鋳物の内部欠陥の超音波検査: 方法と利点

鋳物は、自動車部品から航空宇宙構造に至るまで、工業製造で広く使用されています。ただし、鋳造プロセスでは、気孔、亀裂、介在物などの内部欠陥が発生する可能性があります。これらの欠陥が検出されないまま放置されると、コンポーネントの故障が発生し、重大な結果につながる可能性があります。鋳造品質を確保するために、超音波検査（UT）重要な非破壊検査 (NDT) 方法となっています。

このブログでは、鋳物検査における超音波検査の原理、適用方法、利点について探っていきます。

超音波検査とは何ですか?

超音波検査は、高周波音波を使用して材料の内部構造を評価する非破壊検査方法です。音波が材料を通過し、欠陥（空隙、亀裂、不連続など）に遭遇すると、反射または減衰します。これらの反射波は捕捉され、材料の内部状態を分析するために視覚信号に変換されます。

基本原則:

• 超音波の放射: プローブが高周波音波を鋳物に送信します。
• 波の伝播: 音波は一定の速度で材料中を伝わり、欠陥に遭遇すると反射します。
• 信号解析: 反射波の時間と強度を分析することで、欠陥の位置、大きさ、形状を特定できます。

超音波検査のメリット

• 非破壊的: 鋳造の完全性を損なうことがないため、完成品や工程中のモニタリングに最適です。
• 高感度：微小欠陥を高精度に検出可能。
• 強力な浸透力:超音波は厚い鋳造材料を貫通し、深部の欠陥を検出できます。
• 高効率:検査速度が速く、量産品質管理に適しています。
• 費用対効果が高い:超音波検査は破壊検査に比べてコストが低く、材料を節約できます。
• 携帯性：最新の超音波装置は持ち運び可能なものが多く、現場での検査に適しています。

鋳物における超音波検査の応用

内部欠陥の検出:

• 一般的な欠陥には、気孔率、収縮、亀裂、介在物、層間剥離などがあります。
• 厚肉の鋳物や複雑な形状の部品に特に効果的です。

品質管理:

• 生産中の超音波検査により問題を迅速に特定し、欠陥製品が市場に流通するのを防ぎます。

寿命予測:

• 定期的な超音波検査により、鋳物の残りの寿命を評価し、潜在的な安全上のリスクを特定できます。

テストオブジェクト:

• さまざまな鉄、鋼、アルミニウム合金鋳物が含まれます。

超音波検査の課題

• 熟練したオペレーターが必要:複雑な信号を分析し、誤解を避けるには、熟練した技術者が必要です。
• 表面平滑性の要件: 表面が粗いと結合や信号品質に影響を与える可能性があるため、鋳造品には滑らかな表面が必要です。
• 材料の制限:超音波検査は、鋳鉄などの吸音性の高い材料や粒子の粗い材料では効果が低くなる可能性があります。
• 複雑な形状: 湾曲した形状や不規則な形状のテストには、特殊なプローブと技術が必要な場合があります。

超音波検査の効率を向上させるにはどうすればよいですか?

適切な周波数を選択してください:

材料や欠陥のサイズが異なれば、必要な音波周波数も異なります。小さな欠陥には高い周波数が適しており、厚い材料には低い周波数が適しています。

プローブ選択の最適化:

鋳物の形状と材質に基づいて、適切な直進ビーム、斜角ビーム、またはフェーズド アレイ プローブを使用します。

表面の準備:

鋳造表面を機械加工または研磨すると、滑らかさが向上し、信号品質が向上します。

高度なテクノロジーを活用:

フェーズドアレイ超音波検査 (PAUT) またはフルマトリックス キャプチャ (FMC) テクノロジーを組み込んで、精度と効率を向上させます。

超音波検査は、鋳物の品質管理において重要な役割を果たす、非常に効果的で信頼性の高い非破壊検査方法です。鋳造品の潜在的な内部欠陥を検出するだけでなく、生産中のスクラップ率を削減し、全体的な製品品質を向上させます。

フェーズドアレイ超音波や自動検査システムなどの技術の進歩により、超音波検査の精度と範囲は拡大し続けるでしょう。メーカーにとって、このテクノロジーを習得して最適化することは、製品の競争力を高めるための重要なステップです。

生産者であってもエンドユーザーであっても、超音波検査は鋳造品質の堅牢な保証を提供し、より安全で効率的な工業生産を保証します。