专利名称：铝压铸部件强度评价方法、铝压铸部件以及铝压铸部件的缺陷检测方法
技术领域：
本发明涉及铝压铸部件的强度评价方法、铝压铸部件以及铝压铸部件的缺陷检测方法，例如适用于车辆的电动助力转向装置中使用的部件等。
背景技术：
例如在车辆的电动助力转向装置中使用的柱壳体(column housing)等是由招压铸部件构成的。作为这种铝压铸部件，例如有下述专利文献I中记载的技术。在该专利文献I中，在使铝压铸部件的壁厚成为5mm以下的状态下，使洛氏硬度成为HRB50以上，由此能够实现制造成本的削减，即使产生了铸造缺陷，也能够得到高强度、高品质的铝压铸部件。此夕卜，作为这种铝压铸部件的强度评价方法，例如有下述专利文献2和专利文献3中记载的技术。其中，在专利文献2中，例如对铸造品照射超声波并根据来自铸造品的声波信息来检测 铸造品的铸件气孔和断裂冷硬层，取得第I内部缺陷三维分布数据，对相同的铸造品进行X线CT测量，从铸造品的多个截面图像中检测铸造品的铸件气孔而取得第2内部缺陷三维分布数据，对第I内部缺陷三维分布数据与第2内部缺陷三维分布数据进行比较来取得铸造品的断裂冷硬层的三维分布数据。此外，在专利文献3中，从在铝压铸部件的浇口附近的浇道部内凝固的熔融金属上切割出检查片，计算在作为该检查片的切割面的检测面上露出的断裂冷硬层的面积相对于检测面的面积的面积率，对该面积率和预定的基准值进行比较来判断铝压铸部件的不良。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2009-108095号公报专利文献2 :日本特开2005-91288号公报专利文献3 :日本特开2007-111728号公报
发明概要发明要解决的课题但是，关于所述专利文献I中记载的铝压铸部件，是对5mm以下的试验片的强度进行了评价，而未对实际的铝压铸部件的强度进行评价。此外，关于所述专利文献2中记载的铝压铸部件的强度评价方法，毕竟只是检查了铝压铸部件的浇道部内的凝固的熔融金属，而不是铝压铸部件自身的评价。与此相对，所述专利文献I中记载的铝压铸部件的强度评价方法能够进行铝压铸部件自身的评价，但是，实质上很难对例如较大的铝压铸部件或复杂的铝压铸部件的所有部分进行检查。实际的铝压铸部件不能避免铸件气孔等内部缺陷，有时会以该内部缺陷为起点发生破坏。此外，铝压铸部件在大多情况下形成为复杂的形状，即使例如利用超声波探伤对内部缺陷进行探伤，也不清楚应该在哪部分进行强度评价。此夕卜，针对实际的铝压铸部件，取得利用超声波探伤得到的内部缺陷三维分布数据、并取得利用X线CT得到的内部缺陷三维分布数据，从而对两者进行比较来取得断裂冷硬层的分布数据是极其困难的。本发明是着眼于上述那样的问题点而完成的，其目的在于使用超声波探伤准确地评价实际的铝压铸部件。具体而言，目的在于，提供能够准确地评价实际的铝压铸部件的强度，能够得到预定强度的铝压铸部件的铝压铸部件强度评价方法以及铝压铸部件。此外，目的在于，提供能够准确地检测实际的铝压铸部件的内部缺陷、尤其是断裂冷硬层的状态的铝压铸部件的缺陷检测方法。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本发明的一个方式的铝压铸部件强度评价方法是评价铝压铸部件的强度的方法，该铝压铸部件强度评价方法的特征在于，对预先通过应力分析求出的铝压铸部件的高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。此外，评价铝压铸部件的强度的方法的特征在于，针对在预先进行的所述铝压铸 部件的弯曲试验中发生了破坏、并且对该铝压铸部件预先进行应力分析而求出的高应力部，对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。此外，本发明的一个方式的铝压铸部件通过所述铝压铸部件强度评价方法进行了强度评价，该铝压铸部件的特征在于，所述高应力部的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为0. 8mm2以下。此外，优选的是所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的部件。此外，也可以是所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的柱壳体，所述高应力部是所述柱壳体的夹持部。此外，本发明的一个方式的铝压铸部件强度评价方法是评价铝压铸部件的强度的方法，该铝压铸部件强度评价方法的特征在于，针对在预先进行的所述铝压铸部件的扭转试验中发生了破坏、并且对该铝压铸部件预先进行应力分析而求出的高应力部,对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。此外，本发明的一个方式的铝压铸部件通过所述铝压铸部件强度评价方法进行了强度评价，该铝压铸部件的特征在于，所述高应力部的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为0. 8mm2以下。此外，优选的是所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的部件。此外，也可以是所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的柱壳体，所述高应力部是所述柱壳体的钥匙锁(keylocck)部。此外，本发明的一个方式的铝压铸部件的缺陷检测方法的特征在于，以使利用超声波探伤得到的图像和利用X线CT得到的图像的与同一缺陷对应的缺陷面积相同的方式预先调整两者的图像输出，对铝压铸部件的预先设定的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，对该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用超声波探伤得到的缺陷总量，对所述铝压铸部件的预定范围的内部缺陷进行X线CT，对该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用X线CT得到的缺陷总量，从利用所述超声波探伤得到的缺陷总量中减去利用X线CT得到的缺陷总量来计算所述铝压铸部件的预先设定的预定范围的断裂冷硬层总量。此外，优选的是在求取利用所述超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，针对缺陷面积为预先设定的预定面积以上的缺陷面积求出缺陷面积总和。此外，优选的是在求取所述利用所述超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，针对预定范围的每个缺陷面积制作内部缺陷的个数的直方图。发明的效果
由此，根据本发明的一个方式的铝压铸部件强度评价方法，对预先通过应力分析求出的铝压铸部件的高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度，因此，能够对实际的铝压铸部件的强度进行准确的评价。此外，针对在预先进行的弯曲试验中发生了破坏、并且预先通过应力分析求出的铝压铸部件的高应力部，对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度，因此，能够对实际的铝压铸部件的强度进行准确的评价。此外，针对在预先进行的扭转试验中发生了破坏、并且预先通过应力分析求出的铝压铸部件的高应力部，对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度，因此，能够对实际的铝压铸部件的强度进行准确的评价。此外，根据本发明的一个方式的铝压铸部件，通过本发明的铝压铸部件强度评价方法进行了强度评价，且高应力部的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为0. Smm2以下，由此能够得到预定强度的铝压铸部件。此外，根据本发明的一个方式的铝压铸部件的缺陷检测方法，以使利用超声波探伤得到的图像和利用X线CT得到的图像的与同一缺陷对应的缺陷面积相同的方式，预先调整两者的图像输出，对铝压铸部件的预先设定的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，对该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用超声波探伤得到的缺陷总量。此外，对铝压铸部件的相同预定范围的内部缺陷进行X线CT，对该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用X线CT得到的缺陷总量，从利用超声波探伤得到的缺陷总量中减去利用X线CT得到的缺陷总量来计算铝压铸部件的预先设定的预定范围的断裂冷硬层总量。由此，能够准确地检测铝压铸部件的内部缺陷，尤其是断裂冷硬层的状态。此外，在求取利用超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，如果针对缺陷面积为预先设定的预定面积以上的缺陷面积求出缺陷面积的总和，则能够进一步准确地检测铝压铸部件的内部缺陷，尤其是断裂冷硬层的状态。此外，在求取利用超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，如果针对预定范围的每个缺陷面积制作内部缺陷的个数的直方图，则能够容易地识别铝压铸部件的内部缺陷状态。
图I是示出本发明的铝压铸部件强度评价方法的第I实施方式的说明图。图2是示出图I的铝压铸部件强度评价方法中的内部缺陷探伤的说明图。图3是第I实施方式中的铝压铸部件的破坏部的说明图。图4是第I实施方式中的铝压铸部件的高应力部的说明图。 图5是第I实施方式中的铝压铸部件的高应力部的说明图。图6是在第I实施方式中利用图2的内部缺陷探伤得到的图像的说明图。图7是在第I实施方式中利用图2的内部缺陷探伤得到的探伤图像。图8是对图7的探伤图像进行二值化后的图像。图9是利用图像分析从图8的二值化探伤图像中计算出内部缺陷面积的说明图。图10是示出第I实施方式中的内部缺陷面积和弯曲试验载荷之间的关系的说明图。图11是示出本发明的铝压铸部件强度评价方法的第2实施方式的、因铝压铸部件的扭转试验产生的破坏部的说明图。图12是第2实施方式中的铝压铸部件的高应力部的说明图。图13是第2实施方式中的铝压铸部件的高应力部的说明图。图14是在第2实施方式中利用图2的内部缺陷探伤得到的探伤图像。图15是对图14的探伤图像进行二值化后的图像。图16是利用图像分析从图15的二值化探伤图像中提取出内部缺陷面积的图像。图17是示出第2实施方式中的内部缺陷面积和弯曲试验载荷之间的关系的说明图。图18是在本发明的铝压铸部件的缺陷检测方法的一个实施方式中，利用超声波探伤得到的断裂冷硬层和铸件气孔的图像以及截面照片图像。图19是针对长条状试样，利用超声波探伤和X线CT得到的铸件气孔和断裂冷硬层的图像以及断裂冷硬层的照片图像。图20是针对拉伸试验片，利用超声波探伤和X线CT得到的铸件气孔和断裂冷硬层的图像以及断裂面的照片图像。图21是利用超声波探伤和X线CT得到的人工缺陷的图像以及照片图像。图22是铝压铸部件的利用超声波探伤和X线CT得到的铸件气孔和断裂冷硬层的图像。图23是利用超声波探伤和X线CT得到的断裂冷硬层的图像以及截面照片图像。图24是利用超声波探伤得到的内部缺陷的图像以及缺陷面积、缺陷面积的直方图、由缺陷面积的总和构成的缺陷总量的说明图。图25是断裂冷硬层的总量计算的说明图。
具体实施例方式接着，参照附图来说明本发明的铝压铸部件强度评价方法的第I实施方式。图I是在本实施方式的铝压铸部件强度评价方法中使用的6轴活动超声波探伤装置的说明图，图Ia是装置的整体图，图Ib是被探伤物和转台的详细图，图Ic是内部缺陷探伤的说明图。图中的标号I是本实施方式中作为强度评价对象的铝压铸部件，例如是电动助力转向装置的柱壳体。在本实施方式中，在转台2上搭载铝压铸部件(柱壳体)I，一边使转台2旋转一边使探头(探针)3从上方朝下方移动，对铝压铸部件I的内侧进行螺旋状探伤。本实施方式的铝压铸部件(柱壳体)I具有圆筒部，因此，利用超声波探伤装置对该圆筒部的后述高应力部进行探伤，检测内部缺陷。在探伤时，如图2a所示，在铝压铸部件I的表面回波与底面回波之间设定了评价门限。评价门限是指探伤范围。在超声波探伤中，从探头3振荡出的超声波在铝压铸部件 I的表面和底面发生反射而返回。其反射波分别成为表面回波、底面回波。如图2b所示，在铝压铸部件I的探伤范围内部存在内部缺陷4的情况下，在表面回波与底面回波之间、SP评价门限的范围内显现出缺陷回波。表面回波的时亥_底面回波的时刻是已知的，因此，处于两个时刻之间的回波就是缺陷回波。并且，使用了在铝压铸部件I的内部图示出该缺陷回波的最大回波的方法。另外，设作为本实施方式的铝压铸部件I的柱壳体的圆筒部内径为(p38mm、探伤范围为该圆筒部的轴线方向90_的范围。此外，对铝压铸部件(柱壳体)I的圆筒部的内周面进行车削加工比较容易检测出缺陷回波。在探伤之前，进行了作为铝压铸部件I的柱壳体的弯曲试验。弯曲试验的结果是，在图3所示的A部分处、具体而言是在夹持部处发生了破坏(断裂)。另一方面，进行了铝压铸部件(柱壳体)I的应力分析，结果可知，同样作为夹持部的图4所示的B部分是高应力部。对两者进行比较可知，在通过应力分析得到的铝压铸部件I的高应力部处、即柱壳体的夹持部处发生了破坏。即，在该高应力部(夹持部)处容易产生例如以内部缺陷为起点的破坏，因此对高应力部(夹持部)的内部缺陷进行了探伤。在图5中，示出了本实施方式的铝压铸部件(柱壳体)1的高应力部(夹持部)5。图中的黑框内相当于高应力部(预定范围)5。包含该高应力部(夹持部)5在内，对铝压铸部件(柱壳体)1的内部进行超声波探伤，在如图6所示地将该铝压铸部件(柱壳体)1的圆筒部的内部展开后的图上不出内部缺陷。图7是利用超声波探伤得到的探伤图像，图7a是铝压铸部件(柱壳体)I的圆筒部的板厚的中央附近的探伤图像，图7b是铝压铸部件(柱壳体)I的圆筒部的外表面附近(图4的上表面附近)的探伤图像。如上所述，探伤范围是在高度方向上为90mm的圆筒部的整个内周，因此图像的横轴为119mm(内径(p38mm的内周)，纵轴为90mm。针对该探伤图像，将50%回波强度设为阈值，在阈值以上和阈值以下进行二值化而分色后的图像是图8。图中的黑色部分是回波强度50%以上的内部缺陷。并且，对图8所示的回波强度50%以上的内部缺陷各自的面积进行图像分析后成为图9。另外，关于像素数，如果为50像素以下(面积小于0. 2_2)，则判断为在强度上没有问题，从内部缺陷的面积评价对象中排除。下述表I是这样分析后的所有内部缺陷的面积。其中，处于前述的高应力部(夹持部)5内的内部缺陷是表中的No. 5。另外，在高应力部(夹持部)5内存在多个内部缺陷的情况下，提取最大的内部缺陷的面积，并对该面积进行了评价。表I
权利要求
1.一种铝压铸部件强度评价方法，其是评价铝压铸部件的强度的方法，该铝压铸部件强度评价方法的特征在于，对预先通过应力分析求出的铝压铸部件的高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。
2.一种铝压铸部件强度评价方法，其是评价铝压铸部件的强度的方法，该铝压铸部件强度评价方法的特征在于，针对在预先进行的所述铝压铸部件的弯曲试验中发生了破坏、并且对该铝压铸部件预先进行应力分析而求出的高应力部，对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。
3.—种铝压铸部件，该铝压铸部件通过所述权利要求I或2的铝压铸部件强度评价方法进行了强度评价，该铝压铸部件的特征在于，所述高应力部的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为0. 8mm2以下。
4.根据权利要求3所述的铝压铸部件，其特征在于，所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的部件。
5.根据权利要求3所述的铝压铸部件，其特征在于，所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的柱壳体，所述高应力部是所述柱壳体的夹持部。
6.一种铝压铸部件强度评价方法，其是评价铝压铸部件的强度的方法，该铝压铸部件强度评价方法的特征在于，针对在预先进行的所述铝压铸部件的扭转试验中发生了破坏、并且对该铝压铸部件预先进行应力分析而求出的高应力部，对该高应力部的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件具有预定强度。
7.—种铝压铸部件，该铝压铸部件通过所述权利要求6的铝压铸部件强度评价方法进行了强度评价，该铝压铸部件的特征在于，所述高应力部的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为0. 8mm2以下。
8.根据权利要求7所述的铝压铸部件，其特征在于，所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的部件。
9.根据权利要求7所述的铝压铸部件，其特征在于，所述铝压铸部件是在车辆的电动助力转向装置中使用的柱壳体，所述高应力部是所述柱壳体的钥匙锁部。
10.一种铝压铸部件的缺陷检测方法，其特征在于，以使利用超声波探伤得到的图像和利用X线CT得到的图像的与同一缺陷对应的缺陷面积相同的方式预先调整两者的图像输出，对铝压铸部件的预先设定的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，对该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用超声波探伤得到的缺陷总量，对所述铝压铸部件的预定范围的内部缺陷进行X线CT，对该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷进行图像分析来求出缺陷面积，计算该预定范围的利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和作为利用X线CT得到的缺陷总量，从利用所述超声波探伤得到的缺陷总量中减去利用X线CT得到的缺陷总量来计算所述铝压铸部件的预先设定的预定范围的断裂冷硬层总量。
11.根据权利要求10所述的铝压铸部件的缺陷检测方法，其特征在于，在求取利用所述超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，针对缺陷面积为预先设定的预定面积以上的缺陷面积求出缺陷面积总和。
12.根据权利要求10或11所述的铝压铸部件的缺陷检测方法，其特征在于，在求取所述利用所述超声波探伤得到的内部缺陷的缺陷面积总和以及利用X线CT得到的内部缺陷的缺陷面积总和时，针对预定范围的每个缺陷面积制作内部缺陷的个数的直方图。
全文摘要
本发明提供能够准确地评价实际的铝压铸部件的强度的铝压铸部件强度评价方法。对预先通过应力分析求出的铝压铸部件(1)的高应力部(5)的预定范围的内部缺陷进行超声波探伤，在该预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积为预定值以下时，评价为该铝压铸部件(1)具有预定强度，由此能够准确地评价实际的铝压铸部件(1)的强度。此外，通过所述铝压铸部件强度评价方法进行强度评价，将高应力部(5)的预定范围的内部缺陷的最大缺陷面积设为0.8mm2以下，由此能够得到预定强度的铝压铸部件(1)。
文档编号G01N29/44GK102782487SQ201180002918
公开日2012年11月14日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年2月28日
发明者三邑宗隆, 冲田滋 申请人:日本精工株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
