(57)【要約】【課題】本発明は、既知な内部欠陥を既知な内部位置に持つ長尺な校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法を提供する。【解決手段】本発明の校正用サンプルＣＳは、積層造形法によって形成された、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材１と、第１部材１の両端面のうちの少なくとも一方に、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結された前記一方向に長尺な第２部材２−１、２−２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形法によって形成された、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材と、
前記第１部材の両端面のうちの少なくとも一方に、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結された前記一方向に長尺な第２部材とを備える、
校正用サンプル。
【請求項２】
前記端面は、前記一方向と斜めに交差する面である、
請求項１に記載の校正用サンプル。
【請求項３】
前記第２部材は、熱間圧延材または冷間伸線材であって、内部欠陥を持たない正常部材である、
請求項１または請求項２に記載の校正用サンプル。
【請求項４】
積層造形法によって、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材を形成する第１工程と、
前記第１部材の両端面のうちの少なくとも一方に、前記一方向に長尺な第２部材を、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結する第２工程とを備える、
校正用サンプル作成方法。
【請求項５】
前記端面は、前記一方向と斜めに交差する面である、
請求項４に記載の校正用サンプル作成方法。
【請求項６】
前記第２部材は、熱間圧延材または冷間伸線材であって、内部欠陥を持たない正常部材である、
請求項４または請求項５に記載の校正用サンプル作成方法。
【請求項７】
前記第１工程は、前記一方向に直交する直交方向に積層するように前記積層造形法によって前記第１部材を形成する、
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の校正用サンプル作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査法に好適に用いられ、検査の際に基準となる校正用サンプルおよび前記校正用サンプルを作成する校正用サンプル作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品における内部欠陥は、例えば、超音波探傷法、放射線探傷法および電磁気探傷法等の非破壊検査法によって検査される。このような非破壊検査法では、検査の際に基準となる校正用サンプルが必要とされ、例えば、特許文献１には、超音波探傷法での校正用サンプルが開示されている（例えば、その［０００２］段落）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７５８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、校正用サンプルの内部に、非破壊検査法の検査信号と作用する部分（作用部）、例えば超音波探傷法の超音波と作用する作用面を既知な内部欠陥として形成する際に、前記超音波が前記校正用サンプルの表面から入射され、裏面に向かって伝播する場合であって前記校正用サンプルが比較的大きく短高な柱状部材である場合では、前記校正用サンプルの裏面から例えばエンドミルドリルで加工すれば、設計通りの底面積を持つ作用面を既知な内部位置に前記既知な内部欠陥として校正用サンプル（前記柱状部材）の内部に形成できる。
【０００５】
しかしながら、校正用サンプルが例えば線材や棒材等の長尺な部材である場合であってその長尺方向における中央部の内部に前記既知な内部欠陥を形成しようとすると、長尺なドリルが必要となるため、前記既知な内部欠陥の形成が難しい。このため、前記中央部で前記長尺な部材が、一旦、切断され、この切断面から例えばエンドミルドリルで加工することによって前記作用面が既知な内部欠陥として形成され、その後、例えば溶接等によって前記切断面が連結され、これによって中央部の内部に前記既知な内部欠陥を形成した長尺な部材が形成できる。しかしながら、このような長尺な部材を校正用サンプルとして利用する場合、連結部分も作用面となるため、受信信号（超音波探傷の場合にはエコー信号）が、前記既知な内部欠陥からの信号であるか、前記連結部分からの信号であるかを、判別する必要が生じてしまう。特に、例えば数十ミクロンオーダーの微小欠陥を検出するために、前記既知な内部欠陥が小さいと、前記既知な内部欠陥からの信号が前記連結部分からの信号に埋もれてしまい、前記判別が難しい。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、既知な内部欠陥を既知な内部位置に持つ長尺な校正用サンプルおよび前記校正用サンプルを作成する校正用サンプル作成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる校正用サンプルは、積層造形法によって形成された、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材と、前記第１部材の両端面のうちの少なくとも一方に、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結された前記一方向に長尺な第２部材とを備える。好ましくは、上述の校正用サンプルにおいて、前記第２部材は、前記内部欠陥を持たない正常部材である。好ましくは、上述の校正用サンプルにおいて、前記第１および第２部材は、同種の金属材料から成り、前記第２部材は、前記第１部材に、溶接によって非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結されている。好ましくは、前記第１部材と前記第２部材との連結部分は、溶接部分である。本発明の他の一態様にかかる校正用サンプル作成方法は、積層造形法によって、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材を形成する第１工程と、前記第１部材の両端面のうちの少なくとも一方に、前記一方向に長尺な第２部材を、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結する第２工程とを備える。好ましくは、上述の校正用サンプルの作成方法において、前記第２部材は、内部欠陥を持たない正常部材である。好ましくは、上述の校正用サンプルの作成方法において、前記第１および第２部材は、同種の金属材料から成り、前記第２工程は、前記第１部材と前記第２部材とを、溶接によって非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結する。
【０００８】
これによれば、積層造形法が用いられるので、既知な内部欠陥を既知な内部位置に持つ長尺な校正用サンプルが提供でき、このような校正用サンプルを作成する校正用サンプル作成方法が提供できる。積層造形法は、造形物の作成に時間を要するが、上記校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法は、内部欠陥を持つ第１部材だけ積層造形法を用いるので、校正用サンプル全体を積層造形法で作成する場合に較べて、時間を短縮できる。
【０００９】
他の一態様では、上述の校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法それぞれにおいて、前記端面は、前記一方向と斜めに交差する面である。
【００１０】
このような校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法は、前記端面が前記一方向と斜めに交差する面であるので、長尺な前記一方向に沿って前記非破壊検査法の検査信号を伝達させた場合に、前記端面と前記検査信号との作用タイミングを前記端面における各位置で時間的にずらすことができ、前記端面でのノイズが低減できる。
【００１１】
他の一態様では、これら上述の校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法それぞれにおいて、前記第２部材は、熱間圧延材または冷間伸線材であって、内部欠陥を持たない正常部材である。
【００１２】
このような校正用サンプルおよび校正用サンプル作成方法は、前記第２部材が熱間圧延材または冷間伸線材であって、内部欠陥を持たない正常部材であるので、その信頼性を向上できる。
【００１３】
他の一態様では、これら上述の校正用サンプル作成方法において、前記第１工程は、前記一方向に直交する直交方向に積層するように前記積層造形法によって前記第１部材を形成する。
【００１４】
このような校正用サンプル作成方法は、前記第１工程が前記一方向に直交する直交方向に積層するように前記積層造形法によって前記第１部材を形成するので、前記第１工程が前記一方向に積層するように前記積層造形法によって前記第１部材を形成する場合に較べて、短時間で校正用サンプルを形成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、既知な内部欠陥を既知な内部位置に持つ長尺な校正用サンプルおよび前記校正用サンプルを作成する校正用サンプル作成方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における校正用サンプルの構成を示す図である。
【図２】実施形態における校正用サンプルの作成方法を説明するための図である。
【図３】一実施例の校正用サンプルを示すＸ線ＣＴ画像である。
【図４】変形形態における校正用サンプルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００１８】
図１は、実施形態における校正用サンプルの構成を示す図である。図１Ａは、斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すＩ−Ｉ切断線での横断面図である。図２は、実施形態における校正用サンプルの作成方法を説明するための図である。図２Ａおよび図２Ｂは、第１工程を説明するための図であり、図２Ｃは、第２工程を説明するための図である。図３は、一実施例の校正用サンプルを示すＸ線ＣＴ画像である。図３Ａは、横断面でのＸ線ＣＴ画像であり、図３Ｂは、縦断面でのＸ線ＣＴ画像である。
【００１９】
実施形態における校正用サンプルＣＳは、例えば、超音波探傷法、放射線探傷法および電磁気探傷法等の非破壊検査法に好適に用いられ、検査の際に基準となる部材であり、例えば、図１に示すように、第１部材１と、第２部材２（２−１、２−２）とを備える。
【００２０】
第１部材１は、所定の材料、例えば金属材料（合金を含む）で積層造形法によって形成された一方向に長尺な部材である。第１部材１は、校正用サンプルとなるために、図１Ｂに示すように、非破壊検査法の検査信号と作用する部分（作用部）を既知な内部欠陥ＢＬとして既知な内部位置（例えば前記一方向おける中央位置等）に持つ。
【００２１】
前記非破壊検査法が超音波探傷法である場合、前記検査信号は、超音波であり、前記作用部は、超音波と作用する部分、例えば、超音波を反射する音響インピーダンスの異なる部分（例えば界面）である。前記非破壊検査法が放射線探傷法である場合、前記検査信号は、放射線であり、前記作用部は、放射線と作用する部分、例えば、放射線を吸収する度合いである線吸収係数の異なる部分である。電磁気探傷法は、観察する手法によって、漏洩磁束探傷法、磁粉探傷法および渦電流探傷法等に分類されるが、前記非破壊検査法が電磁気探傷法である場合、前記検査信号は、磁気であり、前記作用部は、磁気と作用する部分、例えば、漏洩磁束探傷法や磁粉探傷法では例えば空隙等の磁気的に不連続な部分であり、また例えば渦電流探傷法では、電磁誘導によって流れる渦電流の流れ方を変化させる部分である。
【００２２】
一例として、本実施形態では、前記非破壊検査法は、超音波探傷法であり、前記既知な内部欠陥ＢＬは、例えば、立方体形状の空間であり、前記立方体形状の空間における前記一方向と交差する面が前記作用部、この例では作用面となる。前記立方体形状の空間における前記一方向と交差する面は、２個であるが、超音波探傷法の空間分解能に応じて、前記２個の各面が分離可能に検出できる場合には、前記２個の各面それぞれが前記作用面であって良く、前記２個の各面の一方が前記作用面であって良い。また、超音波探傷法の空間分解能に応じて、前記２個の各面が分離できない場合には、前記２個の各面が１個の前記作用面として扱われる。一例では、第１部材１は、直径３ｍｍの断面円形である線材であり、その内部欠陥ＢＬは、一辺０．２ｍｍの直方体であるが、第１部材１のサイズおよび内部欠陥ＢＬのサイズは、これに限定されるものではなく、校正用サンプルＣＳの用途に応じて適宜なサイズに設計される。
【００２３】
第２部材２は、所定の材料、例えば金属材料（合金を含む）で形成された一方向に長尺な部材である。第２部材２は、第１部材１の両端面のうちの少なくとも一方に、非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結される。図１に示す例では、第２部材２は、第１部材１の両端面それぞれに連結された２個の第２部材２−１、２−２である。第２部材２（２−１、２−２）は、非破壊検査法の検査信号と連結部分との相互作用を低減するために、第１部材１と同種であることが好ましく、例えば、第１部材１と同種の金属材料である。第２部材２は、第１部材１と非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結される。一例として、本実施形態では、超音波を伝播可能に連結するために、第１部材１と第２部材２との連結部分は、溶接によって形成された溶接部分である。第２部材２は、その信頼性の向上のために、内部欠陥を持たない正常部材である。第２部材２は、例えば、熱間圧延材または冷間伸線材である。
【００２４】
第１部材１と第２部材２とを連結する第１部材１の第１端面および第２部材２の第２端面とは、前記一方向に直交する面（垂直面）であって良いが、本実施形態では、連結部分でのノイズを低減するために、前記一方向と斜めに交差する面（斜面）である。
【００２５】
このような構成の校正用サンプルＣＳは、次の各工程を実施することによって作成される。
【００２６】
まず、図２Ａに示すように、積層造形法によって、非破壊検査法の検査信号と作用する部分を既知な内部欠陥として既知な内部位置に持つ一方向に長尺な第１部材１が形成される（第１工程）。
【００２７】
積層造形法は、例えばパウダーベッド方式の、いわゆる３Ｄプリンターによって実施される。より具体的には、図２Ｂに示すように、積層造形法の実施中に第１部材１を保持するためのベースプレートＢＳが加工台（テーブル）ＴＢ上に固定的に載置される。ベースプレートＢＳは、加工台ＴＢにねじ止めされた一方向に長尺な板状の金属板であり、一度の第１工程で３個の第１部材１を形成するために、前記一方向に延びるように形成された３個の線条溝（線状の凹所）ＧＲ−１〜ＧＲ−３を備える。ここでは、線条溝ＧＲ−１〜ＧＲ−３は、３個であるが、任意の個数であって良い。そして、各線条溝ＧＲ−１〜ＧＲ−３内に金属粉材料が入れられ、各線条溝ＧＲ−１〜ＧＲ−３それぞれに沿って走査するように、前記金属粉材料に、レーザビームや電子ビーム等の熱源ビームが照射され、これによって前記金属粉材料が溶融して凝固し、１個の層が形成される。この金属粉材料の挿入、溶融および凝固が繰り返されることによって、前記一方向に直交する直交方向に積層するように各層が形成され、前記各層から成る第１部材１が形成される。ここで、このような各層を形成する際に、前記内部欠陥ＢＬに対応する箇所では、前記金属粉材料に対する熱源ビームの照射が中断される。これによって前記溶融して凝固していない金属粉材料を内包した空間が内部欠陥ＢＬとして形成される。前記溶融して凝固している金属粉材料の部分と、前記溶融して凝固していない金属粉材料の部分とでは、非破壊検査法の検査信号と作用する度合いが異なるため、前記溶融して凝固していない金属粉材料を内包した前記空間は、内部欠陥ＢＬとして機能する。例えば、超音波探傷法では、前記溶融して凝固している金属粉材料の部分と、前記溶融して凝固していない金属粉材料の部分とでは、音響インピーダンスが明らかに異なるため、前記空間の内壁面は、内部欠陥ＢＬとなる（（前記溶融して凝固している金属粉材料の部分の音響インピーダンス）＜＜（前記溶融して凝固していない金属粉材料の部分の音響インピーダンス））。
【００２８】
前記金属粉材料として、例えば、マルエージング鋼粉、純鉄粉、ＴｉＡｌ６Ｖ４粉および純銅粉等の公知の材料が利用可能であり、本実施形態では、マルエージング鋼粉が用いられた。
【００２９】
そして、図２Ｃに示すように、第１部材１の両端面ＥＰ−１、ＥＰ−２のうちの少なくとも一方、この例では両方に、前記一方向に長尺な第２部材２−１、２−２が、前記非破壊検査法の検査信号を伝達可能に連結される（第２工程）。
【００３０】
より具体的には、熱間圧延や冷間伸線によって線材の第２部材２−１、２−２が用意される。この用意される第２部材２−１、２−２は、非破壊検査法によって、例えば超音波探傷法によって、内部欠陥の有無が検査され、内部欠陥を持たない正常部材が選定される。そして、溶接によって、第１部材１の両端面ＥＰ−１、ＥＰ−２それぞれに、第２部材２−１、２−２それぞれが連結される。ここで、第１部材１の両端面ＥＰ−１、ＥＰ−２は、それぞれ、連結前（ここでは溶接前）に、前記一方向と斜めに交差するように、例えば研磨によって加工される。第２部材２−１、２−２それぞれの端面も、第１部材１の両端面ＥＰ−１、ＥＰ−２それぞれに対応するように、前記一方向と斜めに交差するように加工される。なお、第１工程において、第１部材１の両端面ＥＰ−１、ＥＰ−２がそれぞれ前記一方向と斜めに交差するように、積層造形されても良い。また、このような積層造形後に、さらに、研磨加工されても良い。
【００３１】
これによって、既知な内部欠陥ＢＬを既知な内部位置に持つ校正用サンプルＣＳが作成される。その一例が、図３に示されている。図３に示す校正用サンプルＣＳには、図３Ａに示すように、横断面（前記一方向に直交する面）では中心位置より径方向外側に寄った内部位置であって、図３Ｂに示すように、縦断面（前記一方向に沿った面）では中央の内部位置に、空隙（Ｘ線ＣＴ画像で黒い部分）が内部欠陥ＢＬとして形成されている。設計では、第１部材１は、直径３ｍｍ、長さ１００ｍｍの断面円形の線材であり、その表面皮下０．４ｍｍの内部位置に、一辺０．２ｍｍの立方体の空隙（マルエージング鋼粉が内包されている）を内部欠陥ＢＬとして備える。
【００３２】
このような校正用サンプルＣＳは、検査対象を非破壊検査法で検査する前に、前記非破壊検査法で検査され、検査結果が参照用として用いられる。すなわち、検査対象の検査結果と、校正用サンプルＣＳの検査結果が対比され、検査対象の検査結果が、校正用サンプルＣＳの検査結果を基準に評価される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、積層造形法が用いられるので、既知な内部欠陥ＢＬを既知な内部位置に持つ長尺な校正用サンプルＣＳが提供でき、このような校正用サンプルＣＳを作成する校正用サンプル作成方法が提供できる。積層造形法は、造形物の作成に時間を要するが、上記校正用サンプルＣＳおよび校正用サンプル作成方法は、内部欠陥を持つ第１部材１だけ積層造形法を用いるので、校正用サンプルＣＳ全体を積層造形法で作成する場合に較べて、時間を短縮できる。
【００３４】
上記校正用サンプルＣＳおよび校正用サンプル作成方法は、前記端面ＥＰ−１、ＥＰ−２が前記一方向と斜めに交差する面であるので、長尺な前記一方向に沿って前記非破壊検査法の検査信号を伝達させた場合に、前記端面と前記検査信号との作用タイミングを前記端面ＥＰ−１、ＥＰ−２における各位置で時間的にずらすことができ、前記端面でのノイズが低減できる。例えば、超音波探傷法では、検査信号として校正用サンプルＣＳに入射された超音波が前記端面ＥＰ−１、ＥＰ−２における各位置で反射される反射タイミングを時間的にずらすことができ、前記端面でのノイズが低減できる。したがって、内部欠陥ＢＬでのエコーが前記端面でのエコーに較べて優位に検出できる。
【００３５】
上記校正用サンプルＣＳおよび校正用サンプル作成方法は、第２部材２が熱間圧延材または冷間伸線材であって、内部欠陥を持たない正常部材であるので、校正用サンプルＣＳの信頼性を向上できる。
【００３６】
上記校正用サンプル作成方法は、前記第１工程が前記一方向に直交する直交方向に積層するように前記積層造形法によって第１部材１を形成するので、前記第１工程が前記一方向に積層するように前記積層造形法によって前記第１部材を形成する場合に較べて、短時間で校正用サンプルＣＳを形成できる。
【００３７】
なお、上述の実施形態では、校正用サンプルＣＳは、断面円形であったが、これに限定されるものではなく、例えば矩形等の、任意の形状であって良い。
【００３８】
また、上述の実施形態では、校正用サンプルＣＳは、互いに平行な端面ＥＰ−１、ＥＰ−２を持つ第１部材１を備えて構成されたが、図４に示すように、校正用サンプルＣＳａは、互いに交差する端面ＥＰａ−１、ＥＰａ−２を持つ第１部材１ａを備えて構成されても良い。図４は、変形形態における校正用サンプルの構成を示す図であり、図４Ａは、校正用サンプルＣＳａ全体の側面図であり、図４Ｂは、第１部材１ａの側面図である。
【００３９】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００４０】
ＣＳ、ＣＳａ  校正用サンプル
ＥＰ−１、ＥＰ−２、ＥＰａ−１、ＥＰａ−２  端面
１、１ａ  第１部材
２（２−１、２−２）  第２部材
【図１】
2020197488.tif 000003
【図２】
2020197488.tif 000004
【図３】
2020197488.tif 000005
【図４】
2020197488.tif 000006