超音波による異材接合部の材料評価方法の検討

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超音波Cスコープ法を用いて、鋼の拡散接合継手の材料評価方法について検討し、機械試験の結果と比較・検討した。接合継手としては、(1)接合界面の表面粗さを種々変化させた炭素鋼の直接接合継手、(2)高速道路の鉄筋として使用されている異形鉄筋のアモルファス接合継手及び(3)炭素鋼と鋳鉄の直接継手を対象とした。まず、使用する超音波の最適周波数について検討し、検出できる欠陥の大きさ及び試験時のSN比の観点から、10MHzを最適周波数として採用した。このときの超音波の焦点寸法は直径600μmで、検出可能な欠陥の最小寸法は直径約40μmであった。継手(1)に対しては、適切なエコーレベルを設定して探傷を行うと、接合条件の変化に伴って接合界面における未接合率は変化し、これは衝撃試験結果とよい対応を示すことを明らかにした。継手(2)に対しては、マクロ的な欠陥は検出されなかったため、接合界面から得られる超音波的なきず面積率に注目した。これは、接合条件によって変化することを明らかにし、これは、衝撃試験結果と対応していることを明らかにした。しかし、引張試験結果には変化が認められなかった。したがって、継手の機械的特性を評価するうえで引張試験はあまり有用ではないといえる。継手(3)に対しては、接合雰囲気として真空度を変化させて接合した。このときも、接合界面から得られる超音波的なきず面積率に注目した。真空度に関係なく良好な接合が得られ、この様子は超音波的にも確認できた。この継手に対しては、衝撃試験及び引張試験結果とも真空度による差異は認められず、超音波により接合継手の評価が可能であることを明らかにした。