特定の機械的特性(強度など)を確保するためには、縦方向に溶接されたチューブの曲げ加工において、溶接継ぎ目が中立層に位置していること、または穴あけ加工が溶接部に行われないことが前提となります。
さらに、例えばプレスラインでは、時間や材料のロスを防ぐために、加工されるコイル材の端部が自動的に溶接されるケースが増えています。しかし、そのためには工具を損傷から守るために、溶接継ぎ目の位置を工具との関係で正確に把握する必要があります。
ROLAND ELECTRONICは長年にわたり、現代の製造プロセスにおける溶接位置の特定に関するソリューションを提供してきました。使用される非破壊検査手法は以下の3つです:
- 磁束漏れ法(漏洩磁束)
- 渦電流法
- 漏洩磁束法と渦電流法の組み合わせ
ROLAND ELECTRONICは、この組み合わせを提供しています。
これらの手法の基礎は、溶接継ぎ目と母材との金属学的な微細構造の違いにあります。この際、鉄系材料か非鉄材料かは本質的な問題ではありません。
簡単に言えば、プロセスに応じた電磁場を用いて材料内部に浸透させ、比較測定によって母材との差異(不均一性)を検出・認識する仕組みです。
測定の前提条件
信頼性の高い測定を行うためには、以下の条件を満たす必要があります:
- センサーは被測定材料上に配置され、測定サイクル中はその位置を維持すること
- センサーと材料の間に一定の相対運動があること
漏洩磁束法
この方法では、センサーを配置することで磁気回路が形成または閉じられます。磁場(磁力線)は材料内部を通ります。もし不均一性(構造変化)が存在すると、磁場が材料外へ「漏洩」します。
この現象は川の流れに例えると理解しやすくなります。水は川床に沿ってスムーズに流れますが、大きな石があると水はそれを回り込み、場合によっては川岸を越えます。この「漏れ」をセンサーが確実に検出し、波形として電気的インターフェースに出力します(溶接継ぎ目の検出)。
渦電流法
SND40の重要な要素の一つが渦電流法です。この方法では、材料の電気伝導率を評価します。電気伝導率は材料固有の特性であり、抵抗率の逆数です。
溶接継ぎ目と母材では電気伝導率が異なると仮定されます。センサーから発生する交流磁場が材料内に電流を誘導し、それにより電場が生成されます。この電場の強度をセンサーが測定します。
この方法の特徴は、2つの定義された測定点で同時に測定を行うことです:
- 同一材料(均質構造)の場合、2点間の差はゼロ
- 絶対値が0より大きい場合、構造差が存在
測定点間の距離はセンサー設計によって決まります。
この方法は主にオーステナイト系材料に適用されます。
フェライト系材料での適用
フェライト系材料(FE)では、渦電流の浸透は補助なしでは困難です。そのため、磁場を付加して相対透磁率の影響を低減し、より深い層への浸透を可能にします。
最適設定の重要性
多くの場合、加工対象材料に応じた最適な装置設定を見つけるには、信号評価に関する専門知識が必要です。特に渦電流法では、最適な設定を見つけるためにコストがかかることがあります。
材料特性(肉厚や板厚、溶接方法など)によって、測定手法やパラメータの選択肢は多岐にわたります。最良の測定結果は、試験または豊富な経験によってのみ得られます。
ROLAND ELECTRONICのソリューション
ROLAND ELECTRONICは、これらの課題を自社の操作ソフトウェアに反映しています。シンプルなメニュー操作により、測定装置や測定方法に関する専門知識がなくても、製品に応じた最適な溶接継ぎ目検出パラメータを簡単に設定することが可能です。