JPS627505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダクタイル鋳鉄品の物理的性質を決
定する重要なパラメーターである黒鉛球状化率の
測定装置に関する。

ダクタル鋳鉄製品の材質を、黒鉛形状ないしは
黒鉛球状化率の観察あるいは測定を通じて評価す
る方法としては、従来より、製品の一部を直接顕
微鏡にて観察する方法、機械加工時の切粉あるい
は残材を検査する方法、超音波伝播速度との相関
による方法、音波の共振波数との相関による方法
及び電気磁気的方法等が知られている。しかし、
これらの方法には以下に簡単に述べるようにそれ
ぞれ一長一短がある。

(イ) 顕微鏡観察 正確な方法ではあるが、局部的評価であると
ともに表面のみの検査であり、内部状態は不明
である。また実施のためには高度の技術的熟練
が必要である。

(ロ) 切粉あるいは残材の試験 たとえば貫通穴をあける場合、コアドリル等
で穴部分の材料を抜き取り、それを供試材とし
て各種の材質試験を行つて評価する。そのため
に、今日行われている鋳造品の試験としては最
も信頼性の高い方法である。しかしながら、必
ずしもこのような材質試験に対応できるだけ充
分な切粉あるいは残材が得られる加工法が可能
な製品ばかりでなく、また加工部分が材質評価
を最も必要とする部分でない場合が多い。更に
たとえばコアドリルによる取扱いや、その後の
材料試験にかかる費用が大きく、特に信頼性の
必要な部品にとつては有効であるが、一般的な
応用には不適である。

(ハ) 超音波伝播速度の測定による方法 超音波伝播速度による材料評価は、ダクタイ
ル鋳鉄品ではかなりよく行われている方法であ
る。しかしこの方法では、供試材の表面と裏面
が平行である必要があつたり、マイクロメータ
等による測定物の正確な寸法測定（0.1mm精度
以上）が必要であるという難点がある。また縦
波と横波との比による測定法もあるが、この場
合には２度の測定および反射源が必要であり、
測定希望部位を必ずしも測定可能ではない。ま
た伝播速度による方法では、マトリクスの強度
に対する影響が大きいために、鋳造板厚、熱処
理条件等、経歴の明確な材料に対してのみ適用
できるという難点もある。

(ニ) 音波の共振周波数による方法 この方法は、自動車部品のように同一形状の
量産品によく用いられている。しかしながら、
共振周波数に影響を及ぼす因子には寸法、形
状、空孔等があり、これら因子が変つた場合、
評価水準の設定に問題が生じる。また装置も周
波数解析装置が必要となるなど大規模となる。

上述したようにダクタイル鋳鉄品の材質の非破
壊検査方法としては、大量生産品についてはある
程度満足できるものもあるが、肉厚製品の、それ
も内部を評価するための満足な方法はないのが実
情である。

本発明は、上述の事情に鑑み、不定形で肉厚の
大きいダクタイル鋳鉄品について、材質評価のた
めの重要なパラメータである黒鉛形状の測定装置
を提供することを目的とする。本発明者らによれ
ば、このような目的は被測定試料に超音波パルス
信号を与え、被測定試料からの超音波林状エコー
信号を測定することにより達成されることが見出
された。すなわち、本発明者らによれば、被測定
ダクタイル鋳鉄試料からの超音波林状エコー信号
の平均高さと同試料の黒鉛球状化率の間に良好な
相関が存在することが見出され、しかもこの相関
は、試料の肉厚の比較的広い範囲にわたつて一定
であり、更にそれ以上の範囲での肉厚の変化に対
しても簡単なレベル調整で対応できることが見出
された。しかして本発明は、このような知見に基
づき試料からの超音波林状エコー信号の測定を通
じて、ダクタイル鋳鉄品の黒球状化率を測定する
ための装置を提供するものである。

以下、本発明の一実施例について、その装置構
成ブロツク図である第１図を参照しつつ説明す
る。

第１図に示すように、本発明のダクタイル鋳鉄
品の黒鉛球状化率測定装置は、被測定物１と組合
せて用いる超音波探傷器２を包含する。超音波探
傷器２は、本体２ａおよび探傷器２ｂからなり、
被測定物１と接触する探触子２ｂには本体２ａか
ら超音波発生電気信号が送られ、探触子２ｂから
の受信信号は本体に返送される。このような超音
波探傷器としては、日本工業規格等に規定される
一般的な装置が用いられる。超音波探傷器２から
の出力、すなわち探触子２ｂの走査によつて変化
する林状エコー信号高さは記憶装置３に記憶さ
れ、平均値回路４で平均化され、得られた平均値
を予め変換装置５に記憶された平均林状エコー信
号高さと黒鉛球状化率との相関関係と対照するこ
とにより黒鉛球状化率が求められ、表示装置６に
表示される。

第１図図示の装置の構成ならびに作用を更に詳
細に説明すると、超音波探触子２ｂは探傷器本体
２ａからの電気信号を超音波に変換し、被測定物
１中に入射し、また被測定物からの超音波反射エ
コーを受け電気信号に変換して探傷器本体２ａに
送る電気音響変換素子として作用する。本例で
は、2MHzのセラミツク系振動子を備えた高ダン
ピング型探触子に局部水浸用治具を取り付けて用
いる。ただし、これ以外の周波数、振動子の種類
ならびに接触法を用いることももちろん可能であ
る。探傷器本体２ａは、可変ゲード、出力回路お
よび表示装置を備えていることが好ましく、感度
および時間軸を固定可能なものが用いられる。本
例では感度を約50dB、時間軸を100mmに固定し
た。

本例の装置により、板厚80mm、黒鉛球状化率80
％の標準ダクタイル鋳鉄品試料を測定した場合、
探触子２ｂで受けた反射エコーは、探傷器本体２
ａの表示装置で第２図に図示のような図形で表示
される。ここで、８は送信パルス、９は林状エコ
ー、１０は底面エコーであり、林状エコー９は黒
鉛からの反射エコーが加算されたものである。

エコー高さを出力するためには、試料板厚80mm
の中心付近に、約10mm巾のゲート１１を設定し、
そのゲート内の最大エコー高さを出力するように
設定した。この最大エコー高さは、探触子２ｂを
走査すると変化するので、その変化に応じて約５
点測定し、デジタル信号に変換して記憶装置３に
記憶する。本例では、８ビツトで５ワードの容量
を有する記憶装置が用いられた。記憶された数点
の最大エコー信号高さから平均値回路４で平均値
を求め、これを変換装置５に入力して被測定物の
黒鉛球状化率を求める。

変換装置５には、予め標準試料を用いて黒鉛験
球状化率と上述のようにして求めた平均エコー信
号高さとの相関関係が記憶されている。第３図は
板厚が75mmで黒鉛球状化率の異なるダクタイル鋳
鉄品を用いて実験的に得られた平均エコー高さと
黒鉛球状化率の相関関係であり、各種板厚材につ
いて調べたところ、約50〜100mmの範囲の板厚に
ついて第３図の相関関係がそのまま適用されるこ
とが見出された。これは超音波伝播速度の測定値
を用いる方法に比べた重要な利点である。上記範
囲より厚い、あるいは薄い板厚の被測定物に対し
ては、第３図の関係はそのまま適用できない。し
かしその場合にも第３図に示したような黒鉛球状
化率の増大とともに平均エコー高さが減少される
傾向が概ね認められている。したがつて、上記以
外の板厚の試料に対しても、探傷器本体２ａの感
度レベルを調整することによつて対処できる。こ
の調整のためには、本発明装置に、たとえば黒鉛
球状化率が80％で、板厚が25mm、75mm、150mmの
ように異なる検定用ないし標準試験片を組込んで
おいて、表示装置において、80％の黒鉛球状化率
が表示されるように感度調整すればよい。標準試
験片として黒鉛球状化率が約80％のものを用いる
のは、黒鉛化率が80％前後以上であることが製品
規格となることが多いからである。なおこのよう
な、標準試験片の使用は、超音波装置の特性から
も一般に要求されるものである。すなわち、超音
波装置においては、ケーブル、探触子等はむしろ
消耗品であり、装置の継続使用においては、これ
ら部品の交換が必要となるが、これら部品の交換
により超音波探傷器の感度は大きく影響される。
したがつてこれら部品の交換に対処するためにも
標準試験片による感度検定が望ましい。また一般
の非破壊検査においても、STBG、STBA1、
STBN等の標準材料で常時感度調整が行われてい
ることからして、上記標準試験片による調整は、
本発明装置の特に欠点とされるものではない。

被測定物について測定された平均エコー高さ
を、このように変換装置５に記憶された相関関係
と対照することにより被測定物の黒鉛球状化率が
得られる。得られた黒鉛球状化率は、表示装置６
にデイジタル表示される。

上述したように、本発明の装置によれば、従来
非破壊的に測定することの困難であつた複雑形状
のダクタイル鋳鉄品の各部及び肉厚内部の黒鉛の
球状化率を容易に測定することができ、材質評価
が簡単に行える。また超音波伝播速度の測定によ
る方法等で問題となる被測定物の精度寸法測定が
不要であり、比較的広い範囲の肉厚の被測定物に
ついて単一の平均エコー高さ−黒鉛球状化率の相
関関係が利用可能であり、それ以外の範囲の板厚
ならびに装置の交換に際しても標準試験片を利用
した簡単な感度調整で対処できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる装置の構
成ブロツク図である。第２図は本発明の装置一部
を構成する超音波探傷器に表示された反射エコー
信号の表示図〓形の一例である。第３図は本発明
装置の一部を構成する変換装置に記憶された平均
林状エコー信号高さと黒鉛球状化率の相関図であ
る。 １……被測定物、２……超音波探傷器（２ａ…
…本体、２ｂ……探触子）、３……記憶装置、４
……平均値回路、５……変換装置、６……表示装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定物に超音波パルス信号を与え被測定物
   からの超音波林状エコー信号を対応する電気林状
   エコー信号として出力する超音波探傷器と、超音
   波探傷器からの出力を記憶する記憶装置と、記憶
   された数点の林状エコー信号高さから平均値を求
   める平均値回路と、予め記憶した林状エコー高さ
   と黒鉛球状化率の相関関係をもとに平均値回路か
   らの平均林状エコー高さ値を黒鉛球状化率に換算
   する変換装置と、変換装置からの出力を黒鉛球状
   化率として表示する表示装置と、前記超音波探傷
   器の出力を調整するための黒鉛球状化率が既知の
   標準試験片とからなることを特徴とする、ダクタ
   イル鋳鉄品の黒鉛化率測定装置。