 13 instead of the inspection method 1, the inspection method 2, that is, performing the fluid spraying and the ultrasonic inspection while conveying the material to be inspected at a speed of 0.3 m / min in the MD direction, and the fluid spraying in the step 201 are started.
  • the operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the surface temperature of the material to be inspected was 50 ° C., not 15 ° C., higher than the ambient temperature.
  • the evaluation result was Perfect.
  • the inspection method 3 that is, the material to be inspected is conveyed in the MD direction at a speed of 1.5 m / min, and the fluid is adjusted in accordance with the movement of the ultrasonic probe in the TD direction and the MD direction.
  • the surface temperature of the material to be inspected at the time when fluid spraying and ultrasonic inspection are performed on the material to be inspected while fluid spraying in Step 201 is started while moving the spray port while maintaining a predetermined positional relationship.
  • the operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the temperature was 50 ° C. rather than 15 ° C. above the ambient temperature. In the measurement result of echo intensity in the ultrasonic inspection, there was almost no refractive attenuation, and the evaluation result was Perfect.
  • Example 1 The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the step 201 (fluid spraying) was not performed and the difference between the surface temperature of the material to be inspected and the ambient temperature did not become less than 5 ° C.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a large refractive attenuation, and the evaluation result was Bad.
  • Example 2 The operation was performed under the same conditions as in Example 2 except that Step 201 (fluid spraying) was not performed.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a large refractive attenuation, and the evaluation result was Bad.
  • the fluid is blown onto the surface of the material to be inspected without using a swivel nozzle, and the wind velocity component in the direction parallel to the surface of the material to be inspected is 10 m / s on both the upper and lower surfaces of the material to be inspected.
  • the operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the representative length L was 2 m, that is, a turbulent fluid having a large Reynolds number of 1.32 ⁇ 10 6 .
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic examination showed a large refractive attenuation, and the evaluation result was Bad.
  • the aluminum flat plate material (thickness 0.5 mm) made of pure aluminum-based A1050 obtained in Production Example 2 is used as the material to be inspected, and the surface temperature thereof is the ambient temperature of the place where ultrasonic inspection is performed.
  • the same operation as in Example 1 was performed except that the ultrasonic inspection of the step 301 was performed without performing the step 201.
  • the measurement result of echo intensity in the ultrasonic inspection there was almost no refractive attenuation, and the evaluation result was Perfect.
  • the method disclosed here is suitable for ultrasonic inspection of various materials to be inspected, and in particular, it is possible to perform high-precision and quick determination of pass / fail in the production, molding / processing steps, and use of resin-based materials and metal materials. It is extremely useful in industry.
  • the method of the present invention is suitable for inspection and production of automobiles and related parts / members that are required to provide high-quality products with extremely high productivity.

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Abstract

本発明により、以下の工程201乃至工程301を含む超音波を用いた検査方法であって、 工程201が被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態で行われ、 工程301における超音波を用いた検査が、エコー強度の測定における屈折減衰率≦1.5%を満たす、被検査材料の検査方法が提供される。 工程201:被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程。 工程301:工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、超音波を用いて検査する工程。

Description

超音波を用いる検査方法
 本発明は、雰囲気温度より高温の状態にある被検査材料を、超音波を用いて検査する方法および成形材料を被検査材料として、当該検査方法にて検査する方法を含む成形材料の製造方法に関する。
 産業界において、材料の非破壊検査方法として最も代表的なものは、超音波を用いる検査方法である。例えば、特許文献1には、被検査物である板材の両側に一定の距離を隔てて指向性を有する超音波送波器と受波器を対向させ、一方の送波器からパルス変調した超音波を発射し、板材をその対向した受波器で超音波を受け、信号処理回路により超音波の伝播時間を測定し、これらにより被検査物である板材の内部欠陥を非接触で検出する超音波材料検査装置が記載されている。
日本国特開昭60-259954号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の発明では、製造や加工された直後である等の為、検査場所の雰囲気温度より高温状態にある材料を検査する場合の課題が認識されていない。本発明者らは、被検査材料が高温状態にある場合、その表面近傍に存在する空気も加熱されてしまい、被検査材料表面近傍の空気が、検査場所の雰囲気空気、特に、検査装置の超音波を送信する部位、受信する部位またはそれら両方の部位の周辺の空気とは超音波の伝播挙動が異なったものとなり成層化してしまうことを見出した。更に本発明者らは、そのような成層化空気、いわば検査場所の周辺雰囲気とは異種の雰囲気層は、周辺雰囲気との間に界面を有するものとなること、その界面は一定の面を形成することはなく常にゆらいでいること、このゆらいでいる界面に超音波を送信すると、スネルの法則により超音波がその界面で反射したり屈折したりすること、その反射や屈折による影響で異種雰囲気層がないときに比べて、超音波検査において、エコー強度が著しく低下する点が生じることを見出した。
 そこで本発明の目的は、雰囲気温度より高温の状態にある被検査材料を適切かつ効率よく超音波検査できる検査方法を提供する。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
1. 以下の工程201乃至工程301を含む超音波を用いた検査方法であって、
工程201が被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態で行われ、
工程301における超音波を用いた検査が、エコー強度の測定における屈折減衰率≦1.5%を満たす、被検査材料の検査方法。
工程201:被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程。
工程301:工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、超音波を用いて検査する工程。
2. 工程301における超音波を用いた検査が、被検査材料の表面であって工程201において流体が流れた箇所に超音波を伝播させることを含む、上記1項に記載の検査方法。
3. 工程301における超音波を用いる検査が、少なくとも1対の超音波探触子を、それらが被検査材料と接することなく、被検査材料を挟んで対向するように配置し、一方の超音波探触子から超音波を送信し、この送信された超音波を他方の超音波探触子で受信することを含む、上記1項または2項に記載の検査方法。
4. 工程301において用いられる超音波は、周波数が100kHz~1000kHzの超音波である、上記1~3項のいずれか1項に記載の検査方法。
5. 工程201で被検査材料に対して吹き付けられる流体が空気、水蒸気、不活性気体、およびミスト状の水からなる群より選ばれる少なくとも1種類である、上記1~4項のいずれか1項に記載の検査方法。
6. 工程301を、工程201と同時に行い、検査時の被検査材料の表面温度と雰囲気温度との差が5℃以上である、上記1~5項のいずれか1項に記載の検査方法。
7. 被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあるものを用い、これに工程201において、流体を吹き付けることにより、被検査材料の表面に接している異種雰囲気層の少なくとも一部を流体により置換して流体雰囲気領域とし、
工程301における、超音波を用いた検査を、前記流体雰囲気領域に超音波を伝播させることにより行う、上記1~6項のいずれか1項に記載の検査方法。
8. 流体により置換されて流体雰囲気領域となるのが、被検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に存在する異種雰囲気層の少なくとも一部である上記7項に記載の検査方法。
9. 被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあり、かつ、ある1つの面、および当該面と対向する別の面のそれぞれの表面に異種雰囲気層が接した状態にあるものを用い、これに対して工程201において流体を吹き付け、それぞれの異種雰囲気層の、少なくとも一部を流体により置換して、流体雰囲気領域を2つ以上形成させ、
工程301における、超音波を用いた検査が、前記の流体雰囲気領域の一方から他方に超音波を伝播させることを含む、上記1~8項のいずれか1項に記載の検査方法。
10. 工程201において、被検査材料に対して吹き付けられる流体が、被検査材料の表面に平行な方向の流速が1m/s以上であって、レイノルズ数が100000以下である上記1~9項のいずれか1項に記載の検査方法。
11. 工程201において、被検査材料に対して、前記流体を吹き付ける角度が、被検査材料の表面を基準として±45度以内である、上記1~10項のいずれか1項に記載の検査方法。
12. 被検査材料の厚みが0.1mm以上である、上記1~11項のいずれか1項に記載の検査方法。
13. 被検査材料はマグネシウム、アルミニウム、鉄、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、炭素繊強化熱硬化性樹脂、および炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である、上記1~12項のいずれか1項に記載の検査方法。
14. 被検査材料が略板状である、上記1~13項のいずれか1項に記載の検査方法。
15. 工程301において、超音波を用いて検査が行われる場所に被検査材料が連続的に供給される上記1~14項のいずれかに記載の検査方法。
16. 工程301において、被検査材料および超音波探触子が移動しつつ、超音波を用いた検査が行われ、かつ被検査材料の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動する連動機構を有する上記1~15項いずれか1項に記載の検査方法。
17. 工程201において、被検査材料の表面温度と雰囲気温度の差が流体を吹き付ける前には5℃以上あり、5℃未満になるまで被検査材料に対して流体を吹き付ける、上記1~16項のいずれか1項に記載の検査方法。
18. 工程301において、更に、超音波を用いた検査のデータを画像にし、当該画像に基づき合否判定を行う上記1~17項のいずれか1項に記載の検査方法。
19. 工程301を工程201と同時に行い、且つ、工程201において被検査材料に流体を吹きつける方向と、工程301において被検査材料を、超音波を用いて検査する際に超音波を伝播させる方向とが非同一である上記1~18項のいずれか1項に記載の検査方法。
20. 成形材料を被検査材料として、上記1~19項のいずれか1項に記載の検査方法にて検査することを含む、成形材料の製造方法。
 なお、本発明には、被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあるものを用い、これに、“被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程”である工程201において、流体を吹き付けることにより、被検査材料の表面に接して存在している異種雰囲気層の少なくとも一部を流体により置換して流体雰囲気領域とし、
“工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、超音波を用いて検査する工程”である工程301において、超音波を用いた検査を、前記流体雰囲気領域に超音波を伝播させることにより行う、被検査材料の検査方法の発明、及び当該検査方法を上記1項の発明と見做す上記2-6項、及び8-20項の発明も包含される。
 ここに開示される検査方法を用いると、製造や加工された直後で、雰囲気温度より高温にある等の被検査材料を迅速かつ高精度に超音波検査することができ、特に、被検査材料が連続生産における原材料、工程内中間物、または生産物であって、これをオンライン検査する場合に、生産効率に悪影響を及ぼすことなく高い信頼性の検査結果を得ることができる。
平板状で、厚み方向に見た形状が矩形である被検査材料(以下、矩形試料と略称する場合がある。)を、超音波を用いて検査する場合の、被検査材料と超音波探触子の配置や動く方向の例を示す模式図である。ただし、被検査材料の保持装置や搬送装置、超音波探触子の保持・可動装置の記載は省略されている。 矩形試料が、雰囲気温度より2℃を超える高温にあるため、その周囲に異種雰囲気層ができ、検査の際に、周辺雰囲気と異種雰囲気層との境界において超音波の屈折が著しく起きている状態を、被検査材料をその側面方向(厚み方向に対して略垂直の方向)からの観察に基づいて示した模式図である。 矩形試料を工程201と同時、または工程201の後に、工程301の超音波を用いた検査を行う場合の、被検査材料と超音波探触子の配置や動く方向の例を示す模式図である。本図においても、図1と同様に一部の装置の記載は省略されている。 雰囲気温度より2℃を超える高温にある矩形試料の周囲に異種雰囲気層が生成しているが、その異種雰囲気層の一部が、流体を吹き付けることにより、流体の成分の層に置き換えられ、その結果、検査の際に、周辺雰囲気と異種雰囲気層との境界における超音波の屈折があまり起きていない状態を、図2と同様に被検査材料をその側面方向(厚み方向に対して略垂直の方向)からの観察に基づいて示した模式図である。 長尺の矩形試料をMD方向に搬送しながら連続的に工程201および工程301の操作を行って検査するにおいて、5対の超音波探触子、および、それら5対の超音波探触子が連結アームにより連結されている流体吹き付け管(出口に薄型広口のノズルが取り付けられている)とを用い、5対の超音波探触子のMD方向またはTD方向への移動に、流体吹き付け口も連動し、検査箇所の至近距離から流体吹き付けが行いつつ超音波検査を行う態様を示した模式図である。 流体吹き付け口に取り付け、被検査材料表面に効率よく流体吹き付けをすることを可能にする薄型広口のノズルの形状の一例を示す。図中の矢印は流体の吹き出しを示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 流体吹き付け口に取り付けられる、ノズルの形状の一例を示す。 超音波検査でのエコー強度測定において、被検査材料の表面に生じた異種雰囲気層と周辺雰囲気との境界で超音波が屈折することによる減衰が多い場合の波形を概略化した模式図である。 超音波検査でのエコー強度測定において、被検査材料の表面に生じた異種雰囲気層と周辺雰囲気との境界で超音波が屈折することによる減衰が極めて少ない場合の波形を概略化した模式図である。
 ここに、雰囲気温度より高温状態にある被検査材料を、超音波を用いて効率よくかつ精度よく検査を行う方法として、以下の工程201乃至工程301を含む、被検査材料の検査方法であって、
工程201が被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態で行われ、
工程301における超音波を用いた検査が、エコー強度の測定における屈折減衰率≦1.5%を満たす、被検査材料の検査方法が開示される。
 工程201:被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程。
 工程301:工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、特にその内部を、超音波を用いて検査する工程。
 ここで、工程201の被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態、つまり被検査材料の表面温度が雰囲気温度より2℃を超えて高い状態について補足する。工程201が行われるにおいて、超音波探触子が超音波を送受信する位置も含めた、検査が行われる場所全体の雰囲気を空調機などで20℃前後といった室温に維持していても、被検査材料が高温の状態にあると、被検査材料からの放熱により、雰囲気温度より高めの温度になっている空間が被検査材料の表面近傍に略層状に存在する場合がある。その略層状の空間と雰囲気温度との間にも2℃以上の差異があると本方法の効果がより有利となるので好ましい。
 更に、ここには、上記検査方法で原材料、工程内中間体、または製品のうちの少なくとも1つを含む製造方法も示される。そのような製造方法として、上記検査方法において、成形材料を被検査材料として、検査することを含む、成形材料の製造方法が例示される。以下、特に注記なく「本方法」と言う場合は、検査方法および、当該検査方法により検査することを含む製造方法の両方を指す。
 工程201が行われる際、被検査材料の表面温度が雰囲気温度より5℃以上高いと、本発明を用いる意義がより大きくなるので好ましく、8℃以上高いとより好ましく、12℃以上高いとより一層好ましい。被検査材料の表面温度が雰囲気温度より高い温度、つまり温度差の上限に厳密な制限はないが、殆どの検査が該当するという点では150℃以下でよく、敢えて更に限定するなら100℃以下または50℃以下でよい。
 この被検査材料の表面温度と雰囲気温度との温度差の好ましい値は、前記の被検査材料の表面近傍の層状空間と、雰囲気温度との温度差についても好ましいものである。
 本方法では、工程201が被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態で行われるものである。この状態の例としては、工程201における流体の吹き付けが開始される時点で、被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃であり、検査装置の超音波を送信する部位、受信する部位またはその両方の部位の周辺の空気とは超音波の伝播挙動が異なる異種雰囲気層が被検査材料表面にある状態が挙げられる。
 本方法では、工程301における超音波を用いた検査が、被検査材料の表面であって工程201において流体が流れた箇所に超音波を伝播させることを含むものであると好ましい。更に、工程201において、被検査材料に照射された超音波が、被検査材料の内部を透過してから外部に出ていく際に通過する被検査材料の表面の箇所も、吹き付けられた流体が流れた箇所であると、超音波検査において、異なった雰囲気間の境界において超音波が屈折する割合が増加してエコー強度が著しく低下する点が観測される現象(本発明に関して、超音波が屈折することによる減衰、または屈折減衰と称することがある)が起こることを抑制できるので好ましい。工程201において流体が流れた箇所に、工程301の超音波検査において、超音波を伝播させる手法の効果は、超音波検査が、少なくとも1対の超音波探触子を、それらが被検査材料と接することなく、被検査材料を挟んで対向するように配置して行われる場合に、超音波探触子と面している被検査材料の両面に流体を吹き付け、各面の流体が流れた箇所を超音波が伝播するようにするとより顕著になる。
 本方法では、工程301における超音波を用いる検査が、少なくとも1対の超音波探触子を、それらが被検査材料と接することなく、被検査材料を挟んで対向するように配置し、一方の超音波探触子から超音波を送信し、この送信された超音波を他方の超音波探触子で受信することを含むと好ましい。これは、検査を高精度で効率よく行うことができるからである。超音波探触子を、被検査材料と接触させずに検査を行う非接触式の超音波検査方法は、例えば、被検査材料が極めて柔らかいものである場合でも、接触式の超音波検査のように被検査材料表面が探触子で押されて変形するようなことが無く、超音波検査を精度よく行うことができるので本方法において好ましい。超音波検査において、被検査材料と探触子が相対的に移動する場合についても、非接触式の超音波検査は、接触式の超音波検査のように被検査材料と探触子とが互い摩耗したり傷つけ合ったりすることが無いので好ましい。
 本方法の工程301において用いられる超音波は、周波数が100kHz~1000kHzの超音波であると、充分な指向性を有し、かつ、雰囲気中(多くの場合で空気中)や被検査材料中を伝播する際に極端な減衰が起こることも無く、更には被検査材料中の欠陥等を検出できる充分な分解能を有するので好ましい。超音波の周波数としては200kHz~800kHzであるとより好ましく、400kHz~600kHzであるとより一層好ましい。
 本方法の工程201で被検査材料に対して吹き付けられる流体は、超音波の伝播、被検査材料、周辺環境、および人体などに悪影響が無いものであれば特に制限なく用いることができ、なかでも空気、水蒸気、不活性気体、およびミスト状の水からなる群より選ばれる少なくとも1種類であると、入手が容易であり好ましい。ここで、不活性気体とは、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンから選ばれる少なくとも一種が例示される。
 本方法は、工程301を、工程201と同時に行い、検査時の被検査材料の表面温度と雰囲気温度との差が5℃以上であると、製造された、または加工をされた直後の温度が高めの被検査材料を、あまり冷却時間を設けることなく速やかに検査することができ、つまりは検査の所要時間を短くできるので好ましい。
 本方法は、被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあるものを用い、これに工程201において、流体を吹き付けることにより、被検査材料の表面に接している異種雰囲気層の少なくとも一部を流体により置換して流体雰囲気領域とし、工程301における、超音波を用いた検査を、前記流体雰囲気領域に超音波を伝播させることにより行うものであると、超音波のエコー強度測定において、異なった雰囲気同士の境界における屈折に起因する超音波の減衰が少なくなり好ましい。ここで、異種雰囲気層とは、周辺雰囲気とは超音波の伝播挙動が著しく異なる雰囲気層のことである。例えば、被検査材料が製造された直後、または加工処理をされた直後で、周辺の温度(雰囲気温度)より被検査材料が高温であると、被検査材料の近傍の雰囲気が加熱されて生じる高温の雰囲気層は密度が低下するため異種雰囲気層となる場合が多い。更に、例えば、被検査材料中で添加剤など構成成分が分解してガスが発生し、その分解ガスが被検査材料の近傍に滞留することにより、異種雰囲気層となることも考えられる。
 工程301における超音波による被検査材料の検査を、被検査材料の表面に異種雰囲気層が存在している箇所に超音波を伝播させて行うと、周辺雰囲気と異種雰囲気層との境界面には揺らぎにより曲面部分が生じるため、それら曲面部分において超音波が一部屈折してしまい、伝播された超音波のうち直進する成分の割合が著しく低下する。その結果、検査において測定される超音波のエコー強度が、被検査材料の材質、または被検査材料の中の空隙や異物による影響を受けた場合に比べて、同等かそれ以上に著しく低くなる点が生じ、つまりは被検査材料の適正な検査結果を得難くなる。
 本方法において、流体により置換されて流体雰囲気領域となるのが、被検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に存在する異種雰囲気層の少なくとも一部であると、超音波のエコー強度を測定する際に、異なった雰囲気層同士の境界で超音波が屈折することにより、観測されるエコー強度が極めて低くなる点が生じることを効率良く抑制でき好ましい。被検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に存在する異種雰囲気層の全てが、流体により置換されて流体雰囲気領域となるとされても良い。検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に存在する異種雰囲気層の少なくとも一部を流体により置換して流体雰囲気領域とするにおいて、検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mmより更に離れた領域にも異種雰囲気層があれば、併せて流体で置換して流体雰囲気領域とすることが、より正確な検査結果を得るために好ましい。
 本方法においては、被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあり、かつある1つの面、および当該面と対向する別の面のそれぞれの表面に異種雰囲気層が接した状態にあるものを用い、これに対して工程201において流体を吹き付け、それぞれの異種雰囲気層の、少なくとも一部を流体により置換して、流体雰囲気領域を2つ以上形成させ、工程301における、超音波を用いた検査を、前記の流体雰囲気領域の一方から他方に超音波を伝播させることにより行うと、検査をより効率よく行うことができるので好ましい。
 本方法においては、工程201において、被検査材料に対して吹き付けられる流体が、被検査材料の表面に平行な方向の流速が1m/s以上であって、レイノルズ数が100000以下であると、超音波の屈折による減衰がより生じにくくなり好ましい。これは、上記条件での流体吹き付けにより、異種雰囲気層が効率よく流体雰囲気領域に置換されるためと考えられる。被検査材料の表面に平行な方向の流体流速としては、レイノルズ数が100000以下となる条件で、3m/s以上であるとより好ましく、5m/s以上であるとより一層好ましい。この流体流速の上限は厳密に制限されるものではないが、敢えて設けるなら50m/s以下であると好ましく、20m/s以下であるとより好ましい。
 レイノルズ数としては75000以下であるとより好ましく、50000以下であるとより一層好ましく、20000以下であると特に好ましい。このレイノルズ数の下限は厳密に制限されるものではないが、敢えて設けるなら500以上であると好ましく、1000以上であるとより好ましい。
 上記レイノルズ数としては、流体の代表流速の水平成分をUh(m/s)、流体吹き付け口から被検査材料の端部(流体が吹き付けられる側、図3のTD方向端部)までの直線距離である代表長さL(m)、流体の動粘性係数ν(m/s)から下記式
 Re=Uh×L/ν
にて計算される値であるReが一例として挙げられる。生産用ロボットの動作範囲や装置・配管の配置の都合などから、被検査材料の表面に対して水平ではない向きに流体を吹き付ける場合は、流体の代表流速の被検査材料の表面と平行な成分を流速としてレイノルズ数を計算すると、流体の流動挙動をより正確に把握できるので好ましい。なお、上記レイノルズ数は、一般的なレイノルズ数とは厳密には異なると解しうるものなので、疑似レイノルズ数と称されても良い。
 本方法では、上記のように被検査材料の表面に対して略平行(多くの場合で水平)ではない向きに流体を吹き付ける場合、工程201において、被検査材料に対して、前記流体を吹き付ける角度(以下、吹き付け角度と略称される場合がある)が、被検査材料の表面を基準として±45度以内であると検査時の超音波の屈折による減衰の抑制に効果的であり好ましく、±40度以内であるとより好ましく、±35度以内であるとより一層好ましい。ここで、マイナスの値の吹き付け角度は、図4に例示されるとおり被検査材料の下面側に流体が吹き付けられている角度を指す。吹き付け角度については、被検査材料の上面側と下面側とで同じ角度でも良く、異なった角度でも良い。また上面側や下面側のいずれかに複数の流体吹き付け口がある場合、すべての流体吹き付け口について同じ吹き付け角度でもよく、異なった吹き付け角度にて流体が吹き付けられても良い。上記のように被検査材料の表面に対して所定の吹き付け角度にて流体を吹き付けて超音波検査を行う場合、被検査材料の表面で、超音波が送信用探触子から照射される箇所や、照射された超音波が被検査材料内部を通って受信用探触子からに向かって外部に出る箇所には、上記吹き付け角度のまま流体が直接吹き付けられることなく、当該箇所から少し離れた位置に吹き付けられた流体が、当該箇所では被検査材料表面に対して略平行に流れるように流体の吹き付けが行われると、超音波の屈折による減衰が極めて抑制されるので好ましい。なお、本発明に関して、略平行とは、対象となる2つの線、面、または方向など同士が完全に平行である状態だけでなく、本発明による課題の解決に支障がない程度であれば、完全な平行から多少ずれた状態も含む。この多少ずれた状態について敢えて数値範囲を定義するならば、完全な平行の状態から±3°程度の角度範囲で平行からずれた状態が例示され、好ましくは完全な平行の状態から±1°程度の角度範囲で平行からずれた状態が例示される。
 本方法においては、被検査材料の厚みが0.1mm以上であると、特に超音波検査に適しており好ましい。被検査材料の厚みは0.5mm以上であるとより好ましく、1.0mm以上であるとより一層好ましい。被検査材料の厚みの上限は特に限定されるものではないが、20mm以下であると多くの被検査材料が該当するので好ましく、10mm以下であるとより一層好ましい。
 本方法においては、被検査材料は金属系材料または樹脂系材料であると好ましく、特に、マグネシウム、アルミニウム、鉄、並びに繊維強化樹脂複合材料(例:ガラス繊維強化熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、および炭素繊維強化熱可塑性樹脂)からなる群より選ばれる少なくとも1種であると、超音波検査で迅速かつ効率よく良否判定を行う必要がある用途に関する場合であることが多く好ましい。上記の被検査材料の材料として好ましいものについては後でより詳細に示すが、被検査材料は上記材料を含むものであってもよく、実質的に上記材料からなるものであってもよい。
 本方法における被検査材料は、略板状であると超音波検査や流体吹き付けを行い易いので好ましい。ここで、略板状とは、被検査材料の最も面積の大きい面(最大面)、およびこれに対向する面(最大面と同面積であっても、最大面より小さい面積の面であっても良い。以下、準最大面)の一方を上面、他方を下面として保持して、被検査材料を水平方向からみた厚みの寸法が、被検査材料を真上から鉛直方向(厚み方向)に見た場合の幅の寸法及び奥行きの寸法より小さい形状を言う。なお、一部の厚み寸法が、幅の寸法及び奥行きの寸法より大きくてもよい。略板状の被検査材料とは、上記の保持状態にて、水平方向から見た場合の形状(厚み形状)がある程度の段差や傾斜があってもよく、この場合の段差や傾斜について、一番薄い部分に対する厚い部分の厚さの比が1を超え5以下であるものが例示され、より好ましいものは1を超え3以下である。略板状の被検査材料とは、曲板状のものでもよい。略板状の被検査材料は、上記の保持状態にて、厚み方向に見た場合の形状が矩形であるものが代表的であるが、当該形状が矩形以外の多角形形状、円形、不定形のものでもよく、厚み方向に貫通孔を1つ以上有するものであっても良い。本方法における被検査材料は、略板状であるだけでなく略平板状であるとより好ましい。略平板状とは、上記の保持状態にて、水平方向から見た場合の形状が略平板、つまり明らかな段差や2倍以上の厚みの変化が無いものであると、用途が多く検査も容易で好ましい。実質的に均一な厚さの平板状の被検査材料の場合、前記の吹き付け角度は、板厚の中央の水平面に対する角度として示すこともできる。
 本方法において、被検査材料が厚み形状に傾斜がある略板状である場合、その傾斜面に対して超音波探触子をその軸が垂直に位置するように配置すると、より精度が高い検査結果が得られ好ましく、その傾斜面を基準となる面として、上記の好ましい吹き付け角度にて流体の吹き付けを行っても良い。この手法は、被検査材料が、厚み形状に傾斜がある略板状で、且つ、被検査材料の厚み方向の表面同士が略平行である被検査部位を検査する場合に特に好ましい。
 本方法において、被検査材料が曲板状である場合、近似的に平板状と見做せる部分に超音波を伝播させて検査を行ってもよく、その際、当該部分の接平面に対して超音波探触子をその軸が垂直に位置するように配置すると、より精度が高い検査結果が得られ好ましく、その接平面を基準となる面として、上記の好ましい吹き付け角度にて流体の吹き付けを行っても良い。
 本方法においては、工程301において、超音波を用いて検査が行われる場所(検査場所)に、被検査材料が連続的に供給され検査が行われると、効率よく検査を行うことができて好ましい。被検査材料を検査場所に連続的に供給する方法は、被検査材料の形状に応じて、ベルトコンベヤー、ローラー、ロボットハンドなどの装置を用いる方法が好ましい。
 本方法においては、工程301において、被検査材料および超音波探触子が移動しつつ、超音波を用いた検査が行われ、かつ、超音波探触子の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動すると、流体を理想的な層流に近い状態にて、被検査材料の表面で超音波を伝播させる箇所に選択的に流すことができるので、検査精度がより高くなり、更には吹き付ける流体の量を抑制することもでき、つまりは、被検査材料の広い範囲を効率的に検査できるため好ましい。ここで、「超音波探触子の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動する」とは、超音波探触子と流体の吹き付け口とが同様の方向に、同様の速度で移動することを意味するが、上記の効果が発現すればよく、超音波探触子と流体の吹き付け口とが終始一貫して完全に同一の方向に同一の速度で移動しなくても良い。本発明に関する、超音波探触子の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動する態様は、工程201と工程301が同時に行われるものでも、別々に行われるものでもよい。
 超音波探触子の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動させる方法としては、流体の吹き付け口を超音波探触子に直接または間接的に接続してもよく、そのような接続はせずに数値制御等により超音波探触子の移動に合わせて流体の吹き付け口を移動させる装置を用いても良い。
 本方法においては、工程201において、被検査材料の表面温度と雰囲気温度の差が流体を吹き付ける前には5℃以上ある場合は、被検査材料の表面温度と雰囲気温度の差が5℃未満になるまで被検査材料に対して流体を吹き付けると、更には、5℃未満の状態を維持して、工程301の超音波検査を行うと、特に超音波検査において、超音波の屈折による減衰を少なくできるので好ましい。上記の温度差は2℃以下であるとより好ましい。
 本方法においては、工程301において、更に、超音波を用いた検査のデータを画像にし、当該画像に基づき合否判定を行うものであると、迅速に合否判定をでき好ましい。ここで、データを画像化する手法は特に制限されない。多くの場合、超音波検査装置を購入すると、データ処理用コンピューター端末とともに画像化ソフトウェアも提供される。
 本方法においては、工程301を工程201と同時に行い、且つ、工程201において被検査材料に流体を吹きつける方向と、工程301において被検査材料を、特にその内部を、超音波を用いて検査する際に超音波を伝播させる方向とが非同一であると、効率よく検査を行うことができ、かつ、超音波検査において、屈折による超音波の減衰がより少なくなり好ましい。更に、被検査材料に流体が吹きつけられて被検査材料の表面を流体が流れる方向が、超音波を伝播させる方向と略垂直の関係にあると、より高精度にて超音波検査を行うことができるので好ましい。なお、本発明において、略垂直とは、完全に垂直、つまり対象となる2つの線、面、または方向など同士が完全に垂直である状態だけでなく、本発明による課題の解決に支障がない程度であれば、完全な垂直から多少ずれた状態も含む。この多少ずれた状態について敢えて数値範囲を定義するならば、完全な垂直の状態から±3°程度の角度範囲で垂直からずれた状態が例示され、好ましくは完全な垂直の状態から±1°程度の角度範囲で垂直からずれた状態が例示される。
 ここに開示される検査方法にて原材料、工程内中間物、または製品を被検査材料として検査することを含む、当該製品の製造方法は、超音波検査の効率および精度が優れ、つまりはより高い生産性で高品質の製品を提供するものであり好ましい。特に被検査材料が成形材料であり、成形材料を上記検査方法で検査することを含む成形材料の製造方法、別の表現をすると、成形材料を上記検査方法で検査した後に成形することを含む成形体の製造方法は、成形材料または成形体の製造方法として、超音波検査の効率および精度が優れており好ましい。この成形材料としては、上記のマグネシウム、アルミニウム、鉄、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、および炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であると好ましい。
<工程201>
 本方法において、工程201は、被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程であり、流体吹き付け工程と称することもできる。
 流体を吹き付けるための設備は、流体の吹き付け口のほか、流体の供給または発生装置、流体の導管、流体の流れを制御する装置を含むものが例示される。流体を吹き付けるための設備においては、流体の吹き付け口を含む部位が位置や向きを変えることができる構造であると、前記のように材料表面に対して所定の角度に流体を吹き付けるように角度を調整しやすいので好ましい。更に、被検査材料や超音波探触子の移動に合わせて流体吹き付けを行うことができるように、流体の吹き付け口が可動式になっていてもよく、流体吹き付け口が超音波探触子と連結されていて、一方の移動に合わせて他方も移動する構造になっていてもよい。流体の吹き付け口は、流体の導管の出口端そのままでも良いが、ノズルが取り付けられていてもよい。ノズルとしては種々の形状・材質のものを適宜使用することができるが、いわゆるスイベルノズルであると効率よく流体吹き付けを行うことができるので好ましい。ノズルの形状の例を図6A~図6Gに示す。図6Aのように扁平形状で、流体を幅広の状態にして吹き付けることができるノズルを用いると、流体吹き付けを、流体の流量に対してより広い範囲に効率よく行うことができるので好ましい。図6Bや図6Cに示されるノズルも使用可能である。図6Dに示されるノズルは、その流体吹き付け口が弧状になっており、例えば、曲板状の被検査材料の表面の凸曲状部分に、できるだけ均一に流体を吹き付けたい場合に好適である。図6E、図6F、および図6Gに示されるノズルも使用可能である。
 本方法の流体吹き付けに用いられる、流体の供給または発生装置についても、特に制限を受けることなく、流体に応じて適宜選択して用いることができる。流体が気体である場合、ガスタンクやガスボンベから導管を介して供給を受けてもよく、気液分離装置や気体分離装置で分離された目的成分の気体を用いることもできる。流体が空気である場合、より簡単にブロアー、コンプレッサー、大型冷風装置で発生させた空気流を導管に送り込むなどして流体吹き付けに用いることができる。
 流体が液体の場合は、タンク等から当該液体をポンプなどで送液して流体吹き付け口から被検査材料に吹き付けても良く、当該液体をミスト状にして吹き付けに用いてもよく、当該液体をミスト状にし、かつ気体の流体と混合して吹き付けに用いても良い。吹き付けに用いられる流体は1種類でも複数種類でもよく、気体と液体の混合物でもよい。
 本方法において用いる流体として好ましいものは上記したとおりだが、これらに制限されることはなく、被検査材料の特性や検査の条件に応じて好ましいものを適宜用いることができる。
 本方法において、この工程201は、超音波検査に関する工程301の前に行ってもよく、工程301と同時に行っても良い。
<工程301>
 本方法において、工程301は、工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、特にその内部を、超音波を用いて検査する工程である。
 一般的に、超音波とは、人間が聞くことができる音の周波数範囲の上限とされる20kHz(20,000Hz)を超す周波数を有する高い振動数の音波のことを指す。しかし、16kHz(16,000Hz)を超す周波数の音波を超音波として検査に用いることが可能であり、本方法に関しても、目的とする検査を行うことができるならば20kHz以下の音波であっても超音波とする。本方法において用いられる超音波の好ましい周波数は前記のとおりである。
 超音波は、気体<液体<固体の順に伝わり易くなる、直進性が高い、伝播する際に違う物質の境界面で反射する、といった性質がある。その為、超音波が、物体中を伝播する際、物体内部が全く均一な状態であれば、超音波が物体に伝播した面の反対側の面で一様に反射がおきるところ、物体内部に空間や、異なった構造状態、または異種物質といった異質部位があると、その境界面でも超音波の反射がおこり、つまりは当該物体における超音波の反射・透過挙動に特異な点が生じる。この原理を用いて本方法では、超音波を用いた検査により、被検査材料中のボイドや剥離の発生、異物混入、構成成分の意図しない偏在などの程度を確認することができ、被検査材料を材料や工程中間体として次工程で用いてよいか、または製品として出荷・販売して良いかを効率よく高精度に判断することができる。
 ここで、検査に用いる超音波としては、パルス波であっても、連続波であっても良く、これらの両方を用いてもよい。
 超音波の送受信方法による分類に関して言うと、工程301で用いる超音波を用いた検査は、1つの超音波探触子にて、超音波の送信、および送信されて被検査材料中を伝播してきた超音波の受信の両方を行う反射式によるものであってもよく、超音波の送信および受信をそれぞれ別の探触子で行う反射式および透過式のいずれによるものであってもよい。よって、本方法に関するエコー強度は、用いる超音波の送受信方式に応じて、透過エコー強度であっても、反射エコー強度であってもよい。
 本方法において行われる超音波を用いた検査は、探触子を被検査材料に接触させて超音波を伝播する接触法、被検査材料の被検査部位を接触物質である液体(多くの場合、水が用いられる)に浸して超音波を伝播する浸漬法、探触子を被検査材料から離して配置し、接触物質を使うことなく雰囲気(主に空気)の層を介して超音波を被検査材料に伝播させる非接触空中法の何れであっても良い。中でも、被検査材料が高温状態であっても検査を安心して効率よく行うことができ、接触物質を除去する装置や工程が不要であることから、非接触空中法である超音波検査方法は特に好ましい。勿論、接触法、浸漬法、非接触空中法のうち複数を組み合わせて用いてもよく、こられに該当しない超音波検査方法も本方法へ適用できる。
 工程301の超音波検査にて用いられる超音波探触子は、特に制限されず、一般的な、圧電素子を振動させて超音波を発生および送信する送信機能、および被検査材料中を伝播した超音波を受信する受信機能を有するものでもよく、1つの超音波探触子が送信機能と受信機能の両方を有するものであっても、送信用の探触子と受信用の探触子が別々にあってもよい。送信用の探触子と受信用の探触子が別々、つまり一対の超音波探触子を用いて超音波検査を用いる場合、一対の超音波探触子を、被検査材料を挟むように対向させてもよく、一対の超音波探触子を被検査材料表面に対してV字型に配置し、一方の探触子から被検査材料の表面に対して斜め向きに超音波を送信し、被検査材料から反射された超音波をもう一方の探触子で受信するようにしても良い。超音波検査において、複数対の超音波探触子を用いてもよく、その場合、超音波探触子の各対が上記の同じ配置であっても、異なった位置であってもよい。
 工程301で、移動している被検査材料を検査する場合、超音波探触子を被検査材料の横幅の方向(TD方向)に往復移動させるだけでなく、併せて被検査材料の移動方向(MD方向)にも超音波探触子の往復移動が可能な設備を用いて、超音波探触子を被検査材料のMD方向と同じ方向または逆の方向に一定区間、移動させて検査を行うこともでき、工程201の流体吹き付けを工程301と同時に行っているならば、超音波探触子に合わせて流体吹き付け口も移動させることも可能である。
 上記の被検査材料の移動に合わせて探触子も移動させる本方法は、検査の効率と精度が極めて高く、被検査材料が連続的に工程に受け入れられる原材料、連続的に工程中で合否判断が必要な工程中間体、または連続的に生産・出荷される製品の検査や製造に好適である。
 工程301では、超音波検査装置が、被検査材料に伝播された超音波を、受信機能を有する探触子で受信し、受信された超音波を圧電素子にて電気信号に変換し、かつ、その際、超音波の波形を、特に連続的に照射されるパルスの1パルス毎の波形のピークを解析することにより、被検査材料の異質部位を検知する機構を有するものであると高精度の検査結果が得られ好ましい。
 工程301では、上記のように、受信された超音波が変換された電気信号を、目的とする情報に応じて必要な処理があればそれらを行った上で、グラフ化、または画像化すると検査結果を理解し易くなるので好ましい。それらの例としては、超音波探触子での受信エコー強度を縦軸、超音波の伝播時間(つまり距離)を横軸として直角座標上に波形を表示させた、いわゆるAスコープ、Aスコープの波形を輝度変調して線で表し、探触子の被検査材料上における位置(1次元)と時間とを直角座標上に示したBスコープ(被検査材料の断層の画像)、超音波探触子におけるある深さの受信エコー強度を輝度変調して、被検査材料上における位置(2次元)を直角座標として表示したCスコープが挙げられる。このように得られた画像では、超音波の伝播挙動の違いが色彩や濃淡の違いにより示されるので、被検査材料中の空隙や異物などの存在を容易に把握し、良否の判定を迅速にすることができる。
 超音波検査でのエコー強度測定におけるノイズや異なった周辺雰囲気同士の境界における屈折による超音波の減衰の多寡も、Aスコープに影響を与える。図7Aおよび図7BにAスコープの波形のピークを連続的にプロットしたものを極めて概略化した模式図を示す。後に示す比較例のような屈折による超音波の減衰が多い場合、図7Aから明らかなように、エコー強度の波形のプロットの谷状部で、深さが極めて深い、明らかに異なった水準のものがあるようになり、その結果、被検査材料中の空隙や異物に起因する谷状部の有無が判別しにくくなるため、得られる検査結果の信頼性が低いものになる恐れがある。本方法では、被検査材料に流体を吹き付けて超音波検査を行うことにより、例えば、製造や加工直後で高温状態にある被検査材料であっても、図7Bに例示されるような雰囲気層境界での屈折による超音波の減衰が少ないエコー強度測定を行うことができ、つまりは、被検査材料の温度低下を待つことなく迅速に、高精度の検査を行うことができる。
 超音波検査のエコー強度測定において屈折減衰が起きている程度を数値化した指標として、Aスコープの波形のピークから算出される屈折減衰率が例示される。この屈折減衰率としては、Aスコープの波形のピーク(つまり受信エコー強度)の5点移動最大値をプロットして図7Aまたは図7Bのような波形図を得て、単位時間あたりに、超音波が屈折することにより起きたであろう著しいエコー強度の低下が観測された時間の割合を百分率にて算出した数値を用いることができる。
 本発明の検査方法においては、工程301における超音波を用いた検査が、エコー強度の測定における屈折減衰率≦1.5%を満たすことが肝要である。屈折減衰率が1.5%以下であると、検査時のエコー強度の低下が十分に抑制され、信頼性のある検査結果を得ることができる。屈折減衰率の上限に関しては0.5%以下であるとより信頼性が高い検査結果を得ることができるので好ましく、0.05%以下であるとより好ましい。エコー強度測定における屈折減衰率の好ましい範囲の下限については、理論上は0%であるが、エコー強度の測定のために、極端に厳密な環境維持を必要とせずに済むという点からは、0.00001%以上であると好ましく、0.0001%以上であるとより好ましく、0.001%以上であるとより一層好ましい。エコー強度測定における屈折減衰率の好ましい範囲は、用途や状況に応じて上記の上限の数値と下限の数値を適宜組み合わせたものであって良いが、一例として、屈折減衰率は0.00001%以上1.5%以下であると好ましく、0.0001%以上0.5%以下であるとより好ましく、0.001%以上0.05%以下であるとより一層好ましいと言うことができる。
<被検査材料>
 本方法に関する被検査材料は、超音波を用いた検査が可能な材質であれば特に制限されることなく、種々の材質や形状のものを用いることができる。
 本方法は、高温の状態にある被検査材料の超音波検査を効率良く高精度で行うことができるので、例えば、溶融金属を直接金型に注いで鋳造して得られた金属成形物、プレス加工された際のせん断や摩擦で高温になっている金属板加工物、モノマー原料混合物を加熱硬化して得られた直後の熱硬化性樹脂成形品、マトリクスの熱可塑性樹脂と添加物とを溶融混合して得られた直後の熱可塑性樹脂組成物、および、加熱され軟化状態にある熱可塑性樹脂を他素材に複合させた熱可塑性樹脂複合材料、成形された直後の熱可塑性樹脂系成形品などの検査に好適である。つまり、本方法は、金属系材料または樹脂系材料の検査や当該検査を含む金属系製品や樹脂系製品の製造に好適である。本方法における被検査材料としては、マグネシウム、アルミニウム、鉄といった金属系材料、樹脂系材料、セラミックス系材料(金属以外の無機材料で、ガラスや炭素材料も含む)、繊維強化材料、及びこれらからなる群より選ばれる少なくとも1種であるとより好ましい。繊維強化材料としては、樹脂系材料、金属系材料、またはセラミックス系材料からなるマトリクスと強化繊維からなるものが例示され、特に、樹脂系材料と強化繊維からなる繊維強化樹脂である複合材料(例:ガラス繊維強化熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、又は炭素繊維強化熱可塑性樹脂)が好ましい。
 ここで、マグネシウムとは純マグネシウムに限らず、主成分であるマグネシウムのほか、マグネシウム合金でもよく、特に亜鉛とイットリウムを含むマグネシウム合金や、アルミニウムとカルシウムを、好ましくは更にリチウムを、含むマグネシウム合金など難燃性を高めたマグネシウム合金であっても良い。
 ここで、アルミニウムとは、純アルミニウムに限らず、主成分であるアルミニウム以外の金属も含むアルミニウム合金であっても良い。米国アルミニウム協会番号に基づく国際合金番号を用いてより詳細に述べると、1000系アルミニウム(純アルミニウム)、2000系アルミニウム(ジュラルミンなどのAl-Cu系合金)、3000系アルミニウム(Al-Mn系合金)、4000系アルミニウム(Al-Si系合金)、5000系アルミニウム(Al-Mg系合金)、6000系アルミニウム(Al-Mg-Si系合金)、7000系アルミニウム(Al-Zn-Mg系合金)、8000系アルミニウム(上記以外のAl系合金)からなる群より選ばれる1種類以上のアルミニウムであると本発明に関する被検査材料に好適である。なお、日本においてアルミニウムの種類は上記の国際合金番号にAを付した“A1000系”などで特定される。
 ここで鉄とは、純粋な鉄に限らず、主成分である鉄以外の金属も含む鉄合金、例えば、軟鋼などのような炭素鋼、またはステンレス鋼であっても良い。ここで、ステンレス鋼とは、オーステナイト系(例:SUS304、SUS304L,SUS316)、二相系(例:SUS329J1)、フェライト系(例:SUS405、SUS430、SUS444)、マルテンサイト系(例:SUS410)、または析出硬化系(例:SUS630)が挙げられる。
 ここで、樹脂系材料とは、以下に例示される熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、およびこれら樹脂が複合材料におけるマトリクスであり更に各種添加材を含んでいるものが例示される。
(熱硬化性樹脂)
 本方法で用いられる被検査材料に含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂などの硬化物を挙げることができるが、特に接着性や機械特性に優れるエポキシ樹脂の使用が好ましい。エポキシ樹脂としては、分子中にエポキシ基を有するものであれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂及びそれらの変性物などが挙げられ、これらを単独または複数組み合わせて用いることができる。熱硬化性樹脂は高い剛性と強度の観点で好ましい。
(熱可塑性樹脂)
 本方法で用いられる被検査材料に含まれる熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が180℃~350℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂(ポリオキシメチレン樹脂)、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
 上記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。
 上記ポリスチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS樹脂)等を挙げることができる。
 上記ポリアミド樹脂としては、PA6(ポリカプロアミド、ポリカプロラクタム、ポリε-カプロラクタムとも称される)、PA26(ポリエチレンアジパミド)、PA46(ポリテトラメチレンアジパミド)、PA66(ポリヘキサメチレンアジパミド)、PA69(ポリヘキサメチレンアゼパミド)、PA610(ポリヘキサメチレンセバカミド)、PA611(ポリヘキサメチレンウンデカミド)、PA612(ポリヘキサメチレンドデカミド)、PA11(ポリウンデカンアミド)、PA12(ポリドデカンアミド)、PA1212(ポリドデカメチレンドデカミド)、PA6T(ポリヘキサメチレンテレフタルアミド)、PA6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)、PA912(ポリノナメチレンドデカミド)、PA1012(ポリデカメチレンドデカミド)、PA9T(ポリノナメチレンテレフタラミド)、PA9I(ポリノナメチレンイソフタルアミド)、PA10T(ポリデカメチレンテレフタラミド)、PA10I(ポリデカメチレンイソフタルアミド)、PA11T(ポリウンデカメチレンテレフタルアミド)、PA11I(ポリウンデカメチレンイソフタルアミド)、PA12T(ポリドデカメチレンテレフタラミド)、PA12I(ポリドデカメチレンイソフタルアミド)、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 上記ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等を挙げることができる。
 上記(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートを挙げることができる。上記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、変性ポリフェニレンエーテル等を挙げることができる。上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を挙げることができる。上記ポリスルホン樹脂としては、例えば、変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等を挙げることができる。上記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂を挙げることができる。上記フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
 本発明に用いられる熱可塑性樹脂は1種類のみであってもよく、2種類以上であってもよい。2種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
(強化繊維)
 本方法に用いられる被検査材料が含んでよい強化繊維は、特に限定されるものではなく、無機繊維又は有機繊維のいずれであってもよい。
 上記無機繊維としては、例えば、炭素繊維、活性炭繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、タングステンカーバイド繊維、シリコンカーバイド繊維(炭化ケイ素繊維)、セラミックス繊維、アルミナ繊維、天然鉱物繊維(玄武岩繊維など)、ボロン繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ホウ素繊維、及び金属繊維等を挙げることができる。
 上記金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、銅繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維を挙げることができる。上記ガラス繊維としては、Eガラス、Cガラス、Sガラス、Dガラス、Tガラス、石英ガラス繊維、ホウケイ酸ガラス繊維等からなるものを挙げることができる。上記有機繊維としては、例えば、アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等からなる繊維を挙げることができる。上記強化繊維のうち、特に炭素繊維は重要であるため、以下、より詳細に説明する。
(炭素繊維)
 本方法に用いられる被検査材料が含んでもよい炭素繊維としては、特に限定されないが、高強度、高弾性率炭素繊維が使用でき、これらは1種または2種以上を併用してもよい。一般的にポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、石油ピッチ系炭素繊維、石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、気相成長系炭素繊維などが知られており、被検査材料はこれらのいずれの炭素繊維を含むものであっても良い。中でも、PAN系、石油ピッチ系、石炭ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましいものとして挙げられる。
 なかでも、本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維としては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が好ましい。炭素繊維としてPAN系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は100GPa~600GPaの範囲内であることが好ましく、200GPa~500GPaの範囲内であることがより好ましく、230~450GPaの範囲内であることがさらに好ましい。また、引張強度は2000MPa~10000MPaの範囲内であることが好ましく、3000MPa~8000MPaの範囲内であることがより好ましい。
 本方法に用いられる被検査材料が強化繊維として含む炭素繊維の形態は、特に限定されず、連続繊維でも、不連続繊維でもよい。
 連続繊維としては、例えば、織物、編物、不織布、マット、ニット、組紐、複数の炭素繊維糸条を一方向に配置したものが挙げられる。連続繊維を一方向に配列させてシート状にした、いわゆるUDシートであっても良い。すなわち、本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維は、1以上のUDシートであってもよい。これらは2種類以上組み合わせて用いることが出来る。繊維を一方向に配置する場合は、層の方向を変えて多層に積層する、例えば交互に積層することができる。また積層面を厚み方向に対称に配置することが好ましい。一方向材の製造方法は一般的方法を利用することができ、例えば、被検査材料が炭素繊維強化熱可塑性樹脂である場合は、特開2013-104056(日本国特許出願公開公報)に記載の方法で、一方向性プラスチックテープを作成した後に、これを積層して成形体としても良い。この際、UDシートの場合は、各層の繊維配列方向が互いに交差するよう多層に積層(例えば直交方向に交互に積層)したものを使用することもできる。
 被検査材料が繊維強化材料であって不連続繊維を強化繊維として含む場合としては、マトリクス中に、例えば、炭素繊維が特定の方向に配向するように配置された材料、面内方向にランダムに分散して配置された材料、などを挙げることが出来る。本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維は、不連続繊維であって、面内方向にランダムに配向していてもよい。ここで、面内方向にランダムに配向しているとは、炭素繊維が、被検査材料の面内方向において一方向のような特定方向ではなく無秩序に配向しており、全体的には特定の方向性を示すことなくシート面内に配置されている状態を言う。炭素繊維が面内方向にランダムに配向されていた場合、被検査材料はその面内方向に異方性を有しない、実質的に等方性の材料であることが好ましい。この場合、被検査材料を作成するにあたり、炭素繊維などの材料を湿式抄造してシート状にしたものでもよく、不連続の炭素繊維が分散して重なるように配置させてシート状あるいはマット状(以下、あわせてマットということがある)にしたものであってもよい。
 本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維が不連続なものであると、機械的特性、端面の表面性、成形金型内での賦形性のバランスに優れるので好ましく適用できる。
 本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維は、一方に配向しているものと、面内方向にランダムに配向しているものとが両方含まれていてもよい。すなわち、連続繊維を一方向に配向させてシート状にしたものと、不連続繊維であって、面内方向にランダム配向したものとを組み合わせて(例えば積層させて)、マトリクスに両者を含ませたものを被検査材料として本方法において用いても良い。
 本方法に用いられる被検査材料が含む不連続の炭素繊維の繊維長は、平均繊維長が、好ましくは1mm以上、より好ましくは1mm~100mmの範囲内であり、より一層好ましくは3mm~100mmの範囲内であり、さらに好ましくは10mm~100mmの範囲内であり、特により好ましくは10mm~50mmの範囲内であり、最も好ましくは12mm~50mmの範囲内である。また、本方法で用いられる被検査材料が強化繊維として炭素繊維を含む場合、上記の範囲内の平均繊維長の炭素繊維がマトリクス内にて、被検査材料の面内方向に対して無秩序でランダムに配向(2次元ランダム配向)しているものであるのが好ましい。
 本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維は繊維長が互いに異なる炭素繊維の混合物であってもよい。換言すると、被検査材料が含む炭素繊維は、繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
 本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維の平均繊維長の測定は、数平均繊維長であっても、重量平均繊維長であっても良いが、繊維長の長いものを重視するように計算した重量平均繊維長で測定することが好ましい。個々の炭素繊維の繊維長をLi、測定本数をjとすると、数平均繊維長(Ln)と重量平均繊維長(Lw)とは、以下の式(1-1),(1-2)により求められる。
 Ln=ΣLi/j ・・・(1-1)
 Lw=(ΣLi)/(ΣLi) ・・・(1-2)
 なお、後述するような、被検査材料に含まれている強化繊維が、連続繊維をロータリーカッターで切断したものであるなどにより、強化繊維の繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。そのようにカットされた炭素繊維を用いて後述のような方法にて面内等方性基材である炭素繊維強化樹脂を得た場合、その面内等方性基材中の炭素繊維の平均繊維長は、カット時の平均繊維長にほぼ等しい。
 炭素繊維強化樹脂である被検査材料からの炭素繊維の抽出は、例えば、被検査材料に対し、500℃×1時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
 炭素繊維の平均繊維径は、通常、3μm~50μmの範囲内であることが好ましく、4μm~20μmの範囲内であることがより好ましく、4μm~12μmの範囲内であることがさらに好ましく、4.5μm~12μmの範囲内であることがさらにより好ましく、4.5μm~10μmの範囲内であることが特に好ましく、4.5μm~8μmの範囲内であることが最も好ましい。炭素繊維の平均繊維径の好ましい範囲は、上記の各範囲の下限値と、別の範囲の上限値の組み合わせてであっても良く、一例としては4.5μm~20μmが挙げられる。
 ここで、上記平均繊維径は、炭素繊維の単糸の直径を指すものとする。したがって、炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維(単糸)の直径を指す。
 炭素繊維の平均繊維径は、例えば、JIS R7607:2000に記載された方法によって測定することができる。
 本方法に用いられる被検査材料が含む炭素繊維は、単糸状のもののみであってもよく、繊維束状のもののみであってもよく、両者が混在していてもよい。繊維束状のものを用いる場合、各繊維束を構成する単糸の数は、各繊維束においてほぼ均一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。
 一般的に製造、販売されている炭素繊維は1000本~10万本程度の連続繊維である単糸(フィラメント)がほぼ同じ方向を向いて束状になった、厳密には炭素繊維束と呼ばれるべきものである。そのような1000本~10万本のフィラメントが集合した形態の炭素繊維束をそのまま複合材料に使用すると、繊維束の交絡部が局部的に厚くなり、薄肉の目的物を得ることが困難になる場合がある。このため、複合材料の強化繊維として炭素繊維束を用いる場合は、市販されている炭素繊維束を拡幅したり、又は開繊したりしてより薄い、またはより少ないフィラメント数の炭素繊維束にして使用することが好ましい。
 炭素繊維を含む複合材料、中でも炭素繊維強化樹脂は、軽量で物性が優れており、各種用途に好ましいが、炭素繊維の使用による高コストが採用の障害になっていて、材料から製造方法に至るまで極限のコスト低減が求められている。よって本方法は、炭素繊維複合材料、特に炭素繊維強化樹脂が被検査材料である場合に好適である。特に、炭素繊維強化樹脂のなかでも、不連続繊維である炭素繊維が2次元ランダム配向して熱可塑性樹脂マトリクスに含まれている、面内等方性基材は実用性が高い。よって面内等方性基材の製造、それを用いた成形体の製造、その際の工程内の中間体の検査に本方法は好適である。そのような面内等方性基材やその製造方法としては、米国特許第8,946,342号、米国特許第8,829,103号、米国特許第9,193,840号、米国特許第9,545,760号、米国特許第9,909,253号等に記載のものが例示される。
 ここで、被検査材料中で、炭素繊維などの強化繊維が2次元ランダム配向であることについて、特に厳密かつ数値的に定義したい場合は、日本国特許第5,944,114号に示されているように、強化繊維に関して、面配向度σ=100×(1-(面配向角γが10°以上の強化繊維本数)/(全強化繊維本数))で定義される面配向度σが90%以上である状態を好ましい2次元ランダム配向としてもよい。
 以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。なお、本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。
(1)超音波検査方法とその良否判定基準
 以下の記載のとおり、被検査材料中のボイドや剥離などの有無を確認するための超音波検査方法において、屈折による超音波の減衰が抑制され適正に超音波検査を行えたかを確認した。検査方法としては、被検査材料、超音波探触子、流体吹き付け口の移動の有無や移動方向を変えた、後述の検査方法(1-1)~(1-3)を適宜用いた。
 超音波検査装置は、1対の超音波探触子(超音波送信用探触子、および受信用探触子それぞれ1つずつ)、探触子を任意の検査箇所に移動させる機構(スキャナ)、データ解析・画像処理装置、およびこれらを接続する配線を含む。超音波検査装置として、本実施例ではジャパンプローブ株式会社の空中伝播超音波検査システムNAUT21を用いた。
 超音波検査を行うに際して、図3の模式図にて概略が示される形態にて、被検査材料、1対の超音波探触子(超音波送信用探触子、および受信用探触子それぞれ1つずつ)、流体吹き付け用設備を配置した。
 図3では省略されているが、被検査材料は、矩形平板を厚み方向に見た中央部に大きな矩形孔がある形状、つまりロの字型の台にそのMD方向の前方端と後方端、つまり図3のY軸側と搬送方向側の両端部をそれぞれニップロールで挟みこむことにより固定されている。更に、超音波検査が行われる場所の雰囲気温度、および被検査材料の表面の温度を検知する装置として二宮電線工業株式会社製のK熱電対(記号0.2×1P K-2-H-J2、つまり導体外形0.2mm、1対、K熱電対の許容差クラス2、ガラス網組絶縁、識別JIS区分2)、キーエンス株式会社製の温度電圧計測ユニットNR-TH08、キーエンス株式会社製のマルチ入力データロガーNR600を組み合わせて用い、K熱電対の検出端を測定箇所に取り付け、検査時の温度を測定・記録した。
 超音波探触子は送信用/受信用ともに、被検査材料の平面状部に対して略垂直となるように配置され、それら超音波探触子と被検査材料の表面との間の距離は、実施例毎に適宜設定された。
 超音波探触子(送信用)から超音波を送信させて被検査材料に照射し、被検査材料を透過した超音波を受信用超音波探触子にて受信して、超音波のエコー強度を測定した。測定結果を超音波検査装置の処理端末によって解析、画像化やグラフ化した。その結果から、エコー強度測定結果における、超音波の屈折による減衰の発生状態を確認した。なお、被検査材料に対する超音波の透過性は、被検査材料の温度によって影響を受ける。その為、検査時に被検査材料がなり得る高めの温度範囲について、30℃程度の被検査材料の良品の標準試料を基準として超音波の感度の補正式を予め作成しておき、実際の検査では当該補正式にて検査データを、補正して検査結果とした。
 エコー強度の測定結果における超音波の屈折による減衰の多寡に関しては、Aスコープの波形のピーク(つまり受信エコー強度)の5点移動最大値をプロットして図7Aまたは図7Bのような波形図を得て、単位時間あたりに、超音波が屈折することにより起きたであろう著しいエコー強度の低下が観測された時間の割合を百分率にて算出し、これを屈折減衰率として、以下のように評価した。
・Perfect: 時間当たりの屈折減衰率が0.05%以下
・Excellent: 時間当たりの屈折減衰率が0.05%超過0.5%以下
・Good: 時間当たりの屈折減衰率が0.5%超過1.5%以下
・Bad: 時間当たりの屈折減衰率が1.5%超過。
 ある実施例では、流体吹き付け用設備から空気などの流体を、所定の流速(風速)、所定の角度で超音波探触子と被検査材料の間の空間に吹き付けた。図3では簡略化して示されているが、流体吹き付け用設備は、スポットクーラー、空気圧縮設備、水道などの流体供給源、および流体の供給量や供給速度(風速)を制御するための機器(風量計など)、流体供給源から流体を搬送する配管も有している。当該配管は可撓性を有するホース状のものであり、当該配管の末端が流体吹き付け口であり、実施例によっては配管出側に先端にノズルを設け、そのノズルの吐出口を流体吹き付け口とした。
 流体吹き付けは、被検査材料の両面、つまり、超音波送信用探触子と被検査材料の間、および、超音波受信用探触子と被検査材料の間の両方の空間に対して行われた場合と、どちらか一方の空間に対して行われた場合とがある。さらに、この流体吹き付けは、被検査材料の表面に行われた場合と、材料表面から10mm離れた領域に行われた場合とがある。
 本実施例において、流体吹き付けの角度を、被検査材料の表面を基準に、当該表面の水平方向から流体を吹き付ける場合の角度を0度、当該表面に対して垂直の方向から流体を吹き付ける場合の角度を90度とする0度~90度の間の数値で表し、更に、被検査材料の上側での流体吹き付けの角度(図4の符号11で示される角度)はプラスの数値で、被検査材料の下側での流体吹き付けの角度(図4の符号12で示される角度)はマイナスの数値で表した。
 超音波検査時の被検査材料への流体の吹き付けに関して、流体の代表流速の水平成分をUh(m/s)、流体吹き付け口から被検査材料の端部(流体が吹き付けられる側、図3のTD方向端部)までの直線距離である代表長さL(m)、流体の動粘性係数ν(m/s)から下記式
 Re=Uh×L/ν
にて計算されるレイノルズ数Reを求めた。流体の代表流速は、被検査材料の表面近傍に検出端が位置するように配置された風量計を用いて測定した。
 実施例によっては、被検査材料は加熱された直後で、超音波検査を行う場所の雰囲気温度より高温であった。超音波検査時の被検査材料の表面温度から雰囲気温度を引いた値を、本実施例で単に「温度差」として示した。特に記載が無い限り、雰囲気温度が23℃±1℃に制御された状態で超音波検査が行われた。
 (1-1)検査方法1(所定の位置に置かれ静止している被検査材料の検査)
 前記のとおりの超音波装置を用い、図3の模式図にて概略が示される形態にて、被検査材料、1対の超音波探触子(超音波送信用探触子、および受信用探触子それぞれ1つずつ)、流体吹き付け用設備を配置した。超音波探触子1対と流体吹き付け口1対とをそれぞれ、駆動装置とともに金属製フレームを用いて、被検査材料をMD方向から見てC字型に挟むように配置した。流体吹き付け口は、超音波探触子が移動中に超音波探触子のZ軸上にある被検査材料の両表面に流体を供給できるように、流体吹付用設備も超音波探触子と同期するように固定されている。超音波探触子がTD方向の端部まで移動した後に、MD方向に超音波探触子が移動することができるような2軸駆動装置と共に金属製フレームに、超音波探触子と流体吹付口を取り付けた。
 被検査材料を、ロの字型の台に固定・保持し、超音波検査を行った。具体的には、超音波の送信及び受信が行われている状態の超音波探触子を、図3で示される被検査材料のMD方向の末端から幅5mmの範囲をTD方向に速度1000mm/sにて移動、つまりトラバースさせながら超音波照射を行った。当該範囲のTD方向末端まで超音波照射をしたら、超音波探触子をMD方向に移動し、次の幅5mmの範囲を上記と同様に、超音波探触子をTD方向の逆向きに移動させながら超音波照射を行った。この動作を繰り返し、被検査材料のMD方向の終端まで、つまり被検査材料の平面状部に超音波照射を行い、その結果を解析、画像化した。なお、本検査方法では、被検査材料は静置された状態で超音波検査に掛けられるが、ここでは便宜上、図3のMD方向や被検査材料の搬送方向(符号5)との表現を用いて検査方法を説明した。
 (1-2)検査方法2(MD方向に移動する被検査材料の検査)
 被検査材料の保持を、ロの字型台を使うのでなく、そのMD方向の両端をニップロールで挟むことにより行い、更に、ニップロールを回転させ、被検査材料をMD方向に速度0.3m/minにて搬送しつつ流体吹き付けおよび超音波検査を行う以外は検査方法1と同じ操作である。
 (1-3)検査方法3(MD方向に移動する被検査材料の検査)
 本検査方法は、下記の2点以外は検査方法2と同様に操作を行う検査方法である。本検査方法における被検査材料、超音波探触子、および流体吹き付け口の位置関係および移動方向の概念を図5に例示する。ただし、図面の簡略化のため、門型(gantry)架台やその架台に付帯した単軸ロボットについて記載を省略するなどしている。
・超音波探触子5対と、その5対の超音波探触子が検査する被検査材料の表面の空気を置換することができる十分な幅を有する流体吹き付け口1対との配置に関し、被検査材料をMD方向から見て上下から挿み込むように、且つ、被検査材料の上部及び下部の流体吹き付け口のいずれも超音波探触子に合わせてTD方向に移動可能な単軸ロボットを用いて配置し、超音波探触子のTD方向の移動に合わせて流体吹き付け口も所定の位置関係を保ちつつ移動させながら、被検査材料に流体吹き付けおよび超音波検査を行った。
・被検査材料の全面を超音波照射するために、超音波探触子がTD方向に往復する際に、Y方向の正の向きに移動する時のみ検査を行う。1対の超音波探触子は5mm幅を検査できる、すなわち、5対の超音波探触子を備えると1度の超音波探触子のTD方向への片道移動で25mm幅を検査できる。超音波探触子が1往復して、25mmの幅の検査をする間に、MD方向に25mm被検査材料が移動する。そのMD方向25mmの移動が完了した瞬間に、1往復を終えて次の検査を待機していた超音波探触子が、次の25mm幅を検査するために、次の1往復を開始する。以上を繰り返すことによって、被検査材料と超音波探触子が動いた状態で検査を行い、被検査材料の平面状部に超音波照射を行い、その結果を解析、画像化した。
 [製造例1] 複合材料である被検査材料の調製
 米国特許第8,946,342号に記載された繊維強化複合材料の製造方法に準じた以下の方法にて、炭素繊維とマトリクスとしてのナイロン6(ポリアミド6)樹脂とを含む平板状の面内等方性基材である炭素繊維強化熱可塑性樹脂(複合材料)であって、厚さがそれぞれ0.3mm、0.5mm、及び2.65mmである3種類の被検査材料を作製した。
 強化繊維として、帝人株式会社製のPAN系炭素繊維「テナックス(登録商標)」STS40-24KS(平均繊維径7μm、フィラメント数24000本、密度は約1.750g/cm)を拡幅して平均繊維長30mmにカットしたものを使用し、熱可塑性樹脂としてユニチカ社製のナイロン6樹脂A1030(密度は1.130g/cm)の粒子状物を使用し、これらを炭素繊維の体積割合が炭素繊維とナイロン6樹脂を合せた体積に対して35%になるようにして混合した上で、散布してマット状物とし、当該マット状物280℃に加熱したプレス装置にて、圧力2.0MPaで5分間加熱圧縮することで、ナイロン6樹脂のマトリクス中、面内方向に炭素繊維が2次元ランダム配向した平板状の複合材料を作製した。複合材料中の炭素繊維はフィラメント数が異なる炭素繊維の混合物であった。
 この複合材料を、長さ200mm、幅200mmに切断したものを、以下の所定の実施例、比較例において被検査材料として用いた。
 [製造例2] アルミニウム板である被検査材料の調製
 純アルミニウム系A1050からなるアルミニウム平板材(厚さ0.5mm)を長さ200mm、幅200mmに切断したものを、以下の所定の実施例、比較例において被検査材料として用いた。
 [製造例3] ステンレス板である被検査材料の調製
 SUS430からなる平板材(厚さ0.3mm)を長さ200mm、幅200mmに切断したものを、以下の所定の実施例、比較例において被検査材料として用いた。
 [実施例1]
 製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料である被検査材料を、図3の模式図にて概略が示される形態にて、流体吹き付け口および超音波探触子とともに配置した後、工程201(流体吹き付け)と、上記の検査方法1の手順による工程301(超音波検査)とを、同時に行う検査方法で、周波数600kHzの超音波を用いて超音波検査を行った。
 工程201の流体吹き付けが開始される時点で、被検査材料は製造時の余熱により、その表面温度は雰囲気温度より、15℃高かった。この温度差は流体吹き付けの結果、5℃未満になった。
 超音波検査における超音波探触子の具体的な配置について以下に述べる。超音波探触子を被検査材料と接触させないよう、送信用探触子は被検査材料の上側表面から垂直距離で30mm、受信用探触子は被検査材料の下側表面から垂直距離30mmそれぞれ離し、送信用探触子の軸部から鉛直方向に受信用探触子の軸部が来るように両探触子を配置した。
 工程201の流体吹き付けに関しては、圧縮空気設備から引き込んだ空気を、可撓性配管を介し、流体吹き付け口として、被検査材料の端部までの直線距離(代表長さL(m))が0.01mとなる位置に配置されたクーラントライナーP-CL-2N11(1/4スイベルノズルIから吐出させ、被検査材料の上下両面に吹き付けた。具体的には、被検査材料の上面との送信用探触子との間の空間に、被検査材料の表面(以下、材料表面と称することがある)に対して+30度の角度にて送信用探触子の真下の近傍の材料表面に空気があたり、且つ、被検査材料の表面における送信用探触子の真下の箇所にて、空気の流れが被検査材料の表面に略平行となり、更にその略平行の方向の風速成分が5m/sとなるように流体吹き付けを行い、被検査材料の下側面に関しても同様に、下面と受信用探触子との間の空間に、材料表面に対して-30度の角度にて受信用探触子の真上の近傍の材料表面に空気があたり、且つ、被検査材料の表面における受信用探触子の真上の箇所にて、空気の流れが被検査材料の表面に略平行となり、更にその略平行な方向の風速成分が5m/sとなってあたるように流体吹き付けを行った。被検査材料の上側、下側のいずれの流体吹き付けも、風速(水平風速成分)Uhが5m/s、代表長さLが0.01m、流体である空気の動粘性係数が1.51×10-5(m/s)なので流体吹き付けのレイノルズ数は3.31×10であった。
 上記の工程201(流体吹き付け)と同時に行われた、工程301の超音波検査において、エコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
 流体吹き付けを行わなかった以外は同様の条件であった後記の比較例1ではエコー強度への屈折減衰が極めて多かったのは、超音波検査時に、被検査材料の表面温度が雰囲気温度より高かったことにより、被検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に異種雰囲気層(ここでは、雰囲気温度より温度が高い空気層)が発生したためである。本実施例では、流体吹き付けを行うことにより、被検査材料表面のうち少なくとも、超音波照射を受ける箇所と超音波照射探触子との間の空間は、雰囲気が置換、つまり異種雰囲気層が除去され流体雰囲気領域となり、その結果としてエコー強度の測定結果にて屈折減衰が抑制されたと思われる。
 [実施例2]
 工程201の流体吹き付けが開始される時点での被検査材料の表面温度が、雰囲気温度より15℃ではなく5℃高かった以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
 [実施例3]
 工程201の流体吹き付けが開始される時点での被検査材料の表面温度が、雰囲気温度より15℃ではなく50℃高く、流体吹き付け後の被検査材料の表面温度は雰囲気温度より5℃以上高かった以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
 [実施例4]
 工程201における被検査材料の表面への流体吹き付けを、被検査材料の上面にのみ行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [実施例5]
 工程201における被検査材料の表面への流体吹き付けを、被検査材料の上面および下面のいずれにおいても、被検査材料の表面に平行な方向の風速成分が3m/s、つまりは流体吹き付けの擬似レイノルズ数が1.99×10となるように行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [実施例6]
 工程201における被検査材料の表面への流体吹き付けを、被検査材料の上面および下面のいずれにおいても、被検査材料の表面に平行な方向の風速成分が10m/s、つまりは流体吹き付けの擬似レイノルズ数が6.62×10となるように行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
 [実施例7]
 工程201における被検査材料の表面への流体吹き付けの角度を、以下のように変更した以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
・ 被検査材料の上面との送信用探触子との間の空間へ、送信用探触子の真下の材料表面の箇所で、表面に対して略平行に、流体としての空気が流れるように流体吹き付けを行う際の、材料表面に対する流体吹き付けの角度を+45度とする。
・ 被検査材料の下面との受信用探触子との間の空間へ、受信用探触子の真上の材料表面の箇所で、表面に対して略平行に、流体としての空気が流れるように流体吹き付けを行う際の、材料表面に対する流体吹き付けの角度を-45度とする。
 [実施例8]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料ではなく、製造例2で得られたアルミニウム板を、その表面温度が超音波検査を行う場所の雰囲気温度より15℃高くなるよう加温して用いた以外は実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [実施例9]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料ではなく、製造例3で得られたステンレス板を、その表面温度が超音波検査を行う場所の雰囲気温度より15℃高くなるよう加温して用いた以外は実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [実施例10]
 本実施例では工程201の流体吹き付けの後に、工程301の超音波検査を行った。工程201の流体吹き付けは実施例1の操作に準じて行った。しかし、流体として単なる空気ではなくミスト水を含む空気を用い、流体吹き付けを被検査材料の上面だけに行い、工程201の流体吹き付けが開始される時点での被検査材料の表面と雰囲気温度との差が15℃ではなく50℃であり、流体吹き付けにより被検査材料の表面と雰囲気温度との差を2℃以下にしてから工程301の超音波検査を行ったことが実施例1と異なっていた。
 工程301も実施例1の操作に準じて行った。しかし、事前に工程201の流体吹き付けを受けて、表面と雰囲気温度との差を2℃以下になっている被検査材料に超音波を照射し、かつ超音波照射時には流体吹き付けがされなかったことは実施例1と異なっていた。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [実施例11]
 工程301における検査に用いられる超音波の周波数を600kHzでなく400kHzとした以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [実施例12]
 工程301における検査に用いられる超音波の周波数を600kHzでなく1000kHzとした以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [実施例13]
 検査方法1では無く、検査方法2、つまり、被検査材料をMD方向に速度0.3m/minにて搬送しつつ流体吹き付けおよび超音波検査を行うこと、及び、工程201の流体吹き付けが開始される時点での被検査材料の表面温度が、雰囲気温度より15℃ではなく50℃高かったこと以外は実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [実施例14]
 検査方法1では無く、検査方法3、つまり、被検査材料をMD方向に速度1.5m/minにて搬送しつつ、且つ、超音波探触子のTD方向およびMD方向の移動に合わせて流体吹き付け口も所定の位置関係を保ちつつ移動させながら、被検査材料に流体吹き付けおよび超音波検査を行うこと、及び、工程201の流体吹き付けが開始される時点での被検査材料の表面温度が、雰囲気温度より15℃ではなく50℃高かったこと以外は実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [比較例1]
 工程201(流体吹き付け)を行わず、被検査材料の表面温度と雰囲気温度の差が5℃未満になることがなかった以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰が多く、評価結果はBadであった。
 [比較例2]
 工程201(流体吹き付け)を行わない以外は、実施例2と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰が多く、評価結果はBadであった。
 [比較例3]
 被検査材料の上側面への流体吹き付けを、材料表面に対して0度、下側面への流体吹き付けを、材料表面に対して0度となる角度にて、但し、上側面、下側面のいずれも材料表面から10mm離れた位置を流体が通るように行った以外は実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰が多く、評価結果はBadであった。
 [比較例4]
 工程201における被検査材料の表面への流体吹き付けを、スイベルノズルを用いず、且つ、被検査材料の上面および下面のいずれにおいても、被検査材料の表面に平行な方向の風速成分が10m/s、代表長さLが2mとなるように、つまり、レイノルズ数が1.32×10と大きい乱流の流体にて行った以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰が多く、評価結果はBadであった。
 [比較例5]
 被検査材料の上側面への流体吹き付けを、材料表面に対して+80度、下側面への流体吹き付けを、材料表面に対して-80度となる角度にて行い、被検査材料の上側面における送信用探触子の真下の箇所、および被検査材料の下側面における受信用探触子の真上の箇所にて、空気の流れの方向が被検査材料の表面に対して垂直に近くなった以外は実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて、超音波の屈折による減衰とは異なった水準の深さの谷状部が多く、評価結果はBadであった。
 [参考例1]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料を用いるにおいて、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度と同じになるまで放冷された状態で、工程201を行うことなく、工程301の超音波検査を行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [参考例2]
 被検査材料として、製造例2で得られた、純アルミニウム系A1050からなるアルミニウム平板材(厚さ0.5mm)を被検査材料とし、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度と同じである状態にて、工程201を行うことなく、工程301の超音波検査を行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [参考例3]
 被検査材料として、製造例3で得られた、SUS430からなる平板材(厚さ0.3mm)を被検査材料とし、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度と同じである状態にて、工程201を行うことなく、工程301の超音波検査を行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は殆ど無く、評価結果はPerfectであった。
 [参考例4]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料を用いるにおいて、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度より15℃ではなく2℃高い状態であり、且つ、工程201の流体吹き付けを行うことなく、工程301の超音波検査を行った以外は実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は僅かであり、評価結果はExcellentであった。
 [参考例5]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料を用いるにおいて、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度と同じになるまで放冷された状態であり、工程201を行うことなく、且つ、被検査材料の上面側および下側面の超音波探触子のいずれも、被検査材料の表面に接触させて工程301の超音波検査を行った以外は、実施例1と同様に操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [参考例6]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料を用いるにおいて、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度より15℃ではなく2℃高い状態であり、工程201の流体吹き付けを行うことなく、且つ、工程301にいて用いた超音波の周波数が600kHzでなく200kHzであった以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査におけるエコー強度の測定結果にて屈折減衰は少なく、評価結果はGoodであった。
 [参考例7]
 被検査材料として、製造例1で得られた、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料を用いるにおいて、その表面温度が、超音波検査を行う場所の雰囲気温度より15℃ではなく2℃高い状態であり、工程201の流体吹き付けを行うことなく、且つ、工程301にいて用いた超音波の周波数が600kHzでなく3000kHzであった以外は、実施例1と同様の条件にて操作を行った。超音波検査において空気による超音波の減衰が大きく、良否を判定することができなかった。
 ここに開示される方法は、各種の被検査材料の超音波検査に好適であり、特に、樹脂系材料や金属材料の製造、成形・加工工程、使用における良否判定を高精度かつ迅速に行えることができ、産業上極めて有用である。なかでも、極めて高い生産性で、高品質の製品を提供することが求められる、自動車やその関連部品・部材の検査や製造に本発明の方法は好適である。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2018年3月9日出願の日本特許出願(特願2018-043048)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1: 被検査材料
2: 超音波探触子(超音波送信用)
3: 超音波探触子(超音波受信用)
4: 超音波探触子の可動方向
5: 被検査材料の搬送方向
6: 異種雰囲気層
7: 超音波
8: 流体吹き付け用設備
9: 流体吹き付け口
10: 流体
11:吹き付け角度(上面)
12 :吹き付け角度(下面)
13 :連結アーム
 

Claims (20)

  1.  以下の工程201乃至工程301を含む超音波を用いた検査方法であって、
    工程201が被検査材料の表面温度-雰囲気温度>2℃の状態で行われ、
    工程301における超音波を用いた検査が、エコー強度の測定における屈折減衰率≦1.5%を満たす、被検査材料の検査方法。
    工程201:被検査材料に対して流体を吹き付け口から吹き付ける工程。
    工程301:工程201の後、又は工程201と同時に、被検査材料を、超音波を用いて検査する工程。
  2.  工程301における超音波を用いた検査が、被検査材料の表面であって工程201において流体が流れた箇所に超音波を伝播させることを含む、請求項1に記載の検査方法。
  3.  工程301における超音波を用いる検査が、少なくとも1対の超音波探触子を、それらが被検査材料と接することなく、被検査材料を挟んで対向するように配置し、一方の超音波探触子から超音波を送信し、この送信された超音波を他方の超音波探触子で受信することを含む、請求項1または2に記載の検査方法。
  4.  工程301において用いられる超音波は、周波数が100kHz~1000kHzの超音波である、請求項1~3のいずれか1項に記載の検査方法。
  5.  工程201で被検査材料に対して吹き付けられる流体が空気、水蒸気、不活性気体、およびミスト状の水からなる群より選ばれる少なくとも1種類である、請求項1~4のいずれか1項に記載の検査方法。
  6.  工程301を、工程201と同時に行い、検査時の被検査材料の表面温度と雰囲気温度との差が5℃以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の検査方法。
  7.  被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあるものを用い、これに工程201において、流体を吹き付けることにより、被検査材料の表面に接している異種雰囲気層の少なくとも一部を流体により置換して流体雰囲気領域とし、
    工程301における、超音波を用いた検査を、前記流体雰囲気領域に超音波を伝播させることにより行う、請求項1~6のいずれか1項に記載の検査方法。
  8.  流体により置換されて流体雰囲気領域となるのが、被検査材料表面から被検査材料の外部の方向へ3mm以内の領域に存在する異種雰囲気層の少なくとも一部である請求項7に記載の検査方法。
  9.  被検査材料として、表面温度-雰囲気温度>2℃の状態にあり、且つ、ある1つの面、および当該面と対向する別の面のそれぞれの表面に異種雰囲気層が接した状態にあるものを用い、これに対して工程201において流体を吹き付け、それぞれの異種雰囲気層の、少なくとも一部を流体により置換して、流体雰囲気領域を2つ以上形成させ、工程301における、超音波を用いた検査が、前記の流体雰囲気領域の一方から他方に超音波を伝播させることを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の検査方法。
  10.  工程201において、被検査材料に対して吹き付けられる流体が、被検査材料の表面に平行な方向の流速が1m/s以上であって、レイノルズ数が100000以下である請求項1~9のいずれか1項に記載の検査方法。
  11.  工程201において、被検査材料に対して、前記流体を吹き付ける角度が、被検査材料の表面を基準として±45度以内である、請求項1~10のいずれか1項に記載の検査方法。
  12.  被検査材料の厚みが0.1mm以上である、請求項1~11のいずれか1項に記載の検査方法。
  13.  被検査材料はマグネシウム、アルミニウム、鉄、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂、炭素繊維強化熱硬化性樹脂、および炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1~12のいずれか1項に記載の検査方法。
  14.  被検査材料が略板状である、請求項1~13のいずれか1項に記載の検査方法。
  15.  工程301において、超音波を用いて検査が行われる場所に被検査材料が連続的に供給される請求項1~14のいずれかに記載の検査方法。
  16.  工程301において、被検査材料および超音波探触子が移動しつつ、超音波を用いた検査が行われ、かつ超音波探触子の移動に合わせて、流体の吹き付け口も移動する請求項1~15のいずれか1項に記載の検査方法。
  17.  工程201において、被検査材料の表面温度と雰囲気温度の差が流体を吹き付ける前には5℃以上あり、5℃未満になるまで被検査材料に対して流体を吹き付ける、請求項1~16のいずれか1項に記載の検査方法。
  18.  工程301において、更に、超音波を用いた検査のデータを画像にし、当該画像に基づき合否判定を行う請求項1~17のいずれか1項に記載の検査方法。
  19.  工程301を工程201と同時に行い、且つ、工程201において被検査材料に流体を吹きつける方向と、工程301において被検査材料を、超音波を用いて検査する際に超音波を伝播させる方向とが非同一である請求項1~18のいずれか1項に記載の検査方法。
  20.  成形材料を被検査材料として、請求項1~19のいずれか1項に記載の検査方法にて検査することを含む、成形材料の製造方法。
     
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022009596A1 (ja) * 2020-07-08 2022-01-13 国立大学法人愛媛大学 複合材料の検査装置、複合材料の検査方法、複合材料の検査プログラム
CN114424061A (zh) * 2019-09-19 2022-04-29 杰富意钢铁株式会社 移动式检查装置、移动式检查方法及钢材的制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115803168A (zh) 2020-07-08 2023-03-14 帝人株式会社 成形体区域的检查程序、成形体区域的检查方法、成形体区域的检查装置
JP2023054642A (ja) * 2021-10-04 2023-04-14 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置及び超音波検査方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5344075A (en) * 1976-10-04 1978-04-20 Mitsubishi Electric Corp Ultrasonic inspecting method
JPS55155905U (ja) * 1979-04-25 1980-11-10
JPS60259954A (ja) * 1984-06-06 1985-12-23 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 超音波材料検査装置
JPS6148359U (ja) * 1984-09-04 1986-04-01
WO2010013720A1 (ja) * 2008-07-29 2010-02-04 株式会社山文電気 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、補正方法、及び補正装置
JP2012154744A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Toyota Motor Corp 超音波計測方法、及び超音波計測装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4610640Y1 (ja) * 1967-05-31 1971-04-14
JPS5344075B2 (ja) * 1974-01-26 1978-11-25
JPS5229189U (ja) * 1975-08-21 1977-03-01
JPS5610907Y2 (ja) * 1977-09-26 1981-03-12
US4944186A (en) * 1988-11-29 1990-07-31 Xecutek Corporation Ultrasonic measuring system
JP2000127099A (ja) * 1998-10-23 2000-05-09 Mitsuo Fujisawa 超音波加工装置
US20060266463A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Fuji Photo Film Co., Ltd. Honeycomb composite film, and method for producing the same
JP2009040009A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Fujifilm Corp 偏肉樹脂シートの製造方法及び装置
JP5073538B2 (ja) * 2008-03-10 2012-11-14 新日本製鐵株式会社 壁の損傷検出装置および損傷検出方法
JP5341567B2 (ja) * 2009-03-05 2013-11-13 トヨタ自動車株式会社 検査装置
JP5344075B1 (ja) * 2012-10-11 2013-11-20 富士ゼロックス株式会社 印刷画像処理システムおよびプログラム
JP7000518B2 (ja) * 2020-09-01 2022-02-04 帝人株式会社 熱可塑性樹脂と不連続炭素繊維とを含む堆積物の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5344075A (en) * 1976-10-04 1978-04-20 Mitsubishi Electric Corp Ultrasonic inspecting method
JPS55155905U (ja) * 1979-04-25 1980-11-10
JPS60259954A (ja) * 1984-06-06 1985-12-23 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 超音波材料検査装置
JPS6148359U (ja) * 1984-09-04 1986-04-01
WO2010013720A1 (ja) * 2008-07-29 2010-02-04 株式会社山文電気 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、補正方法、及び補正装置
JP2012154744A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Toyota Motor Corp 超音波計測方法、及び超音波計測装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114424061A (zh) * 2019-09-19 2022-04-29 杰富意钢铁株式会社 移动式检查装置、移动式检查方法及钢材的制造方法
EP4033239A4 (en) * 2019-09-19 2022-10-19 JFE Steel Corporation MOBILE CONTROL DEVICE, METHOD OF MOVABLE CONTROL AND METHOD OF STEELMAKING
CN114424061B (zh) * 2019-09-19 2024-03-08 杰富意钢铁株式会社 移动式检查装置、移动式检查方法及钢材的制造方法
WO2022009596A1 (ja) * 2020-07-08 2022-01-13 国立大学法人愛媛大学 複合材料の検査装置、複合材料の検査方法、複合材料の検査プログラム

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