鋳造品の非破壊検査：品質と信頼性の確保

お客様が鋳造品に内部欠陥がないことを確認したい場合、非破壊検査（NDT）を依頼できます。NDTは金属鋳造品の品質を検証するための多様な技術を包含します。

鋳造品検査の理由

鋳造は溶融金属を空洞に注ぎ、冷却凝固させる工程です。液体である以上、金属の流れ方には常に変動があり、欠陥を生じさせる可能性があります。パターンの慎重な設計と鋳造プロセスの管理により発生を最小限に抑えられますが、リスクを完全に排除することはできません。

鋳造欠陥は表面に現れる場合もあれば、鋳造部品内部に潜む場合もあります。高荷重がかかる領域に存在すれば部品破損につながります。熟練パターンメーカーは金属凝固の経験を活かし、発生した欠陥が許容領域に留まるよう努めます。しかし、それが不可能な場合はNDTの実施が賢明です。

また、鋳造品が大幅な機械加工を受ける場合（砂型鋳造でインベストメント鋳造より一般的）、事前に欠陥を発見すれば時間とコストを節約できます。

冷却による収縮はクラックを引き起こします。クラックは部品表面に達することもあれば、純粋に内部に留まることもあります。表面クラックは非常に薄く、砂型鋳造では特にテクスチャーのある鋳肌によって肉眼ではほぼ見えません。

鋳造品を破損させるその他の欠陥には、ガス孔（ポロシティ）と介在物があります。両者は表面に見えることもありますが、往々にして鋳肌の下に潜んでいます。

鋳造品の欠陥検出には多くの方法があります。最も広く用いられる手法を、容易・低コストから困難・高コストの順に概ねランク付けすると以下の通り。

それぞれを詳しく見ていきます。

これらは表面開口クラックを検出します。磁粉探傷はクラックに磁束が集中する性質を利用し、磁性粒子を引き寄せてクラックを可視化。鉄系材料のみに適用可能です。

浸透探傷は鉄系・非鉄系両方に対応。低粘度液体が毛細管現象でクラック内に浸透。浸透後、表面を拭き取ると染料がクラックを浮き彫りにします。

超高周波音波を鋳造品に送り込み、反射波やエコーを聴取。音波が材料密度の変化に遭遇する場所で反射が生じます。

超音波探傷には複数の手法があり、求める欠陥タイプと必要な速度・プロセスレートにより選択されます。内部クラック、ガス孔、介在物の検出に一般的に非常に有効ですが、装置が高価で熟練オペレーターが必要です。

表面直下の欠陥を検出。材料特性（硬度など）の指標としても利用可能。磁場を生成し、不連続部の存在で磁場が乱されることを利用します。

主に鉄系金属で用いられますが、非鉄系にも適用可能。装置は比較的安価ですが、再現性のある結果を得るには高度に訓練されたオペレーターが必要です。

鋳造品内部を透視する「ゴールドスタンダード」はX線。ガス孔などによる密度差を可視化します。ただし、クラックの検出能力はクラックがX線ビームに対してどのように向いているかに依存します。

X線装置は高価で安全プロトコルと高度に訓練されたオペレーターを必要とします。また、鉄製など大型・高密度鋳造品を透視するには高出力が必要です。

CTは3D X線の一種。部品をビーム内で回転させ、得られた画像を3D画像として処理。あらゆる方向から回転・観察可能。鋳造品検査において比類なき手法ですが、高価で時間がかかります。

全ての鋳造品にNDTが必要というわけではなく、用途とリスク度合いによります。お客様が必要と判断した場合、具体的な詳細は購入契約の一部とするべきです。NDTオプションの詳細についてはお問い合わせください。

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