アプリケーションノート
超音波フェーズドアレイを使用した摩擦攪拌溶接(FSW)検査
アプリケーションの概要
摩擦攪拌溶接(FSW)技術は、アルミニウム合金などの融接が難しい材質の接合方法として開発されました。溶接品質は非常に高く、試験によると溶接部に気孔がなく、材料構造は均一です。しかし、このプロセスでは検出が難しい、小さく細かい欠陥が発生することがあります。
摩擦攪拌溶接に適した検査方法の一つは、超音波フェーズドアレイ技術です。溶接部の形状からラスタースキャンは不可能ですが、超音波フェーズドアレイであれば、溶接部全断面の検査を1回のパスで行えます。
超音波フェーズドアレイでは、ラテラルスキャンも可能で横方向の欠陥を検出することができます。検査角度を最適化すると、検出の可能性が非常に高まり、超音波フェーズドアレイでカバーされるゾーン数を増やすと、高精度な欠陥のサイズと位置を確認することができます。高速かつ高精度で、幅広い用途に対応可能な超音波フェーズドアレイは、FSW検査に非常に適した技術です。
一般的な検査要件
- 溶接長：最大12m
- 溶接部の厚さ：3～15mm(以上)
- 直径範囲：2.4～5.1m
- 材質：アルミニウム(この技術はFSWで溶接されたあらゆる材質に使用可能)
- 垂直または水平に設置する構造
- ラスタースキャンが難しい変則的な溶接形状
- 狭いアクセス空間
- カップリング状態のチェックが必要
- 全自動検査
検出される不良
- 攪拌不足による接合不良
- キッシングボンド(裏面付近に発生する幅狭な微小亀裂)
- ワームホール(虫食い状の内部欠陥)
- ルート先端のきず
- 軸方向および横方向のきず
- ポロシティー(小さな気孔の集合体)
ソリューションの説明
- 軸方向の検出では溶接部の両側にそれぞれ一つのプローブ、横方向の検出ではプローブをもう一つ追加
- プローブを電動式でポジショニング(溶接部のセンタリング)
- 軸方向の検出では、65°横波(SW)および45°横波(SW)を検査
- 横方向の検出では、45°横波(SW)の屈折角、および-30°、0°、30°のスキュー角を検査
- 全ての構造でビームを電動スキャン
- 全ての検査をワンラインスキャンで実行(最大21m)
- カップリングには局部水浸用ウエッジを使用
コンピューターの全てを空調付きのキャビネットに収容
フトウェアを使用した解析とレポート作成
当社の超音波探傷装置は、超音波フェーズドアレイ、超音波、EMATのいずれを使用しても、同じデータ収集および解析ソフトウェアを使用することができます。このソフトウェアはPC用です。
データ収集および解析
- ソフトウェアがデータ収集システムをセットアップおよび制御
- セクター、リニア、および深度スキャンのフォーカルロウ、およびダイナミックデプスフォーカシングを容易にプログラム
- 自動全断面測定設定
- 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
- 超音波フェーズドアレイのセクタースキャンをリアルタイム表示
- 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、および端面図のリアルタイム表示
- 部品の図面をオーバーレイとしたリアルタイムイメージング
- データを収集しながら解析を同時に実行可能
- 測定カーソルおよびTOFD(Time-Of-Flight Diffraction)測定ツール
- スキャナー制御による自動検査
特殊アダプター付きのROVER
関連製品
OmniPCソフトウェア
この新ソフトウェアは、OmniScanデータ解析のための効率的で低価格のオプションソフトウェアです。 OmniScan搭載のソフトウェアの同じ解析ツールを備えており、PC上で自在に操作することができます。
VersaMOUSEスキャナー
VersaMOUSE™は、フェーズドアレイプローブを使ったリニアエンコードスキャン用に設計されたスキャナーです。 一体化されたインデックスボタンによって、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）平面パネルや腐食探傷などの2Dマッピングが簡単に取得できます。 VersaMOUSEは、エンコードによるワンラインスキャンを実行し、次に垂直方向に位置のインデックスを作成します。 さらに別のワンラインスキャンを行い、それを前回のスキャンの横に張り合わせたマップデータを作成できます。 検査対象領域の2Dマッピングが取得できるまで、この操作を繰り返します。
OmniScan SX
シングルグループで軽量のOmniScan SXは、読み取りやすい8.4インチ(21.3cm)のタッチスクリーンを搭載し、コスト効果に優れたソリューションを提供しています。 OmniScan SXには、SX PAおよびSX UTの2種類のモデルを用意しています。 SX PAは、16:64PRの装置で、UT専用のSX UTと同様に、従来型UTチャンネルを備え、P/E、P-CまたはTOFD検査に対応しています。
FOCUS PX
拡張性の高いFOCUS PXデータ収集装置とFocusPCソフトウェアには、最新のフェーズドアレイ技術と従来型超音波技術が盛り込まれており、自動システムや半自動システムへの統合が簡単です。 FOCUS PXと付属ソフトウェアは、C-スキャンおよびA-スキャンの生データを生成し、保存することができるので、検査後のデータ解析に基づいて検査判定を行う用途において、最適な選択が可能になります。 このような用途は、航空宇宙（積層複合板）、発電（風力ブレード）、運輸（鉄道車輪）、金属（鍛造部品）など、各種の業界にあります。
オプションのFocusControl、FocusData、およびOpenViewソフトウェア開発キット（SDK）はFOCUS PXユニットに対応しているので、ユーザーは独自のアプリケーションソフトウェアを構築できます。
フェーズドアレイプローブ
フェーズドアレイ用途専用のプローブは、周波数範囲0.5 MHzから18 MHzで、エレメント数16、32、64、128のものを取り揃えています。 特殊なプローブにはエレメント数が数百のものもあります。