(57)【要約】【課題】平底穴３１の穴底面３３からの欠陥エコーＦＥの反射強度を十分に確保して、非破壊検査装置を適切にキャリブレーションすること。【解決手段】第１試験片構成部材１９の第１接合面２３の中央部には、円形の平底穴３１が形成されており、この平底穴３１の穴底面３３は、平坦に仕上げられ、平底穴３１の穴底面３３を超音波Ｓを反射可能な人工欠陥とし、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を接合した状態で、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５には熱処理が施されていること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の内部欠陥の有無を超音波を利用して検査する非破壊検査装置のキャリブレーションを行う際に用いられる対比試験片において、
一側に前記非破壊検査装置から送信された超音波を入射可能な入射面を有し、他側に第１接合面を有した第１試験片構成部材と、
前記第１試験片構成部材に一体的に設けられ、一側に前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に接合可能な第２接合面を有し、他側に前記超音波を反射可能な試験片底面を有した第２試験片構成部材と、を備え、
前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に平底穴が形成され、前記平底穴の穴底面が平坦に仕上げられ、前記平底穴の前記穴底面を前記超音波を反射可能な人工欠陥としたことを特徴とする対比試験片。
【請求項２】
前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を接合した状態で、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の対比試験片。
【請求項３】
請求項１に記載の対比試験片を製造する方法において、
ドリルによる穴明け加工によって前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に前記平底穴を形成し、エンドミルによる仕上げ加工によって前記平底穴の穴底面を平坦に仕上げる機械加工工程と、
前記機械加工工程の終了後に、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を圧着によって接合させることにより、前記第１試験片構成部材と前記第２試験片構成部材を一体化する接合工程と、を備えたことを特徴とする対比試験片の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程の終了後に、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に対して構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理を施す熱処理工程と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の対比試験片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の内部欠陥（例えば、クラック，空隙，異物等）の有無を超音波を利用して検査する非破壊検査装置のキャリブレーションを行う際に用いられる対比試験片、及びこの対比試験片を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対比試験片について種々の開発がなされており、対比試験片の先行技術として特許文献１に示すものがある。そして、先行技術に係る対比試験片の構成等について図４を参照して説明すると、次のようになる。
【０００３】
図４に示すように、先行技術に係る対比試験片１は、第１試験片構成部材３を備えており、この第１試験片構成部材３は、被検査物（図示省略）と同種類の材料により構成されている。また、第１試験片構成部材３は、一側（図４において上側）に、非破壊検査装置（図示省略）から送信された超音波Ｓを入射可能な入射面５を有しあって、他側（図４において下側）に、第１接合面７を有している。
【０００４】
第１試験片構成部材３の第１接合面７には、第２試験片構成部材９が一体的に設けられており、この第２試験片構成部材９は、第１試験片構成部材３と同種類の材料により構成されている。また、第２試験片構成部材９は、一側に、第１試験片構成部材３の第１接合面７に拡散接合可能な（拡散接合される）第２接合面１１を有し、他側に、超音波に反射可能な試験片底面１３を有している。
【０００５】
そして、第２試験片構成部材９の第２接合面１１には、貫通孔１５が形成されており、対比試験片１にあっては、第１試験片構成部材３の第１接合面７における貫通孔１５の一端側の開口に囲まれる部位（所定の部位）７ａを超音波Ｓを反射可能な人工欠陥としている。
【０００６】
従って、非破壊検査装置から送信された超音波Ｓを第１試験片構成部材３の入射面５に入射させて、第２試験片構成部材９の試験片底面１３、及び第１試験片構成部材３の所定の部位７ａに反射させる。これにより、第２試験片構成部材９の試験片底面１３に反射した底面エコーＢＥ、及び第１試験片構成部材３の所定の部位７ａに反射した欠陥エコーＦＥに基づいて、非破壊検査装置のキャリブレーションを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８５５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、第１試験片構成部材３の第１接合面７と第２試験片構成部材９の第２接合面１１を熱圧着によって拡散接合すると、図５に示すように、人工欠陥としての第１試験片構成部材３の所定の部位７ａが変形してしまい、第１試験片構成部材３の所定の部位７ａの平坦度（平面度）、及び貫通孔１５の内周面に対する第１試験片構成部材３の所定の部位７ａの直角度を保つことができなくなる。そのため、第１試験片構成部材３の所定の部位７ａからの欠陥エコーＦＥの反射強度が低下して、非破壊検査装置を適切にキャリブレーションすることが困難になるという問題がある（第１の課題）。
【０００９】
また、第１試験片構成部材３及び第２試験片構成部材９の材料組織が接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合があり、このような場合には、対比試験片１が被検査物を適切に模擬することができず、対比試験片１の信頼性が低下するという問題がある（第２の課題）。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の第１の課題を解決することができる、新規な構成の対比試験片及びその製造方法を提供することを第１の目的とし、更に、前述の第２の課題を解決することができる、新規な構成の対比試験片及びその製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴は、被検査物の内部欠陥の有無を超音波を利用して検査する非破壊検査装置のキャリブレーションを行う際に用いられる対比試験片において、一側に前記非破壊検査装置から送信された超音波を入射可能な入射面を有し、他側に第１接合面を有した第１試験片構成部材と、前記第１試験片構成部材に一体的に設けられ、一側に前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に接合可能な（接合される）第２接合面を有し、他側に前記超音波を反射可能な試験片底面を有した第２試験片構成部材と、を備え、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に平底穴が形成され、前記平底穴の穴底面（穴奥面）が平坦に仕上げられ、前記平底穴の前記穴底面を前記超音波を反射可能な人工欠陥としたことを要旨とする。
【００１２】
第１の特徴によれば、前記非破壊検査装置から送信された前記超音波を前記第１試験片構成部材の前記入射面に入射させて、前記第２試験片構成部材の前記試験片底面、及び前記平底穴の前記穴底面に反射させる。これにより、前記第２試験片構成部材の前記試験片底面に反射した底面エコー、及び前記平底穴の前記穴底面に反射した欠陥エコーに基づいて、前記非破壊検査装置のキャリブレーションを行うことができる（第１の特徴による通常の作用）。
【００１３】
また、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に前記平底穴が形成され、前記人工欠陥としての前記平底穴の前記穴底面が平坦に仕上げられているため、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を圧着（熱圧着）によって接合しても、前記平底穴の前記穴底面の変形を抑えて、前記平底穴の前記穴底面の平坦度、及び前記平底穴の内周面に対する前記平底穴の前記穴底面の直角度を十分に保つことができる（第１の特徴による特有の作用）。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、第１の特徴に加えて、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を接合した状態で、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に構成材料（前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材を構成する材料）の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されていることを要旨とする。
【００１５】
なお、同じ条件の熱処理とは、実質的に同じ条件の熱処理のことをいう。
【００１６】
第２の特徴によると、第１の特徴による作用の他に、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されているため、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織が接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合であっても、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織を元の材料組織に戻したり、近づけたりすることができる（第２の特徴による作用）。
【００１７】
本発明の第３の特徴は、第１の特徴からなる対比試験片を製造する方法において、ドリルによる穴明け加工によって前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に前記平底穴を形成し、エンドミルによる仕上げ加工によって前記平底穴の穴底面を平坦に仕上げる機械加工工程と、前記機械加工工程の終了後に、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を圧着によって接合させることにより、前記第１試験片構成部材と前記第２試験片構成部材を一体化する接合工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１８】
第３の特徴によると、穴明け加工によって前記第１試験片構成部材の前記第１接合面に前記平底穴を形成し、仕上げ加工によって前記人工欠陥としての前記平底穴の前記穴底面を平坦に仕上げているため、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を圧着によって接合しても、前記平底穴の前記穴底面の変形を抑えて、前記平底穴の前記穴底面の平坦度、及び前記平底穴の内周面に対する前記平底穴の前記穴底面の直角度を十分に保つことができる（第３の特徴による作用）。
【００１９】
本発明の第４の特徴は、第３の特徴に加えて、前記接合工程の終了後に、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に対して構成材料（前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材を構成する材料）の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理を施す熱処理工程と、を備えたことを要旨とする。
【００２０】
なお、同じ条件の熱処理とは、実質的に同じ条件の熱処理のことをいう。
【００２１】
第４の特徴によると、第３の特徴による作用の他に、前記接合工程の終了後に、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材に対して構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理を施しているため、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織が接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合であっても、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織を元の材料組織に戻したり、近づけたりすることができる（第４の特徴による作用）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の特徴から第４の特徴のうちのいずれかの特徴によれば、前記第１試験片構成部材の前記第１接合面と前記第２試験片構成部材の前記第２接合面を圧着によって接合しても、前記人工欠陥としての前記平底穴の前記穴底面の変形を抑えて、前記平底穴の前記穴底面の平坦度、及び前記平底穴の内周面に対する前記平底穴の前記穴底面の直角度を十分に保つことができるため、前記平底穴の前記穴底面からの欠陥エコーの反射強度を十分に確保して、前記非破壊検査装置を適切にキャリブレーションすることができる。
【００２３】
また、本発明の第２の特徴又は第４の特徴によれば、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織が接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合であっても、前記第１試験片構成部材及び前記第２試験片構成部材の材料組織を元の材料組織に戻したり、近づけたりすることができるため、前記対比試験片が前記被検査物を適切に模擬することができ、前記対比試験片の信頼性を高めることできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る対比試験片及びエコーの波形を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る対比試験片の製造方法を説明する図である。
【図３】図３（ａ）は、拡散接合後における第１試験片構成部材及び第２試験片構成部材の材料組織を示す光学顕微鏡写真図、図３（ｂ）は、熱処理後における第１試験片構成部材及び第２試験片構成部材の材料組織を示す光学顕微鏡写真図である。
【図４】先行技術に係る対比試験片を示す図である。
【図５】先行技術に係る対比試験片の課題を説明する光学顕微鏡写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態について図１（ａ）（ｂ）、図２、及び図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る対比試験片１７は、被検査物（図省略）の内部欠陥（例えば、クラック，空隙，異物等）の有無を超音波Ｓを利用して検査する非破壊検査装置（図示省略）のキャリブレーションを行う際に用いられるものであって、円柱状又は四角柱状を呈している。そして、本発明の実施形態に係る対比試験片１７の具体的な構成は、次のようになる。
【００２７】
即ち、対比試験片１７は、円柱状又は四角柱状の第１試験片構成部材１９を具備しており、この第１試験片構成部材１９は、被検査物と同種類の材料により構成されている。また、第１試験片構成部材１９は、一側（図１（ａ）において上側）に、非破壊検査装置から送信された超音波Ｓを入射可能な入射面２１を有してあって、他側（図１（ａ）において下側）に、第１接合面２３を有している。なお、第１試験片構成部材１９が被検査物と同種類の材料により構成される代わりに、被検査物の音響インピーダンスと同等の音響インピーダンスを有する異種の材料により構成されても構わない。
【００２８】
第１試験片構成部材１９には、円柱状又は四角柱状の第２試験片構成部材２５が一体的に設けられており、この第２試験片構成部材２５は、第１試験片構成部材１９と同種類の材料により構成されている。また、第２試験片構成部材２５は、一側に、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３に拡散接合可能な（拡散接合される）第２接合面２７を有してあって、他側に、超音波Ｓを反射可能な試験片底面２９を有している。なお、第２試験片構成部材２５が第１試験片構成部材１９と同種類の材料により構成される代わりに、第１試験片構成部材１９の音響インピーダンスと同等の音響インピーダンスを有する異種の材料により構成されても構わない。
【００２９】
第１試験片構成部材１９の第１接合面２３の中央部には、円形の平底穴３１が形成されており、この平底穴３１の穴底面（穴奥面）３３は、平坦に仕上げられている。そして、本発明の実施形態に係る対比試験片１７にあっては、平底穴３１の穴底面３３を超音波Ｓを反射可能な人工欠陥としている。また、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を拡散接合した状態で、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５には構成材料（第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５を構成する材料）の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されている。ここで、構成材料がＡＭＳ４９２８（ＡＭＳは米国の航空機規格）のチタン合金の場合において、構成材料の製造時の熱処理と同じ条件とは、βトランザス温度よりも５０〜１５０°Ｆ（２８〜８３°Ｃ）低い温度で保持した後に、空冷以上の速度で冷却し、続いて、１３００〜１４５０°Ｆ（７０４〜７８８°Ｃ  ）の温度域で１時間以内保持することである。なお、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７の拡散接合しても、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５が材料規格内の材料組織である場合には、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５に構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されなくても構わない。
【００３０】
続いて、本発明の実施形態に係る対比試験片の製造方法について説明する。
【００３１】
本発明の実施形態に係る対比試験片の製造方法は、対比試験片１７を製造する方法であって、機械加工工程、接合工程、及び熱処理工程を備えている。そして、各工程の具体的な内容は、次のようになる。
【００３２】
(i)機械加工工程
図２（ａ）に示すように、ドリルによる穴明け加工によって第１試験片構成部材１９の第１接合面２３の中央部に円形の平底穴３１を形成する。そして、エンドミルによる仕上げ加工によって平底穴３１の穴底面３３を平坦に仕上げる。
【００３３】
(ii)接合工程
機械加工工程の終了後に、図２（ｂ）に示すように、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を熱圧着によって拡散接合させる。これにより、第１試験片構成部材１９と第２試験片構成部材２５を一体化する。なお、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を拡散接合させる代わりに、摩擦接合させても構わない。
【００３４】
(iii)熱処理工程
接合工程の終了後に、図２（ｃ）に示すように、炉（図示省略）内において第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５に対して構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理を施す。なお、前述と同様に、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７の拡散接合しても、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５が材料規格内の材料組織である場合には、熱処理工程を省略しても構わない。
【００３５】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３６】
非破壊検査装置から送信された超音波Ｓを第１試験片構成部材１９の入射面２１に入射させて、第２試験片構成部材２５の試験片底面２９、及び平底穴３１の穴底面３３に反射させる。これにより、第２試験片構成部材２５の試験片底面２９に反射した底面エコーＢＥ、及び平底穴３１の穴底面３３に反射した欠陥エコーＦＥに基づいて、非破壊検査装置のキャリブレーションを行うことができる。ここで、第２試験片構成部材２５の肉厚を十分に確保することにより、図１（ｂ）に示すように、第２試験片構成部材２５の試験片底面２９に反射した底面エコーＢＥと、平底穴３１の穴底面３３に反射した欠陥エコーＦＥを十分に分離することができる。
【００３７】
また、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３の中央部に平底穴３１が形成され、人工欠陥としての平底穴３１の穴底面３３が平坦に仕上げられているため（換言すれば、穴明け加工によって第１試験片構成部材１９の第１接合面２３の中央部に平底穴３１を形成し、仕上げ加工によって人工欠陥としての平底穴３１の穴底面３３を平坦に仕上げているため）、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を熱圧着によって拡散接合しても、平底穴３１の穴底面３３の変形を抑えて、平底穴３１の穴底面３３の平坦度、及び平底穴３１の内周面に対する平底穴３１の穴底面３３の直角度を十分に保つことができる（本発明の実施形態の特有の作用(1)）。
【００３８】
更に、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５に構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理が施されているため（換言すれば、接合工程の終了後に、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５に対して構成材料の製造時の熱処理と同じ条件の熱処理を施しているため）、図３（ａ）に示すように、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５の材料組織が拡散接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合であっても、図３（ｂ）に示すように、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５の材料組織を元の材料組織に戻したり、近づけたりすることができる（本発明の実施形態の特有の作用(2)）。
【００３９】
従って、本発明の実施形態によれば、第１試験片構成部材１９の第１接合面２３と第２試験片構成部材２５の第２接合面２７を熱圧着によって拡散接合しても、人工欠陥としての平底穴３１の穴底面３３の変形を抑えて、平底穴３１の穴底面３３の平坦度、及び平底穴３１の内周面に対する平底穴３１の穴底面３３の直角度を十分に保つことができるため、平底穴３１の穴底面３３からの欠陥エコーＦＥの反射強度を十分に確保して、非破壊検査装置を適切にキャリブレーションすることができる。
【００４０】
また、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５の材料組織が拡散接合により元の材料組織と異なる材料組織に変化する場合であっても、第１試験片構成部材１９及び第２試験片構成部材２５の材料組織を元の材料組織に戻したり、近づけたりすることができるため、対比試験片１７が被検査物を適切に模擬することができ、対比試験片１７の信頼性を高めることできる。
【００４１】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ    超音波
ＢＥ    底面エコー
ＦＥ    欠陥エコー
１７    対比試験片
１９    第１試験片構成部材
２１    入射面
２３    第１接合面
２５    第２試験片構成部材
２７    第２接合面
２９    試験片底面
３１    平底穴
３３    穴底面
【図１】
2011169862.tif 000003
【図２】
2011169862.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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