材料・皮膜の接合性および密着性の非破壊的評価のための超音波試験装置の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555173
• 研究機関: 慶応義塾大学
• 研究代表者: 菅 泰雄 慶應義塾大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (60051900)
• 研究分担者: 深見 慎二 小野田セメントアイオニクス技術センター, 主任研究員 ; 小川 恒一 大阪府立大学, 総合科学部, 助教授 (00079146)
• キーワード: 超音波試験 / 比破壊評価 / 溶射 / 摩擦圧接 / 密着性 / 接合性 / 接合界面

研究概要

超音波を用いた溶射皮膜の密着性および摩擦圧接継手の接合性評価について詳細な検討を行い本法の有効性を確認した。得られた主たる結果は,以下のようにまとめられる.
1)種々の溶射条件を用いて異なる性能の溶射皮膜を作成し、これを開発した超音波法を用いて評価し、その有効性および問題点に関する検討を行った。まず、皮膜そのものの評価法として、音響インピーダンスの測定実験を行い、その推定法に関する新しい手法を提案した。その結果、本法を用いて、皮膜の音響インピーダンスおよびこれより皮膜の気孔率を非破壊的に推定することが可能であることを示した。
2)著者らが提案した従来の超音波底面エコー法と上記1)で述べた皮膜の音響インピーダンスの測定結果を統合し、皮膜と基材との接合界面を通過する超音波の音圧を高精度で推定し、これと理想的な接合状態におけるその通過音圧との比から、超音波通過係数Kを求め、これより溶射皮膜の密着性を評価する新しい方法を提案し、その有効性を示した。
3)一方、アルミニウムと銅の摩擦圧接部の接合性を評価する手法として、本超音波法の適用の可能性について検討した。その結果、超音波法を用いて、接合界面に形成される脆弱な金属間化合物の存在に起因するき裂の存在を検出できることを示し、さらに超音波画像からその金属間化合物の摩擦界面における挙動をある程度推定できることを示した。
4)また、アルミニウムと銅との摩擦圧接継手の接合性の超音波による評価を試み、圧接条件の適否を、超音波測定データのばらつきからある程度評価できることを示した。
なお、本手法の精度、信頼性をより高めるためには、測定法、データ処理アルゴリズム等についてさらに検討を進める必要があると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] 菅泰雄,他: "超音波による摩擦圧接の接合性評価の可能性について" 日本機械学会第74期通常総会講演論文集. 96-1. 528-529 (1997)
• [文献書誌] 菅泰雄,他: "銅とアルミニウム摩擦圧接部の超音波による接合性評価" 溶接学会平成9年度春季全国大会講演概要集. 60. 204-205 (1997)
• [文献書誌] 菅泰雄,他: "アルミニウムと銅の摩擦、圧接部接合性の超音波による評価" 日本機械学会第5回機械材料・材料加工技術講演論文集. 97-11. 97-98 (1997)
• [文献書誌] 菅泰雄,他: "超音波を用いた溶射皮膜の特性評価に関する研究" 溶接学会平成9年度春季全国大会講演概要集. 61. 126-127 (1997)
• [文献書誌] 菅泰雄,他: "超音波を用いた溶射皮膜およびその密着性評価" 溶接学会溶接構造シンポジウム'97. 1. 213-220 (1997)
• [文献書誌] Y.Suga,et,al: "Application of Ultrasonic Sensing Method to Undernater Works" Proc.of ITIT Intern.Symp.on New Tech.from Marine-sphere. 1. 67-70 (1997)
• [文献書誌] Y,Suga,et.al.: "Evaluation of Adhesion and Propertg'es of Thermal Sprnyed Coating by Ultrasonic Testing Method(発表予定)" Proc.of Intern.Thermal Spraying Conf.'98. (1998)
• [文献書誌] Y,Suga,et.al.: "Friction Welding of Aluminum Alloy to Copper and Evaluation of Weldability of the Joints by Ultrasonic Method.(発表予定)" Proc.of Third Pacific Rim Intn.Conf.on Advanced Materials and Processing. (1998)