專利名稱：噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用非破壞法來檢查進行了噴丸硬化處理的鋼材中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的非破壞檢查方法和裝置，具體涉及特別適于使用了粒徑為數(shù)十μm左右的微粒子噴丸的噴丸硬化處理面檢查的非破壞檢查方法和非破壞檢查裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)把鋼材作為被處理材料來通過噴丸硬化進行表面處理時，該被處理材料的表面由于噴丸的碰撞而發(fā)生塑性變形，其結(jié)果產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
該殘余應(yīng)力成為支配被處理材料的強度、特別是彎曲強度、扭轉(zhuǎn)強度、彎曲疲勞強度和扭轉(zhuǎn)疲勞強度以及耐磨損性的要因，進行噴丸硬化的目的之一是通過產(chǎn)生這種殘余應(yīng)力來進行表面改性，因而殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的確認是重要的質(zhì)量管理指標(biāo)之一。
作為這種殘余應(yīng)力的測定方法，以下兩種方法一般是公知的，即在逐次去除噴丸硬化處理后的處理對象的同時，精確地測定由應(yīng)力釋放引起的尺寸變化的破壞方法，以及利用了X線分析的非破壞方法。
其中上述的破壞方法通過使用化學(xué)研磨或電解研磨等去除被處理材料的表面，來測定伴隨加工層(殘余應(yīng)力產(chǎn)生層)的減少而產(chǎn)生的被加工材料的變形，從而進行殘余應(yīng)力的測定，然而由噴丸硬化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，特別是由使用了微粒子噴丸的噴丸硬化所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力僅產(chǎn)生在被處理材料的表面附近的極淺部分，因而使用這種破壞方法有時不能進行測定。
另一方面，在進行上述的利用了X線分析的非破壞檢查方法的情況下，可進行殘余應(yīng)力的測定而不伴有被處理材料的破壞，然而X線的有效浸透深度是距表面僅數(shù)μm的范圍，雖能確認被處理材料的最表面部分的殘余應(yīng)力的狀態(tài)，但不能確認深度方向的殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)。
要測定這種深度方向的殘余應(yīng)力分布，不得不依靠以下做法，即使用上述的破壞法，通過化學(xué)研磨或切削等使被加工材料的斷面積(厚度)變化，根據(jù)伴隨于此的被加工材料的變形，在材料力學(xué)的假定基礎(chǔ)上進行殘余應(yīng)力的計算，然而如上所述，由噴丸硬化，特別是使用了微粒子的噴丸硬化所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在距表面較淺的部分產(chǎn)生，因而使用這種破壞方法有時不能進行測定，并且，在上述方法中使用的材料力學(xué)的假定不能忠實地再現(xiàn)應(yīng)測定的被加工材料的應(yīng)力狀態(tài)，而且在使殘余應(yīng)力連同被加工材料的厚度一起變化的同時進行測定，在這一點上精度降低。
為了提高這種測定結(jié)果的可靠性，作為利用X線分析來測定被處理材料的深度方向的殘余應(yīng)力分布的方法，還提出了被稱為“窗口(window)法”的測定方法。
在該窗口法中，在不對檢查對象的表面整體進行研磨等，而是通過化學(xué)研磨或電解研磨等僅去除被稱為“窗口”的圓形或方形的窗狀的微小部分的同時，通過X線分析來測定深度方向的殘余應(yīng)力，在使用該方法進行測定的情況下，可進行殘余應(yīng)力分布的測定而不使被處理材料的殘余應(yīng)力分布變化。
作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)文獻信息有以下信息。
非專利文獻1シヨツトピ一二ング技術(shù)協(xié)會 編；日刊工業(yè)新聞社 発行「シヨツトピ一二ングの方法と効果 金屬疲労· 留応力」(1997年12月24日発行)第48～51頁根據(jù)上述的“窗口法”，可測定被處理材料的深度方向的殘余應(yīng)力分布，而不受X線的有效浸透深度限制，并且測定結(jié)果也準(zhǔn)確，可靠性提高。
然而，這種使用X線的殘余應(yīng)力分布的檢查，雖是微小開孔，但卻伴有被處理材料的破壞，因而不能對全部產(chǎn)品進行檢查，這種檢查必然不得不作為樣品檢查來進行。
并且，為了使用上述方法來測定被處理材料的深度方向的殘余應(yīng)力分布，將窗口部分準(zhǔn)確地研磨到規(guī)定深度，并進行使用X線的檢查，有必要重復(fù)進行該作業(yè)多次，因而使用該方法的檢查花費很大的勞力和時間。
鑒于這種現(xiàn)有的殘余應(yīng)力檢查方法具有的問題，作為具有噴丸硬化處理表面的被處理材料的檢查方法，期望開發(fā)出可檢查深度方向的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀況而不伴有被處理材料的破壞、而且可在短時間內(nèi)較簡單地完成的檢查方法和檢查裝置，只要實現(xiàn)這種檢查方法和檢查裝置，就能對全部產(chǎn)品進行檢查。
然而，目前不存在這種檢查方法和檢查裝置，而是通過樣品進行檢查，因而在該樣品檢查中產(chǎn)生一定的不良率的情況下，通過將在該作業(yè)線上加工等的全部產(chǎn)品廢棄等，來進行質(zhì)量管理。然而，在使用該方法的情況下，由于包含正常加工的產(chǎn)品等在內(nèi)被廢棄等，所以成品率不良，另一方面，即使不良率在容許范圍內(nèi)，在產(chǎn)品中也有可能包含加工不良的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為了消除上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種可在較短時間內(nèi)容易地測定包含被處理材料的深度方向的分布狀態(tài)的噴丸硬化處理面的殘余應(yīng)力分布而不伴有被處理材料的破壞的檢查方法和裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法是把實施了噴丸硬化的鋼材用作檢查對象的殘余應(yīng)力檢查方法，其特征在于，在該方法中把設(shè)置在檢查電路內(nèi)的線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且判明了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的樣品的噴丸硬化處理面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，并將其作為樣品數(shù)據(jù)來取得；把設(shè)置在上述檢查電路內(nèi)的線圈配置在上述檢查對象的噴丸硬化處理面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，并將其作為檢查對象數(shù)據(jù)來取得；把上述檢查對象數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)在上述樣品中所判明的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)來檢查上述檢查對象中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)(權(quán)利要求1)。
在上述檢查方法中，可對應(yīng)于上述輸入信號的頻率的變化，把在上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角θ的變化作為上述阻抗的頻率響應(yīng)特性來測定(權(quán)利要求2)。
而且，可以構(gòu)成如下把設(shè)置在上述檢查電路內(nèi)的線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且未進行噴丸硬化處理的基準(zhǔn)材料的表面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，把上述檢查電路中的電壓和電流的相位角θnon-shot的變化作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來取得；使用上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)的差(Δθ)和上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查對象數(shù)據(jù)的差(Δθ)來把上述樣品數(shù)據(jù)與上述檢查對象數(shù)據(jù)進行比較(權(quán)利要求3)。
而且，可以把表示上述相位角差(Δθ)相對于頻率的變化而變化的峰值的值(Δθp)作為極值來求出，把上述極值(Δθp)和/或產(chǎn)生上述極值(Δθp)的頻率(fp)用作上述檢查對象數(shù)據(jù)和樣品數(shù)據(jù)的比較點(權(quán)利要求4)。
另外，可以根據(jù)上述檢查對象數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)的比較，檢查或測定通過噴丸硬化而產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度b(權(quán)利要求5)，而且可以檢查或測定殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率μ1和/或電阻率ρ1(權(quán)利要求6)。
并且，本發(fā)明的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置是把實施了噴丸硬化的鋼材作為檢查對象的殘余應(yīng)力的檢查裝置，其特征在于，該裝置具有檢查電路，其具有配置在檢查對象上的線圈；檢查信號產(chǎn)生單元，其在使頻率變化的同時，把交流信號輸出到上述檢查電路；
測定單元，其測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性；存儲單元，其將把上述檢查電路的上述線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且判明了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的樣品上而測定的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為樣品數(shù)據(jù)來存儲；比較單元，其將把上述檢查電路的上述線圈配置在上述檢查對象上而測定的上述檢查電路的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為檢查對象數(shù)據(jù)，把該檢查對象數(shù)據(jù)與存儲在上述存儲單元內(nèi)的上述樣品數(shù)據(jù)進行比較；以及判定單元，其根據(jù)上述比較單元的比較結(jié)果，基于在上述樣品中所判明的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)來判定上述檢查對象中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)(權(quán)利要求7)。
在上述結(jié)構(gòu)的檢查裝置中可構(gòu)成如下上述測定單元把對應(yīng)于上述輸入信號的頻率f的變化而在上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角θ的變化作為上述檢查對象數(shù)據(jù)來測定；并且上述存儲單元把對應(yīng)于輸入信號的頻率f的變化而在上述樣品的上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角θ的變化作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲(權(quán)利要求8)。
而且，還能構(gòu)成如下上述存儲單元把在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且未進行噴丸硬化處理的基準(zhǔn)材料上的上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角θnon-shot的變化作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來存儲；并且上述比較單元把上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和上述樣品數(shù)據(jù)的差與上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和上述檢查對象數(shù)據(jù)的差進行比較(權(quán)利要求9)。
并且，可以構(gòu)成如下把表示上述相位角差Δθ相對于頻率f的變化而變化的峰值的值作為極值Δθp，上述比較單元把上述極值Δθp和/或產(chǎn)生上述極值Δθp的頻率fp用作上述檢查對象數(shù)據(jù)和樣品數(shù)據(jù)的比較點(權(quán)利要求10)。
而且，可以構(gòu)成如下上述存儲單元把殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度b的變化與伴隨該殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度b的變化而變化的上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲；并且上述判定單元對應(yīng)于上述比較單元的比較結(jié)果，根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系來判定產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度b(權(quán)利要求11)。
還能構(gòu)成如下上述存儲單元把殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率μ1和/或電阻率ρ1的變化與伴隨該導(dǎo)磁率μ1和/或電阻率ρ1的變化而變化的上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲；并且上述判定單元對應(yīng)于上述比較單元的比較結(jié)果，根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系來判定產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率μ1和/或電阻率ρ1(權(quán)利要求12)。
按照以上說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法和裝置，可提供一種能在較短時間內(nèi)容易地檢查包含被處理材料的深度方向的分布狀態(tài)的噴丸硬化處理面的殘余應(yīng)力分布而不伴有被處理材料的破壞的檢查方法和裝置。


圖1是線圈的電感分析模型的說明圖。
圖2是檢查電路的等效電路。
圖3是本發(fā)明的非破壞檢查裝置的概略圖。
圖4是檢查裝置主體的功能框圖。
圖5是示出由中央處理裝置所實現(xiàn)的各單元的功能框圖。
圖6是示出把噴丸硬化后的一般鋼材作為測定對象的Δ|Z|和Δθ的頻率響應(yīng)特性的計算結(jié)果的曲線圖。
圖7是示出把噴丸硬化后的奧氏體鋼材作為測定對象的Δ|Z|和Δθ的頻率響應(yīng)特性的計算結(jié)果的曲線圖。
圖8是示出在使殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度變化的情況下的f-Δθ曲線的計算結(jié)果的曲線圖(μ1＝100×μ0μ2＝200×μ0)。
圖9是示出在使殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度變化的情況下的f-Δθ曲線的計算結(jié)果的曲線圖(μ1＝50×μ0μ2＝100×μ0)。
圖10是示出在使殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度變化的情況下的f-Δθ曲線的計算結(jié)果的曲線圖(μ1＝200×μ0μ2＝400×μ0)。
圖11是示出在使導(dǎo)磁率變化的情況下的f-Δθ曲線的計算結(jié)果的曲線圖。
圖12是示出在使電阻率變化的情況下的f-Δθ曲線的計算結(jié)果的曲線圖。
圖13是示出在不同的噴丸硬化條件下所處理的SKD61鋼的殘余應(yīng)力一深度特性(使用X線的測定結(jié)果)的曲線圖。
圖14是在噴射條件1下加工的SKD61鋼的f-Δθ線圖。
圖15是在噴射條件2下加工的SKD61鋼的f-Δθ線圖。
圖16是在噴射條件3下加工的SKD61鋼的f-Δθ線圖。
圖17是在噴射條件4下加工的SKD61鋼的f-Δθ線圖。
圖18是示出在噴射條件1～4下加工的SKD61鋼的殘余應(yīng)力50％深度一峰值頻率fp特性的曲線圖。
圖19是示出未處理和噴丸硬化處理后的SCr420鋼的殘余奧氏體體積率的變化相對于距表面的深度的變化的曲線圖。
圖20是示出噴丸硬化處理后的SCr420鋼的f-θ特性的曲線圖。
符號說明E(黑體字)電場(矢量)H(黑體字)磁場(矢量)D(黑體字)電通量密度(矢量)B(黑體字)磁通量密度(矢量)J(黑體字)電流密度(矢量)A(黑體字)矢位A矢位的周向分量t時間j虛數(shù)單位f正弦波交流的頻率ω正弦波交流的角頻率
μ0空氣的導(dǎo)磁率μ1試樣的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率μ2試樣的導(dǎo)磁率σ1試樣的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)電率σ2試樣的導(dǎo)電率ρ1試樣的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的電阻率(＝1/σ1)ρ2試樣的電阻率(＝1/σ2)b試樣的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度L配置在試樣表面上的線圈的電感a線圈半徑l線圈長度n線圈匝數(shù)z1線圈下端的坐標(biāo)z2線圈上端的坐標(biāo)h線圈與試樣表面的間隙(＝z1)I線圈電流J1第一種貝塞爾函數(shù)R0線圈線材的電阻分量C電纜的電容分量Re()復(fù)數(shù)的實數(shù)部Im()復(fù)數(shù)的虛數(shù)部具體實施方式
以下，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
成為前提的原理本發(fā)明的概要在本發(fā)明的非破壞檢查方法中成為檢查對象的噴丸硬化處理面，特別是，在作為噴丸使用了粒徑為數(shù)十μm左右的微粒子的噴丸硬化處理中，在距被處理材料的表面數(shù)十μm左右的較淺部分產(chǎn)生殘余應(yīng)力，因而在噴丸硬化處理面上的殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)檢查中，只要能測定在距表面的深度數(shù)μm～100μm的范圍內(nèi)的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)，就能達到目的。
另一方面，本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在把作為強磁性體的鋼材用作檢查對象的情況下，在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到被配置成磁場的產(chǎn)生方向是與檢查對象的殘余應(yīng)力產(chǎn)生面正交的方向的線圈(具有該線圈的檢查電路)時，該線圈(檢查電路)中的阻抗的頻率響應(yīng)特性根據(jù)在距檢查對象的表面的深度數(shù)μm～100μm左右的表面附近的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的不同而發(fā)生特征變化。
特別是，確認出檢查電路中的電壓和電流的相位角θ的變化Δθ(噴丸硬化處理后測定的相位角θshot與噴丸硬化處理前測定的相位角θnon-shot的差)的頻率響應(yīng)特性顯著變化。
本發(fā)明發(fā)端于以下情況，即著眼于這種噴丸硬化處理后的鋼材與具有上述線圈的檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系，以及著眼于可將上述對應(yīng)關(guān)系用于檢查通過噴丸硬化進行了表面處理的作為鋼材的被處理材料中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)這一點。
殘余應(yīng)力與阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系鋼材中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)與具有上述線圈的檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性之間的關(guān)系如下所述。
通過計算來推導(dǎo)對應(yīng)關(guān)系計算條件圖1示出配置在被處理材料上的線圈的電感分析模型。
如圖1所示，假定噴丸硬化處理前的被處理材料的電磁特性是均勻的，把被處理材料的導(dǎo)磁率設(shè)為μ2，把導(dǎo)電率設(shè)為σ2。
然后，當(dāng)該被處理材料經(jīng)受了噴丸硬化時，假定生成了在距表面深度b的范圍內(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力的層(殘余應(yīng)力產(chǎn)生層)，簡化考慮為，在該殘余應(yīng)力產(chǎn)生層中被處理材料的電磁特性均勻地變化為導(dǎo)磁率μ1和導(dǎo)電率σ1。
用于檢查的線圈將半徑設(shè)為a，將長度設(shè)為l，將匝數(shù)設(shè)為n。
并且，把z軸設(shè)置成與試樣垂直并與線圈的中心軸一致，將其原點設(shè)在被處理材料表面上，將線圈下端的坐標(biāo)設(shè)為z1，將線圈上端的坐標(biāo)設(shè)為z2。
阻抗Z和相位角θ的計算方法在圖1所示的分析模型中，用于求出阻抗Z和相位角θ的計算式是按以下導(dǎo)出的。
首先，在以下計算中示出成為基礎(chǔ)的麥克斯韋(Maxwell)方程式如下。
算式1▿×H=J+∂D∂t......(1)]]>算式2▿×E=-∂B∂t......(2)]]>當(dāng)流經(jīng)線圈的正弦波交流的頻率小于等于數(shù)十MHz時，位移電流可忽略，因而(1)式成為下式。
算式3×H＝J·····(3)這是導(dǎo)體試樣外部的支配方程式。并且，從(2)式、(3)式和歐姆定律導(dǎo)出下式。
算式4××H＝-μσjωH·····(4)這里，ω是正弦波交流的角頻率，j是虛數(shù)單位。該式是導(dǎo)體試樣內(nèi)部的支配方程式。
這里，導(dǎo)入圓柱坐標(biāo)(r，，z)來定義滿足H＝×A的矢位A。A由于系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)對稱的，因而僅具有Φ方向的分量Aφ。因此，如果省略Aφ的下標(biāo)而標(biāo)記為A，則根據(jù)(3)式，導(dǎo)體試樣外部的支配方程式由下式給出。
算式5

∂∂r1r∂∂r(rA)+∂2A∂z2=-J.....(5)]]>并且，根據(jù)(4)式，導(dǎo)體試樣內(nèi)部的支配方程式由下式給出。
算式6(r∂∂r1r∂∂r+∂2∂z2-jωμσ)(rA)=0.....(6)]]>按照滿足圖2的邊界條件求解上述(5)式和(6)式以求出A，由此求出線圈的電感。這種分析已由“尾上”解決(尾上守夫?qū)w仁近接レた有限長ソレノイドコイルの解析，電気學(xué)會誌，vol.88，pp.1894-1902，(1968))。當(dāng)使用該解時，線圈的電感L由下式給出。
算式7L=2πnμ0alI∫z1z2(A)r=adz=L0(v-λ).....(7)]]>這里，算式8L0=μ0πa2n2l]]>v=2∫0∞J12(ζa)(1ζ-1ζ2l+1ζ2le-ζl)dζ]]>λ=1l∫0∞1ζ2J12(ζa)(e-ζz2-e-ζz1)2]]>(-μ1μ0+η1(ζ)ζ)(μ2μ1+η2(ζ)η1(ζ))+(μ1μ0+η1(ζ)ζ)(-μ2μ1+η2(ζ)η1(ζ))e2η1(ζ)b1(μ1μ0+η1(ζ)ζ)(μ2μ1+η2(ζ)η1(ζ))+(-μ1μ0+η1(ζ)ζ)(-μ2μ1+η2(ζ)η1(ζ))e2η1(ζ)b1]]>η1(ζ)=ζ2+jωμ1σ1,]]>η2(ζ)=ζ2+jωμ2σ2]]>在使電流流經(jīng)配置在試樣表面上的線圈而測定的阻抗Z內(nèi)，除了線圈的電感L以外，還包含線圈線材的電阻分量R0以及使線圈和檢查裝置連接的電纜的電容分量C的影響。當(dāng)把阻抗Z模型化成圖2所示的等效電路來計算時，阻抗Z由下式給出。
算式9Z=R0+Re(jωL)ωC-j{(R0+Re(jωL))2Im(jωL)(Im(jωL)-1ωC)}ωC{(R0+Re(jωL))2+(Im(jωL)-1ωC)2}.....(8)]]>當(dāng)把阻抗的絕對值和相位分別設(shè)為|Z|和θ時，|Z|和θ分別由下式給出。
算式10|Z|=(R0+Re(jωL)ωC)2+{(R0+Re(jωL))2Im(jωL)(Im(jωL)-1ωC)}2ωC{(R0+Re(jωL))2+(Im(jωL)-1ωC)2}.....(9)]]>算式11θ=tan-1(-ωC{(R0+Re(jωL))2+Im(jωL)(Im(jωL)-1ωC)}R0+Re(jωL))..(10)]]>當(dāng)使用按以上求出的(9)式和(10)式時，可指定被處理材料表面的電磁特性與由具有配置在該被處理材料表面上的線圈的檢查電路所測定的阻抗的頻率響應(yīng)特性的關(guān)系。
根據(jù)上述計算式而求出的對應(yīng)關(guān)系通過使用以上說明的分析模型和計算式，可確認在形成于被處理材料表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層與阻抗的頻率響應(yīng)特性之間存在以下的對應(yīng)關(guān)系。
計算的前提另外，當(dāng)通過計算導(dǎo)出對應(yīng)關(guān)系時，將噴丸硬化前后的阻抗的絕對值的變化Δ|Z|和相位角的變化Δθ按下式來定義。
Δ|Z|＝|Z|shot-|Z|non-shot......(11)Δθ＝θshot-θnon-shot.......(12)
這里，|Z|non-shot和θnon-shot表示針對噴丸硬化處理前的被處理材料所測定的檢查電路中的阻抗的絕對值和相位角。
在噴丸硬化處理前，被處理材料不存在發(fā)生塑性變形的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層，而處于以下狀態(tài)，即被處理材料表面附近的導(dǎo)磁率(μ1)與內(nèi)部的導(dǎo)磁率(μ2)相等(μ1＝μ2)，并且被處理材料表面附近的導(dǎo)電率(σ1)與內(nèi)部的導(dǎo)電率(σ2)相等(σ1＝σ2)。
另一方面，|Z|shot和θshot表示針對噴丸硬化處理后的被處理材料所測定的檢查電路中的阻抗的絕對值和相位角。
作以下假定來計算，即通過噴丸硬化而使被處理材料的表面產(chǎn)生塑性變形，被處理材料的表面附近的導(dǎo)磁率(μ1)與內(nèi)部的導(dǎo)磁率(μ2)之間產(chǎn)生差異(μ1≠μ2)，并且被處理材料表面附近的導(dǎo)電率(σ1)與內(nèi)部的導(dǎo)電率(σ2)產(chǎn)生差異(σ1≠σ2)，這種殘余應(yīng)力產(chǎn)生層是以距表面深度b(b≠0)來形成的。
所求出的對應(yīng)關(guān)系一般的對應(yīng)關(guān)系(a)一般鋼材中的Δ|Z|和Δθ的頻率響應(yīng)特性在許多鋼材中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進行塑性變形時，導(dǎo)磁率大幅減少，導(dǎo)電率稍微減少。
因此，圖6是以這一點為前提，假定在噴丸硬化后形成深度20μm的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層，在該殘余應(yīng)力產(chǎn)生層中，導(dǎo)磁率從200×μ0減少到100×μ0，導(dǎo)電率從4.0×106(1/Ωm)減少到3.08×106(1/Ωm)，從而通過計算求出頻率f與Δ|Z|和Δθ的關(guān)系的結(jié)果。
如該圖所示，Δ|Z|在高頻區(qū)域內(nèi)急劇減少。并且發(fā)現(xiàn)，Δθ在減少后轉(zhuǎn)為增加，并具有Δθ的減少的峰值即極小值(極值)。
(b)奧氏體鋼中的Δ|Z|和Δθ的頻率響應(yīng)特性在不銹鋼或者淬火后包含殘余奧氏體的鋼材中，當(dāng)進行塑性變形時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，因而其導(dǎo)磁率增加。
圖7是以這一點為前提，假定在噴丸硬化后在深度20μm的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層，導(dǎo)磁率從200×μ0增大到400×μ0，導(dǎo)電率從4.0×106(1/Ωm)減少到3.08×106(1/Ωm)，從而通過計算求出頻率f與Δ|Z|和Δθ的關(guān)系的結(jié)果。
如該圖所示，與先前的一般鋼材中的結(jié)果相反，發(fā)現(xiàn)Δ|Z|在高頻區(qū)域內(nèi)急劇增加，Δθ在增加后轉(zhuǎn)而減少，并具有增加的峰值即極大值(極值)。
特別是，f與Δθ的關(guān)系(以下稱為f-Δθ線圖)對應(yīng)于試樣表面的電磁特性的特征而顯著變化。
殘余應(yīng)力的產(chǎn)生深度與Δθ的頻率響應(yīng)特性圖8是假定殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率從200×μ0減少到100×μ0、導(dǎo)電率從4.0×106(1/Ωm)減少到3.08×106(1/Ωm)，從而計算當(dāng)殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度b變化時的f-Δθ線圖的結(jié)果。
在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～100μm的范圍內(nèi)，殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度增加時，與此對應(yīng)，f-Δθ線圖中的表示極小值的頻率fp偏移到低頻側(cè)。
并且，在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～20μm的范圍內(nèi)，殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度增加時，極小值的絕對值|Δθp|也增加。
圖9和圖10示出通過同樣的計算，針對殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率為如下情況的2個圖形所計算的結(jié)果(1)從100×μ0減少到50×μ0的情況，以及(2)從400×μ0減少到200×μ0的情況。
如該圖所示，在圖9(導(dǎo)磁率從100×μ0減少到50×μ0的情況)中，在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～150μm的范圍內(nèi)，以及在圖10(導(dǎo)磁率從400×μ0減少到200×μ0的情況)中，在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～70μm的范圍內(nèi)，表示極小值的頻率fp對應(yīng)于殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度增加而明顯地偏移到低頻側(cè)。
并且，在圖9(導(dǎo)磁率從100×μ0減少到50×μ0的情況)中，在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～40μm的范圍內(nèi)，以及在圖10(導(dǎo)磁率從400×μ0減少到200×μ0的情況)中，在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是1～10μm的范圍內(nèi)，極小值的絕對值|Δθp|對應(yīng)于殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度增加而增加。
導(dǎo)磁率的變化與Δθ的頻率響應(yīng)特性圖11是計算出導(dǎo)磁率的變化給f-Δθ線圖帶來的影響的結(jié)果。
在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是20μm、電阻率從4.0×106(1/Ωm)減少到3.08×106(1/Ωm)的情況下，將導(dǎo)電率的變化為如下情況的3個圖形進行比較(1)從200×μ0減少到50×μ0的情況，(2)從200×μ0減少到100×μ0的情況，以及(3)從200×μ0減少到150×μ0的情況。
當(dāng)導(dǎo)磁率的減少量增大時，Δθ的極小值Δθp明顯減小。并且，Δθ的極小值Δθp根據(jù)導(dǎo)磁率的變化量大小而顯著變化，另一方面，表示極小值Δθp的頻率fp的變化少許。
電阻率的變化與Δθ的頻率響應(yīng)特性圖12是計算出電阻率(導(dǎo)電率的倒數(shù))的變化給f-Δθ線圖帶來的影響的結(jié)果。
在殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度是20μm、導(dǎo)磁率從200×μ0減少到50×μ0的情況下，將導(dǎo)磁率的變化為下述的情況的3個圖形進行比較(1)從ρ2(＝25×10-8Ωm)增加到1.1×ρ2的情況，(2)從ρ2(＝25×10-8Ωm)增加到1.3×ρ2的情況，以及(3)從ρ2(＝25×10-8Ωm)增加到1.5×ρ2的情況。
當(dāng)電阻率的增加量增大時，Δθ的極小值Δθp增大。并且，Δθ的極小值根據(jù)導(dǎo)磁率的變化量大小而顯著變化，另一方面，表示極小值的頻率的變化少許。
通過實測確認對應(yīng)關(guān)系按以上通過計算所求出的對應(yīng)關(guān)系的存在也能使用以下所示的實驗結(jié)果來證實。
把SKD61鋼作為試樣的實測作為實施例1，以下示出針對進行了微粒子噴丸硬化處理的SKD61鋼確認出殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)與Δθ和fp的對應(yīng)關(guān)系的結(jié)果。
對SKD61鋼(硬度HRC48)實施分4級改變噴丸的噴射速度的微粒子噴丸硬化，制成殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)不同的4種試樣(樣品)。
圖13示出用X線檢查出所準(zhǔn)備的樣品的距表面的深度和殘余應(yīng)力分布的結(jié)果。
當(dāng)對由噴射條件的不同而引起的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)進行比較時，噴射條件1的噴射速度最快，產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力直到最深。
噴射速度僅次于噴射條件1快的是噴射條件2，其次是噴射條件3，噴射速度最低的是噴射條件4，從圖13中發(fā)現(xiàn)，殘余應(yīng)力隨著噴射速度的減少而減小，并且殘余應(yīng)力的產(chǎn)生深度變淺。
圖14～圖17示出在用X線進行殘余應(yīng)力測定之前，把本發(fā)明的方法應(yīng)用于上述噴射條件1～4的各試樣而獲得的f-Δθ線圖。
f-Δθ線圖的形狀根據(jù)噴射條件而明顯不同。從該結(jié)果可以看出，當(dāng)殘余應(yīng)力產(chǎn)生層變深時，出現(xiàn)Δθ的極值Δθp的頻率fp偏移到低頻側(cè)。并且，極小值的絕對值|Δθp|對應(yīng)于殘余應(yīng)力的大小和深度也變化，因而通過上述的計算所求出的對應(yīng)關(guān)系也能通過實測得到證實。
因此，針對想要進行非破壞檢查的試樣測定f-Δθ線圖，并將其與圖14～圖17的結(jié)果進行比較，從而可判定其殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)。
另外，在該情況下，利用表示極值的頻率fp或者極小值的絕對值|Δθp|是便利的。
并且，作為例如產(chǎn)生殘余應(yīng)力的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度的代表值，取殘余應(yīng)力最大值的50％的深度，當(dāng)從圖13～圖17求出該深度與fp的關(guān)系時，得到圖18。圖18是對產(chǎn)生殘余應(yīng)力的深度進行非破壞檢查的良好的校正曲線。
把SCr420鋼作為試樣的實測例作為實施例2，示出把對滲碳淬火后的SCr420鋼實施了微粒子噴丸硬化處理的鋼用作試樣，對殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)與Δθ和fp的對應(yīng)關(guān)系作了實測的結(jié)果。
圖19是用X線測定出對SCr420鋼進行微粒子噴丸硬化處理前后的殘余奧氏體量的深度分布的結(jié)果。滲碳淬火后的SCr420鋼包含殘余奧氏體，對其進行微粒子噴丸硬化處理，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，殘余奧氏體的含有量減少。
圖20是在X線測定前應(yīng)用本發(fā)明的方法而獲得的f-Δθ線圖。當(dāng)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時導(dǎo)磁率增大，因而可確認出，對應(yīng)于此，f-Δθ線圖具有極大值，從而證實了存在與從上述的計算結(jié)果求出的相同關(guān)系。
另外，如上所述，當(dāng)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時導(dǎo)磁率增大，以及該導(dǎo)磁率的變化表現(xiàn)為f-Δθ線圖的變化，因而根據(jù)f-Δθ線圖還能對試樣表面上的殘余奧氏體含有量的變化進行非破壞檢查。
非破壞檢查方法以上，如參照圖6～圖20所說明的那樣，確認出，在以檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性為一例而表示該頻率響應(yīng)特性的f-Δθ線圖中，明確表現(xiàn)出由于由噴丸硬化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的影響而變化的被處理材料表面的電磁特性的特征，并對應(yīng)于殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)而示出特征變化。
特別是，確認出，Δθ的極值Δθp和表現(xiàn)該極值Δθp的頻率fp對應(yīng)于殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度、殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率、電阻率(導(dǎo)電率)等的電磁特性而表現(xiàn)出特征變化。
本發(fā)明的非破壞檢查方法著眼于這種對應(yīng)關(guān)系，預(yù)先把配置在判明了殘余應(yīng)力分布的試樣(樣品)上的線圈(具有該線圈的檢查電路)中的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為例如f-Δθ線圖來取得，并把配置在成為檢查對象的試樣上的同樣的線圈(具有該線圈的檢查電路)中的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為同樣的方法(例如f-Δθ線圖)來取得，使用f-Δθ線圖來將兩者中的阻抗的頻率響應(yīng)特性進行比較，從而對檢查對象中的殘余應(yīng)力產(chǎn)生狀態(tài)進行檢查而不伴有檢查對象的破壞。
這種根據(jù)本發(fā)明的方法的檢查可以構(gòu)成為對例如樣品與檢查對象的f-Δθ線圖在容許誤差的范圍內(nèi)是否一致的檢查，可將例如經(jīng)過噴丸硬化處理作業(yè)線的噴丸硬化后的產(chǎn)品用作檢查對象，用來檢查所檢查的產(chǎn)品的殘余應(yīng)力與樣品相比較是否在容許誤差的范圍內(nèi)(是否是加工不良)。
并且，可以構(gòu)成如下預(yù)先取得殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)不同的多個樣品，并求出殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的變化，例如殘余應(yīng)力的產(chǎn)生深度、殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率、電阻率(或?qū)щ娐?的變化與f-Δθ線圖的變化的對應(yīng)關(guān)系，從而針對殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)未知的檢查對象，進行殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度、殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率、電阻率(導(dǎo)電率)的檢查或測定。
并且，通過測定各樣品中的殘余應(yīng)力值(例如表面上的殘余應(yīng)力值)，并取得與上述的各f-Δθ曲線的對應(yīng)關(guān)系，可用于殘余應(yīng)力值的測定，而且，在檢查對象是奧氏體系的鋼材的情況下，存儲奧氏體量的變化與f-Δθ線圖的變化的對應(yīng)關(guān)系，可以用于殘余奧氏體量的檢查或測定。
在樣品的f-Δθ線圖與檢查對象的f-Δθ線圖的比較中，如上所述Δθ的表示極值的Δθp及其絕對值|Δθp|以及產(chǎn)生上述極值的頻率fp針對殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的變化而表現(xiàn)出顯著變化，因而在本發(fā)明的方法中，在樣品數(shù)據(jù)與檢查對象數(shù)據(jù)的比較中，可使用Δθp、|Δθp|以及fp中的任意一個或者使多個組合來用作比較時的點。
非破壞檢查裝置圖3示出用于實施以上說明的非破壞檢查方法的本發(fā)明的非破壞檢查裝置作為一例。
如圖3所示，本發(fā)明的非破壞檢查裝置具有檢查電路和與該檢查電路連接的檢查裝置主體。
檢查電路設(shè)置有作為檢查對象的配置在噴丸硬化后的被處理材料上的線圈，在將線圈以規(guī)定間隔配置在檢查對象的噴丸硬化處理面上以使磁場產(chǎn)生方向成為與上述處理面正交的方向的狀態(tài)下，測定上述線圈，更詳細地說是測定具有上述線圈的檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，從而檢查在檢查對象中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
在圖示的實施方式中，上述檢查電路僅由線圈和將該線圈與檢查裝置主體間連接的電纜構(gòu)成，然而只要不背離本發(fā)明的目的，也可以在檢查電路中包含其他要素。
與該檢查電路連接的檢查裝置主體如圖4所示具有檢查信號產(chǎn)生單元，其由振蕩電路等構(gòu)成，把交流檢查信號輸出到上述的檢查電路；存儲單元，其用于存儲上述的樣品數(shù)據(jù)；測定單元，其用于測定檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性；以及CRT、液晶畫面、揚聲器等的顯示單元，其以視覺和/或聽覺方式顯示檢查結(jié)果，并且還具有中央處理裝置，其對上述各單元的動作進行總體控制。
并且，該檢查裝置主體還設(shè)置有用于把各種指令等輸入到該中央處理裝置的鍵盤、觸摸面板等的輸入單元。
上述中央處理裝置根據(jù)由預(yù)先設(shè)定的程序等所規(guī)定的動作來控制上述各單元的動作，通過執(zhí)行該中央處理裝置中的程序來執(zhí)行控制上述各單元的動作所需要的各種控制。
圖5示出表示由上述中央處理裝置所實現(xiàn)的各單元的功能框圖。
在圖5中，檢查信號控制單元使針對作為振蕩電路等的上述的檢查信號產(chǎn)生單元的輸入信號變化，控制由檢查信號產(chǎn)生單元輸出到檢查電路的檢查信號的頻率。
并且，計算單元根據(jù)由上述的測定單元所測定的檢查電路的例如阻抗來計算例如上述的Δθ，并求出所算出的Δθ的極值Δθp，以及根據(jù)需要求出其絕對值|Δθp|，而且指定產(chǎn)生該極值Δθp的檢查信號的頻率fp。
比較單元把上述計算單元的計算結(jié)果，例如檢查對象的Δθp、|Δθp|、fp等與預(yù)先存儲在上述的存儲單元內(nèi)的樣品數(shù)據(jù)進行比較。
判定單元根據(jù)該比較單元的比較結(jié)果，判定樣品數(shù)據(jù)與檢查對象數(shù)據(jù)的一致/不一致，或者在存儲單元內(nèi)作為樣品數(shù)據(jù)存儲有Δθp、|Δθp|、fp的變化與殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度、殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率和電阻率(導(dǎo)電率)等的對應(yīng)關(guān)系的情況下，根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系來判定殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度、導(dǎo)磁率和電阻率(導(dǎo)電率)。
判定單元的判定結(jié)果被輸出到上述的顯示單元，以視覺方式和聽覺方式來顯示。例如在判定單元的判定是判定樣品數(shù)據(jù)與檢查對象數(shù)據(jù)是否在容許誤差的范圍內(nèi)，例如是判定檢查對象的加工不良等的情況下，可以將判定結(jié)果通過揚聲器產(chǎn)生警告音、或者使警告燈亮燈等來進行顯示，并且，在對殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度、導(dǎo)磁率、電阻率(導(dǎo)電率)等進行判定的情況下，可以將判定結(jié)果作為數(shù)值等顯示在CRT或液晶畫面等上。
權(quán)利要求
1.一種噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，該方法是把實施了噴丸硬化的鋼材作為檢查對象的殘余應(yīng)力檢查方法，其特征在于，在該方法中把設(shè)置在檢查電路內(nèi)的線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且判明了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的樣品的噴丸硬化處理面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，并將其作為樣品數(shù)據(jù)來取得；把設(shè)置在上述檢查電路內(nèi)的線圈配置在上述檢查對象的噴丸硬化處理面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，并將其作為檢查對象數(shù)據(jù)來取得；把上述檢查對象數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)在上述樣品中所判明的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)來檢查上述檢查對象中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，其特征在于，對應(yīng)于上述輸入信號的頻率的變化，把在上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角的變化作為上述阻抗的頻率響應(yīng)特性來測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，其特征在于，把設(shè)置在上述檢查電路內(nèi)的線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且未進行噴丸硬化處理的基準(zhǔn)材料的表面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，把上述檢查電路中的電壓和電流的相位角的變化作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來取得；使用上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)的差和上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢查對象數(shù)據(jù)的差來把上述樣品數(shù)據(jù)與上述檢查對象數(shù)據(jù)進行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，其特征在于，將表示上述相位角差相對于頻率的變化而變化的峰值的值作為極值來求出，把上述極值和/或產(chǎn)生上述極值的頻率用作上述檢查對象數(shù)據(jù)和樣品數(shù)據(jù)的比較點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任意一項所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，其特征在于，根據(jù)上述檢查對象數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)的比較，檢查或測定通過噴丸硬化而產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任意一項所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法，其特征在于，根據(jù)上述檢查對象數(shù)據(jù)與上述樣品數(shù)據(jù)的比較，檢查或測定通過賦予由噴丸硬化引起的殘余應(yīng)力而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率和/或電阻率。
7.一種噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，該裝置是把實施了噴丸硬化的鋼材作為檢查對象的殘余應(yīng)力檢查裝置，其特征在于，該裝置具有檢查電路，其具有配置在檢查對象上的線圈；檢查信號產(chǎn)生單元，其在使頻率變化的同時，把交流信號輸出到上述檢查電路；測定單元，其測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性；存儲單元，其將把上述檢查電路的上述線圈配置在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且判明了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)的樣品上而測定的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為樣品數(shù)據(jù)來存儲；比較單元，其將把上述檢查電路的上述線圈配置在上述檢查對象上而測定的上述檢查電路的阻抗的頻率響應(yīng)特性作為檢查對象數(shù)據(jù)，把該檢查對象數(shù)據(jù)與存儲在上述存儲單元內(nèi)的上述樣品數(shù)據(jù)進行比較；以及判定單元，其根據(jù)上述比較單元的比較結(jié)果，基于在上述樣品中所判明的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)來判定上述檢查對象中的殘余應(yīng)力的產(chǎn)生狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述測定單元把對應(yīng)于上述輸入信號的頻率的變化而在上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角的變化作為上述檢查對象數(shù)據(jù)來測定；并且上述存儲單元把對應(yīng)于輸入信號的頻率的變化而在上述樣品上的上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角的變化作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述存儲單元把在與上述檢查對象相同材質(zhì)、且未進行噴丸硬化處理的基準(zhǔn)材料上的上述檢查電路中產(chǎn)生的電壓和電流的相位角的變化作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來存儲；并且上述比較單元把上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和上述樣品數(shù)據(jù)的差與上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和上述檢查對象數(shù)據(jù)的差進行比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，其特征在于，把表示上述相位角差相對于頻率的變化而變化的峰值的值作為極值，上述比較單元把上述極值和/或產(chǎn)生上述極值的頻率作為上述檢查對象數(shù)據(jù)和樣品數(shù)據(jù)的比較點。
11.根據(jù)權(quán)利要求7～10中的任意一項所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述存儲單元把殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度的變化與伴隨該殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度的變化而變化的上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲；并且上述判定單元對應(yīng)于上述比較單元的比較結(jié)果，根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系來判定產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的形成深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7～11中的任意一項所述的噴丸硬化處理面的非破壞檢查裝置，其特征在于，上述存儲單元把殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率和/或電阻率的變化與伴隨該導(dǎo)磁率和/或電阻率的變化而變化的上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性的對應(yīng)關(guān)系作為上述樣品數(shù)據(jù)來存儲；并且上述判定單元對應(yīng)于上述比較單元的比較結(jié)果，根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系來判定產(chǎn)生在檢查對象表面上的殘余應(yīng)力產(chǎn)生層的導(dǎo)磁率和/或電阻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴丸硬化處理面的非破壞檢查方法和裝置，可在較短時間內(nèi)容易地測定包含被處理材料的深度方向的分布狀態(tài)的噴丸硬化處理面的殘余應(yīng)力分布而不伴有被處理材料的破壞。把設(shè)置在上述檢查電路內(nèi)的線圈配置在上述檢查對象的噴丸硬化處理面上，并在使頻率變化的同時，把交流信號輸入到該檢查電路，測定上述檢查電路中的阻抗的頻率響應(yīng)特性，并將其作為檢查對象數(shù)據(jù)來取得，把該檢查對象數(shù)據(jù)與在殘余應(yīng)力產(chǎn)生狀態(tài)已知的樣品中所取得的阻抗的頻率響應(yīng)特性進行比較。
文檔編號B24C3/06GK101093205SQ200710108910
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者小島隆, 熊谷正夫, 星川潔, 石橋正三 申請人:株式會社不二制作所