JPH09113473A - 材質欠陥部の非破壊検査法 - Google Patents

材質欠陥部の非破壊検査法

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JPH09113473A
JPH09113473A JP29606195A JP29606195A JPH09113473A JP H09113473 A JPH09113473 A JP H09113473A JP 29606195 A JP29606195 A JP 29606195A JP 29606195 A JP29606195 A JP 29606195A JP H09113473 A JPH09113473 A JP H09113473A
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JP
Japan
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measured
temperature distribution
defect portion
emissivity
inspection method
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JP29606195A
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English (en)
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Etsuro Suganuma
悦郎 菅沼
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定材料表面の温度分布の変化を正確に測
定することにより、材料の欠陥部位を容易に且つ精度よ
く検知することのできる材質欠陥部の非破壊検査法を提
供する。 【解決手段】 高放射率の網状体3を被測定材料2の面
に圧接して、その上方からフラッシュランプ4により熱
線を照射し瞬時に加熱したのち照射を止め、次いで赤外
線カメラ装置6を用いて被測定材料の表面温度分布を測
定することにより被測定材料の材質欠陥部を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属、合金、プラ
スチック、複合材料など各種材料の内部における亀裂、
剥離、気孔、組成異常あるいは異物混入などの欠陥部位
を非破壊状態で精度よく検知することができる材質欠陥
部の非破壊検査法に関する。
【0002】各種物質の表面温度や表面温度分布を赤外
線サーモグラフ装置を用いて測定する技術が開発され、
広く利用されている。その応用技術の一つに、物質内部
の熱的特性の相違に基づいて現れる表面温度分布の変化
を利用して物質内部における性状の差異を検出する方法
があり、金属、合金、プラスチック、複合材料などの各
種材料内部の材質異常部を非破壊的に検出する手段とし
て活用されつつある。
【0003】しかしながら、赤外線サーモグラフ装置に
よる温度測定は被測定材料表面の放射率の相違によって
測定誤差を生じる欠点があり、更に研磨した金属光沢面
などの低放射率の被測定材料では測定不能となる場合も
ある。このような場合には高放射率の塗料を被測定材料
表面に塗布したり被測定材料表面を粗面化するなどの処
理が必要となるが、非破壊検査の対象である材料、例え
ば飲料缶などの食品関連製品や高純度が要求される材料
はこのような処理を嫌うものが多い。また、外観を損ね
る恐れのある建造物などの検査や製造過程中のオンライ
ン検査ではこのような処理の実施が困難な場合もある。
したがって、温度分布の正確な測定、すなわち被測定材
料の材質欠陥部を精度よく検出することが困難である。
【0004】
【従来の技術】このような欠点を解消するために、例え
ば特開平7−35620号公報には、赤外線サーモグラ
フ装置を用いて被測定物の表面温度分布を測定し、該表
面温度分布から被測定物内部の欠陥を検出する非破壊検
査方法において、赤外線センサーと被測定物との間に、
0.2以上の放射率をもつ材料から成る高放射率層と、
赤外線透過材料から成る層である透過層とを、前記高放
射率層が被測定物側に位置し前記透過層が赤外線センサ
ー側に位置するように配して、さらに、赤外線サーモグ
ラフ装置の検出波長帯域内にある前記赤外線透過層の赤
外線の特定吸収波長を含む波長帯域を除去するバンドカ
ットフィルターを透過層と赤外線サーモグラフ装置の赤
外線センサー間に配設し、これらの層を通して、被測定
物の表面温度分布を測定し、欠陥を検出することを特徴
とする非破壊検査方法が提案されている。
【0005】上記の特開平7−35620号公報に記載
された発明は、高放射率層に被測定物の表面温度を転写
させ、この転写させた温度を透過層を通して測定するこ
とにより被測定物の材質や表面の放射率の違いあるいは
凹凸度に左右されることなく被測定物表面の正確な温度
分布を測定するものであり、この温度分布測定によって
被測定物内部の欠陥部の検出が可能となる。
【0006】赤外線サーモグラフ装置により表面温度を
測定する場合、測定精度は放射率に影響されるところが
大きく、上記高放射率層の放射率は0.2以上あること
が必要とされ、材質としては無機材料、高分子材料、金
属、合金、複合材料などが用いられる。また、被測定物
の表面温度を高放射率層へ迅速に転写するためには高放
射率層の厚さは1mm以下が好ましく、更に、被測定物の
表面温度を高放射率層へ正確に転写するためには高放射
率層を被測定物に近接あるいは接触させて測定し、特に
被測定物表面の曲面や凹凸が大きい場合には密着性を高
めるためにプラスチック、ゴム、グリースあるいは水な
どの密着促進層を介して接触させることが好ましいとし
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
材料に熱的負荷例えば瞬時に加熱したのち、被測定材料
表面への熱拡散により生じる表面の温度分布の変化を測
定して被測定材料の材質欠陥部を検出する場合には、被
測定材料表面から高放射率層への熱拡散、すなわち転写
が迅速、正確に行われることが必要である。上記した特
開平7−35620号公報の発明では高放射率層を被測
定材料に近接あるいは接触させることにより転写してい
るが、その場合には高放射率層と被測定材料表面との界
面に空隙が生じ易く、この界面の空隙すなわち空気層に
よって円滑な熱拡散が妨げられて正確な温度分布の測定
が困難となる問題点がある。また、密着促進層を介して
接触させる場合にはプラスチックやゴムなどの密着性促
進層の伝熱抵抗により熱拡散が円滑に進行せず、温度分
布測定に誤差を生じ易い問題点がある。
【0008】本発明者は、上記問題点を解消するために
研究を進めた結果、放射率の高い網状体を被測定材料面
に圧接することにより被測定材料表面から網状体に迅
速、正確に熱拡散することを見出した。本発明はこの知
見に基づいて完成したもので、その目的は、各種材料の
欠陥部位を容易に且つ精度よく検知することのできる材
質欠陥部の非破壊検査法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による材質欠陥部の非破壊検査法は、高放射
率の網状体を被測定材料面に圧接して、その上方からフ
ラッシュランプにより熱線を照射し瞬時に加熱したのち
照射を止め、次いで赤外線サーモグラフ装置を用いて被
測定材料の表面温度分布を測定することにより被測定材
料の材質欠陥部位を検知することを構成上の特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】被測定材料に熱的負荷を与えたの
ち、その表面温度分布を測定すると材料内部に存在する
材質欠陥部に起因して材料表面の温度分布に変化が生じ
る。例えば、被測定材料に高出力のフラッシュランプに
より間欠的に熱線を照射して瞬時に加熱したのち熱線の
照射を止め、その後の被測定材料表面の温度分布を測定
すると材質欠陥部が存在しなければ均等な温度分布を示
すが、材質欠陥部が存在するとその熱的特性に対応して
温度分布に変化が起こる。すなわち、材質欠陥部の熱伝
導率が低い場合には周囲の温度に比べて材質欠陥部に対
応する表面温度は高くなり、欠陥部の形状に対応して山
型の温度分布を示すことになる。逆に熱伝導率が高い場
合には温度分布は谷型となる。
【0011】この場合、材料表面の温度分布を正確に測
定するためには被測定材料が迅速、均等に加熱され、か
つ、その後の材料表面への熱拡散が正確、迅速に進むこ
とが必要である。また赤外線サーモグラフ装置により精
度良く測温するためには、被測定材料表面からの熱放射
が大きいこと、すなわち放射率が高いことが必要であ
る。
【0012】このため、本発明においては高放射率の網
状体を被測定材料面に圧接することにより網状体と被測
定材料面との界面における熱拡散速度の向上および均一
化を図り、フラッシュランプの熱線照射時には瞬時にし
て均等に加熱することができる。また、温度分布の測定
時には被測定材料表面から網状体への熱拡散が円滑に進
行して温度分布を正確に転写することができ、かつ放射
率の高い網状体を用いることによって測温精度の向上を
図ることが可能となる。なお、フラッシュランプにより
効率良く加熱するために熱線の反射を防止する反射防止
剤を塗布するが、シート状、箔状などでは反射防止剤の
塗布、乾燥により反りなどの変形を生じ易いため、本発
明では反りなどの変形が生じ難い網状体が用いられる。
【0013】網状体は、それ自体高放射率の材質、例え
ば酸化などの適宜な表面処理を施した銅、鉄、ステンレ
ス、鋼などの金属あるいは樹脂ばかりではなく、黒色塗
料などの高放射率の塗料を低放射率の金網などに塗布す
ることにより放射率を高くしたものを用いることもでき
る。また、網状体は被測定材料表面の曲面や凹凸度など
の形状に沿って容易に変形し、圧接できるように細線で
形成したものが好ましく、線径としては0.025〜
0.050mm程度のものが好ましく用いられる。網状体
の目開きは均等に加熱し、また温度分布を正確に反映し
た放射を行うために80〜500メッシュのものが好ま
しい。
【0014】また、網状体は被測定材料面に密着させて
界面に空気層などの空隙が生じないようにすることが測
定精度の向上を図る上で必要であり、上記変形容易な網
状体は被測定材料表面に適宜な加圧力で圧接することに
より密着性を高めることができる。適切な加圧力は網状
体および被測定材料の材質性状によって異なるが、概ね
0.005〜0.020kg/cm2である。
【0015】このようにして、高放射率の網状体を圧接
した被測定材料に、その上方からフラッシュランプの熱
線を照射して瞬時に均等に加熱したのち、熱線照射を止
めると、被測定材料の表面から内部に伝達する熱は材質
欠陥部に対応して不均等な流れとなり、被測定材料表面
の温度分布に変化が生じる。この変化は高放射率の網状
体を介して赤外線サーモグラフ装置により高精度で測定
され、材質欠陥部位を検知することが可能となる。この
場合、温度分布の測定データは画像処理装置により処理
して視覚的に材質欠陥部を検出することが好ましい。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
【0017】実施例 図1は本発明の非破壊検査法に用いられる装置を例示し
た全体構成図である。図1の装置において、試料台1の
上に被測定材料2が載置され、被測定材料面に網状体3
が圧接されている。試料台1の斜め上方には高出力のフ
ラッシュランプ4が2個配置されており、ランプ用電源
5により高出力で熱線を照射する。試料台1の真上には
赤外線カメラ装置6が配置され、網状体3を介して被測
定材料2の表面温度分布に関する情報が取り込まれる。
これらの情報は赤外線カメラ装置6からサーモグラフ制
御装置7に送られ、表示装置8に映像化される。
【0018】上記の装置を用いて、下記の方法により模
式的な実験を行った。ステンレス製の金網(線径0.0
50mm、目開き80メッシュ)に乳剤を一様に塗布した
網状体3〔 (株) ソノコム製〕を使用した。また、被測
定材料2としては、複雑な形状をしたアルミニウム板
(A)の上に厚さ0.1mmのフラットなアルミニウム板
(B)を載せて模擬的に作成した材料を用いた。この被
測定材料2の上に網状体3を載せ、約0.010kg/cm2
の加圧力で圧接しながら試料台1の上に置き、フラッシ
ュランプ4により熱線を照射して瞬時に60〜70℃の
温度に加熱した。その後経時的に網状体3からの放射光
を赤外線カメラ装置6により測定し、サーモグラフ制御
装置7でデータ処理したのち表示装置8に被測定材料2
の表面温度分布を画像表示した。
【0019】その結果、フラットなアルミニウム板
(B)の下にある複雑形状のアルミニウム板(A)の形
状を示す明確な画像を得ることができた。すなわち、厚
さ0.1mmのフラットなアルミニウム板(B)の下にあ
る複雑形状のアルミニウム板(A)をアルミニウム板中
の材質欠陥部と見做せば、欠陥部が明瞭に観測し得るこ
とが判る。
【0020】比較例 実施例と同一の方法で作成した被測定材料2を用い、網
状体3を使用することなく、そのままの状態で実施例と
同一の方法により被測定材料2の表面温度分布を測定し
た。その結果、表示装置8の画面には単にフラットなア
ルミニウム板(B)の反射光によるカメラやフラッシュ
ランプの映像が観測されたのみであり、複雑形状のアル
ミニウム板(A)の形状を示す画像は全く観測すること
ができなかった。
【0021】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る材質欠陥部
の非破壊検査法によれば、高放射率の網状体を被測定材
料面に圧接することにより網状体と被測定材料面との熱
的密着性を高めることができる。したがって、界面にお
ける熱拡散抵抗の低減化、均一化が図られ、被測定材料
から網状体への熱拡散が正確、迅速に進行する。更に、
放射率の高い網状体を用いることによって被測定材料の
放射率が低くても高精度で表面温度分布の変化を測定す
ることができ、被測定材料内部における材質欠陥部を容
易にかつ精度よく検知することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る材質欠陥部の非破壊検査法に用い
られる装置を例示した全体構成図である。
【符号の説明】
1 試料台 2 被測定材料 3 網状体 4 フラッシュランプ 5 ランプ用電源 6 赤外線カメラ装置 7 サーモグラフ制御装置 8 表示装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高放射率の網状体を被測定材料面に圧接
    して、その上方からフラッシュランプにより熱線を照射
    し瞬時に加熱したのち照射を止め、次いで赤外線サーモ
    グラフ装置を用いて被測定材料の表面温度分布を測定す
    ることにより被測定材料の欠陥部位を検知することを特
    徴とする材質欠陥部の非破壊検査法。
  2. 【請求項2】 高放射率の網状体が、高放射率の塗料を
    塗布した金網である請求項1記載の材質欠陥部の非破壊
    検査法。
JP29606195A 1995-10-19 1995-10-19 材質欠陥部の非破壊検査法 Pending JPH09113473A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021017575A (ja) * 2019-07-19 2021-02-15 日本ゼオン株式会社 加工性や耐水性に優れるアクリルゴムベール
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WO2024219341A1 (ja) * 2023-04-20 2024-10-24 株式会社バルカー ライニングタンクの非破壊検査方法、非破壊検査システム、および制御プログラム

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