超音波によるAl合金ダイカストの表面近傍に内在する鋳造欠陥の2次元マッピング

近年アルミニウム合金ダイカストは、複雑な三次元形状製品を高精度で製造できることから、自動車部品などに多く利用されているが、万一製品の破損等を生じると人命に関わる重大な事故に至る危険性があり、高い安全性が要求される。しかし、ダイカスト製品内には、完全に除去することが出来ない欠陥が内在する。その欠陥の一つに破断チル層があり、外的負荷や繰り返し荷重などを受けた際に容易に母相から剥離し、破壊の原因になる可能性が高い。特に、表面及び表面近傍に内在する破断チル層は深い位置の欠陥に比べ、著しく強度を低下させる。この事から、表面及び表面近傍に存在する破断チル層を非破壊的に検出する技術が重要となる。しかし、従来の垂直入射による超音波測定では表面と表面近傍の欠陥が近すぎるため、両者の反射波が重なってしまい、検出することが困難である。そこで、本研究では表面近傍に存在する破断チル層の検出を最終目標とする。しかし、破断チル層を任意の位置に制御して製造することは困難であるため、破断チル層の酸化膜を模擬したアルミナ薄板(厚さ0.2mm程度)を表面近傍に内在させたアルミニウム合金平板を製作し、その表面に表面弾性波(SAW)を伝搬させることにより、アルミナ薄板の検出性を調査した。その結果、深さ0.7mm以下の深さに存在するアルミナ薄板の検出に成功した。反射波強さは、アルミナ薄板の深さが浅くなるに従い増加し、超音波の入射位置とアルミナ薄板の距離が接近した場合も増加していった。次いで、フェイズドアレイ法を想定した欠陥の大きさを推定する2次元マッピング計測を試みた。超音波の入射位置を表面反射波の影響のない位置で固定し、縦方向に0.1m間隔でスキャンさせることにより、2次元マッピングイメージを構築した。その結果、アルミナ薄板とほぼ同様のイメージが得られ、欠陥の幅を推定できるマッピングイメージを得ることに成功した。

近年アルミニウム合金ダイカストは、複雑な三次元形状製品を高精度で製造できることから、自動車部品などに多く利用されているが、万一製品の破損等を生じると人命に関わる重大な事故に至る危険性があり、高い安全性が要求される。しかし、ダイカスト製品内には、完全に除去することが出来ない欠陥が内在する。その欠陥の一つに破断チル層があり、外的負荷や繰り返し荷重などを受けた際に容易に母相から剥離し、破壊の原因になる可能性が高い。特に、表面及び表面近傍に内在する破断チル層は深い位置の欠陥に比べ、著しく強度を低下させる。この事から、表面及び表面近傍に存在する破断チル層を非破壊的に検出する技術が重要となる。しかし、従来の垂直入射による超音波測定では表面と表面近傍の欠陥が近すぎるため、両者の反射波が重なってしまい、検出することが困難である。そこで、本研究では表面近傍に存在する破断チル層の検出を最終目標とする。しかし、破断チル層を任意の位置に制御して製造することは困難であるため、破断チル層の酸化膜を模擬したアルミナ薄板(厚さ0.2mm程度)を表面近傍に内在させたアルミニウム合金平板を製作し、その表面に表面弾性波(SAW)を伝搬させることにより、アルミナ薄板の検出性を調査した。その結果、深さ0.7mm以下の深さに存在するアルミナ薄板の検出に成功した。反射波強さは、アルミナ薄板の深さが浅くなるに従い増加し、超音波の入射位置とアルミナ薄板の距離が接近した場合も増加していった。次いで、フェイズドアレイ法を想定した欠陥の大きさを推定する2次元マッピング計測を試みた。超音波の入射位置を表面反射波の影響のない位置で固定し、縦方向に0.1m間隔でスキャンさせることにより、2次元マッピングイメージを構築した。その結果、アルミナ薄板とほぼ同様のイメージが得られ、欠陥の幅を推定できるマッピングイメージを得ることに成功した。