超音波による鋳物の内部欠陥の検出

超音波検査では、単純な形状と平面を備えた鋳造品の引け巣、引け気孔率、気孔率、介在物、亀裂などの欠陥を発見し、欠陥のサイズと位置を特定できます。

超音波検査とは、超音波（高周波・短波長）を体内に注入する方法を指します。鋳造鋳物の屈折と界面での波形変形の特性に基づいて鋳物の内部欠陥を検出します。超音波にはビームの指向性と伝播反射性という特性があります。

超音波検査にはパルス反射法、透過法、共鳴法の3種類があります。一般的に使用される超音波検出方式はパルス反射方式です。欠陥のエコーと底面のエコーから欠陥の大きさや位置を判断する方法を指します。

パルス反射法の基本原理は、プローブ内の圧電素子を高周波パルスで励起し、超音波パルスを発生させることです。音波が鋳物内を伝播して欠陥に遭遇すると、その一部が反射されて戻ります。反射波のサイズは、鋳物の内部欠陥のサイズ、位置、深さを反映している可能性があります。反射されなかった超音波は、鋳物の底に反射されるまで前方に伝播し続けます。鋳物の欠陥および底部から反射された音響エネルギーは、圧電振動子によって逐次受信され、超音波探傷器のディスプレイに振幅の形で表示されます。

超音波探傷器の感度は、最小の欠陥を検出する能力を指します。超音波検査の感度は、超音波の周波数、探傷器の倍率、送信出力、プローブの性能、電源の安定性などの要因に関係します。超音波を音響媒体にスムーズに伝達するには、適切な結合方法を採用する必要があります。これには、鋳物の表面粗さが Ra ≤ 12.5 μm である必要があります。同時に、ギャップ内の空気を豊かにするために、プローブと鋳物の探傷面の間にカップリング流体（水、潤滑油、変圧器油、水ガラスなど）を塗布する必要があります。

 

超音波探傷の特徴:

1. 高い検出感度。超音波探傷は、入射音圧のわずか0.1%のパルス反射波音圧で欠陥信号を検出できます。

2. 高い欠陥位置精度と高分解能

3. 強力な適用性と幅広い使用範囲。超音波探傷は、オーステナイト鋼鋳物を除くあらゆる種類の鋳物を検出できます。

4. 低コスト、高速、厚い検出厚。

 

ディスプレイ画面上の鋳物のさまざまな内部欠陥のパルス特性と形状の説明:

1.クラック

鋳造亀裂は金属破壊の一種であり、ガスを含み、一定の方向を持って直線的に分布します。これらの欠陥が超音波検査によって発見された場合、それらが音波ビームに対して垂直であれば、反射パルスは明白で、鋭く、強力です。しかし、その分布が音のビームと平行である場合、それを見つけるのは簡単ではありません。したがって、テストの際には、欠陥が音のビームに対して最大限垂直になるように、複数の方向から投影する必要があり、全方向に分散した亀裂を見つけることができます。

2.噴気孔

亀裂と同様に、鋳物のブローホールにはガスが含まれています。空気穴の反射界面は規則的で滑らかであるため、音声ビームがその反射界面に完全に垂直である場合、反射パルスの特性と形状は亀裂に似ており、明白で鋭く、強力です。しかし、ブローホールの多くは円形や楕円形であるため、プローブが少し動くとすぐにパルスが消えてしまいます。全方位から探知するとブローホールが発見でき、反射パルスの特性も小さい。亀裂の場合はこの限りではありません。亀裂は強い方向性を持って直線的に分布しているため、プローブの移動中に反射パルスがすぐに消えず、同時に全方向から検査してもすべてを発見できるわけではありません。これらの特徴に基づいて、毛穴と亀裂を区別できます。

3. 収縮

収縮腔にはガスが含まれており、その有効反射面が音線拡散面よりも大きい場合、音道が全反射され、底面パルス反射が除去されます。収縮キャビティの反射パルスの特性も明白で、鋭く、強力です。ただし、引け巣欠陥の判定には上記の判定方法に加えて、多面投影法も併用する必要があります。

4. 砂の混入とスラグの混入

砂介在物およびスラグ介在物とは、少量のガスや非金属介在物を含む金属鋳物を指します。これらの不純物は音のエネルギーを吸収する効果があり、反射面が比較的単一で滑らかであるため、そのパルス反射の特性は、明白、鋭利、強さと鈍さ、遅さと短さの間になります。後者の状況は、介在物と金属の間の界面が異常に不規則で、金属にしっかりと付着しているときに発生します。

5. 収縮気孔率

収縮気孔のパルス反射特性は、底面反射パルスや欠陥反射パルスがなく、表示画面の掃引線上にクリープ現象が現れることである。