JPH11337530A - 軸受リングの超音波探傷検査方法 - Google Patents
軸受リングの超音波探傷検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸受リングの表面から内部までの全断面の欠
陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在物の存在
を精度良く検出して内部欠陥を保証された軸受を提供す
る。 【解決手段】 軸受リング２及び超音波探傷用探触子３
を例えば水等の超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探
傷用探触子３から軸受リング２に超音波を送信して該軸
受リング２から反射してくる超音波エコーにより軸受リ
ング２の欠陥を検出する超音波探傷検査方法において、
少なくとも軸受リング２の最大せん断応力位置よりも深
い表面下２ｍｍまでを入射角１０〜３０°、好ましくは
２５〜３０°の斜角探傷法で探傷し、更に、該斜角探傷
法による探傷範囲よりも深い範囲を入射角０〜１０°、
好ましくは０〜５°の垂直探傷法を用いて探傷し、これ
により、軸受リング２の全断面を探傷する。
陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在物の存在
を精度良く検出して内部欠陥を保証された軸受を提供す
る。 【解決手段】 軸受リング２及び超音波探傷用探触子３
を例えば水等の超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探
傷用探触子３から軸受リング２に超音波を送信して該軸
受リング２から反射してくる超音波エコーにより軸受リ
ング２の欠陥を検出する超音波探傷検査方法において、
少なくとも軸受リング２の最大せん断応力位置よりも深
い表面下２ｍｍまでを入射角１０〜３０°、好ましくは
２５〜３０°の斜角探傷法で探傷し、更に、該斜角探傷
法による探傷範囲よりも深い範囲を入射角０〜１０°、
好ましくは０〜５°の垂直探傷法を用いて探傷し、これ
により、軸受リング２の全断面を探傷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に鉄鋼用ロール
ネック軸受のように大きな荷重が加わる円すいころ形又
は円筒ころ形転がり軸受の軸受リングに好適な超音波探
傷検査方法に関する。
ネック軸受のように大きな荷重が加わる円すいころ形又
は円筒ころ形転がり軸受の軸受リングに好適な超音波探
傷検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軸受リングの内部欠陥を検査する
超音波探傷検査方法としては、軸受リング用鋼材の製鋼
工程にて、圧延後の鋼材を水中又は台上で外周面から内
部へ超音波を伝達させて該軸受リングの探傷を行う垂直
探傷法が知られている（特殊鋼４６巻６号、Ｐ３１参
照、（社）特殊鋼倶楽部編）。
超音波探傷検査方法としては、軸受リング用鋼材の製鋼
工程にて、圧延後の鋼材を水中又は台上で外周面から内
部へ超音波を伝達させて該軸受リングの探傷を行う垂直
探傷法が知られている（特殊鋼４６巻６号、Ｐ３１参
照、（社）特殊鋼倶楽部編）。
【０００３】また、ボールやころ等の転動体の表面や内
部の欠陥を検査する超音波探傷検査方法としては、１５
〜５０ＭＨｚの周波数の超音波を該転動体に送信して極
微小欠陥を検出する方法が多く用いられている。
部の欠陥を検査する超音波探傷検査方法としては、１５
〜５０ＭＨｚの周波数の超音波を該転動体に送信して極
微小欠陥を検出する方法が多く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の軸受リング用鋼材の超音波探傷検査方法において
は、主に鋼材内部のブローホールや圧延での鋼材の未圧
着部分等の欠陥を検出することが主目的であり、鋼材表
面近傍の微小欠陥や鋼材内部の数１００μｍ程度の大型
の非金属介在物の検出を目的としたものではなかった。
来の軸受リング用鋼材の超音波探傷検査方法において
は、主に鋼材内部のブローホールや圧延での鋼材の未圧
着部分等の欠陥を検出することが主目的であり、鋼材表
面近傍の微小欠陥や鋼材内部の数１００μｍ程度の大型
の非金属介在物の検出を目的としたものではなかった。
【０００５】これは鋼材表面が圧延されたままの粗い状
態であるため超音波探傷では鋼材表面直下の不感帯が大
きくなる、更に、鋼材には曲がり、ねじれ等があるため
鋼材と探触子との距離を一定に保つことは困難であり、
特に表面近傍の微小欠陥の検出は不可能であった。ま
た、直径１００ｍｍを越えるような太い径の鋼材内部を
探傷する場合においては、超音波の減衰による感度の低
下を防ぐために探傷周波数を低くする必要があるため、
数ｍｍ程度の大きさの欠陥しか検出することができない
からである。
態であるため超音波探傷では鋼材表面直下の不感帯が大
きくなる、更に、鋼材には曲がり、ねじれ等があるため
鋼材と探触子との距離を一定に保つことは困難であり、
特に表面近傍の微小欠陥の検出は不可能であった。ま
た、直径１００ｍｍを越えるような太い径の鋼材内部を
探傷する場合においては、超音波の減衰による感度の低
下を防ぐために探傷周波数を低くする必要があるため、
数ｍｍ程度の大きさの欠陥しか検出することができない
からである。
【０００６】一方、転動体の検査に用いられてきた超音
波探傷法は、表面きずや極最表面の欠陥の探傷を効率的
に行うことを主目的としたものであり、極微小欠陥の検
出が可能な１５〜５０ＭＨｚの非常に高い周波数が用い
られてきたことからも目的が理解できる。
波探傷法は、表面きずや極最表面の欠陥の探傷を効率的
に行うことを主目的としたものであり、極微小欠陥の検
出が可能な１５〜５０ＭＨｚの非常に高い周波数が用い
られてきたことからも目的が理解できる。
【０００７】また、最近の技術進歩により、高い周波数
（例えば５０〜１５０ＭＨｚ）を用いることで例えば
０．０１ｍｍ（１０μｍ）程度までの微小な非金属介在
物を検出することが可能となってきたものの、周波数を
高くすると鋼材内部での超音波の減衰が大きくなり（鋼
材表面の粗さが悪くなるとさらに超音波の減衰が大きく
なる。）、鋼材表面から例えば３ｍｍ程度の範囲までし
か探傷することができない。このため、特に軸受リング
のように内部まで欠陥の探傷が必要な製品を効率よく探
触することは不可能であった。
（例えば５０〜１５０ＭＨｚ）を用いることで例えば
０．０１ｍｍ（１０μｍ）程度までの微小な非金属介在
物を検出することが可能となってきたものの、周波数を
高くすると鋼材内部での超音波の減衰が大きくなり（鋼
材表面の粗さが悪くなるとさらに超音波の減衰が大きく
なる。）、鋼材表面から例えば３ｍｍ程度の範囲までし
か探傷することができない。このため、特に軸受リング
のように内部まで欠陥の探傷が必要な製品を効率よく探
触することは不可能であった。
【０００８】ところで、軸受リングに使用される鋼材は
近年の製鋼技術の向上により非金属介在物の総量が少な
くなって、特に大型の非金属介在物に代表される地きず
等の欠陥はその発生頻度は低くなったものの、鋼材内部
に残留する場合があり、これら地きずを起因とする軸受
の早期剥離が生じる場合があった。このため、軸受の信
頼性向上のために、鋼材の内部に残留する地きず等の欠
陥を予め効果的に検出する方法が望まれていた。
近年の製鋼技術の向上により非金属介在物の総量が少な
くなって、特に大型の非金属介在物に代表される地きず
等の欠陥はその発生頻度は低くなったものの、鋼材内部
に残留する場合があり、これら地きずを起因とする軸受
の早期剥離が生じる場合があった。このため、軸受の信
頼性向上のために、鋼材の内部に残留する地きず等の欠
陥を予め効果的に検出する方法が望まれていた。
【０００９】例えば、鉄鋼圧延用軸受などは非常に大き
な荷重を受けるため、鋼材内部に生じる最大のせん断応
力位置も表面近傍から表面下数ｍｍと深い位置にまで及
ぶことになる。したがって、鋼材の表面直下はもとよ
り、更に深い内部の欠陥を検出することが必要となる。
な荷重を受けるため、鋼材内部に生じる最大のせん断応
力位置も表面近傍から表面下数ｍｍと深い位置にまで及
ぶことになる。したがって、鋼材の表面直下はもとよ
り、更に深い内部の欠陥を検出することが必要となる。
【００１０】なお、超音波の周波数を高くして鋼材中の
比較的小さい非金属介在物の存在分布を検査する方法と
して、特開平９―２５７７６１号公報に開示されている
方法があるが、これは、鋼材のサンプルを、表面を研削
仕上げにて粗さを調整した後に検査する方法であり、鋼
材全数を検査することは困難である。
比較的小さい非金属介在物の存在分布を検査する方法と
して、特開平９―２５７７６１号公報に開示されている
方法があるが、これは、鋼材のサンプルを、表面を研削
仕上げにて粗さを調整した後に検査する方法であり、鋼
材全数を検査することは困難である。
【００１１】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、軸受リングの表面から内部までの全
断面の欠陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在
物の存在を精度良く検出することができるようにして、
内部欠陥を保証された軸受を提供することができる軸受
リングの超音波探傷検査方法を提供することを目的とす
る。
されたものであり、軸受リングの表面から内部までの全
断面の欠陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在
物の存在を精度良く検出することができるようにして、
内部欠陥を保証された軸受を提供することができる軸受
リングの超音波探傷検査方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に係る軸受リングの超音波探傷検査方法
は、軸受リング及び超音波探傷用探触子を例えば水等の
超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触子から
前記軸受リングに超音波を送信して該軸受リングから反
射してくる超音波エコーにより前記軸受リングの欠陥を
検出する軸受リングの超音波探傷検査方法において、少
なくとも前記軸受リングの最大せん断応力位置よりも深
い表面下２ｍｍまでを入射角１０〜３０°、好ましくは
２５〜３０°の斜角探傷法で探傷し、更に、該斜角探傷
法による探傷範囲よりも深い範囲を入射角０〜１０°、
好ましくは０〜５°の垂直探傷法を用いて探傷し、これ
により、前記軸受リングの全断面を探傷することを特徴
とする。
めに、請求項１に係る軸受リングの超音波探傷検査方法
は、軸受リング及び超音波探傷用探触子を例えば水等の
超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触子から
前記軸受リングに超音波を送信して該軸受リングから反
射してくる超音波エコーにより前記軸受リングの欠陥を
検出する軸受リングの超音波探傷検査方法において、少
なくとも前記軸受リングの最大せん断応力位置よりも深
い表面下２ｍｍまでを入射角１０〜３０°、好ましくは
２５〜３０°の斜角探傷法で探傷し、更に、該斜角探傷
法による探傷範囲よりも深い範囲を入射角０〜１０°、
好ましくは０〜５°の垂直探傷法を用いて探傷し、これ
により、前記軸受リングの全断面を探傷することを特徴
とする。
【００１３】この場合、超音波探傷用探触子としては、
指向性の強い焦点型探触子を用いることが好ましい。転
がり軸受、特に円すいころ形軸受の軌道面の超音波探傷
については、軸方向面が三次元的に複雑な形状なため、
接触式手探傷法のように探触子をリングの軌道面に密着
させることが難しく、超音波の入射条件を一定に保つこ
とは困難であった。
指向性の強い焦点型探触子を用いることが好ましい。転
がり軸受、特に円すいころ形軸受の軌道面の超音波探傷
については、軸方向面が三次元的に複雑な形状なため、
接触式手探傷法のように探触子をリングの軌道面に密着
させることが難しく、超音波の入射条件を一定に保つこ
とは困難であった。
【００１４】また、円すいころ形の転がり軸受は、図１
４に示すように、探傷軌道面を展開した形が矩形になら
ないため、表面波を利用した場合は、伝播する超音波が
短距離で軸受端面で反射するために探傷範囲が狭くな
り、何度も探触子を移動させなければならないので検査
時間が長くなるという独特の問題があった。
４に示すように、探傷軌道面を展開した形が矩形になら
ないため、表面波を利用した場合は、伝播する超音波が
短距離で軸受端面で反射するために探傷範囲が狭くな
り、何度も探触子を移動させなければならないので検査
時間が長くなるという独特の問題があった。
【００１５】これらの問題点の解決については、上記水
浸式の垂直探傷法又は斜角探傷法を用い、目的とする探
傷範囲に応じて探傷条件を設定することで、効果的な内
部欠陥の検出を可能とした。
浸式の垂直探傷法又は斜角探傷法を用い、目的とする探
傷範囲に応じて探傷条件を設定することで、効果的な内
部欠陥の検出を可能とした。
【００１６】この結果、請求項１に係る軸受リングの超
音波探傷検査方法によって探傷された軸受リングは、軸
受リングの大きさに係わらず該軸受リングの最大せん断
応力位置より深いところまで内部欠陥がないことを検査
でき、ひいては軸受の内部欠陥について保証を行うこと
ができる。
音波探傷検査方法によって探傷された軸受リングは、軸
受リングの大きさに係わらず該軸受リングの最大せん断
応力位置より深いところまで内部欠陥がないことを検査
でき、ひいては軸受の内部欠陥について保証を行うこと
ができる。
【００１７】請求項２に係る軸受リングの超音波探傷検
査方法は、軸受リング及び超音波探傷用探触子を例えば
水等の超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触
子から前記軸受リングに超音波を送信して該軸受リング
から反射してくる超音波エコーにより前記軸受リングの
欠陥を検出する軸受リングの超音波探傷検査方法におい
て、前記超音波探傷用探触子から前記軸受リングに送信
する超音波を周波数３０ＭＨｚ以下、好ましくは２〜３
０ＭＨｚとし、且つ、該超音波が送信される前記軸受リ
ングは、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理又は浸炭若しくは
浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理を行った後に、
研削加工を施したものを用いることを特徴とする。
査方法は、軸受リング及び超音波探傷用探触子を例えば
水等の超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触
子から前記軸受リングに超音波を送信して該軸受リング
から反射してくる超音波エコーにより前記軸受リングの
欠陥を検出する軸受リングの超音波探傷検査方法におい
て、前記超音波探傷用探触子から前記軸受リングに送信
する超音波を周波数３０ＭＨｚ以下、好ましくは２〜３
０ＭＨｚとし、且つ、該超音波が送信される前記軸受リ
ングは、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理又は浸炭若しくは
浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理を行った後に、
研削加工を施したものを用いることを特徴とする。
【００１８】この場合、組織の安定化のために熱硬化処
理後の軸受リングの結晶粒度を８番（旧オーステナイト
結晶粒度）以上とすることが好ましい。また、超音波探
傷法としては、斜角探傷法及び垂直探傷法の両方が適用
可能である。
理後の軸受リングの結晶粒度を８番（旧オーステナイト
結晶粒度）以上とすることが好ましい。また、超音波探
傷法としては、斜角探傷法及び垂直探傷法の両方が適用
可能である。
【００１９】軸受は製造過程で数種の熱履歴が加わり、
したがって、軸受リングには種々の金属組織が生じるこ
ととなる。超音波はその金属組織の種類によって、音波
の減衰の大小が変わることが知られており（超音波探傷
試験Ａ：（社）日本非破壊検査協会編、Ｐ１５８参
照）、軸受リングの探傷においても最適な金属組織での
探傷を見極めることが必要である。
したがって、軸受リングには種々の金属組織が生じるこ
ととなる。超音波はその金属組織の種類によって、音波
の減衰の大小が変わることが知られており（超音波探傷
試験Ａ：（社）日本非破壊検査協会編、Ｐ１５８参
照）、軸受リングの探傷においても最適な金属組織での
探傷を見極めることが必要である。
【００２０】軸受リングは製造過程で幾つかの熱履歴を
受けることとなるが、例えば軸受鋼を１２００°Ｃの高
温に加熱して鍛造により軸受リングを製作する熱間鍛造
法においては、鍛造後の軸受リングは自然冷却又はファ
ン冷却によって冷却されることとなる。このときの軸受
リングの金属組織は一部にパーライト組織、その他はマ
ルテンサイト組織が存在するなど組織状態はばらばらと
なる場合がある。
受けることとなるが、例えば軸受鋼を１２００°Ｃの高
温に加熱して鍛造により軸受リングを製作する熱間鍛造
法においては、鍛造後の軸受リングは自然冷却又はファ
ン冷却によって冷却されることとなる。このときの軸受
リングの金属組織は一部にパーライト組織、その他はマ
ルテンサイト組織が存在するなど組織状態はばらばらと
なる場合がある。
【００２１】また、浸炭や浸炭窒化を行った場合の軸受
リングは、浸炭の後の冷却過程で上記と同様に自然冷却
又はファン冷却等の熱履歴を受ける。この際の軸受リン
グの金属組織は軸受鋼の場合に比べて特異であり、浸炭
鋼は表面から内部に向かって炭素濃度勾配を持つことか
ら、軸受鋼の場合以上に部分的な特に層をなすような異
なった組織形態となる。
リングは、浸炭の後の冷却過程で上記と同様に自然冷却
又はファン冷却等の熱履歴を受ける。この際の軸受リン
グの金属組織は軸受鋼の場合に比べて特異であり、浸炭
鋼は表面から内部に向かって炭素濃度勾配を持つことか
ら、軸受鋼の場合以上に部分的な特に層をなすような異
なった組織形態となる。
【００２２】本発明者等はこれらの様な異なった組織形
態を持つ軸受リングに対して探傷を行った結果、組織の
影響により部分的に超音波の減衰が大きくなってしま
い、また、厚みが１０ｍｍを越えるような軸受リングに
ついては全断面の探傷は困難であった。
態を持つ軸受リングに対して探傷を行った結果、組織の
影響により部分的に超音波の減衰が大きくなってしま
い、また、厚みが１０ｍｍを越えるような軸受リングに
ついては全断面の探傷は困難であった。
【００２３】更に、大きな結晶粒や大小の結晶粒の混粒
が存在するため、この結晶粒に音波が反射してエコーと
なって検出してしまう林状エコー（欠陥信号付近に林の
ようにノイズが乱立してＳ／Ｎ比の悪い状態をいう。）
が出てしまうなど欠陥エコーとの識別が困難となってし
まった。
が存在するため、この結晶粒に音波が反射してエコーと
なって検出してしまう林状エコー（欠陥信号付近に林の
ようにノイズが乱立してＳ／Ｎ比の悪い状態をいう。）
が出てしまうなど欠陥エコーとの識別が困難となってし
まった。
【００２４】ここで、本発明者等は調査研究の結果、軸
受リングの探傷に最適な金属組織の形態は、軸受リング
に焼入れ、焼戻しの熱硬化処理又は浸炭若しくは浸炭窒
化、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理を施したマルテンサイ
ト組織とした場合が超音波の減衰も少なく、また、林状
エコーの影響も少なくなることを知見した。
受リングの探傷に最適な金属組織の形態は、軸受リング
に焼入れ、焼戻しの熱硬化処理又は浸炭若しくは浸炭窒
化、焼入れ、焼戻しの熱硬化処理を施したマルテンサイ
ト組織とした場合が超音波の減衰も少なく、また、林状
エコーの影響も少なくなることを知見した。
【００２５】また、超音波の周波数が３０ＭＨｚを超
え、５０ＭＨｚになると、例え組織を調整した軸受リン
グといえども、超音波の減衰か大きくなってしまって軸
受リングの全断面の探傷が困難となってしまった。
え、５０ＭＨｚになると、例え組織を調整した軸受リン
グといえども、超音波の減衰か大きくなってしまって軸
受リングの全断面の探傷が困難となってしまった。
【００２６】軸受には大きな荷重を受けるものもあるた
め軸受リングは内部深くまで転がりによるせん断応力を
受けることとなる。したがって、軸受リングの表面近傍
のみならず内部深くまで大きな介在物がないことを検査
する必要があった。
め軸受リングは内部深くまで転がりによるせん断応力を
受けることとなる。したがって、軸受リングの表面近傍
のみならず内部深くまで大きな介在物がないことを検査
する必要があった。
【００２７】これらのことから、軸受リングの超音波探
傷は３０ＭＨｚ以下の周波数を用いて検査を行うことに
した。また、超音波の周波数が２ＭＨｚ以下では超音波
の減衰は低いものの小さな欠陥を検出することが極めて
困難なため、周波数は２ＭＨｚ以上が好ましいこととし
た。
傷は３０ＭＨｚ以下の周波数を用いて検査を行うことに
した。また、超音波の周波数が２ＭＨｚ以下では超音波
の減衰は低いものの小さな欠陥を検出することが極めて
困難なため、周波数は２ＭＨｚ以上が好ましいこととし
た。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の態様の実施の形態である軸
受リングの超音波探傷検査方法に使用する装置の概略
図、図２は探傷方向（円周方向）に対して垂直に人工欠
陥を設けた試験片の斜視図、図３は図２の試験片につい
て超音波探傷を行った場合の探傷結果を示すグラフ図、
図４は探傷方向（円周方向）に対して平行に人工欠陥を
設けた試験片の斜視図、図５は図４の試験片について超
音波探傷を行った場合の探傷結果を示すグラフ図、図６
は表面から所定の深さに探傷方向（円周方向）に対して
垂直にφ０．５ｍｍの穴を設けた試験片の断面図、図７
は図６の試験片について超音波探傷を行った場合の探傷
結果を示すグラフ図、図８は入射角１０°で探傷を行っ
た際の表面エコーと欠陥エコーの分離距離と反射エコー
の強さとの関係を示すグラフ図、図９は入射角３０°で
探傷を行った際の表面エコーと欠陥エコーの分離距離と
反射エコーの強さとの関係を示すグラフ図、図１０は入
射角が３０°を越える場合の入射角と屈折角の関係を説
明するための説明図である。
する。図１は本発明の第１の態様の実施の形態である軸
受リングの超音波探傷検査方法に使用する装置の概略
図、図２は探傷方向（円周方向）に対して垂直に人工欠
陥を設けた試験片の斜視図、図３は図２の試験片につい
て超音波探傷を行った場合の探傷結果を示すグラフ図、
図４は探傷方向（円周方向）に対して平行に人工欠陥を
設けた試験片の斜視図、図５は図４の試験片について超
音波探傷を行った場合の探傷結果を示すグラフ図、図６
は表面から所定の深さに探傷方向（円周方向）に対して
垂直にφ０．５ｍｍの穴を設けた試験片の断面図、図７
は図６の試験片について超音波探傷を行った場合の探傷
結果を示すグラフ図、図８は入射角１０°で探傷を行っ
た際の表面エコーと欠陥エコーの分離距離と反射エコー
の強さとの関係を示すグラフ図、図９は入射角３０°で
探傷を行った際の表面エコーと欠陥エコーの分離距離と
反射エコーの強さとの関係を示すグラフ図、図１０は入
射角が３０°を越える場合の入射角と屈折角の関係を説
明するための説明図である。
【００２９】まず、超音波探傷検査装置から先に説明す
る。図１において符号１は超音波伝達媒体としての水が
貯留された水槽であり、該水槽１内には軸受リング２と
しての円すいころ形転がり軸受の外輪及び超音波探傷用
探触子３がそれぞれ水に浸漬された状態で配置されてい
る。超音波探傷用探触子３としては、指向性が強く軸受
リング２の曲率の影響を受けにくい焦点型探触子を用い
ている。
る。図１において符号１は超音波伝達媒体としての水が
貯留された水槽であり、該水槽１内には軸受リング２と
しての円すいころ形転がり軸受の外輪及び超音波探傷用
探触子３がそれぞれ水に浸漬された状態で配置されてい
る。超音波探傷用探触子３としては、指向性が強く軸受
リング２の曲率の影響を受けにくい焦点型探触子を用い
ている。
【００３０】軸受リング２は水槽１内に水平方向に互い
に離間配置された二個のプーリ４に載置されており、各
プーリ４及び回転駆動用モータ５のモータ軸に固定され
たプーリ６にはベルト７が正三角形状に巻き掛けられて
いる。
に離間配置された二個のプーリ４に載置されており、各
プーリ４及び回転駆動用モータ５のモータ軸に固定され
たプーリ６にはベルト７が正三角形状に巻き掛けられて
いる。
【００３１】回転駆動用モータ５はモータ駆動用制御ア
ンプ８を介して制御装置９によって制御されるようにな
っており、回転駆動用モータ５の駆動により各プーリ４
に載置された軸受リング２が所定の速度で回転するよう
になっている。なお、制御装置９は、ＣＲＴ等の表示手
段を備えたパーソナルコンピュータ等で構成されてい
る。
ンプ８を介して制御装置９によって制御されるようにな
っており、回転駆動用モータ５の駆動により各プーリ４
に載置された軸受リング２が所定の速度で回転するよう
になっている。なお、制御装置９は、ＣＲＴ等の表示手
段を備えたパーソナルコンピュータ等で構成されてい
る。
【００３２】超音波探傷用探触子３は軸受リング２の軸
方向に沿って移動可能に配置されたリニアガイド装置１
０のＸＹステージ１２に探触子取付具１３を介して取り
付けられており、取付状態においては軸受リング２の内
周面に対向配置されている。超音波探傷用探触子３は超
音波探傷装置１４からの電圧信号に応じて超音波パルス
を軸受リング２の内周面に向けて送信すると共にその反
射エコーを受信し、これを電圧信号に変換して超音波探
傷装置１４に送信する。
方向に沿って移動可能に配置されたリニアガイド装置１
０のＸＹステージ１２に探触子取付具１３を介して取り
付けられており、取付状態においては軸受リング２の内
周面に対向配置されている。超音波探傷用探触子３は超
音波探傷装置１４からの電圧信号に応じて超音波パルス
を軸受リング２の内周面に向けて送信すると共にその反
射エコーを受信し、これを電圧信号に変換して超音波探
傷装置１４に送信する。
【００３３】超音波探傷装置１４は制御装置９からの指
令に基づいて超音波探傷用探触子３に電圧信号からなる
指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信した
信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置９に送信
し、制御装置９がこれをＣＲＴ上に表示する。
令に基づいて超音波探傷用探触子３に電圧信号からなる
指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信した
信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置９に送信
し、制御装置９がこれをＣＲＴ上に表示する。
【００３４】リニアガイド装置１０は リニアガイド用
コントローラ１６によって制御される図示しないサーボ
モータを介して超音波探傷用探触子３を軸受リング２の
軸方向に移動させるようになっており、リニアガイド用
コントローラ１６は軸受リング２の外周面に設置された
ロータリエンコーダ１５によって軸受リング２が一回転
（３６０°）したことが検知されると、制御装置９から
の指令に基づいてサーボモータを制御して超音波探傷用
探触子３を軸受リング２の軸方向に所定寸法移動させ
る。これにより、軸受リング２の全断面の探傷がなされ
るようになっている。
コントローラ１６によって制御される図示しないサーボ
モータを介して超音波探傷用探触子３を軸受リング２の
軸方向に移動させるようになっており、リニアガイド用
コントローラ１６は軸受リング２の外周面に設置された
ロータリエンコーダ１５によって軸受リング２が一回転
（３６０°）したことが検知されると、制御装置９から
の指令に基づいてサーボモータを制御して超音波探傷用
探触子３を軸受リング２の軸方向に所定寸法移動させ
る。これにより、軸受リング２の全断面の探傷がなされ
るようになっている。
【００３５】次に、本発明の第１の態様の実施の形態で
ある超音波探傷検査方法を図１〜図１０を参照して説明
する。図１を参照して、軸受リング２として内径３５０
ｍｍの円すいころ軸受の外輪を用い、該軸受リング２を
超音波探傷用探触子３としての焦点型探触子（周波数１
０ＭＨｚ、振動子径６ｍｍ）とともに水槽１内の水に浸
漬し、この状態で軸受リング２の軌道面（内周面）の表
面から該軸受リング２の最大せん断応力位置よりも深い
２ｍｍまでの探傷及びそれよりさらに深い範囲の探傷を
上述した軸受リング２の回転と超音波探傷用探触子３の
軸受リング２の軸方向の移動により行って該軸受リング
２の全断面を探傷する。
ある超音波探傷検査方法を図１〜図１０を参照して説明
する。図１を参照して、軸受リング２として内径３５０
ｍｍの円すいころ軸受の外輪を用い、該軸受リング２を
超音波探傷用探触子３としての焦点型探触子（周波数１
０ＭＨｚ、振動子径６ｍｍ）とともに水槽１内の水に浸
漬し、この状態で軸受リング２の軌道面（内周面）の表
面から該軸受リング２の最大せん断応力位置よりも深い
２ｍｍまでの探傷及びそれよりさらに深い範囲の探傷を
上述した軸受リング２の回転と超音波探傷用探触子３の
軸受リング２の軸方向の移動により行って該軸受リング
２の全断面を探傷する。
【００３６】なお、軸受リング２の軌道面表面直下から
２ｍｍまでの斜角探傷については水距離（軸受リング２
の内周面と超音波探傷用探触子３との距離）を２０ｍｍ
にセットし、それよりさらに深い範囲の垂直探傷につい
ては水距離を１５ｍｍにセットした。
２ｍｍまでの斜角探傷については水距離（軸受リング２
の内周面と超音波探傷用探触子３との距離）を２０ｍｍ
にセットし、それよりさらに深い範囲の垂直探傷につい
ては水距離を１５ｍｍにセットした。
【００３７】まず、軸受リング２の軌道面から２ｍｍま
での深さの探傷について説明すると、図２に示すよう
に、軸受リング２の軌道面表面に探傷方向（円周方向）
に対して垂直になるように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍの人工欠陥３０を形成した試験片Ｔ
Ｐ1 を作成し、図１の超音波探傷検査装置を用いて超音
波探傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道
面に立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を５〜３
５°の間で変更して探傷を行った。
での深さの探傷について説明すると、図２に示すよう
に、軸受リング２の軌道面表面に探傷方向（円周方向）
に対して垂直になるように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍの人工欠陥３０を形成した試験片Ｔ
Ｐ1 を作成し、図１の超音波探傷検査装置を用いて超音
波探傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道
面に立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を５〜３
５°の間で変更して探傷を行った。
【００３８】探傷結果を図３に示す。図３から明らかな
ように、入射角が１０〜３０°の斜角探傷で人工欠陥３
０の検出が可能であり、最も感度のよい探傷条件は入射
角を３０°とした場合であった。
ように、入射角が１０〜３０°の斜角探傷で人工欠陥３
０の検出が可能であり、最も感度のよい探傷条件は入射
角を３０°とした場合であった。
【００３９】また、入射角が１０°の場合においても高
い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコー（欠
陥がある時のみ出る信号）の位置（最大高さの距離）が
接近しており、目視での分離は可能であるものの、自動
探傷とした場合に分離の判断が困難であるため、両者エ
コーの距離が十分に分離されている入射角が２５〜３０
°の条件が好適である。
い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコー（欠
陥がある時のみ出る信号）の位置（最大高さの距離）が
接近しており、目視での分離は可能であるものの、自動
探傷とした場合に分離の判断が困難であるため、両者エ
コーの距離が十分に分離されている入射角が２５〜３０
°の条件が好適である。
【００４０】図８に入射角１０°、図９に入射角３０°
にて探傷を行った際に、パソコンＣＲＴ上に表示された
探傷結果を示す。ＣＲＴ上では入射角３０°より入射角
１０°の方が表面エコーと欠陥エコーの距離が接近して
いるのが判る。
にて探傷を行った際に、パソコンＣＲＴ上に表示された
探傷結果を示す。ＣＲＴ上では入射角３０°より入射角
１０°の方が表面エコーと欠陥エコーの距離が接近して
いるのが判る。
【００４１】次に、図４に示すように、軸受リング２の
軌道面表面に探傷方向（円周方向）に対して平行になる
ように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
の人工欠陥４０を形成した試験片ＴＰ2 を作成し、図１
の超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷用探触子３か
ら送信される超音波の入射角（軌道面に立てた法線に対
して円周方向に傾く角度）を５〜３５°の間で変更して
探傷を行った。
軌道面表面に探傷方向（円周方向）に対して平行になる
ように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
の人工欠陥４０を形成した試験片ＴＰ2 を作成し、図１
の超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷用探触子３か
ら送信される超音波の入射角（軌道面に立てた法線に対
して円周方向に傾く角度）を５〜３５°の間で変更して
探傷を行った。
【００４２】探傷結果を図５に示す。図５から明らかな
ように、入射角が１０〜３０°の斜角探傷で人工欠陥４
０の検出は可能であり、最も感度のよい探傷条件は上記
同様に入射角を３０°とした場合であった。
ように、入射角が１０〜３０°の斜角探傷で人工欠陥４
０の検出は可能であり、最も感度のよい探傷条件は上記
同様に入射角を３０°とした場合であった。
【００４３】また、入射角が１０°の場合においても高
い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコーの位
置（最大高さの距離）が接近しており、上記同様の理由
により、両者エコーの距離が十分に分離されている入射
角が２５〜３０°の条件が好適である。
い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコーの位
置（最大高さの距離）が接近しており、上記同様の理由
により、両者エコーの距離が十分に分離されている入射
角が２５〜３０°の条件が好適である。
【００４４】次に、斜角探傷法で入射角が３０°を越え
る場合について述べる。図１０を参照して、超音波が入
射角ｉL で鉄，鋼である被検査物の中に入ると横波と縦
波に分かれ、縦波の屈折角θL ＞横波の屈折角θs とな
る。水と鉄を超音波が伝わる場合、入射角と屈折角の関
係は横波だけでみると、 ｓｉｎθs ＝Ｃ2 ／Ｃ1 ・ｓｉｎｉL …（１） ｓｉｎθs ＝３２３０／１５００・ｓｉｎ（ｉL ） …（２） θs ＜９０° Ｃ1 ：水中での音速１５００ｍ／ｓ Ｃ2 ：鉄中での音速３２３０ｍ／ｓ となる。
る場合について述べる。図１０を参照して、超音波が入
射角ｉL で鉄，鋼である被検査物の中に入ると横波と縦
波に分かれ、縦波の屈折角θL ＞横波の屈折角θs とな
る。水と鉄を超音波が伝わる場合、入射角と屈折角の関
係は横波だけでみると、 ｓｉｎθs ＝Ｃ2 ／Ｃ1 ・ｓｉｎｉL …（１） ｓｉｎθs ＝３２３０／１５００・ｓｉｎ（ｉL ） …（２） θs ＜９０° Ｃ1 ：水中での音速１５００ｍ／ｓ Ｃ2 ：鉄中での音速３２３０ｍ／ｓ となる。
【００４５】超音波探傷用探触子３は発信子と同時に受
信子でもあるが、受信の場合（傷信号）は逆経路（発信
と同じ経路を逆にだどって）で返ってくる。図３，５，
８，９の縦軸に示すエコーの強さは鉄、鋼から水に返っ
てくるが、返ってくる信号は横波、縦波のどちらでもよ
く、また、横波と縦波の両方が返ってもよい。
信子でもあるが、受信の場合（傷信号）は逆経路（発信
と同じ経路を逆にだどって）で返ってくる。図３，５，
８，９の縦軸に示すエコーの強さは鉄、鋼から水に返っ
てくるが、返ってくる信号は横波、縦波のどちらでもよ
く、また、横波と縦波の両方が返ってもよい。
【００４６】入射角ｉL がある値以上になると鉄，鋼中
の屈折角が９０°以上となり、傷信号が表面を走るか或
いは表面を反射するだけで超音波探傷用探触子３に戻っ
てこない。
の屈折角が９０°以上となり、傷信号が表面を走るか或
いは表面を反射するだけで超音波探傷用探触子３に戻っ
てこない。
【００４７】上述したように入射角ｉL に対し縦波の屈
折角θL ＞横波の屈折角θs であり、しかもθL とθs
のいずれかが戻ってくればよいとすると、θs が返って
くる入射角の限界を考えればよいことになる。
折角θL ＞横波の屈折角θs であり、しかもθL とθs
のいずれかが戻ってくればよいとすると、θs が返って
くる入射角の限界を考えればよいことになる。
【００４８】その時の入射角の限界は理論的にはθs ＝
９０°として上記（１），（２）式より約２８°となる
が、実際には音波はある程度の幅を持って出されてお
り、３０°までは十分に探傷可能になる。したがって、
図３及び図５に示すように、入射角が３０°を越えると
信号が急激に減衰する。よって斜角探傷の時の入射角の
上限は３０°となる。
９０°として上記（１），（２）式より約２８°となる
が、実際には音波はある程度の幅を持って出されてお
り、３０°までは十分に探傷可能になる。したがって、
図３及び図５に示すように、入射角が３０°を越えると
信号が急激に減衰する。よって斜角探傷の時の入射角の
上限は３０°となる。
【００４９】次に、軸受リング２の軌道面表面直下２ｍ
ｍより深い位置の探傷について説明する。図６に示すよ
うに、軸受リング２の軌道面に探傷方向（円周方向）に
対して垂直にφ０．５ｍｍの穴（人工欠陥）５０を深さ
３，５，７，９ｍｍの位置に個別に形成したＴＰ3 を作
成し、図１に示す超音波探傷検査装置を用いて超音波探
傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道面に
立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を０〜３０°
の間で変更して探傷を行った。
ｍより深い位置の探傷について説明する。図６に示すよ
うに、軸受リング２の軌道面に探傷方向（円周方向）に
対して垂直にφ０．５ｍｍの穴（人工欠陥）５０を深さ
３，５，７，９ｍｍの位置に個別に形成したＴＰ3 を作
成し、図１に示す超音波探傷検査装置を用いて超音波探
傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道面に
立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を０〜３０°
の間で変更して探傷を行った。
【００５０】探傷結果を図７に示す。図７から明らかな
ように、各深さの欠陥ともに入射角が０〜１０°の垂直
探傷での検出が好適であり、最も感度のよい探傷条件
は、各深さの欠陥とも入射角を０〜５°とした場合であ
った。
ように、各深さの欠陥ともに入射角が０〜１０°の垂直
探傷での検出が好適であり、最も感度のよい探傷条件
は、各深さの欠陥とも入射角を０〜５°とした場合であ
った。
【００５１】このことから入射角は０〜５°がより好ま
しいことが判る。また、入射角が０°の場合は垂直波の
伝播が欠陥に対して最短距離となって表面エコーと欠陥
エコーの距離が短くなるため、表面エコーと欠陥エコー
の分離の点から少し傾きを持たせた入射角５°が最も好
ましい。
しいことが判る。また、入射角が０°の場合は垂直波の
伝播が欠陥に対して最短距離となって表面エコーと欠陥
エコーの距離が短くなるため、表面エコーと欠陥エコー
の分離の点から少し傾きを持たせた入射角５°が最も好
ましい。
【００５２】上記の記載から明らかなように、この実施
の形態では、従来、軸受リングの軌道面形状が複雑であ
ることから困難であった軸受リング軌道面の超音波探傷
が可能となり、軸受リングの表面から内部までの全断面
の欠陥を精度良くしかも短時間で検出することができる
ので、内部欠陥に起因した短寿命はくりを良好に防止す
ることができ、ひいては軸受の内部欠陥を保証すること
ができる。
の形態では、従来、軸受リングの軌道面形状が複雑であ
ることから困難であった軸受リング軌道面の超音波探傷
が可能となり、軸受リングの表面から内部までの全断面
の欠陥を精度良くしかも短時間で検出することができる
ので、内部欠陥に起因した短寿命はくりを良好に防止す
ることができ、ひいては軸受の内部欠陥を保証すること
ができる。
【００５３】
【実施例】軸受リング２として内径３５０ｍｍの円すい
ころ軸受の外輪を図１の超音波探傷検査装置にセット
し、軸受リング２を回転速度８００ｍｍ／ｓで回転さ
せ、軸方向の探傷ピッチを０．６ｍｍとし、３００個の
軸受リング２について探傷を行った。
ころ軸受の外輪を図１の超音波探傷検査装置にセット
し、軸受リング２を回転速度８００ｍｍ／ｓで回転さ
せ、軸方向の探傷ピッチを０．６ｍｍとし、３００個の
軸受リング２について探傷を行った。
【００５４】ここで、軸受リング２の軌道面から２ｍｍ
までの深さの探傷は入射角が３０°の斜角探傷法で行
い、それよりさらに深い範囲の探傷は入射角が５°の垂
直探傷法で行った。
までの深さの探傷は入射角が３０°の斜角探傷法で行
い、それよりさらに深い範囲の探傷は入射角が５°の垂
直探傷法で行った。
【００５５】３００個の軸受リング２を探傷した結果、
３個について欠陥らしきエコーが観察され、一個は表面
近傍、二個は内部に観察された。この欠陥部を切断、研
削にて詳細に調査したところ、それぞれに幅０．１〜
０．２ｍｍ程度、長さ０．２ｍｍ〜最大で０．４ｍｍの
欠陥が発見され、分析調査の結果、大型の非金属介在物
であることが判った。
３個について欠陥らしきエコーが観察され、一個は表面
近傍、二個は内部に観察された。この欠陥部を切断、研
削にて詳細に調査したところ、それぞれに幅０．１〜
０．２ｍｍ程度、長さ０．２ｍｍ〜最大で０．４ｍｍの
欠陥が発見され、分析調査の結果、大型の非金属介在物
であることが判った。
【００５６】次に、本発明の第２の態様の実施の形態で
ある軸受リングの超音波探傷検査方法を図１１〜図１３
を参照して説明する。図１１は本発明の第２の態様の実
施の形態である軸受リングの超音波探傷検査方法を実施
した場合の欠陥指数と超音波の周波数との関係を示すグ
ラフ図、図１２は寿命試験機の概略を示す断面図、図１
３は寿命減少率と超音波の周波数との関係を示すグラフ
図である。
ある軸受リングの超音波探傷検査方法を図１１〜図１３
を参照して説明する。図１１は本発明の第２の態様の実
施の形態である軸受リングの超音波探傷検査方法を実施
した場合の欠陥指数と超音波の周波数との関係を示すグ
ラフ図、図１２は寿命試験機の概略を示す断面図、図１
３は寿命減少率と超音波の周波数との関係を示すグラフ
図である。
【００５７】この実施の形態では、超音波の減衰及び林
状エコーの影響を少なくすべく、焼入れ、焼戻しの熱硬
化処理（又は浸炭若しくは浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの
熱硬化処理）を行って熱処理後の結晶粒度が８番以上と
なるマルテンサイト組織とした後に、研削加工を施して
軸受リング２としての円すいころ軸受ＨＲ３２０１７Ｘ
Ｊの外輪を作成し、図１の超音波探傷検査装置で各種の
周波数の超音波探傷用探触子３を用いて３００個の軸受
リング２について２，５，１０，３０，５０ＭＨｚと低
い周波数から順に全断面の探傷を行った。
状エコーの影響を少なくすべく、焼入れ、焼戻しの熱硬
化処理（又は浸炭若しくは浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの
熱硬化処理）を行って熱処理後の結晶粒度が８番以上と
なるマルテンサイト組織とした後に、研削加工を施して
軸受リング２としての円すいころ軸受ＨＲ３２０１７Ｘ
Ｊの外輪を作成し、図１の超音波探傷検査装置で各種の
周波数の超音波探傷用探触子３を用いて３００個の軸受
リング２について２，５，１０，３０，５０ＭＨｚと低
い周波数から順に全断面の探傷を行った。
【００５８】この際、それぞれの周波数で欠陥が検出さ
れた軸受リング２は取り除き、欠陥が検出されなかった
軸受リング２のみを次の大きな周波数での探傷検査へと
使用した。
れた軸受リング２は取り除き、欠陥が検出されなかった
軸受リング２のみを次の大きな周波数での探傷検査へと
使用した。
【００５９】なお、超音波探傷法としては、斜角探傷法
及び垂直探傷法の両方を用いることができるが、この実
施の形態では斜角探傷法を用いた。図１１に探傷結果を
示す。
及び垂直探傷法の両方を用いることができるが、この実
施の形態では斜角探傷法を用いた。図１１に探傷結果を
示す。
【００６０】図１１の縦軸の欠陥指数は周波数２ＭＨｚ
で探傷を行った際に欠陥が発見された軸受リング２の内
での欠陥の平均数を１として、それぞれの周波数５，１
０，３０，５０ＭＨｚで発見された軸受リング２の欠陥
数の平均値を欠陥指数として示したものである。
で探傷を行った際に欠陥が発見された軸受リング２の内
での欠陥の平均数を１として、それぞれの周波数５，１
０，３０，５０ＭＨｚで発見された軸受リング２の欠陥
数の平均値を欠陥指数として示したものである。
【００６１】図１１から明らかなように、探傷にて欠陥
が検出された軸受リング２のなかでのリング一個あたり
に存在する欠陥数は、周波数３０ＭＨｚを越えると急激
に増えることが分かる。
が検出された軸受リング２のなかでのリング一個あたり
に存在する欠陥数は、周波数３０ＭＨｚを越えると急激
に増えることが分かる。
【００６２】周波数特性より、低い周波数にて検出され
る欠陥は比較的大きな欠陥しか検出できない。周波数を
高くした場合は大きい欠陥はもとより小さな欠陥までも
検出することができることから、軸受リング２には３０
ＭＨｚを越えた周波数で検出できるレベルの小さな介在
物等の欠陥が数多く存在することがよく分かる。
る欠陥は比較的大きな欠陥しか検出できない。周波数を
高くした場合は大きい欠陥はもとより小さな欠陥までも
検出することができることから、軸受リング２には３０
ＭＨｚを越えた周波数で検出できるレベルの小さな介在
物等の欠陥が数多く存在することがよく分かる。
【００６３】次に、各周波数にて欠陥が検出された軸受
リング２を使用して軸受を製作し、図１２に示す寿命試
験機を用いて以下の条件で寿命試験を行った。 軸受：円すいころ軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ ラジアル荷重：３５７５０Ｎ アキシャル荷重：１５６８０Ｎ 内輪回転数：１５００ｒｐｍ 潤滑：グリス 寿命評価は各々の周波数にて欠陥が検出された軸受リン
グ２を寿命試験して各々のＬ10寿命を求め、周波数５０
ＭＨｚの条件にて欠陥が検出された軸受リング２のＬ10
寿命を１００とした場合の該Ｌ10寿命に対する３０ＭＨ
ｚ以下の周波数で欠陥が検出された軸受リング２のＬ10
寿命の寿命減少率を求めた。試験結果を図１３に示す。
リング２を使用して軸受を製作し、図１２に示す寿命試
験機を用いて以下の条件で寿命試験を行った。 軸受：円すいころ軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ ラジアル荷重：３５７５０Ｎ アキシャル荷重：１５６８０Ｎ 内輪回転数：１５００ｒｐｍ 潤滑：グリス 寿命評価は各々の周波数にて欠陥が検出された軸受リン
グ２を寿命試験して各々のＬ10寿命を求め、周波数５０
ＭＨｚの条件にて欠陥が検出された軸受リング２のＬ10
寿命を１００とした場合の該Ｌ10寿命に対する３０ＭＨ
ｚ以下の周波数で欠陥が検出された軸受リング２のＬ10
寿命の寿命減少率を求めた。試験結果を図１３に示す。
【００６４】図１３から明らかなように、３０ＭＨｚ以
下の周波数で欠陥が検出された軸受リング２は５０ＭＨ
ｚの周波数で欠陥が検出された軸受リング２に比べて大
幅に寿命が低下しているのが分かる。
下の周波数で欠陥が検出された軸受リング２は５０ＭＨ
ｚの周波数で欠陥が検出された軸受リング２に比べて大
幅に寿命が低下しているのが分かる。
【００６５】なお、周波数が２ＭＨｚ以下でも探傷は可
能であるが、軸受リング２中の小さな欠陥を検出するこ
とが極めて困難なため、周波数は２〜３０ＭＨｚが好ま
しい。
能であるが、軸受リング２中の小さな欠陥を検出するこ
とが極めて困難なため、周波数は２〜３０ＭＨｚが好ま
しい。
【００６６】上記の記載から明らかなように、この実施
の形態ではマルテンサイト組織の軸受リングに対して３
０ＭＨｚ以下の周波数で超音波探傷を行うことにより、
軸受リングの表面から内部までの全断面の欠陥を精度良
くしかも短時間で検出することができるので、軸受の寿
命低下に大きく影響を及ぼす介在物等の欠陥を効果的に
検出することが可能になり、この結果、内部欠陥に起因
した短寿命はくりを良好に防止することができ、ひいて
は軸受リングの内部欠陥を保証することができる。
の形態ではマルテンサイト組織の軸受リングに対して３
０ＭＨｚ以下の周波数で超音波探傷を行うことにより、
軸受リングの表面から内部までの全断面の欠陥を精度良
くしかも短時間で検出することができるので、軸受の寿
命低下に大きく影響を及ぼす介在物等の欠陥を効果的に
検出することが可能になり、この結果、内部欠陥に起因
した短寿命はくりを良好に防止することができ、ひいて
は軸受リングの内部欠陥を保証することができる。
【００６７】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、軸受リングの表面から内部までの全断面の欠
陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在物の存在
を精度良く検出することができるので、内部欠陥に起因
した短寿命はくりを良好に防止することができ、ひいて
は軸受の内部欠陥を保証することができるという効果が
得られる。
によれば、軸受リングの表面から内部までの全断面の欠
陥、特に軸受リングの内部の大きな非金属介在物の存在
を精度良く検出することができるので、内部欠陥に起因
した短寿命はくりを良好に防止することができ、ひいて
は軸受の内部欠陥を保証することができるという効果が
得られる。
【図１】本発明の第１の態様の実施の形態である軸受リ
ングの超音波探傷検査方法に使用する装置の概略図であ
る。
ングの超音波探傷検査方法に使用する装置の概略図であ
る。
【図２】探傷方向（円周方向）に対して垂直に人工欠陥
を設けた試験片の斜視図である。
を設けた試験片の斜視図である。
【図３】図２の試験片について超音波探傷を行った場合
の探傷結果を示すグラフ図である。
の探傷結果を示すグラフ図である。
【図４】探傷方向（円周方向）に対して平行に人工欠陥
を設けた試験片の斜視図である。
を設けた試験片の斜視図である。
【図５】図４の試験片について超音波探傷を行った場合
の探傷結果を示すグラフ図である。
の探傷結果を示すグラフ図である。
【図６】表面から所定の深さに探傷方向（円周方向）に
対して垂直にφ０．５ｍｍの穴を設けた試験片の断面図
である。
対して垂直にφ０．５ｍｍの穴を設けた試験片の断面図
である。
【図７】図６の試験片について超音波探傷を行った場合
の探傷結果を示すグラフ図である。
の探傷結果を示すグラフ図である。
【図８】入射角１０°で探傷を行った際の表面エコーと
欠陥エコーの分離距離と反射エコーの強さとの関係を示
すグラフ図である。
欠陥エコーの分離距離と反射エコーの強さとの関係を示
すグラフ図である。
【図９】入射角３０°で探傷を行った際の表面エコーと
欠陥エコーの分離距離と反射エコーの強さとの関係を示
すグラフ図である。
欠陥エコーの分離距離と反射エコーの強さとの関係を示
すグラフ図である。
【図１０】入射角が３０°を越える場合の入射角と屈折
角の関係を説明するための説明図である。
角の関係を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第２の態様の実施の形態である軸受
リングの超音波探傷検査方法を実施した場合の欠陥指数
と超音波の周波数との関係を示すグラフ図である。
リングの超音波探傷検査方法を実施した場合の欠陥指数
と超音波の周波数との関係を示すグラフ図である。
【図１２】寿命試験機の概略を示す断面図である。
【図１３】寿命減少率と超音波の周波数との関係を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
【図１４】円すいころ形転がり軸受の外輪を平面に展開
した図であり、円筒面のように矩形にならないため表面
波のみでは探傷しにくいことを説明するための説明図で
ある。
した図であり、円筒面のように矩形にならないため表面
波のみでは探傷しにくいことを説明するための説明図で
ある。
１…水槽 ２…軸受リング ３…超音波探傷用探触子 ５…回転駆動用モータ ７…ベルト ８…モータ駆動用制御アンプ ９…制御装置 １０…リニアガイド装置 １４…超音波探傷装置 １５…ロータリエンコーダ １６…リニアガイド用コントローラ
Claims (2)
- 【請求項１】 軸受リング及び超音波探傷用探触子を超
音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触子から前
記軸受リングに超音波を送信して該軸受リングから反射
してくる超音波エコーにより前記軸受リングの欠陥を検
出する軸受リングの超音波探傷検査方法において、 少なくとも前記軸受リングの最大せん断応力位置よりも
深い表面下２ｍｍまでを斜角探傷法で探傷し、更に、該
斜角探傷法による探傷範囲よりも深い範囲を垂直探傷法
を用いて探傷し、これにより、前記軸受リングの全断面
を探傷することを特徴とする軸受リングの超音波探傷検
査方法。 - 【請求項２】 軸受リング及び超音波探傷用探触子を超
音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用探触子から前
記軸受リングに超音波を送信して該軸受リングから反射
してくる超音波エコーにより前記軸受リングの欠陥を検
出する軸受リングの超音波探傷検査方法において、 前記超音波探傷用探触子から前記軸受リングに送信する
超音波を周波数３０ＭＨｚ以下とし、且つ、該超音波が
送信される前記軸受リングは、焼入れ、焼戻しの熱硬化
処理、又は浸炭若しくは浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの熱
硬化処理を行った後に、研削加工を施したものを用いる
ことを特徴とする軸受リングの超音波探傷検査方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14618098A JP3653984B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 軸受リングの超音波探傷検査方法 |
| DE19923997A DE19923997C2 (de) | 1998-05-27 | 1999-05-26 | Ultraschall-Detektionsverfahren und Ultraschalldefektdetektionsvorrichtung für Lagerringe |
| US09/320,448 US6065343A (en) | 1998-05-27 | 1999-05-27 | Ultrasonic detecting method for bearing ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14618098A JP3653984B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 軸受リングの超音波探傷検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337530A true JPH11337530A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3653984B2 JP3653984B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=15401954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14618098A Expired - Fee Related JP3653984B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 軸受リングの超音波探傷検査方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6065343A (ja) |
| JP (1) | JP3653984B2 (ja) |
| DE (1) | DE19923997C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003060507A1 (en) | 2002-01-17 | 2003-07-24 | Nsk Ltd. | Bearing steel, method for evaluating large-sized inclusions in the steel, and rolling bearing |
| US6725720B2 (en) | 2000-12-25 | 2004-04-27 | Nsk Ltd. | Rolling bearing, and method of ultrasonically detecting flaws in bearing raceway ring of rolling bearing |
| WO2006030787A1 (ja) * | 2004-09-16 | 2006-03-23 | Nsk Ltd. | 転がり軸受の超音波探傷方法および欠陥検出方法 |
| JP2006113044A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-04-27 | Nsk Ltd | 転がり軸受の超音波探傷方法 |
| US7207223B2 (en) * | 1999-07-14 | 2007-04-24 | Nsk Ltd. | Toroidal-type continuously variable transmission component and method for evaluating the same |
| JP2011158073A (ja) * | 2010-02-03 | 2011-08-18 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 偏心揺動型の減速機及びその偏心体軸の製造方法 |
| JP2014174148A (ja) * | 2013-03-13 | 2014-09-22 | Ntn Corp | 標準試験片、分析装置、機械部品および標準試験片の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| BR9806287B1 (pt) | 1997-10-31 | 2011-11-01 | método e aparelho para teste ultra-sÈnico de estruturas colunares. | |
| JP2000130447A (ja) | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| EP1270999A4 (en) * | 2001-01-17 | 2006-08-02 | Nsk Ltd | ROTATION BODY AND SLIDING OF A TOROIDAL TYPE VARIABLE DEVICE |
| JP4362394B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2009-11-11 | Ｎｔｎ株式会社 | コンプレッサ用軸受 |
| JP5085013B2 (ja) * | 2005-05-10 | 2012-11-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 鋼の信頼性評価方法 |
| DE102006043570A1 (de) * | 2006-09-16 | 2008-03-27 | Schaeffler Kg | Verfahren zum Prüfen einer Lagerkomponente |
| US7735369B2 (en) * | 2007-08-22 | 2010-06-15 | The Boeing Company | Immersion ultrasonic test part holder, system and method for nondestructive evaluation |
| US8161818B2 (en) * | 2008-10-29 | 2012-04-24 | Airbus Operations Gmbh | Device for detecting a flaw in a component |
| EA017013B1 (ru) * | 2010-07-15 | 2012-09-28 | Зао "Ктпи "Газпроект" | Средства контроля труб, подвижное устройство для их использования и способ контроля труб |
| CN104236770B (zh) * | 2014-10-10 | 2018-11-02 | 北京理工大学 | 一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置 |
| CN107817299A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-03-20 | 武汉理工大学 | 一种环件自动化超声相控阵无损检测方法及装置 |
| CN107991390A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-05-04 | 三峡大学 | 一种锥齿轮超声自动检测装置及方法 |
| JP6991926B2 (ja) * | 2018-05-29 | 2022-02-03 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 転がり疲れ試験片、転がり疲れ試験片の製造方法、及び、転がり疲れ試験方法 |
| CN112379001B (zh) * | 2020-11-17 | 2024-03-29 | 洛阳轴承集团股份有限公司 | 一种铁路轴承套圈超声波探伤减小检测盲区的工艺方法 |
| CN120721850B (zh) * | 2025-09-01 | 2025-11-04 | 新昌县天姥实验室 | 基于超声波技术的对数母线轴承滚子缺陷检测方法和系统 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS63243751A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Ngk Insulators Ltd | 軸受用転動体の超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検査装置 |
| DE3808473C1 (en) * | 1988-03-14 | 1989-02-23 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De | Device for non-destructive testing |
| JPH0385442A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 超音波探傷検査方法 |
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-
1998
- 1998-05-27 JP JP14618098A patent/JP3653984B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-26 DE DE19923997A patent/DE19923997C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-27 US US09/320,448 patent/US6065343A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE19923997C2 (de) | 2003-05-15 |
| US6065343A (en) | 2000-05-23 |
| DE19923997A1 (de) | 1999-12-09 |
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