CNC加工部品の内部欠陥に対する超音波探傷ソリューション
導入：なぜCNC加工部品には内部欠陥検査が必要なのか？
精密加工において、部品品質は寸法精度や表面粗さだけでなく、内部構造の健全性に大きく依存します。Newayのエンジニアとして、日々の品質管理の中で、外観上はまったく問題がないように見えるCNC加工部品の内部に、さまざまな潜在欠陥が存在しているケースをしばしば確認します。これらの隠れた欠陥は、部品が実際の使用環境に投入された後、重大な故障を引き起こす「時限爆弾」のような存在となり得ます。
現代産業における部品信頼性への要求は年々高まっており、特に航空宇宙、医療機器、エネルギー設備といった重要分野では顕著です。わずかな内部ポアや微小なクラックであっても、システム全体の破壊につながる可能性があります。そのため、効果的な非破壊検査によって部品の「健康診断」を包括的に行うことが不可欠です。数ある検査技術の中でも、超音波探傷はその特有の利点から、内部欠陥検出において当社が最も重視している方法となっています。
超音波探傷（UT）技術の解説：原理とメリット
超音波探傷はどのように機能するのか？
超音波探傷の基本原理は、高周波音波が材料中を伝搬する挙動に基づいています。超音波が均質な材料中を進む場合、その進行方向とエネルギーは一定に保たれますが、欠陥など異なる界面に到達すると、その一部エネルギーが反射されます。この反射エコーを解析することで、内部欠陥の位置・大きさ・性状を高精度に把握することができます。
当社ラボの超音波探傷システムは主に、超音波プローブ、パルス発生器、受信器、および信号表示ユニットから構成されています。プローブは送受信の両方の役割を担い、結合剤を介して部品表面に密着させることで、音波の伝達効率を確保します。音波が部品内部に入ると、内部を伝搬しながら異なる媒体界面に当たった際にエコーを発生させます。これらのエコー信号は増幅・処理され、画面上に波形として表示されます。熟練した技術者は、この波形の特徴を読み取り、部品内部の品質を正確に評価します。
UTはX線検査や磁粉探傷と比べてどのような優位性があるのか？
他の非破壊検査方法と比較して、超音波探傷には代替しがたい多くの利点があります。まず挙げられるのが優れた透過能力です。UTは大型鍛造品や厚肉部品の内部欠陥検出に対応でき、X線検査では限界があるようなケースでも適用可能です。さらに、超音波探傷は平面状欠陥に対して特に高感度であり、音線に対して直交する方向に存在するクラックや未融合などの重大な不連続部を確実に検出できます。
感度の面では、UTは非常に小さな欠陥も検出可能で、理論上は音波の波長の半分程度の大きさに相当する指示エコーまで識別できます。加えて、装置は比較的コンパクトでコスト効率にも優れ、X線のような放射線リスクもありません。これらの特徴により、超音波探傷は当社の精密加工サービスにおける品質保証システムの中で、欠かすことのできない検査手段となっています。
CNC加工部品における代表的な内部欠陥の種類
凝固収縮ポロシティおよび疎密（ルーズネス）
これらの欠陥は主に鋳造品および一部の鍛造品に見られます。超合金の機械加工において、凝固時の体積収縮が原因でポロシティや疎密が形成されることがあります。このような欠陥は機械的特性を著しく低下させ、繰り返し荷重が加わる環境下では疲労クラックの起点になりやすくなります。
内部クラックおよび非金属介在物
内部クラックは、原材料の製鋼過程における冶金的欠陥に由来する場合や、多軸加工の際に残留応力が解放されることで誘発される場合があります。酸化物や硫化物といった非金属介在物は、製鋼プロセス中に材料内部に取り込まれるものです。チタン合金加工やステンレス鋼加工では、これらの介在物が耐食性や疲労強度を大きく損なう要因となることがあります。
未融合およびポロシティ
積層造形部品や溶接構造部品において、未融合は一般的なプロセス欠陥の一つです。試作製造や少量生産の際には、材料中のガスや不適切なプロセスパラメータが原因でポロシティが発生する場合があります。これらの欠陥は有効断面積を減少させ、使用中の応力集中を引き起こす要因となります。
Newayの超音波探傷ソリューションとサービスプロセス
ステップ1：事前相談とカスタム検査計画の策定
当社のサービスは、お客様のニーズに対する詳細なヒアリングから始まります。エンジニアリングチームは、部品の使用条件、受入基準、想定される欠陥タイプを総合的に評価し、その情報に基づいて最適な検査計画を設計します。この段階では、お客様とのコミュニケーションを特に重視し、コスト面と技術面の両方でバランスの取れたソリューションとなるよう調整を行います。
ステップ2：表面処理と探触子の結合
検査の前には適切な表面処理が必要であり、一般的にはRa ≤ 6.3μm程度の表面粗さを確保します。探触子と部品表面の間に空気層が残らないよう、専用の結合剤を使用して音波の伝達効率を高めます。形状が複雑な部品については、走査の安定性を確保するために専用のプローブ治具を設計します。
ステップ3：高性能UT装置による走査とデータ取得
Newayでは、高度なフェーズドアレイ超音波探傷システムを採用しており、さまざまな周波数のプローブを用いて、材料や検査要件に合わせた最適な条件で検査を行います。検査中、技術者は事前に設定された走査パスに従い、対象部位を完全にカバーするように走査を実施します。同時に、すべてのデータはリアルタイムで記録され、後続の詳細解析に使用されます。
ステップ4：データ解析と専門的な検査報告書の発行
データ取得後、レベルII以上の認証を有する技術者が詳細な評価を行います。関連する規格に基づき、検出された不連続部について分類・定量評価・位置特定を行い、結果・欠陥指示図・エンジニアリング観点からの推奨事項を含む正式な検査報告書を発行します。すべての検査データと報告書は完全なトレーサビリティを確保するためにアーカイブ管理されます。
重要産業分野における超音波探傷の活用事例
航空宇宙：エンジンブレードおよびランディングギア部品
航空宇宙分野では、当社はタービンブレードや重要なランディングギア部品向けに超音波検査サービスを提供しています。これらの部品は多くの場合、インコネル718などの耐熱合金で製造されており、その内部健全性は飛行安全に直結します。当社の専用検査手順により、極めて小さな内部欠陥であっても確実に検出し、お客様の安全要求に応える強固な品質保証を実現しています。
医療分野：インプラントおよび手術器具
医療機器メーカ向けには、整形外科用インプラントや高精度手術器具などの部品に対して超音波検査を実施しています。これらの多くは、生体適合性に優れたTi-6Al-4Vなどの材料で作られており、危険な内部欠陥は一切許容されません。当社の検査サービスは、医療機器産業における厳格な規制要件への適合を、お客様が確実に達成できるよう支援します。
エネルギー分野：タービンローターおよび圧力容器部品
発電産業では、タービン発電機ローターや各種圧力負荷部品に対して超音波探傷を行っています。これらの部品は高温・高圧環境下で稼働するため、内部欠陥が重大事故の原因となる可能性があります。当社の検査ソリューションは、潜在的なリスクを早期に特定し、設備の安全で安定した稼働を支えます。同様に、石油・ガス分野におけるバルブボディやマニホールドなどの重要部品の検査も、当社の得意分野の一つです。
超音波探傷でNewayを選ぶメリット
Newayでは、超音波探傷を包括的なワンストップ製造サービスの重要な一部と位置づけています。当社の強みは、高度な検査設備と認証技術者を有することにとどまらず、製造プロセスそのものに対する深い理解を兼ね備えている点にあります。製造会社として、さまざまな欠陥がどのようなメカニズムで発生し、どの程度のリスクを伴うのかを熟知しており、お客様に対して技術的に有益な評価と具体的な改善提案を行うことができます。
当社の検査チームはASNTおよびEN473などの国際認証を取得しており、原材料の受入検査から最終製品の検査までをカバーする包括的なプロセスを構築しています。熱処理を施した部品に対しては、熱処理過程で発生する可能性のある微細クラックに特に注意を払い、バリ取り・ポリッシュ処理を行った部品については、表面状態が検査精度に影響しないよう配慮しています。
材料面では、一般的なステンレス鋼SUS304から各種特殊合金に至るまで、幅広い金属材料の音響特性を熟知しており、それぞれの材料に最適な検査パラメータを設定しています。材料特性に応じた検査条件の最適化能力により、お客様に対して、より正確で信頼性の高い検査結果を提供することが可能です。
