超音波検査 (UT) は、故障解析に広く使用されている強力な非破壊検査 (NDT) 方法です。故障解析のサプライヤーとして、私はさまざまなプロジェクトで UT を使用する機会がありました。UT を効果的に使用する方法についての洞察を共有できることを楽しみにしています。
超音波検査の基本を理解する
まず、UT とは何かについて簡単に説明します。超音波検査では、高周波音波を使用して材料の内部欠陥を検出します。これらの音波はテスト対象物に送信され、界面や傷に遭遇すると、音波の一部が反射されます。これらの反射を分析することで、欠陥の位置、サイズ、種類を把握できます。
超音波検査には主に 2 つのタイプがあります。パルスエコーと透過送信です。パルスエコー検査では、単一のトランスデューサーが超音波を送受信します。この方法は、表面近くの傷を検出し、内部構造の詳細なビューを取得するのに最適です。一方、透過伝送テストでは 2 つのトランスデューサーを使用します。1 つは波を送信し、もう 1 つはテスト対象の反対側で波を受信します。超音波ビーム全体をブロックする可能性のある大きな欠陥を検出する場合に、より効果的です。
故障解析における超音波試験の準備
実際のテストを開始する前に、行う必要があることがいくつかあります。まず、対処している障害モードを理解する必要があります。それは亀裂でしょうか、空隙でしょうか、それとも何か他のものでしょうか？これは、適切な超音波検査パラメータを選択するのに役立ちます。
次に、テスト オブジェクトを準備する必要があります。トランスデューサと物体との良好な接触を確保するには、表面は清潔で滑らかでなければなりません。汚れ、グリース、またはザラザラした斑点があると超音波に干渉し、不正確な結果が得られる可能性があります。また、トランスデューサーと物体との間の小さな隙間を埋め、音波がより効率的に伝わるようにするために、油や水などのカップリング剤を塗布する必要もあります。
適切な機器の選択
適切な超音波検査装置を選択することが重要です。トランスデューサはシステムの心臓部であり、テスト対象に適切な周波数とサイズを持つトランスデューサを選択する必要があります。周波数が高いほど解像度は向上しますが、浸透深度は低くなり、周波数が低いとより深く浸透できますが、解像度は低くなります。
信頼性の高い超音波探傷器も必要です。このデバイスは超音波を発生し、反射を受信し、結果を表示します。データを正確に解釈するのに役立つ、調整可能なゲイン、飛行時間測定、波形分析などの機能が必要です。
超音波検査の実施
テスト対象物を準備し、機器を選択したら、テストを開始する準備が整います。トランスデューサーを物体の表面に置き、それを動かして対象領域をスキャンします。探触子を動かすと、超音波探傷器が反射を画面に表示します。
欠陥を示す可能性のある異常な反射を探します。これらの反射は画面上にピークまたはスパイクとして表示される場合があり、その振幅、飛行時間、その他のパラメータを測定して、欠陥のサイズと位置を判断できます。
結果の分析
テストが完了したら、結果を分析します。検出した反射を、さまざまな種類の欠陥の既知の特性と比較します。たとえば、亀裂は通常、鮮明で明確な反射を生成しますが、ボイドはより拡散した反射を生成する可能性があります。
また、飛行時間情報を使用して、表面下のきずの深さを計算します。このデータを反射のサイズと形状と組み合わせることで、欠陥の性質をかなり正確に把握できます。
現実世界のアプリケーション
故障解析サプライヤーとしての私の経験では、UT が幅広い業界で使用されているのを見てきました。たとえば、航空宇宙産業では、翼やエンジン部品などの航空機コンポーネントの亀裂を検出するために UT が使用されます。自動車産業では、エンジン ブロックやトランスミッション コンポーネントの完全性をテストするために使用できます。
興味深いアプリケーションの 1 つは、パワー モジュールのエージングとテスト検証の分野です。詳細については、こちらをご覧ください。パワーモジュールのエージングとテスト検証。 UT は、時間の経過とともに故障につながる可能性のある電源モジュールの内部欠陥を検出するのに役立ちます。
UT が役立つもう 1 つの分野は、光電子デバイスの AEC-Q102 製品テストです。AEC-Q102 光電子デバイスの製品試験これについて詳しく説明します。 UT を使用すると、これらのデバイスのパッケージングや内部構造の欠陥を検出できます。これは、車載アプリケーションでの信頼性を確保するために重要です。
もちろん、UTは半導体チップの故障解析にも広く使われています。詳細については、次のサイトを参照してください。半導体チップの故障解析。これは、パフォーマンス上の問題や完全な故障を引き起こす可能性がある、チップ内の亀裂、層間剥離、ボイドなどの欠陥を検出するのに役立ちます。
結論
超音波検査は、故障解析において多用途で貴重なツールです。基本を理解し、適切に準備し、適切な機器を選択し、慎重にテストを実施し、結果を正確に分析することで、UT を使用して内部欠陥を検出し、故障の原因について貴重な洞察を得ることができます。
故障解析の課題に直面していて、超音波検査が解決策になるかもしれないと思われる場合は、ためらわずにご連絡ください。私たちは、あらゆる障害分析のニーズにお応えします。小さなコンポーネントであっても、大規模なシステムであっても、当社には仕事を適切に遂行するための専門知識と設備があります。
参考文献
- ASNT (米国非破壊検査協会)。超音波検査ハンドブック。
- 超音波試験に関する ASTM (米国材料試験協会) 規格。