JP2800331B2 - タブ板脱磁方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はタブ板脱磁方法、特に磁歪応力分布測定装置
を用いて残留応力測定を被測定板に実施する前に行う脱
磁方法に関する。

［従来の技術］ 一般に磁歪応力測定法は、磁性材料に主応力が作用す
ると、透磁率に異方性が生じ、荷重方向の透磁率が大き
くなり、反対に荷重方向と直角方向の透磁率が小さくな
るので、両透磁率の差を励磁コアと検出コアを持つ磁気
異方性センサによって検出することにより、主応力の方
向及び大きさを測定する方法である。

かかる磁気異方性を利用した磁歪応力測定法により応
力測定を実施する際、磁気的なヒステリシスにより応力
と磁気異方性センサの出力との関係が一対一にならな
い。このようなとき、ヒステリシスをなくするために脱
磁作業が行われる。脱磁作業の後に測定した時、主応力
と磁気異方性センサの関係は一対一となり、センサ出力
から主応力差が一義的に決定できる。このようなことか
ら、磁歪応力測定を実施する前に脱磁作業が行われる。

第５図は従来のヨーク脱磁場方法に用いられる電磁石
の斜視図、第６図は同脱磁方法の脱磁ラインを示す線
図、第７図は同方法を実施した被測定板の応力状態を示
すグラフ、第８図は同方法を実施した被測定板の各部位
の主応力方向及び主応力量をベクトルで示した説明図で
ある。この従来方法はヨーク１にヨーク１に巻かれたコ
イル２からなる脱磁用電磁石３に摺動式電圧調整器（図
示省略）の二次側に接続し、その一次側に交流電源を接
続し、人が脱磁用電磁石３をまず第６図に示す被測定板
４の脱磁ラインＡに位置させてヨークの両脚部を被測定
板４に当てて、摺動式電圧調整器の回転軸を操作し、脱
磁用電磁石３に印加する電圧を零から所定の電圧に上昇
させ、しかる後、零まで徐々に降下させて脱磁ラインＡ
での脱磁を行い、しかる後はヨーク１を次の脱磁ライン
Ｂ、更に次の脱磁ラインC,D,E…と順次平行移動させて
被測定物４の脱磁作業を行っていた。

しかし、上記のような従来のヨーク脱磁方法では脱磁
用電磁石３のヨーク１を第６図に示すように脱磁ライン
A,B,C,D,E…と順次平行に動かしていくため、以前に行
った脱磁の効果が次の脱磁ラインで行った脱磁により影
響を受け、脱磁後の被測定板４の応力分布をみると、第
７図のグラフに示すように磁歪センサで求めた主応力の
成分分解応力σx,σｙが被測定板４の一端から他端にい
くに従い次第に増加している。この成分分解応力σx,σ
ｙはヨーク脱磁を行った後の被測定板４の中央部の各測
定点について磁気異方性センサにより磁歪応力測定を行
い、その測定結果から得られた主応力をせん断応力差積
分法によって、座標系のＸ・Ｙ方向に分離して求めたも
のである。

このように、磁歪センサで求めた主応力の成分解応力
σx,σｙが被測定板４の一端から他端にいくに従い次第
に増加しているのは、ヨーク脱磁を行った場合に当初の
ヨーク１の脚部間で発生している磁束が弧状のふくらみ
を持ち、その後消磁しても磁束の脱磁方向は均一でない
状態で残るため、被測定板４の中央部における一端から
他端に至る各測定点の見かけの最大主応力をその応力方
向と応力量を表わすベクトルＶでみると、第８図に示す
“ハ”の字状となり、これが各測定点毎に累積するため
であると考えられるからである。この第８図に示すベク
トルＶは、被測定板４の各測定点について、磁気異方性
センサを360゜回転して得られた出力電圧値の測定結果
から求められた主応力の主応力方向と主応力量を表わし
たものであり、ベクトルＶの長さが各測定点の出力電圧
値の振幅即ち主応力量を示しベクトルＶの傾きが各測定
点の最大出力電圧値を生じている角度即ち主応力方向を
示している。

このように、ヨーク脱磁方法では、磁歪センサで求め
た主応力の成分分解応力σx,σｙが被測定板４の一端か
ら他端にいくに従い次第に増加しているため、脱磁を行
っても磁気歪により生じている主応力と磁気異方性セン
サの出力との関係は一対一とならず、その後に磁歪応力
測定を実施しても、残留応力分布を正しく求めることが
できないという問題点があった。

このようなことを避けるために、一点ごとに脱磁作業
と測定とを繰り返すことが考えられるが、このような脱
磁を自動的に実施するためには装置の構造が複雑で高価
となる。そこで、かかる問題点を解決するものとして、
プロッド脱磁方法が考えられた。

第９図は従来のもう一つのプロッド脱磁方法に用いら
れるプロッドを示す正面図、第10図は同方法を実施した
被測定板の応力状態を示すグラフ、第11図は同方法を実
施した被測定板の各部位の主応力方向及び主応力量をベ
クトルで示した説明図である。

この方法は第９図に示す針状電極５と絶縁体からなる
ハンドル６とから形成されたプロッド７を用い、二つの
プロッド７の針状電極５に交流電源を接続し、被測定板
４の脱磁ラインの両側にそれぞれプロッド７の針状電極
５を当て、これら針状電極５より被測定板４に磁化電流
を流し零から所定の電流値に上昇させ、しかる後、零ま
で徐々に降下させてある脱磁ラインでの脱磁を行い、し
かる後はこれらプロッド７を次の脱磁ラインへと順次平
行移動させて被測定板４の脱磁作業を行うものである。

しかし、上記のようなプロッド脱磁方法でも、被測定
板４上を二つのプロッド７を順次平行移動させているた
めに針状電極５の近傍では以前行った脱磁の効果が次の
脱磁ラインで行った脱磁により影響を受ける。すなわ
ち、プロッド脱磁後の被測定板４の応力分布をみると、
第10図のグラフに示すように磁歪センサで求めた主応力
の成分分解応力σx,σｙがヨーク脱磁ように一端から他
端にいくに従い次第に増加する傾向は見られないものの
被測定板４の両端から略中央にいく程次第に低下し、そ
の最大値は−10kg/mm²に達している。

これはプロッド脱磁を行った場合に、針状電極5,5間
に流れる磁化電流の分布がラグビーボール状のふくらみ
を持ち、磁化電流によって磁化されて発生する磁束もラ
グビーボール状のふくらみを持ち、各針状電極５の近傍
では消磁後に磁束の脱磁方向が均一でない状態が残るた
め、針状電極５の近傍位置におけるその見かけの最大主
応力方向をその応力方向と応力量を表わすベクトルでみ
ると、第11図に示すように“ハ”の字状となり、これが
端部付近では各測定点毎に累積され、次第に低下する
が、略中央部分では、磁束の脱磁方向が略均一な状態で
残り、累積されないために低下の程度が略同じとなると
考えられるからである。

このように、プロッド脱磁方法は、ヨーク脱磁方法に
比べて磁歪センサで求めた主応力の成分分解応力σx,σ
ｙが一端から他端にいくに従い次第に増加することはな
くなったが、一端と中央付近の各測定点における応力差
の度合いが大きいために脱磁を行っても磁気歪により生
じている主応力と磁気異方性センサの関係がやはり一対
一とはならず、その後に磁歪応力測定を実施しても残留
応力分布を正しく求めることができないという問題点が
依然残っていた。

［発明が解決しようとする課題］ この発明はかかる問題点を解決するためになされたも
ので、脱磁を行う場合に磁化電流により発生する磁化の
被測定板に対する磁束分布を均一にし、その後の消磁を
した場合に残る磁束の脱磁方向を均一にして、被測定板
の各部位の磁気歪により生じている主応力差を少なく
し、主応力と磁気異方性センサの関係を一対一の関係と
なるようにしたタブ板脱磁方法を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る残留応力被測定板の脱磁方法は方形状
の金属板の一端部のその端面とそれに隣接する側面の一
部を覆うシールド材を取り付け、金属板の他端側に分岐
電線から分岐した複数の支線が接続される複数の端子を
金属板の幅方向に間隔を置いて取り付けて脱磁用タブ板
を形成し、方形状の被測定板の両側部の側面にそれぞれ
脱磁用タブ板のシールド材を接触させ、これら脱磁用タ
ブ板の複数の端子に分岐電線を介して電源を接続し、こ
れら脱磁用タブ板間の被測定板に磁化電流を零から徐々
に大きくして流し、しかる後その磁化電流を零まで小さ
くなるように流して脱磁を行うようにしたものである。

［作 用］ この発明においては、方形状の残留応力被測定板の両
側部の側面にそれぞれ脱磁用タブ板のシールド材を接触
させ、これら脱磁用タブ板の幅方向に間隔を置いて取り
付けられた複数の端子に分岐電流を介して電源を接続
し、脱磁用タブ板間の被測定板に磁化電流を零から徐々
に大きくして流し、しかる後その磁化電流を零まで小さ
くするように流して脱磁を行っているから、被測定板に
は磁化電流がその側部間を中心部分と端部部分とでは変
わらないように均一に流れ、磁化電流によって生じる磁
束も均一となるため、被測定板に対する磁束分布が均一
となり、その後の消磁をした場合に残存する磁束の脱磁
方向が均一な状態で被測定板の略全体に残り、磁気歪に
よって生じる応力の各部位における応力差は略均一にな
る。

［実施例］ 第１図は本発明方法の一実施例を示す構成図、第２図
は本発明方法に用いられる脱磁用タブ板を示す斜視図、
第３図は本発明方法を実施した被測定板の応力状態を示
すグラフ、第４図は本発明方法を実施した被測定板の各
部位の主応力方向及び主応力量をベクトルで示した説明
図である。図において、10はこの発明方法に用いられる
プロッド式の脱磁用タブ板、11は脱磁用タブ板10を構成
する長方形の金属板、12は金属板11の一端部に取り付け
られ、その端面とそれに隣接する側面の一部を覆う接触
の改善を図るためのシールド材であるシールド用網線、
13は金属板11の他端部表面にその幅方向に一定の間隔を
置いて取り付けられた複数の電流端子、14は電源用電線
に接続され、基部から分岐した複数の支線を有する分岐
電線で、その支線は各電流端子13にそれぞれ接続されて
いる。

次にこの発明方法の一実施例について説明する。

まず、長方形の被測定板４の両側部の側面にそれぞれ
脱磁用タブ板10のシールド用網線12を接触させ、これら
脱磁用タブ板10の電流端子13に接続されている分岐電線
14に電源用電線15を接続する。その電源用電線15を、電
流調整器16の出力側に接続し、電流調整器16の一次側を
電源17に接続する。

次に、電流調整器16を操作して磁化電流を零から徐々
に大きくして流し、しかる後その磁化電流を零まで小さ
くするように流して脱磁を行い、被測定板４に対する脱
磁作業は終了する。

本発明方法を被測定板４に実施した後の被測定板４の
中央部における一端から他端までの各測定点における磁
歪センサで求めた主応力から分離した成分分解応力σx,
σｙをみると、第３図のグラフに示すように、成分分解
応力σx,σｙが被測定板４の略中央部にいく程、次第に
低下しているが、その低下の程度は、プロッド脱磁に比
べて約半分の３〜4kg/mm²と少なく、しかも全体として
略一様である。

これは、脱磁を行った場合に、脱磁用タブ板10の金属
板11の一端にその幅方向に間隔を置いて電流端子13が取
り付けられているため、金属板11の他端に取り付けられ
ているシールド用網線12に磁化電流が平行に分流して流
れ、脱磁用タブ板10間に介在する被測定板４に流れる磁
化電流の分布が均一になり、磁化電流によって磁化され
て発生する磁束も均一でその後消磁しても被測定板４全
体に脱磁方向が略均一な状態で残るためと考えられる。
従って、被測定板４の一端から他端における見かけの最
大主応力方向を、第４図の主応力方向を示すベクトルを
みると、略一様に同じ方向を向いている。それ故、磁気
歪によって生じる応力の各部位における応力差は少なく
なり、全体として応力が低下しても一定のオフセット量
をとることにより、主応力と磁気異方性センサの関係は
一対一となるため、磁歪応力測定を実施すれば、残留応
力被測定板の残留応力分布を正しく求めることができる
こととなった。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、方形状の被測定板の
両側部の側面にそれぞれ脱磁用タブ板のシールド材を接
触させ、これら脱磁用タブ板にその幅方向に間隔を置い
て取り付けられた電流端子に電源と電源用電線を介して
接続されている分岐電線の支線をそれぞれ接続し、被測
定板の側部間に磁化電流を零から徐々に大きくして流
し、しかる後その励磁電流を零まで小さくするように流
して脱磁を行うと、被測定板には磁化電流がその側部間
に中心部分と端部部分とでは変わらないように均一に流
れ、磁気電流によって生じる磁束も均一となるので、被
測定板に対する磁束分布は均一となり、その後に消磁を
した場合に脱磁方向が均一な状態で残るため、磁気歪に
よって生じる応力の各部位における応力差は少なくな
り、全体として応力が低下しても、一定のオフセット量
をとることにより、主応力と磁気異方性センサの関係は
一対一となるため、磁気異方性センサを用いて磁歪応力
測定を実施すれば被測定板の残留応力分布を正しく求め
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示す構成図、第２図は
本発明方法に用いられる脱磁用タブ板を示す斜視図、第
３図は本発明方法を実施した被測定板の応力状態を示す
グラフ、第４図は本発明方法を実施した被測定板の各部
位の主応力方向及び主応力量をベクトルで示した説明
図、第５図は従来のヨーク脱磁方法に用いられる電磁石
を示す斜視図、第６図は同脱磁方法の脱磁ラインを示す
線図、第７図は同方法を実施した被測定板の応力状態を
示すグラフ、第８図は同方法を実施した被測定板の各部
位の主応力方向及び主応力量をベクトルで示した説明
図、第９図は従来のもう一つのプロッド脱磁方法に用い
られるプロッドを示す正面図、第10図は同方法を実施し
た被測定板の応力状態を示すグラフ、第11図は同方法を
実施した被測定板の各部位の主応力方向及び主応力量を
ベクトルで示した説明図である。 ４……被測定板、10……脱磁用タブ板、11……金属板、
12……シールド用網線（シールド材）、13……電流端
子、17……交流電源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方形状の金属板の一端部にその端面及びそ
   れに隣接する側面の一部を覆うシールド材を取り付け、
   金属板の他端側に分岐電線の複数の支線が接続される複
   数の端子を金属板の幅方向に間隔を置いて取り付けて脱
   磁用タブ板を形成し、方形状の被測定板の両側部の側面
   にそれぞれ脱磁用タブ板のシールド材を接触させ、これ
   ら脱磁用タブ板の複数の端子に分岐電線を介して電源を
   接続し、これら脱磁用タブ板の被測定板に磁化電流を零
   から徐々に大きくして流し、しかる後その磁化電流を零
   まで小さくなるように流して脱磁を行うことを特徴とす
   るタブ板脱磁方法。