(57)【要約】【課題】内部に複合部材を有する鋳造品に対して測定を行うことにより、鋳造品の良否の判別を正確に行うことができる、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法の提供。【解決手段】判別装置は、探蝕子１３５を備えた超音波探傷器を有する。探蝕子１３５からクランクロアケース１０の軸受部材１１に対して超音波を発射し、超音波エコーを受信する。受信された超音波エコーたる表面エコー、接合面エコー、ノイズ、界面エコーに基づき、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離と、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態と、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面１１Ｄの存在の有無とを測定し、クランクロアケース１０の良否の判別を行う。【選択図】　図５
2004144489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材をなし、該複合部材上にはアルミニウム合金層を有し、複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、
液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによってエコー時間を測定し、該エコー時間に基づき該アルミニウム合金層の表面から該複合部材までの距離を求め、
該距離が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法。
【請求項２】
金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材をなし、該複合部材上にはアルミニウム合金層を有し、複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、
液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによって該複合部材におけるノイズレベルを測定し、
該ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより該複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断して、鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法。
【請求項３】
金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材をなし、該複合部材上にはアルミニウム合金層を有し、複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、
液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによって該複合部材中の割れに起因する界面の存在を測定し、
該割れに起因する界面が存在する場合に該複合部材に破損があると判断して鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に界面を有する鋳造品の良否の判別方法。
【請求項４】
金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材をなし、該複合部材上にはアルミニウム合金層を有し、複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、
液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによりエコー時間と該複合部材におけるノイズレベルとを測定し、
該エコー時間に基づいて該アルミニウム合金層の表面から該複合部材までの距離を求め、
該ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより該複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断し、
該距離と該含浸状態との両方が、それぞれ予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法。
【請求項５】
該鋳造品の重量を重量計測手段により測定し、該重量が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することを特徴とする請求項４記載の、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法。
【請求項６】
金型にセットされた複合部材がアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるまれ、該複合部材上にアルミニウム合金層が形成され、該複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、
液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによってエコー時間を測定し、該エコー時間に基づき該アルミニウム合金層の表面から該複合部材までの距離を求め、
該距離が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法に関し、特に、超音波エコーを用いて、鋳造品の表面から複合部材までの距離や、鋳造品の内部の複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態や、鋳造品の内部の複合部材の破損に起因して発生した予期せぬ界面の存在の有無等を測定し、測定結果に基づき鋳造品の良否を判別する、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造品の良否の判別方法としては、超音波探蝕子を用いる方法が従来より知られている。この方法では、鋳造品に対して超音波探蝕子を対向させ、超音波を鋳造品に対して発射することによって、鋳造品中の巣やクラック等の鋳造欠陥を検出し、鋳造欠陥が所定の値以下であれば良品と判断する。
【０００３】
この方法による判別の対象である鋳造品は、その内部が一様の金属材料からなる。しかし、鋳造品には、内部に複合部材を有するものもある。例えば、特開２００２−６１５３８号公報には、内部に複合部材を有する鋳造品たるクランクロアケース、ベアリングキャップが記載されている。
【０００４】
クランクロアケース、ベアリングキャップは、乗用車等のエンジンを構成するシリンダブロックとして知られるロアケース式シリンダブロックの本体部の下方、ベアリングキャップ式シリンダブロックの本体部の下方にそれぞれ設けられる。シリンダブロック本体部とクランクロアケースとの間、又はシリンダブロック本体部とベアリングキャップとの間には、円柱形状をした空間が画成され、この空間にはクランクシャフトが挿入される。クランクシャフトは、クランクロアケース、ベアリングキャップに支承され、クランクロアケース、ベアリングキャップに対してそれぞれ摺動回転する。
【０００５】
クランクロアケース、ベアリングキャップは、粒子や繊維や粒子と繊維との混合物により構成されたプリフォームが、アルミニウム合金で鋳込まれることにより製造される。即ち、アルミニウム合金で鋳込む前に、予めプリフォームが金型内にセットされ、その後にアルミニウム合金溶湯が金型内に給湯されて鋳込まれることによって、プリフォーム内の空隙にアルミニウム合金が含浸してプリフォームの部分が複合部材となり、また、プリフォームの周囲にアルミニウム合金層が生成されて、クランクロアケース、ベアリングキャップが製造される。アルミニウム合金層と複合部材との境目は界面をなす。
【０００６】
なお、前述のような、超音波探蝕子を用いて内部に界面のない一様な金属材料からなる鋳造品の良否を判別する方法についての先行技術文献は、特に見つからない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−６１５３８号公報（第３〜５頁、図１〜図４、図６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のクランクロアケース、ベアリングキャップといった鋳造品の良否を判別するためには、クランクロアケース、ベアリングキャップにおけるプリフォーム内へのアルミニウム合金溶湯の含浸状態を測定できなければならない。含浸状態が良好でないと、鋳造品の強度不足となるためである。
【０００９】
また、クランクロアケース、ベアリングキャップにおけるアルミニウム合金層の表面から複合部材までの距離、即ち、アルミニウム合金層の厚さを測定できなければならない。アルミニウム合金層は、クランクロアケース、ベアリングキャップにおけるクランクシャフトとの摺動面を切削加工により仕上げる際の加工代をなすため、アルミニウム合金層の厚さが所定の値以上でないと、切削加工が不可能となるためである。
【００１０】
そこで、本発明は、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別を正確に行うことができる、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材１１Ａをなし、該複合部材１１Ａ上にはアルミニウム合金層１１Ｂを有し、複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの境目が界面１１Ｃをなす、内部に複合部材１１Ａを有する鋳造品１０、２１１の良否の判別方法であって、液体を介して超音波探蝕子１３５を該アルミニウム合金層１１Ｂに対向させ、超音波エコーによってエコー時間を測定し、該エコー時間に基づき該アルミニウム合金層１１Ｂの表面から該複合部材１１Ａまでの距離を求め、該距離が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別する、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法を提供している。
【００１２】
また、本発明は、金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材１１Ａをなし、該複合部材１１Ａ上にはアルミニウム合金層１１Ｂを有し、複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの境目が界面１１Ｃをなす、内部に複合部材１１Ａを有する鋳造品１０、２１１の良否の判別方法であって、液体を介して超音波探蝕子１３５を該アルミニウム合金層１１Ｂに対向させ、超音波エコーによって該複合部材１１Ａにおけるノイズレベルを測定し、該ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより該複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断して、鋳造品の良否を判別する、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法を提供している。
【００１３】
また、本発明は、金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材１１Ａをなし、該複合部材１１Ａ上にはアルミニウム合金層１１Ｂを有し、複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの境目が界面１１Ｃをなす、内部に複合部材１１Ａを有する鋳造品１０、２１１の良否の判別方法であって、液体を介して超音波探蝕子１３５を該アルミニウム合金層１１Ｂに対向させ、超音波エコーによって該複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面１１Ｄの存在を測定し、該割れに起因する界面１１Ｄが存在する場合に該複合部材１１Ａに破損があると判断して鋳造品の良否を判別する、内部に界面を有する鋳造品の良否の判別方法を提供している。
【００１４】
また、本発明は、金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、該プリフォーム内に該アルミニウム合金が含浸されて該プリフォームの存在する部分が該プリフォームと該アルミニウム合金とからなる複合部材１１Ａをなし、該複合部材１１Ａ上にはアルミニウム合金層１１Ｂを有し、複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの境目が界面１１Ｃをなす、内部に複合部材１１Ａを有する鋳造品１０、２１１の良否の判別方法であって、液体を介して超音波探蝕子１３５を該アルミニウム合金層１１Ｂに対向させ、超音波エコーによりエコー時間と該複合部材１１Ａにおけるノイズレベルとを測定し、該エコー時間に基づいて該アルミニウム合金層１１Ｂの表面から該複合部材１１Ａまでの距離を求め、該ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより該複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断し、該距離と該含浸状態との両方が、それぞれ予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することを特徴とする、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法を提供している。
【００１５】
ここで、該鋳造品の重量を重量計測手段１２０により測定し、該重量が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、金型にセットされた複合部材がアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるまれ、該複合部材上にアルミニウム合金層が形成され、該複合部材とアルミニウム合金層との境目が界面をなす、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法であって、液体を介して超音波探蝕子を該アルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによってエコー時間を測定し、該エコー時間に基づき該アルミニウム合金層の表面から該複合部材までの距離を求め、該距離が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別する、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法を提供している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法について図１乃至図８に基づき説明する。先ず、本実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品について説明する。内部に複合部材を有する鋳造品は、図１に示されるような乗用車等のエンジンを構成するロアケース式シリンダブロック１のシリンダブロック本体部２０の下端に設けられるクランクロアケース１０である。シリンダブロック本体部２０とクランクロアケース１０との間には、円柱形状をした空間が画成され、この空間には図示せぬクランクシャフト挿入される。
【００１８】
より詳細には、クランクロアケース１０は外形が略長方形状をなし、シリンダブロック本体部２０の下部に対向して設けられており、外形をなす長方形の２つの長辺の間を掛け渡すようにして５つの軸受部１１が設けられている。軸受部１１は、長辺の長手方向に等間隔に配置されており、そのうちの２本は、外形をなす長方形の２つの短辺をなす。
【００１９】
本体部２０に対向する５つの軸受部１１の位置であって軸受部１１の長手方向の略中央の位置には、それぞれ半円柱形状をした凹部１１ａが形成されている。凹部１１ａは、それぞれ同軸的な位置関係をなす。また、凹部１１ａに対向するシリンダブロック本体部２０の位置にも半円柱形状をした凹部２０ａが形成されている。凹部１１ａと凹部２０ａとにより画成される円柱形状をした空間には、図示せぬクランクシャフトがクランクロアケース１０の軸受部１１に支承され、図示せぬクランクシャフトは、クランクロアケース１０対して摺動回転可能である。
【００２０】
軸受部１１は、図２に示されるように、複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとからなる。複合部材１１Ａは軸受部１１の内部に位置し、粒子や繊維や粒子と繊維との混合物により構成されたプリフォームとアルミニウム合金とからなり、プリフォームの空隙中にアルミニウム合金溶湯が含浸してなる。アルミニウム合金層１１Ｂは、複合部材１１Ａ上、即ち、複合部材１１Ａの周囲を取囲むように設けられている。複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの境目は界面１１Ｃをなす。
【００２１】
複合部材１１Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとからなる軸受部１１は、鋳込まれてクランクロアケース１０が製造されるときに一体化される。即ち、アルミニウム合金で鋳込む前に、予めプリフォームがクランクロアケース１０を鋳造するための金型内にセットされ、その後にアルミニウム合金溶湯が金型内に充填されることによって、プリフォーム内の空隙にアルミニウム合金が含浸してプリフォームの部分が複合部材１１Ａとなり、また、プリフォームの周囲にアルミニウム合金層１１Ｂが生成されて、軸受部１１を有するクランクロアケース１０が製造される。
【００２２】
次に、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置について説明する。図３に示されるように、判別装置１００は、ターンテーブル１１０と重量計測器１２０と超音波検査装置１３０とエアブロー装置１４０とエアシリンダ１５０とを備えている。
【００２３】
ターンテーブル１１０は、内部に複合部材を有する鋳造品の重量の計測、超音波探傷器１３１による測定、エアブローによる鋳造品の乾燥、不良品と良品との分別の計４つの工程を、この順で連続的に円滑に行うために設けられている。図３においては、ターンテーブル１１０上には上下左右に４つのクランクロアケース１０が載置されている。ターンテーブル１１０は図３の矢印で示される方向に回転するため、鋳造品も同様に矢印で示される方向に搬送される。
【００２４】
図３の下の位置のクランクロアケース１０に相当する判別装置１００上の位置には重量計測器１２０が設けられており、クランクロアケース１０の重量の計測が行われる。重量計測器１２０は重量計測手段に相当する。右の位置のクランクロアケース１０に相当する判別装置１００上の位置には超音波検査装置１３０が設けられており、クランクロアケース１０の軸受部１１に対して水が噴出され、当該水を介して超音波によってクランクロアケース１０中の複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金の含浸状態や、アルミニウム合金層１１Ｂの厚さや、複合部材１１Ａ中の割れの存在が測定される。
【００２５】
エアブロー装置１４０は、図３の上の位置のクランクロアケース１０に相当する判別装置１００上の位置に設けられており、超音波検査装置１３０によってクランクロアケース１０に付着した水がエアブローされて除去される。エアシリンダ１５０は、判別装置１００上の中央位置に左の位置のクランクロアケース１０に対向するように設けられており、また、回収箱１６０は、図３における判別装置１００の左脇に設けられている。重量計測器１２０又は超音波検査装置１３０によって不良品と認められたクランクロアケース１０が、エアシリンダ１５０によって図３の左方向へ押されてゆき、回収箱１６０内へ落とされる。良品と判断されたクランクロアケース１０は、エアシリンダ１５０によって押されず、そのままターンテーブル１１０上を図３の下の位置に至るまで搬送され、当該下の位置において、図示せぬ作業者によってターンテーブル１１０上から取除かれるように構成されている。
【００２６】
超音波検査装置１３０は、図４に示されるように、超音波探傷器１３１とパソコン１３２とチャンネルセレクタ１３３とシーケンサ１３４と５つの探蝕子１３５とを備えている。超音波探傷器１３１は、チャンネルセレクタ１３３を介して５つの探蝕子１３５に接続されており、チャンネルセレクタ１３３及び探蝕子１３５を介して超音波を対象物に対して発射し、対象物にぶつかって反射されてきた超音波エコー（反射エコー）を受信し、超音波が発射されてから超音波エコーを受信するまでの時間を測定することができる。また、ノイズレベル（超音波エコーの大きさ）を測定することができる。また、超音波探傷器１３１はパソコン１３２に接続されており、測定結果である距離、ノイズレベル等のデータと判定結果をパソコン１３２に出力する。超音波探傷器１３１は、例えば、神鋼検査サービス株式会社製の「ハード・エコー　ＳＨ−６３」が用いられる。
【００２７】
チャンネルセレクタ１３３は、５つの探蝕子１３５を１つずつ順番に超音波探傷器１３１に接続し、一台の超音波探傷器１３１で５つの探蝕子１３５からの超音波の発射及び超音波エコーの受信を可能とする。探蝕子１３５が５つ設けられているのは、１つのクランクロアケース１０に設けられた５つの軸受部１１を、一度に測定可能とするためである。
【００２８】
探蝕子１３５は、水晶やセラミックからなる圧電素子の図示せぬ薄板を有しており、薄板の両面には電極が設けられている。電極に電圧がかけられることによって薄板が厚くなったり薄くなったりして振動を起こし、超音波を発生することができるように構成されている。探蝕子１３５は、図５乃至図７に示されるように、その先端が対象物に対向するように配置され、間に水を介して対象物に対して超音波の発射及び超音波エコーの受信を行う。本実施の形態では、対象物は内部に複合部材を有する鋳造品であるクランクロアケース１０の軸受部１１である。
【００２９】
パソコン１３２は、超音波探傷器１３１から出力されたデータと判定結果をモニター上に表示する。また、パソコン１３２はシーケンサ１３４に接続されている。シーケンサ１３４はチャンネルセレクタ１３３に接続されており、チャンネルセレクタ１３３との間で制御信号のやりとりが行われる。
【００３０】
次に、内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法について説明する。先ず、クランクロアケース１０をターンテーブル１１０上の重量計測器１２０の位置、即ち、図３の下の位置に載置し、重量の測定を行う。重量が所定の値未満である場合には、プリフォーム中にアルミニウム合金溶湯が充分に含浸していないか、又は鋳造の際にプリフォームを金型にセットせずに溶湯を充填した可能性がある。所定の値以上の範囲は基準範囲に相当する。重量計測器１２０は測定したデータ及び判定結果をパソコン１３２に出力し、パソコン１３２は出力されたデータ及び判定結果をモニター上に表示する。
【００３１】
次に、ターンテーブル１１０を９０°左回転させ、図３の右の位置へクランクロアケース１０を移動させ、超音波検査装置１３０によってアルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離と、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態と、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面の存在の有無とを測定する。なお、これら３つの測定は、一回の測定で同時に行われるが、説明の都合上、以下にそれぞれ分けて説明する。
【００３２】
アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離の測定は、以下のように行われる。先ず、図５に示されるように、探蝕子１３５の先端１３５Ａを軸受部１１の凹部１１ａの最深部１１ｂに対向配置させる。最深部１１ｂに対向配置させるのは、軸受部１１の最深部１１ｂの近傍の位置が最も不良の発生しやすい場所だからである。次に、図５の矢印Ａで示されるように、水を探蝕子１３５に形成された注入口１３５ａから探蝕子１３５内に供給し、探蝕子１３５の先端１３５Ａから水を最深部１１ｂへ向けて発射する。このとき、探蝕子１３５の先端１３５Ａとアルミニウム合金層１１Ｂとの間には、水が存在する状態となっている。この状態を維持しながら、探蝕子１３５から超音波を最深部１１ｂに向けて発射し、クランクロアケース１０から反射されてくる超音波の信号（超音波エコー）を受信する。この方法は、一般に局部浸水法と呼ばれている。受信した信号の波形は、図８のグラフに示されるとおりである。
【００３３】
図８のグラフには、時間の古い方から新しい方へ向かって順番に、表面エコーＳ、接合面エコーＩ、ノイズが示されている。ここで、表面エコーＳとは、図５の矢印Ｂに示されるように、探蝕子１３５の先端から発射された超音波が、アルミニウム合金層１１Ｂの表面で反射されて戻ってきた信号を意味する。接合面エコーＩとは、図５の矢印Ｃに示されるように、探蝕子１３５の先端から発射された超音波が、界面１１Ｃで反射されて戻ってきた信号を意味する。
【００３４】
アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離をｄとすると、距離ｄは、表面エコーＳと接合面エコーＩとの間の時間間隔Δｔと、超音波がアルミニウムを通過する速度ｖにより示される以下の式から求まる。距離ｄが所定の値未満である場合には、プリフォーム深さ規格において不良とする。探蝕子１３５から超音波が発射されてから表面エコーＳ、接合面エコーＩを受信するまでの時間はエコー時間に相当し、所定の値以上の範囲は基準範囲に相当する。なお、接合面エコーＩの信号の大きさにはしきい値を設定し、接合面エコーＩの大きさがしきい値以下の場合にはプリフォームが無いと判断し、距離ｄを０と表示する。
ｄ　＝　ｖ・Δｔ／２
【００３５】
次に、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態の測定は、以下のように行われる。先ず、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離の測定と同様に、探蝕子１３５から超音波を最深部１１ｂに向けて発射し、クランクロアケース１０内から戻ってくる超音波エコー（ノイズ）を受信する。受信したノイズは、図８のグラフに示されるとおりである。
【００３６】
プリフォームは空隙が無数に形成された多孔質であり、空隙内にアルミニウム合金が充分含浸していないと、図６の矢印Ｄに示されるように、複合部材１１Ａ内へ入射した超音波が複合部材１１Ａ内で散乱し、複合部材１１Ａ組織中における超音波エコーのノイズレベルが低くなる。しかし、空隙内に充分にアルミニウム合金が含浸している場合には、ノイズレベルが高くなる。従って、図８に示されるノイズレベルの平均値が、所定の値未満である場合には、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が良好でないことが分かり、ノイズレベル規格において不良とする。ノイズレベルの平均値との比較の対象となっている所定の値以上の範囲は、基準範囲に相当する。
【００３７】
複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面の存在の有無の測定は、以下のように行われる。先ず、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離の測定と同様に、探蝕子１３５から超音波を最深部１１ｂに向けて発射し、クランクロアケース１０内からの超音波エコーを受信する。
【００３８】
図８のグラフには、上述のように表面エコーＳ、接合面エコーＩ、ノイズが示されている。図８のグラフを見た限りにおいては、割れに起因する界面は存在しないと考えられる。仮に、複合部材１１Ａ中に割れに起因する界面１１Ｄが存在する場合には、図７の矢印Ｅに示されるように、探蝕子１３５からの超音波は当該界面１１Ｄにおいて反射され、ノイズよりもレベル値の大きな所定のレベルを有する図示せぬ界面エコーの波形が、接合面エコーＩよりも後の時点でグラフ中に現れる。従って、このような界面エコーが検出された場合には、複合部材１１Ａ中に割れに起因する界面１１Ｄが存在することが分かり、割れ規格において不良とする。
【００３９】
以上のようにして、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離と、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態を表す平均ノイズレベル値と、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面の存在を示す界面エコーの個数との３つを測定し、これらの各値を超音波検査装置１３０のパソコン１３２のモニター上に、５つの探蝕子１３５について全て表示する。この際、５つの探蝕子１３５のいずれかおいて、上述の３つのうちのいずれかがクランクロアケース１０の規格において不良と認められる範囲内にある場合には、表示されるその値の部分を赤色で表示して作業者の注意を喚起する。また、これと同時に、「プリフォーム深さ」、「ノイズレベル」、「割れ」、「製品重量」等の表示を行い、どの規格において不良が生じているのかを明らかにする。
【００４０】
即ち、「プリフォーム深さ」と表示されれば、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離が所定の値に満たさず不良と判断されたことを意味し、「ノイズレベル」と表示されれば、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が所定の水準を満たさずに不良と判断されたことを意味し、「割れ」と表示されれば、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面が存在しているために不良と判断されたことを意味する。「製品重量」と表示されれば、重量不足で不良と判断されたことを意味する。
【００４１】
なお、これら以外に、「カップリング不良」の表示がされる場合がある。これは、探蝕子１３５の配置される位置が不適当であったり、クランクロアケース１０の位置が不適当であったりする場合等の計測上のエラーの場合に表示される。
【００４２】
次に、ターンテーブル１１０を９０°左回転させ、図３の上の位置へクランクロアケース１０を移動させ、超音波エコーによる検査において探蝕子１３５から発射された水によって濡れているクランクロアケース１０を、エアブロー装置１４０によってエアブローして乾燥させる。そして、ターンテーブル１１０を９０°左回転させ、図３の左の位置へクランクロアケース１０を移動させ、当該クランクロアケース１０が重量測定器１２０又は超音波検査装置１３０によって不良と判別されている場合には、当該クランクロアケース１０をエアシリンダ１５０によってターンテーブル１１０上から押出し、判別装置１００に設けられた回収箱１６０内へと落とす。
【００４３】
当該クランクロアケース１０が良品と判断されている場合には、エアシリンダ１５０を作動させずに、当該クランクロアケース１０に「合格」を示す刻印を押し、ターンテーブル１１０を９０°左回転させ、図３の下の位置へ移動させる。そして、この位置において、図示せぬ作業者は、ターンテーブル１１０上から当該クランクロアケース１０を取上げ、合格品を一時的に収納するための図示せぬ箱に収納する。
【００４４】
探蝕子１３５からクランクロアケース１０へ向けて超音波を発射し、戻ってくる表面エコーＳと、接合面エコーＩと、ノイズレベルと、界面エコーとを超音波エコーとして同時に測定し、これらに基づいてアルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材１１Ａまでの距離の良否と、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態の良否と、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面の存在の有無とを判断して、当該クランクロアケース１０の良否の判別を行うようにしたため、内部に複合部材を有する鋳造品たるクランクロアケース１０の良否の判別を正確に行うことができる。
【００４５】
また、クランクロアケース１０の重量を測定し、この測定結果と上述の測定とを総合的に判断して当該クランクロアケース１０の良否の判別を行うようにしたため、内部に複合部材を有する鋳造品たるクランクロアケース１０の良品の判別を極めて正確に行うことができる。
【００４６】
本発明による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態における内部に複合部材を有する鋳造品はクランクロアケースであったが、図９に示されるような、ベアリングキャップ式シリンダブロック２００に設けられるベアリングキャップ２１１でもよい。この場合には、超音波探傷器には探蝕子は１つ設けられ、探蝕子はベアリングキャップ２１１の凹部２１１ａの最深部２１１ｂに対向配置される。
【００４７】
また、シリンダボア部に複合部材が配置されるシリンダブロック本体部であってもよい。シリンダブロック本体部は、金型のキャビティ内に突出するボアピンに円筒状のプリフォームが嵌合保持された状態で鋳造が行われて製造される。
【００４８】
また、本実施の形態では、最深部１１ｂに対向するように探蝕子１３５を対向配置させたが、このように固定せず、軸受部の長手方向に沿って探蝕子をスキャンさせるようにして、凹部１１ａの全体について測定するようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施の形態においては鋳造品の良否の判断を、アルミニウム合金層１１Ｂの表面から複合部材複合部材１１Ａまでの距離の良否と、複合部材１１Ａにおけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態の良否と、複合部材１１Ａ中の割れに起因する界面の存在の有無と、鋳造品の重量の良否との４つの項目により行うようにしたが、鋳造品の重量の良否以外の３つの項目のうちの１つ乃至３つにより鋳造品の良否を判別するようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施の形態において良否の判別の対象とされた鋳造品は、金型にセットされたプリフォームにアルミニウム合金溶湯が鋳込まれることにより、プリフォーム内にアルミニウム合金が含浸されてプリフォームの存在する部分がプリフォームとアルミニウム合金とからなる複合部材をなし、複合部材上にはアルミニウム合金層を有する鋳造品であったが、これに代えて、予めプリフォームにアルミニウム合金を含浸させて複合部材を製造しておき、金型にセットされた当該複合部材がアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるまれ、該複合部材上にアルミニウム合金層が形成されてなる鋳造品であってもよい。
【００５１】
例えば、このような鋳造品としては、クランクロアケースやベアリングキャップやシリンダブロック本体部が挙げられる。クランクロアケースやベアリングキャップは、前述のプリフォームに代えて複合部材が金型内にセットされた状態で鋳造が行われて製造される。シリンダブロック本体部は、金型のキャビティ内に突出するボアピンに円筒状の複合部材が嵌合保持された状態で鋳造が行われて製造される。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１、６記載の内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法によれば、液体を介して超音波探蝕子をアルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによってエコー時間を測定し、エコー時間に基づきアルミニウム合金層の表面から複合部材までの距離を求めるようにしたため、距離が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別でき、内部に複合部材を有する鋳造品の良否を正確に判別することができる。
【００５３】
請求項２記載の内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法によれば、液体を介して超音波探蝕子をアルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによって複合部材におけるノイズレベルを測定するようにしたため、ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することができ、鋳造品の良否を判別することができる。このため、内部に複合部材を有する鋳造品の良否を正確に判別することができる。
【００５４】
請求項３記載の内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法によれば、液体を介して超音波探蝕子をアルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによって複合部材中の割れに起因する界面の存在を測定し、割れに起因する界面が存在する場合に複合部材に破損があると判断して鋳造品の良否を判別するようにしたため、内部に複合部材を有する鋳造品の良否を正確に判別することができる。
【００５５】
請求項４記載の内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法によれば、液体を介して超音波探蝕子をアルミニウム合金層に対向させ、超音波エコーによりエコー時間と複合部材におけるノイズレベルとを測定し、エコー時間に基づいてアルミニウム合金層の表面から複合部材までの距離を求め、ノイズレベルが予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断し、距離と含浸状態との両方が、それぞれ予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別するようにしたため、内部に複合部材を有する鋳造品の良否をより正確に判別することができる。
【００５６】
請求項５記載の内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法によれば、鋳造品の重量を重量計測手段により測定し、重量が予め定めた基準範囲内にあるか否かを判断することにより鋳造品の良否を判別するようにしたため、鋳造品の重量と、複合部材におけるアルミニウム合金溶湯の含浸状態と、アルミニウム合金層の表面から複合部材までの距離とから総合的に判断して当該鋳造品の良否の判別を行うことができ、内部に複合部材を有する鋳造品の良品の判別を極めて正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による判別方法で判別される内部に複合部材を有する鋳造品たるクランクロアケースを示す斜視図。
【図２】本発明の実施の形態による判別方法で判別される内部に複合部材を有する鋳造品たるクランクロアケースの軸受部を示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置の概略平面図。
【図４】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置のブロック図。
【図５】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置の探蝕子から超音波が発射され、界面において反射されている様子を示す概念図。
【図６】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置の探蝕子から超音波が発射され、複合部材内で拡散されている様子を示す概念図。
【図７】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置の探蝕子から超音波が発射され、割れに起因する界面において反射されている様子を示す概念図。
【図８】本発明の実施の形態による内部に複合部材を有する鋳造品の良否の判別方法で用いられる判別装置において受信された超音波エコーを示すグラフ。
【図９】本発明の実施の形態における内部に複合部材を有する鋳造品の変形例たるベアリングキャップを示す斜視図。
【符号の説明】
１０　　　シリンダロアケース
１１Ａ　　複合部材
１１Ｂ　　アルミニウム合金層
１１Ｃ　　界面
１３５　　探蝕子
１２０　　重量計測器
２１１　　ベアリングキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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