ロケットノズルのコンポジット材料検査

ロケットノズルは、高い構造性能と高い耐熱能力を有するコンポジット材料で製作されます。

これらのパーツは過酷な環境で使用されるため、構造的完全性が保証されている必要があります。剥離や含有物（気泡や異物）の検出検査が必要です。一般的な超音波手法は、超音波の透過が極めて悪いため、限定的なものです。

パルスエコー法と透過法構成の低周波数トランスジューサーをフェーズドアレイプローブと組み合わせて使用することで、良好な検査を行うことができます。

複傾斜アームとターンテーブル付の機構で、パーツ検査の信頼性を向上させています。

ロケットノズル検査システム

検査の能力と対象

• 剥離についてパーツの全断面超音波検査
• 剥離と含有物（気泡や異物）の検出
• パーツのサイズ:
  高さ：300mmから1400mm
  内径：100mmから1500mm
  厚み：10mmから95mm
• 材料：コンポジット
• 形状：円錐
• 回転速度：7r/min
• 一振動子型 1MHz 探触子 2個
• 64振動素子のフェーズドアレイプローブ 1個
• 探傷ユニット: Tomoscan FOCUS 16:64
• メンブレン付きウェッジ
• 水循環システム

検査システムについての備考
ノズルは、ノズル径に対して調整して固定可能なターンテーブル上に置かれます。

超音波プローブは傾斜縦軸上に搭載されます。アームの角度は可変です。

水は、洗浄システムを循環します。水の損失は最小限です。

検査パーツ
コンポジットパーツ（超音波減衰材料）

パーツのサイズ
高さ：300mmから1400mm
内径：100mmから1500mm
厚み：10mmから95mm

検出する欠陥

• 剥離
• 含有物（気泡や異物）
• 校正目的では、直径が1mmから5mmのSDHなどを使用

探触子設置部の拡大写真（一振動子型探触子 2個）

機械的仕様:

機器構成
Tomoscan FOCUS 16:64 超音波フェーズドアレイシステム
MCDU-02ジョイスティック付モータードライブ
TomoViewソフトウェア
コンピューター
一振動子型 1MHz 探触子 2個
64振動素子のフェーズドアレイプローブ 1個
局部水浸式メンブレン付きウェッジ
エアーコンプレッサー

ターンテーブルの拡大写真

TomoViewソフトウェアによる解析とレポート
オリンパスNDTの超音波製品は、フェーズドアレイ、超音波もしくはEMAT技術のいずれかを使用していますが、データ取得、分析ソフトウェアは共通です。ソフトウェアは、PCベースで、ノートパソコンから強力マルチプロセッサーのワークステーションに到るまでのPCで使用することが可能です。

データ取得、解析

• ソフトウェアのセットアップおよび取得システムの操作
• セクタースキャン、リニアスキャン、およびダイナミックデプスフォーカシング設定などのフォーカルロウプログラミングが簡単
• 全断面検査の自動セッティング
• Aスキャン、Bスキャン、Cスキャン、Dスキャンのリアルタイム表示
• フェーズドアレイセクタースキャンのリアルタイム表示
• Aスキャン、Cスキャンまたはピークデータから、角度補正された上面図、側面図および端面図をリアルタイム表示
• パーツ形状図面を探傷画面上に重ねてリアルタイム表示
• データ取得と同時のデータ解析が可能
• 測定用カーソルと回折波伝播時間測定用ツール
• 自動検査用のスキャナー制御
• 開口合成集束法（SAFT）

局部水浸式ウェッジとメンブレン付きフェーズドアレイプローブ

パーツの断面

他の航空宇宙関連用途

チタン製ビレットの検査
オリンパスNDTは、Fermat型アレイプローブを使用した、直径が3インチから14インチのビレットサイズを検査するフェーズドアレイ手法を開発しました。Dynamic Depth Focusingの様な高度な技術を使用して、ビームの集束を広い深さ範囲で行い、最小ビーム量の経路を設定してビレット全断面を検査します。
業界の要件にある0.8mmのFBH（平底穴） の検出はもちろん、0.4mmのFBH（平底穴） の様な小型の穴の検出に成功しています。
カスタマイズしたソフトウェアを本用途のために特別に設計しました。

薄肉溶接および摩擦攪拌溶接（FSW）
FSW（摩擦攪拌溶接）は、アルミ合金の様に融接が困難な材料の接合法として開発されました。溶接の品質は極めて高いですが、溶接工程で検出が困難な小型で狭い不良を発生する可能性があります。

FSWの検査の最良の方法は、超音波フェーズドアレイ法を使用することです。溶接の形状からラスタースキャンは不可能ですが、フェーズドアレイ法では、1回のスキャンで溶接部全断面検査を実施できます。フェーズドアレイ法は、ラテラルスキャンして横方向の欠陥を検出することもできます。検査角度最適化によって、検出の可能性が高まります。フェーズドアレイでカバーされるゾーン数を増やすと、正確な欠陥のサイズと位置を確認できます。高速で、正確で、多用途性を持つフェーズドアレイ法が、FSWの検査に選ばれています。

工場内、長さ40フィートのFSW検査用縦型セットアップ