鍛造部品の非破壊検査を理解する

高精度に設計された鍛鋼部品に投資したものの、内部の隠れた欠陥がその強度を損なっていたことが判明する状況を想像してみてください。航空機のランディングギア、自動車のサスペンションアーム、あるいは石油プラットフォームのフランジの製造においては、リスクは極めて高くなります。そのため、鍛造部品に対する非破壊検査は、現代の製造検査およびNDTプロトコルにおいて不可欠なものとなっているのです。

そもそも非破壊検査とは何でしょうか？NDTとは、部品の完全性を評価する際に、その部品を変更したり損傷させたりすることなく行う検査手法を指します。NDE（非破壊評価）やNDI（非破壊検査）とも呼ばれます。これらの用語は業界で同じ意味として使い分けられています。この手法の優れた点は、 ULMA Forged Solutions 破壊検査ではサンプルの一部しか検査できないのに対し、非破壊検査（NDT）では生産されたすべての個品を検査できるため、製品の安全性と信頼性が大幅に向上します。

鍛造部品が特殊な検査方法を必要とする理由

鋳造と鍛造を比較する場合、材料構造の違いが、なぜ鋼材の鍛造に独自の検査アプローチが必要となるのかを説明しています。鍛造は結晶粒組織を微細化し、鋳造では実現不可能な方向性のある強度を創出します。鍛造に伴う熱間および冷間加工プロセスにより、優れた機械的特性—高い延性、耐衝撃性、疲労性能—が得られます。

しかし、これは鍛造部品に欠陥がないことを意味するわけではありません。構造的完全性に関しては、繰り返し鋳造より鍛造部品が優れているとされていますが、鍛造プロセス自体がわずかな不具合を引き起こす可能性があります。金型設計の不完全さ、温度変動、あるいは材料の不均一性により、内部空隙や表面の不連続部が生じ、それが性能を損なう恐れがあります。

非破壊検査（NDT）は品質を保証しつつ、鍛造部品の価値を完全に維持します。検査プロセスが材料やその機能性に何ら損傷を与えることがないため、検査を受けたすべての部品を問題なく使用できます。

鍛造品の完全性を脅かす潜在的欠陥

こうした欠陥が極めて危険な理由は何でしょうか？ それは肉眼ではほとんど見えないからです。表面は完璧に見えても、内部には介在物、微細な亀裂、あるいは不適切な結晶粒流れが潜んでいることがあります。安全性が極めて重要となる用途では、こうした目に見えない欠陥が重大な破損事故につながる可能性があります。

完璧な鍛造鋼部品に依存している産業分野を以下に示します。

• 航空宇宙： 航空機のランディングギア、タービンディスク、構造用エアフレーム部品など、故障が許されない用途
• 自動車： クランクシャフト、コンロッド、サスペンション部品など、何百万回もの応力サイクルにさらされる部品
• 石油・ガス： 腐食性環境下で極めて高い圧力を受けるフランジや継手類
• 発電: タービンシャフトや原子炉部品など、絶対的な信頼性が求められる用途

これらの各分野では、鍛造部品が厳格な仕様を満たしていることを確認するために、厳密な製造検査および非破壊検査（NDT）プロトコルが採用されています。As 産業用検査および分析 によると、検出されない欠陥が危険な故障や高価な設備損傷を引き起こす可能性があるため、非破壊検査（NDT）はこれらの業界において「必須」なものとなっています。

基本的な考え方は明確です。鍛造は非常に高い強度特性を持つ部品を作り出しますが、責任ある製造には検証が不可欠です。非破壊評価（NDE）技術は、生産品の一つも犠牲にすることなくその信頼性を保証するため、品質重視の鍛造作業にとって不可欠なのです。

鍛造部品に見られる一般的な欠陥とその原因

適切な検査方法を選択する前に、何を探す必要があるのかを理解する必要があります。現実として、最も洗練された鍛造プロセスでさえも欠陥を生じる可能性があります。これらの欠陥がどこから生じ、どのように現れるかを把握することは、どの非破壊検査（NDT）技術がそれらを検出できるかに直接影響します。

鍛造欠陥は、その位置と発生源に基づいて大きく3つのカテゴリーに分類できます。各タイプには異なる検出戦略が必要であり、どれ一つを見逃すことが、信頼できる部品と高価な故障の違いを生む可能性があります。

材料および工程変動による内部欠陥

内部欠陥は、目視検査では完全に見えないため特に危険です。こうした欠陥は表面下に隠れており、使用時の応力によって問題を引き起こすタイミングを待っているのです。

気孔および収縮空洞 ガスが熱間鍛造中に閉じ込められたり、材料が金型のすべての部分に適切に流れなかったりする場合に発生します。鋼材を1050°Cから1150°Cの鍛造温度で加工する際、わずかな変動でも空気の閉じ込めや、金属が不均一に冷却されることによる局所的な収縮を引き起こす可能性があります。

含有物 は別の重大な問題です。これらは酸化物粒子、スラグ、または耐火物の破片などの異物質が鍛造品内部に混入した状態を指します。According to FCC-NAの鍛造品質ガイド によると、化学組成の不純物や原材料のばらつきは、構造的強度を低下させる介在物の原因となります。

薄片 は水素脆化によって生じる内部破壊であり、生産後しばらく経ってから現れることがあるため、特に厄介な欠陥です。As iRJETに掲載された研究 が説明しているように、水素含有量が高いビレットと不適切な冷却速度が組み合わさることで、部品の強度を著しく低下させる危険な内部亀裂が生じます。

鋳造と鍛造の違いを評価する際、内部欠陥のパターンは大きく異なります。鋳造品と鍛造品の部品では、それぞれ異なる欠陥特性が見られ、鋳造品は凝固に伴う気孔が生じやすく、一方で鍛造品は材料の流れや熱処理上の問題によって欠陥が発生します。

鍛造部品における表面および構造上の欠陥

表面欠陥は検出が比較的容易ですが、重大さは決して小さくありません。これらは通常、金型との相互作用、温度管理の問題、または材料取り扱いの問題に起因します。

ラップ（折り重なり）および冷間圧着（Cold Shuts） 成形中に金属が自身の上に折り重なることで発生します。閉密ダイ鍛造においては、ダイキャビティへの過剰充填や金型の不正確な位置合わせにより、余分な材料が折り返され、適切に溶着しない層状の重なりが生じます。冷間シーム（Cold shuts）は特に、鍛造温度が低すぎることで金属同士が適切に結合しなくなる場合に発生します。

表面クラック 複数の原因によって発生します—ビレットの過熱、冷却速度の不適切さ、再結晶温度以下の状態で材料を加工することなどです。こうした亀裂は肉眼で見える細線として現れることもありますが、磁粉検査または浸透探傷検査を行わなければ検出できない場合もあります。

スケールピット 加熱炉内での長時間の加熱や成形前の酸化皮膜除去が不十分な場合、酸化スケールが鍛造時に表面に圧入されて発生します。これにより小さな凹坑や粗い部分が残り、表面の完全性が損なわれます。

構造的欠陥は、特定の個別の欠点というよりも、材料全体の特性に影響を与えます。

• 不適切な結晶粒流向： 鍛造品の方向性強度の利点は、結晶粒の配向によるものですが、金型設計が不適切だとこの流れが乱れます。
• 分離保管: 合金元素の不均一な分布により、局所的な弱い箇所が生じます。
• 鍛造の貫通不足： 軽くて急速なハンマー打撃を使用すると表面層しか変形せず、内部は未熟な柱状晶構造のまま残ります。

鋳造および鍛造の欠陥パターンを理解することで、品質チームは検査方法の優先順位を立てやすくなります。以下の表は、非破壊検査（NDT）アプローチの計画に役立つ包括的な分類マトリックスを提供しています。

欠陥タイプ	一般的な原因	位置	重要度レベル
毛孔性	閉じ込められたガス、金属流動の不具合	内部	高い
収縮空洞	不均一な冷却、材料体積の不足	内部／亜表面	高い
含有物	汚染された原材料、スラグの混入	内部	高い
薄片	水素脆化、急冷	内部	危ない
ラップス（折り重なり）	金型の過充填、金属流動の過剰	表面／亜表面	中～高
冷割れ	鍛造温度が低く、金型設計が不適切	表面	中～高
表面クラック	過熱、冷却方法の不適切さ、作業温度が低い	表面	高い
スケールピット	スケール除去が不十分、炉内での加熱時間が長すぎる	表面	低～中程度
金型のシフト	上型と下型の位置ずれ	次元	中
溶け込み不足	ハンマー打撃が弱い、鍛造力が不足している	内部構造	高い

高温鍛造時の温度が欠陥の発生に直接影響することに注意してください。再結晶点以上の温度で作業を行うことで材料が適切に流動し結合しますが、温度が低下すると冷間割れや表面亀裂が生じます。一方で、加熱が過度になると結晶粒の粗大化や酸化の問題が発生します。

どのような欠陥がどこで生じるかを理解できたところで、次はこれらの欠陥タイプに対応する検査方法を照合していくことが重要です。まず超音波検査から始めましょう。これは内部の隠れた不連続部を検出するための主要な手法です。

超音波検査方法および技術的パラメータ

前述の隠れた内部欠陥を検出する場合、超音波検査は鍛造品検査における主要な手段です。その理由は、音波が金属内部に深くまで浸透でき、表面検査法では到底発見できない気孔、介在物、および割れ（フレーク）を明らかにすることができるからです。

その仕組みは次の通りです：トランスデューサーが高周波の音波を鍛造部品内部に送り込みます。これらの音波が不連続部—すなわち空洞、亀裂、または介在物—に当たると、反射して戻ってきます。装置はこの反射波の到達時間と振幅を測定し、欠陥の正確な位置とその重大度を特定します。

に従って 米国空軍技術マニュアル 超音波検査 超音波検査は、大きな脱着部から最も微小な欠陥に至るまでの内部および外部の不連続部を検出できるだけでなく、材料全体の厚さや特定の欠陥の深さを測定することもできます。

鍛造品の形状に応じた超音波プローブの選定

適切なプローブ周波数の選定は当てずっぽうではなく、鍛造品の特性に基づいた計算された判断です。基本的な原則として、高周波は小さな欠陥を検出できますが、浸透深度は浅くなります。一方、低周波は厚い部分を透過できますが、微細な不連続部を見逃す可能性があります。

ほとんどの鍛造管継手やオープンダイ鍛造品の検査では、1〜5MHzの周波数範囲が最適な結果をもたらします。

• 1 MHz： 減衰が大きくなる厚肉部、粗粒組織材料、オーステナイト系ステンレス鋼に最適
• 2.25 MHz： 一般的な鋼材鍛造品検査の標準的な周波数であり、浸透性と感度のバランスに優れる
• 5 MHz： より高い解像度と微小な不連続部の検出が必要な薄肉部に最適
• 10 MHz： 微細粒材料で最大の感度が要求される特殊用途に使用

実用的なルールとして、欠陥を確実に検出するには、少なくとも一方の寸法が波長の半分以上である必要があります。アルミニウムの検査で2.25MHzを使用する場合、検出可能な最小欠陥サイズは約0.055インチです。周波数を5MHzに上げれば、0.025インチの小さな欠陥も検出可能になります。

自由鍛造プロセスでは、厚さや形状が異なる部品が作られるため、プローブの選定を慎重に行う必要があります。大型シャフトの鍛造品には完全貫通を確保するために1MHzのプローブが必要となる場合がありますが、より厳しい公差を持つ高精度炭素鋼合金鍛造部品の検査には高周波数の検査が有効です。

接触法と浸漬法

トランスデューサーを鍛造品に接続する主な2つの結合方法があります。

接触法検査 は、トランスデューサーを直接被検物表面に接触させ、結合剤（通常は油、グリセリン、または市販のゲル）を介して空気層を排除します。この方法は以下のような用途に適しています。

• 現場検査および携帯型アプリケーション
• 浸漬槽に収まらない大型鍛造品
• 迅速なスクリーニング作業

浸漬試験 水の中に探触子と鍛造品の両方を浸すことで、安定した結合状態を実現し、自動走査が可能になります。利点は以下の通りです：

• 優れた結合の一貫性
• 感度を高めるために焦点付き探触子を使用できる
• 欠陥位置のマッピングに適したCスキャン画像が得られやすい

The ASTM A388規格 結合剤には良好なぬれ特性が必要であると規定しています。SAE No. 20またはNo. 30のモーター油、グリセリン、パインオイル、水などが許容可能な選択肢です。特に重要なのは、キャリブレーションと検査の両方で同じ結合剤を使用して、結果の一貫性を確保することです。

直線ビームと斜角ビームの適用範囲

欠陥の方向性によって必要なビーム角度が決まります。

直線ビーム（縦波） 検査では、入射面に対して垂直に音波を送信します。この手法は以下の検出に優れています。

• 表面と平行な層状剥離
• 気孔および収縮空洞
• 水平方向に配向した介在物
• 一般的な体積性欠陥

角ビーム（横波） 検査では、通常30°から70°の角度で音波を導入します。ASTM A388規格によれば、外径と内径の比率が2.0:1未満で、かつ軸方向長さが2インチを超える中空鍛造品については、この手法の使用が義務付けられています。角ビーム検査では以下の欠陥を検出できます。

• 表面に対して垂直に配向したクラック
• 円筒部品における周方向および軸方向の不連続
• 端部や角付近の欠陥

結晶配向性材料における超音波検査結果の解釈

鍛造材は独特な解釈上の課題を伴います。ランダムな粒状組織を持つ鋳物とは異なり、鍛造品は音波の伝播に影響を与える方向性のある結晶流れを持っています。加工時の鋼の鍛造温度は最終的な結晶粒径に影響を与えます。粗大な結晶粒は超音波エネルギーを散乱し、感度を低下させ、バックグラウンドノイズを発生させます。

結果を解釈する際は、以下の重要な指標に注意してください：

• 背面エコー振幅： 強く一貫した背面信号は、良好なカップリングと十分な浸透を確認できます。信号損失が50％を超える場合、内部の不連続性またはカップリングの問題を示している可能性があります
• シグナル・トゥ・ノイズ比: 粗粒材料は「ハッシュ」または背景ノイズを生じます。ノイズが検出閾値に近づいた場合は、周波数を低下させる検討が必要です
• 多重反射： 一定間隔で現れる信号は、しばしば層状の欠陥または密接に存在する不連続性を示しています

鋼材の硬さは検査パラメータにも影響します。焼入れ処理された鍛造品で硬度が高いものは、焼きなまし材と比べて異なる音響特性を示す場合があり、実際の部品状態に合った参照基準が必要になります。

鍛造品検査に関するASTM E2375規格

ASTM E2375は、鍛造品を含む鍛造製品の超音波検査に関する手順の枠組みを定めています。主な要求事項には以下のものが含まれます。

• SNT-TC-1Aまたは同等の国家規格に基づく検査担当者の資格要件
• 平底穴付き標準ブロックまたはDGS（距離・利得・サイズ）スケールを用いたキャリブレーション
• 完全なカバレッジを確保するため、走査パス間のオーバーラップを少なくとも15％以上とすること
• 手動走査速度は最大で毎秒6インチまで
• 探触子、結合剤、または装置設定が変更された場合には常に再キャリブレーションを行うこと

ASTM A388は,特に重鋼鍛造物を扱っており,機械的性質の熱処理後に検査が必要であるが,最終加工作業の前に検査しなければならない. このタイミングは,最大限の検査範囲を保証し,鍛造の幾何学は完全なアクセスを許可します.

制限事項と実用上の考慮

超音波検査には 制限はありません これらの限界を理解することで,結果に対する誤った信頼を防ぐことができます.

死地効果 接触試験では,変換器のすぐ下の領域は信頼性のある検査ができない. 双要素変換器や遅延線探査器は この限界を最小限に抑えるのに役立ちます

表面粗さ: 粗い表面は音のエネルギーを散らかし 結合不一致を起こす 表面の粗さも 250 マイクロインチを超えないようにします.

幾何学的制約： 複雑な鍛造形状は 音が届かない盲点を作り出すか 反射が欠陥信号と混同されるかもしれません

材料の減衰: 一部の材料（特にオーステナイト系ステンレス鋼やニッケル合金）は超音波を急速に減衰させるため、検査可能な深さが制限されます。

超音波検査のための表面処理要件

プローブを適用する前に、適切な表面処理を行うことで信頼性の高い結果が得られます。

• 緩んだスケール、塗料、汚れ、腐食生成物などをすべて除去してください。
• 接触法検査では、表面粗さを250マイクロインチ以下（滑らか）に仕上げてください。
• 表面状態は均一にしてください。部分的な塗装や凹凸のあるコーティングは除去が必要です。
• カップリングに影響を与える可能性のある油、グリース、その他の汚染物質が表面に付着していないことを確認してください。
• 粗い表面については、エンジニアリング承認のもとで局所的な研磨が許可される場合があります。
• 基準標準体の表面状態は、実際の鍛造品の表面状態に一致させてください。

として Sonatestの技術ガイド 表面粗さの確認は、毎日の振幅検証手順に含まれるべきであることに注意してください。画面高さの10％程度のわずかな表示であっても、顧客報告のために記録が必要になる場合があります。

超音波検査は内部の不連続部を検出するのに優れていますが、表面に達する欠陥の検出にはしばしば補完的な検査方法が必要です。磁粉検査および液体浸透検査はこのギャップを埋め、超音波では見逃されがちな表面および表面近傍の欠陥を高感度で検出できます。

磁粉検査および浸透検査による表面検査

超音波検査は深部に隠れたものを発見しますが、表面直下の欠陥についてはどうでしょうか？亀裂、重ね痕（ラップ）、継ぎ目など、外表面に達している欠陥は、特に音響ビームと平行に延びている場合、超音波検査では検出されないことがあります。このような場合に、磁粉検査および液体浸透検査があなたの検査戦略において不可欠な手法となります。

これらの手法は、材料表面の不連続部を検出する「表面探査器」と考えてください。超音波検査（UT）が材料内部を調査するのに対し、磁粉検査（MT）と浸透検査（PT）は、表面に開口した不連続部を明らかにすることに特化しています。まさに応力が集中して疲労破壊が発生する箇所です。

フェロマグネティック鍛造品に対する磁粉検査

磁粉検査は非常にシンプルな原理に基づいています。フェロマグネティック材料を磁化すると、表面または近表面の不連続部が磁場を乱します。その表面に微細な鉄粉を散布すると、この乱れた部分に鉄粉が集まり、欠陥の位置を視覚的に示す模様が現れます。

ステンレス鋼の鍛造用途において注意すべき点は、磁粉検査（MT）はフェロマグネティック材料にしか使用できないということです。マルテンサイト系およびフェライト系ステンレス鋼は磁粉検査に適していますが、オーステナイト系の種類（例：304、316）は非磁性であるため対象外です。オーステナイト系ステンレス鋼を鍛造する際は、代わりに浸透検査（PT）を使用する必要があります。

磁化方法および磁界強度の要件

適切な磁化レベルを達成することは、検査感度を決定します。 ASTM E1444 磁粉検査のガイドラインとして用いられる規格であるASTM E1444によれば、異なる鍛造品の幾何学的形状に応じて、いくつかの磁化技術が適用されます：

• 直接磁化（ヘッドショット）： 電流を被検品に直接通すことにより円周方向の磁界が発生します。円筒形鍛造品における縦方向欠陥の検出に有効です。
• 間接磁化（コイルショット）： 被検品を電流を通したコイル内部に置き、長手方向の磁界を発生させます。横方向き裂の検出に最適です。
• ヨーク磁化： 携帯型電磁石を使用して局所的な磁界を生成する方法で、大型のステンレス鋼製鍛造部品の現場検査に適しています。
• 製品： ハンドヘルド電極は接触点間に円形の磁場を発生させ、スポットチェックを行います。

検査面での磁束密度は信頼性のある検出のために30～60ガウスに達する必要があります。弱すぎると不連続部に粒子が集まらず、強すぎると表面の粗さや形状の変化により誤検出が生じます。

湿式法と乾式法

湿式粒子法と乾式粒子法の選択は、検出要件によって異なります。

湿式法 蛍光性または可視性の粒子を油または水の媒体に懸濁させます。ステンレス鋼や炭素鋼部品を鍛造し、最高の感度が必要な場合、紫外線（UV-A）下での蛍光性湿式粒子法が最も優れた結果をもたらします。粒子は微細な不連続部に容易に流入し、蛍光により高コントラストの表示が得られます。

乾式法 着色された粉末を直接磁化された表面に適用します。この方法は以下の用途に適しています。

• 高温表面の検査（最大600°Fまで）
• 液体が均一に広がらないような粗い表面状態
• より深く浸透する磁場が必要とされる内部欠陥の検出

ASTM E709は、さまざまなサイズや形状の鋼鉄部品に対する推奨手法を記述した、磁粉検査技術に関する補足的なガイドラインを提供しています。この文書はASTM E1444と併用され、完全な検査手順を確立します。

浸透探傷検査の適用範囲および浸漬時間の考慮事項

鍛造品が強磁性でない場合、あるいは表面貫通性の欠陥について絶対的な確実性が必要な場合には、液体浸透探傷検査がその解決策となります。この方法はほとんどすべての非多孔性材料で使用可能であり、オーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム鍛造品、チタン部品の検査において最も適した選択肢です。

このプロセスは、浸透液の塗布、浸漬時間の確保、余分な浸透液の除去、現像剤の塗布、表示の評価という論理的な手順に従います。各工程が重要ですが、特に浸漬時間が成功か失敗かを左右することが多いです。

浸透液浸漬時間のガイドライン

浸滞時間—除去前に浸透液が表面に残っている期間—は、材料や予想される欠陥の種類によって大きく異なります。According to ASTM E165/E165M によると、浸透探傷検査ではき裂、継ぎ目、重ね、冷間圧接不良、収縮ひずみ、溶け込み不良など、表面に開口している不連続部を検出できます。

一般的な浸滞時間の推奨値：

• 5〜10分： 滑らかな機械加工面、広く開いた欠陥、アルミニウムおよびマグネシウム合金
• 10〜20分： 標準的な炭素鋼および低合金鋼の鍛造品、一般的な疲労き裂
• 20〜30分： 微細なき裂、応力腐食割れ、高温環境で使用される部品
• 30分以上： 極めてきつい不連続部、チタンおよびニッケル合金、重要な航空宇宙用途

検査前の鋼材の表面処理は、必要な浸透時間に大きく影響します。ショットピーニングやその他の機械的表面処理を施した鍛造品は、表面層が圧縮されているため浸透液の侵入が遅くなる可能性があり、 dwell time（浸透保持時間）を延長する必要があります。

浸透液方式の選定

ASTM E1417およびSAE AMS 2644では、浸透液方式を感度レベル（1～4）および除去方法（水洗式、後エマルション式、溶剤除去式）によって分類しています。感度レベルが高いほど微細な不連続部を検出できますが、過剰洗浄を防ぐためにより注意深い取り扱いが必要です。

ステンレス鋼または炭素鋼素材の鍛造品のほとんどには、感度レベル2または3におけるタイプI（蛍光式）法C（溶剤除去式）が、検出能力と実用性の両面で優れたバランスを提供します。

鍛造後の熱処理が検査タイミングに与える影響

MTおよびPTの両方に影響する重要な検討事項があります：熱処理のどの段階で検査を行うべきかということです。

その答えは、何を見つけようとしているかによって異なります。

以下の場合は熱処理**前**に検査を行います。

• 鍛造工程中に生じた折り目、継ぎ目、冷隔などの鍛造欠陥を探している場合
• 高価な熱処理を行う前の材料の健全性を確認する場合
• 部品が熱処理後に大幅な機械加工を受ける場合（検査面が除去される）

以下の場合は熱処理**後**に検査を行います。

• 急冷による焼入れ割れを検出する場合
• 熱処理後の機械加工による研削割れを探す場合
• 最終受入検査を実施する場合
• 材料は著しい物性変化を受ける（硬化した表面は磁粉検査の感度に影響を与える）

多くの仕様書では、両方の段階での検査が要求される。工程由来の欠陥を早期に発見すると同時に、熱処理によって新たな不連続部が生じていないかを確認するためである。

磁粉検査 vs. 液体浸透検査：適切な表面検査法の選定

技術的に両方の方法が使用可能である場合、どのように選定すべきか？以下の比較では、主要な判断要因について説明する。

要素	磁粉探傷検査（MT）	浸透探傷検査（PT）
適用材料	強磁性材料のみ（炭素鋼、マルテンサイト系／フェライト系ステンレス）	すべての非多孔質材料（すべての金属、セラミックス、プラスチック）
検出可能な欠陥	表面およびわずかに亜表面（最大0.25インチの深さまで）	表面露出欠陥に限る
欠陥の方向に対する感度	磁場に垂直な欠陥に最も適しています	すべての方向に対して均等に感度があります
表面状態の要件	中程度—薄いコーティングを通しても使用可能	より重要—表面は清潔で汚染物がない状態である必要があります
相対感度	フェロ磁性材料に対して非常に高い感度	高感度（浸透液の感度レベルに依存）
処理時間	速い—即座に表示が形成される	遅い—浸透時間および現像時間が必要
表面下検出	はい—近接表面の欠陥を検出可能	いいえ—不連続部が表面に達している必要がある
携帯性	ヨーク装置を使用した場合に良好	優れている—最小限の機器で済む

鍛造品の検査において、磁粉探傷検査（MT）は速度と表面下の欠陥検出能力で一般的に優れています。しかし、非磁性材料の検査や欠陥の方向に関係なく均一な感度が必要な場合は、浸透探傷検査（PT）が明確な選択肢となります。

どちらの方法も超音波検査では見逃されがちな表面欠陥の検出に優れています。ただし、一部の鍛造形状や欠陥タイプはさらに専門的な検査手法を必要とします。放射線検査および渦電流検査により、特に複雑な形状や迅速なスクリーニング用途において、さらに検出能力が広がります。

放射線検査および渦電流検査の適用範囲

超音波が鍛造品の隅々まで届かない場合、何が起こるでしょうか？複雑な形状、内部の複雑な通路、狭いアクセス箇所は、従来の超音波検査（UT）では対応できない検査上の盲点を生み出します。このような場合に役立つのが、レントゲン検査と渦電流検査です。これらは他の検査方法では見逃されがちな重要な欠陥を検出するためのギャップを埋めてくれます。

これらの検査技術は、既存の検査ツールキットを補完する独自の利点を持っています。レントゲン検査は内部構造の恒久的な可視記録を提供し、一方で渦電流検査はMTやPTのように消耗品を必要とせずに迅速な表面検査を実現します。

複雑な鍛造形状向けのレントゲン検査

レントゲン検査は、X線またはガンマ線といった透過性放射線を使用して、鍛造品の内部構造の画像を作成します。金属用の医療用X線撮影と考えてください。部品を通過する放射線のうち、材料の密度や厚さの違いが、得られる画像上の濃淡コントラストとして現れます。

ASTM E1030は、金属鋳物の放射線検査に関する標準的な実施方法を定めており、その原則は内部構造が複雑な鍛造品にも同様に適用可能です。この方法は、超音波試験（UT）が限界に達する状況で特に優れた性能を発揮します。

• 複雑な内部空洞： 機械加工された内径、交差して穴あけされた通路、または音波が不規則に散乱する中空部を持つ鍛造品
• 壁厚の変化がある場合： 厚さの変化により超音波ビームの死角が生じる部品
• 幾何学的な複雑さ: トランスデューサのアクセスを制限するような複雑な鍛造金型設計によって作られた形状
• 恒久的な記録： トレーサビリティのためにアーカイブ用画像記録を必要とする用途

閉密鍛造工程で使用される鍛造金型は、従来の検査手法では対応が困難になるほど複雑な幾何学的形状を作り出します。近次形状部品の製造を目指して鍛造技術が進化するにつれ、内部の健全性を確認するための放射線検査の価値は高まりつつあります。

フィルム式とデジタル放射線検査

従来のフィルムによる放射線検査は長年にわたり業界で使用されてきましたが、現在ではデジタル放射線検査（DR）およびコンピュータードラッド（CR）が大きな利点を提供しています：

• 即時の画像取得： 化学処理による遅延がなく、数秒で画像が表示される
• 高度な画像処理機能： デジタルでのコントラスト調整により、フィルムでは見逃されがちな微細な欠陥を検出可能
• 被ばく線量の低減： 感度の高い検出器により、より低い線量で済む
• 容易な保存および転送： デジタルファイルは品質管理システムとシームレスに統合可能

鍛造工具の検証および生産品質管理において、デジタルシステムは検査サイクルを大幅に短縮するとともに、欠陥評価能力を向上させます。

放射線検査の限界

利点がある一方で、放射線検査には理解しておくべき特定の制約があります。

• 放射線安全要件： 被ばくの管理、遮へい、および作業員の認定に関する厳格な規制により、複雑さとコストが増加します
• 平面的な欠陥の向き： 放射線ビームに平行に並んだき裂は見えない場合があり、向きが重要になります
• 厚さの制限： 非常に厚い断面では、強力な放射線源と長い露出時間が必要です
• セットアップ時間： 放射線源、被検物、検出器の配置には、幾何学的な配置を慎重に行う必要があります

寸法公差が狭く、表面仕上げが良好な冷間鍛造部品は、しばしば放射線検査に最適な対象です。滑らかな表面と正確な形状により、最適な画像品質が実現しやすくなります。

表面の迅速なスクリーニングのための渦電流試験

鍛造品の検査に関する議論で見過ごされがちな手法があります。それが渦電流試験（ECT）です。しかし、導電性材料における表面および近表面の欠陥検出において、ECTは消耗品や特別な表面処理、あるいは部品への接触を必要とせずに優れた性能を発揮します。

その原理は簡潔です。コイルを通る交流電流が電磁場を発生させます。このコイルが導電性材料に近づくと、その表面層に渦状の電流（渦電流）が誘導されます。不連続な部分があると、これらの電流が乱れ、コイルのインピーダンスが測定可能な形で変化します。

鍛造品検査における渦電流試験の利点

なぜ渦電流試験があなたの鍛造品検査プロセスに採用されるべきなのでしょうか？

• 速度： 毎秒数フィートという高速スキャンが可能で、大量生産時のスクリーニングに最適です
• 消耗品不要： PTおよびMTとは異なり、ECTは浸透剤、粒子、または担体を必要としないため、継続的なコストや環境への懸念が減少します
• 自動化に適応: コイルはロボットハンドリングシステムに容易に統合でき、一貫性があり繰り返し可能な検査が可能になります
• 表面状態に対する許容性： 薄い酸化皮膜やわずかな表面粗さでも検査を妨げることはありません
• 材料選別能力： ECTは熱処理状態の確認、混合材質の検出、合金等級の検証が可能です

繰り返しの熱サイクルを受ける鍛造金型において、ECTはプレス設備を分解することなく表面健全性を効率的に確認する方法を提供します。

ECTの限界および誤検出に関する考慮事項

渦電流試験には課題もあります。これらの限界を理解することで、誤解を防ぐことができます：

• 表皮効果： 渦電流は表面近くに集中する——より深い浸透を実現するには低い周波数が必要となるが、これにより感度が低下する
• リフトオフ感度： プローブと表面の距離の変動によって、欠陥を隠蔽したり、あたかも欠陥があるように見せかけたりする信号が生じる
• 端部効果： 部品の端部や形状の変化は強い信号を発生させるため、注意深い解釈が求められる
• 材料のばらつき： 結晶粒径の変化、残留応力の分布、局所的な硬さの差異はすべて検出応答に影響を与える

表面が加工硬化した状態で部品を製造する冷間鍛造工程では、硬化勾配自体による渦電流試験（ECT）応答が生じることがあり、これは実際の欠陥ではない。実際の材料状態に合致した適切な基準規格を使用することで、真の不連続性と誤検出を区別できる。

欠陥評価を進化させる新技術

非破壊検査分野は進化を続けており、先進技術により欠陥の検出および評価能力が飛躍的に向上している：

フェーズドアレイ超音波検査（PAUT）

フェーズドアレイ技術は、タイミングと振幅を個別に制御可能な複数の超音波素子を使用します。これにより以下のことが可能になります。

• 機械的なプローブ移動なしでの電子ビームステアリング
• 1回のスキャンで複数の深さに焦点を合わせたビームを生成
• 医療用超音波検査と同様の断面画像を得られるセクタースキャン
• より高速な検査と欠陥サイズ測定精度の向上

複雑なダイフォージング形状に対して、PAUTはリアルタイムでビーム角度を調整し、表面の輪郭にかかわらず最適な検査角度を維持します。

飛行時の difrction (TOFD)

TOFDは欠陥面からの反射信号ではなく、欠陥の先端から発生する回折信号を利用します。この手法により以下の利点があります。

• 欠陥の向きに依存しない正確なクラック深さの測定
• 平面状の不連続（きず）に対する高い検出確率
• 記録・文書化用の永久的なストリップチャート記録

コンピュータ断層撮影（CT）

工業用CTは、複数の放射線投影画像から三次元再構成を行います。装置コストが普及を制限しているものの、CTは重要な鍛造応用分野において比類ない体積測定特性を提供し、欠陥の位置、サイズ、形態を詳細に明らかにします。

鍛造メーカーがより複雑な形状やより厳密な仕様を目指す中で、これらの高度な検査技術は、欠陥検出能力の向上と誤検出率の低下によって、その投資対効果をますます正当化しています。

利用可能な検査技術を理解した上で、次に自然に生じる疑問は、どの欠陥タイプに対してどの方法を使用すべきかということです。検査方法の選択について体系的なアプローチを構築することで、品質管理の網をすり抜けるものをなくすことができます。

特定の欠陥タイプに適した非破壊検査方法の選定

鍛造部品にどのような欠陥が生じるか、そしてそれらを検出するための検査技術にはどのようなものがあるかを学びました。しかし、多くの品質管理チームが直面している課題があります。それは、正しい欠陥に適切な検査方法をどう対応付けるかという点です。誤った選択をすれば、欠陥を見逃したり、検査時間の無駄につながったりする可能性があります。

現実には、単一の非破壊検査（NDT）技術ではすべての欠陥を検出できるわけではありません。各手法には盲点があり、特定の種類、方向性、または位置にある欠陥については検出確率が著しく低下します。効果的な検査プログラムを構築するには、こうした限界を理解し、戦略的に複数の手法を組み合わせることが必要です。

鍛造管継手の製造および合金鋼鍛造品の検査で遭遇するあらゆる欠陥シナリオに対して、最適な検出方法を選定するために必要な意思決定フレームワークを作成しましょう。

欠陥の種類と最適な検出方法の対応付け

欠陥検出を、異なる網を使った釣りに例えて考えてみてください。それぞれの網は特定の魚を捕まえますが、他の魚はすり抜けてしまいます。検査方法もこれと同じです。重要なのは、どの「網」がどの「魚」を捕まえるかを理解していることです。

内部体積欠陥

気孔、収縮空洞、介在物は、表面検査法では到達できない炭素鋼鍛造品の内部深くに隠れています。この場合の主な検出手段は以下の通りです。

• 超音波検査： 内部不連続部の第一線検査法—ビーム方向に対して適切に配置された場合、体積性欠陥に対して高い感度を示す
• 放射線透過検査： 密度変化や不規則な形状の空洞に優れており、永久的な可視記録を提供する

なぜ両方必要なのか？UT（超音波検査）はビーム進行方向に垂直な板状不連続部の検出に優れている一方で、RT（放射線透過検査）は欠陥の方向に関係なく検出できます。重要な炭素鋼鍛造品の用途においては、これらの方法を組み合わせることで、内部の包括的なカバーを確実に実現します。

表面に露出した亀裂

表面に開口する亀裂は、材料特性に応じた異なる戦略を必要とします。

• 強磁性材料： 磁粉検査は優れた感度を提供します。粒子がき裂部に顕著に集積します。
• 非磁性材料： 浸透検査が主な手段となり、予想されるき裂の狭さに応じた感度レベルを選定します。
• 迅速なスクリーニングが必要な場合： 渦電流検査は、消耗品を必要とせず高速で検出できます。

ラップ（折り重なり）および継ぎ目

これらの鍛造特有の欠陥は、検出において独特な課題を呈します。閉密ダイ鍛造では、ラップはしばしばバリラインや、金型充填時に材料が折り重なる部位に形成されます。欠陥の方向性によって最適な検査法が決まります。

• 表面に達するラップ：材料の磁気的性質に応じてMT（磁粉検査）またはPT（浸透検査）を使用
• 内部のラップ：適切なビーム角度を持つ角ビーム超音波検査（UT）
• 複雑なラップ形状：表面法と体積法の組み合わせ

オープンダイ鍛造作業では、さまざまなラップパターンが生じる——通常はマニピュレータの痕跡や不均一な断面減少に関連している。これらの欠陥は、方向にかかわらず検出できるように、複数角度からの超音波検査を必要とする場合が多い。

結晶粒流向きおよび構造上の問題

不適切な結晶粒流は明確な不連続部を作り出さない——これは特定領域における材料物性の劣化を意味する。検出には特殊な手法が必要である：

• マクロエッチング： 断面試料上で結晶粒流のパターンを明らかにする（破壊検査）
• 超音波速度マッピング： 速度の変動は結晶粒の配向変化を示す
• 渦電流導電率測定： 結晶構造に関連した物性の変動を検出する

欠陥検出法の有効性マトリクス

以下の包括的なマッチングガイドは、すべての検出機能を統合したものです。鍛造および鋳造品の品質検証用に検査計画を作成する際に、このマトリックスを使用してください。

欠陥タイプ	Ut	ロープ	プット	ロープ	など	備考
気孔（内部）	★★★★☆	N/A	N/A	★★★★★	N/A	RTはサイズ／分布を示す；UTは大きな空洞を検出
収縮空洞	★★★★☆	N/A	N/A	★★★★☆	N/A	両手法とも有効；UTは深さ情報を提供
含有物	★★★★★	N/A	N/A	★★★☆☆	N/A	UTは高感度；RTは低密度の介在物を見逃す可能性がある
表面クラック	★★☆☆☆	★★★★★	★★★★★	★★☆☆☆	★★★★☆	MT／PTが主用途；ECTは迅速なスクリーニング用
内部亀裂	★★★★★	★★★☆☆	N/A	★★★☆☆	★★☆☆☆	UTが優れる；MTは表面近傍のみ検出
折り目（表面）	★★☆☆☆	★★★★★	★★★★☆	★★☆☆☆	★★★☆☆	きつい折り目は高感度PTを要する場合がある
ラップ（表面下）	★★★★☆	★★☆☆☆	N/A	★★☆☆☆	★☆☆☆☆	正しい指向性を持つ角度ビーム超音波検査が重要
継ぎ目	★★★☆☆	★★★★★	★★★★☆	★★☆☆☆	★★★★☆	磁粉検査（MT）はフェロマグネティック材料に対して最も感度が高い
結晶粒の流れの問題	★★★☆☆	N/A	N/A	N/A	★★☆☆☆	特殊な超音波検査技術が必要。マクロエッチングによる確認が有効
フレーク（水素脆化亀裂）	★★★★★	N/A	N/A	★★★☆☆	N/A	内部フレークの検出には超音波検査（UT）が主に使用される

評価スケール：★★★★★ = 検出能力優れています | ★★★★☆ = 良好 | ★★★☆☆ = 中程度 | ★★☆☆☆ = 制限あり | ★☆☆☆☆ = 不十分 | N/A = 適用不可

複数手法を組み合わせた検査戦略の構築

なぜ単一の検査方法では不十分なのか？次のケースを考えてください。合金鋼鍛造品の検査を、超音波検査（UT）のみで行っているとします。UT検査では内部の不連続性は認められず、部品は健全であるように見えます。しかし、音響ビームと平行に位置する表面のラップは全く検出されませんでした。このラップが疲労き裂の発生点となり、実際に使用中に部品が破損するのです。

包括的な品質保証には、段階的な検査戦略が必要です。その構築方法は以下の通りです。

ステップ1：重要な欠陥タイプの特定

まず、対象の鍛造継手または部品の用途において拒否または故障の原因となる可能性のあるすべての欠陥をリストアップしてください。以下の点を考慮します。

• 鍛造プロセスに基づいて、どのような欠陥が最も発生しやすいですか？
• どの欠陥が最終使用時の性能に対して最も大きなリスクをもたらしますか？
• 満たさなければならない顧客要件や仕様は何ですか？

ステップ2：主要な検出方法のマッピング

上記の有効性マトリクスを使用して、各重要な欠陥タイプに主要な検出方法を割り当てます。この方法は、特定の不連続性を検出する上で最も高い検出確率を提供すべきものです。

ステップ3：補完的検出方法の追加

高重要度の用途では、主要な検出方法の盲点を補うために二次的な方法を追加します。代表的な補完的組み合わせには以下があります。

• UT + MT： 強磁性炭素鋼鍛造品に対する内部体積検査と表面き裂検出
• UT + PT： 非磁性材料に対する同等の補完的検査カバレッジ
• RT + UT： 方向に依存しない完全な内部検査カバレッジおよび深さ情報の取得
• MT + ECT： 高感度の表面検出と迅速なスクリーニング機能の組み合わせ

ステップ4：検査手順の確立

検査方法の実施順序は重要です。最適な結果を得るために、以下の一般的な順序に従ってください：

1. 視覚検査 常に最初に—明白な表面状態および幾何学的問題を特定する
2. 表面検査法（MT／PT）： 結合に影響を与える可能性のある表面状態を特定するために、UTの前に実施する
3. 体積検査法（UT／RT）： 表面検査後の内部の完全な検査を行う
4. 最終的な目視検査： すべての表示が適切に記録され、処置されていることを確認する

に従って The Modal Shop の非破壊検査方法の比較 各技術には明確な長所と短所がある—超音波検査は高い貫通能力とき裂に対する感度を提供し、磁粉検査は低コストで携帯性が高く、亜表面の検出能力を持つ。

実用的な適用例

高性能自動車用の鍛造合金鋼製コンロッドに対して検査計画を策定していると想像してください。このような場合、複数の方法を組み合わせた戦略は以下のようになります。

1. 100% 目視検査： 明確な表面状態や寸法の適合を確認
2. 100% 磁粉探傷検査： 応力が集中する部位などにおける表面および亀裂近傍の検出のため、蛍光湿式磁粉法を使用
3. 100% 超音波検査： 内部の介在物や気孔の検出に直線波を、フィレット部の半径には斜角波を適用
4. 統計的サンプリングによる放射線透過検査（RT）： 内部健全性について、定期的に抜取り検査として放射線透過検査で確認

この多層的なアプローチにより、重大な欠陥タイプが検出を逃れるリスクを回避しつつ、検査コストとリスクのバランスを適切に保つことができます。

検査方法の選定フレームワークを確立した後は、次に検査プログラムが業界固有の要件を満たしていることを確認する必要があります。航空宇宙、自動車、石油・ガスなど、異なる分野では、それぞれ異なった受入基準や文書化の規格が存在し、これらの基準が検出方法の実施方法を決定づけます。

鍛造品検査における業界標準および受入基準

適切な非破壊検査（NDT）手法を選択し、堅牢な複合的手法による検査戦略を構築しました。しかし、ここでの重要な問いは、「合格」と見なされる結果とは実際に何であるかです。この答えは、対象の鍛造部品がどの業界で使用されるか、およびその鍛造用途を規定する特定の規格に完全に依存します。

異なるセクターでは、全く異なる受入基準が適用されます。一般産業用途では全く問題とならない不連続性でも、航空宇宙や軍事用鍛造部品の応用では即時的な拒否につながる可能性があります。こうした要求事項を理解することで、顧客の期待や規制要件を満たす検査プログラムを確実に実施できます。

航空宇宙用鍛造品の検査基準およびAMS要件

航空宇宙は、鍛造部品にとって最も厳しい使用環境です。故障が壊滅的な結果を招くため、検査基準には曖昧さが一切許されません。

に従って Visure Solutionsの包括的なAMSガイド sAE Internationalによって策定された航空宇宙材料規格（AMS）は、材料特性だけでなく、航空宇宙用途に必要な試験方法および受入基準も定義しています。これらの仕様により、航空機および宇宙船に使用される材料が、厳格な安全性、性能、耐久性の要件を満たすことが保証されています。

鍛造検査における主要なAMS仕様

いくつかのAMS文書が航空宇宙用鍛造品の非破壊検査（NDT）要件を直接規定しています：

• AMS 2630： 加工金属の超音波検査—UT検査のための校正基準、走査要件および許容限界を定めます
• AMS 2631： チタンおよびチタン合金の丸棒・ビレットの超音波検査—チタン鍛造品検査に特有の課題に対処します
• AMS 2640-2644： 磁粉検査および浸透検査の仕様で、プロセス管理、材料および許容基準を規定
• AMS 2750： 鍛造および熱処理中の適切な温度管理を保証するためのピロメトリー要件

航空宇宙分野の顧客にサービスを提供する鍛造業界は、これらの仕様に対する厳格なコンプライアンスを維持しなければなりません。AMS認証は、強度、耐食性および熱的安定性に関する標準化された仕様への適合を確認し、構造的な破損リスクを低減し、適航性認証を確実にします。

受入基準の詳細

航空宇宙分野の受入基準は通常、以下を規定しています。

• 許容される最大表示サイズ（等価平面底穴径で表されることが多い）
• 許容される表示間の最小分離距離
• サイズに関係なく禁止される欠陥の種類（亀裂、溶け込み不足など）
• 最終使用時の応力レベルに基づくゾーンごとの要求事項

航空宇宙用継手に使用されるASTM A105材および同様のA105鋼種については、超音波検査の受入基準が通常ASTM E2375を参照しており、さらに顧客固有の表示サイズおよび密度に関する制限が追加されることがあります。

圧力容器およびエネルギー分野の規格

ASME規格は、ボイラー、圧力容器、配管システムなど圧力を保持する機器用鍛鋼品の検査を規定しています。これらの機器の破損は爆発や環境への漏洩リスクを伴います。

ASME第V編 要求事項

ASMEボイラーおよび圧力容器規格第V節は検査方法を定め、建設規格（第I節、第VIII節など）が受入基準を定めています。 according to OneStop NDTの受入基準ガイド によると、ASME第V節第4条は圧力容器の溶接部および鍛造品に対する超音波検査の要求事項を取り扱っています。

主なASME受入規定には以下の通りです。

• 基準レベルの20%を超える指示は、調査および特性評価が必要です。
• き裂、溶け込み不良、および完全貫通不良は、サイズに関わらず許容されません。
• 材料の板厚に基づく線状指示の長さ制限（薄板では1/4インチから厚肉鍛造品では3/4インチまで）。

フランジや管継手に一般的に指定されるa105材料において、ASME規格はこれらの圧力境界部品が運転条件下で健全性を維持することを保証します。

鍛造部品の自動車品質管理プロトコル

自動車鍛造検査は、規定された技術基準ではなく、品質マネジメント体制の枠組み内で運営されています。IATF 16949認証（自動車業界の品質マネジメントシステム規格）は、検査プロトコルの基盤を確立しています。

IATF 16949 認証要件

次のように指摘されているように シングラ・フォージングの品質保証概要 グローバルなサプライチェーンにより、IATF 16949など自動車鍛造サプライヤー向けに国際的に認められた規格の採用が進んでいます。これらの規格は、リスクに基づく思考、トレーサビリティ、および継続的改善を重視しています。

IATF 16949における自動車非破壊検査プログラムが対応しなければならない項目：

• プロセス能力調査： 検査方法が目標とする欠陥を確実に検出できることを統計的に示すこと
• 測定システム分析： 検査者および設備の再現性を検証するためのゲージR&R調査
• 管理計画： 不適合事項に対する検査頻度、方法、および対応計画を文書化すること
• 追跡可能性 検査結果を特定の生産ロットと完全に結びつけるための文書記録

サンプリングプランおよび検査頻度

航空宇宙分野では100％検査が一般的であるのに対し、自動車用途ではプロセス能力に基づいた統計的サンプリングが頻繁に採用されます。

• 新製品立ち上げ時： プロセスの安定性が確認されるまで100％検査
• 安定生産段階： サンプリングを削減（通常はAQL表に従う）し、プロセス変更時には検査頻度を増加
• 安全上重要な部品： プロセス履歴に関わらず100％検査を維持

鍛造品の冶金試験は自動車用途における非破壊検査（NDT）を補完するものであり、硬度検証、微細組織評価、機械的試験によって熱処理が規定された特性を確実に達成していることを確認します。

非破壊検査担当者の資格基準

検査結果の信頼性は、それを実施する担当者の能力にかかっています。国際規格では、検査担当者の有能性を保証するために資格要件を定めています。

• ISO 9712： 非破壊検査（NDT）要員の認証に関する国際規格—レベル1、2、3に対する教育、訓練および試験要件を定める
• SNT-TC-1A： 北米で広く使用されているASNT推奨実践基準—企業主導の認証プログラム
• EN ISO 9712： 国際的な要員認証要件を採用した欧州版規格
• NAS 410： 主要請負業者がよく参照する航空宇宙分野に特化した認証要件

包括的な規格リファレンス

鍛造部品の検査プログラムを策定する際、これらの主要な規格が技術的基盤を提供する：

• ASTM規格： E2375（圧延品の超音波試験）、E1444（磁粉探傷検査）、E165（浸透探傷検査）、A388（大型鋼鍛造品の超音波試験）、A105（配管用炭素鋼鍛鋼品）
• ISO規格: ISO 9712（非破壊検査員の資格認定）、ISO 10893シリーズ（パイプおよびチューブの検査）、ISO 17636（溶接部の放射線透過検査）
• ASME規格： 第V節（検査方法）、第VIII節（圧力容器の設計・製造および受容基準）
• EN規格： EN 10228シリーズ（鋼鍛造品の非破壊検査）、EN 12680（鋼鑄件の超音波検査）
• AMS仕様： AMS 2630-2632（超音波検査）、AMS 2640-2644（磁粉・浸透検査）、航空宇宙用合金に関する材質別AMS仕様

軍事用鍛造品の用途では、MIL-STD仕様を通じて追加的な要求が課されることが多く、重要防衛部品に関しては商業規格を上回る場合がある。

特定の鍛造用途に適用される規格を理解することで、過剰検査（リソースの浪費）と不十分な検査（顧客拒否や現場での故障リスク）の両方を防ぐことができます。このような規制枠組みを念頭に置くことで、最終的な課題は、これらの要件を生産環境に実用的に導入することになります。

鍛造工程における効果的な非破壊検査プログラムの実施

技術的詳細（欠陥の種類、検出方法、受容基準、業界標準）を習得しました。次に実践的な問いが生じます。実際にこれをリアルな鍛造作業にどうやって実装するかです。何を検査すべきかを知ることと、持続可能な検査プログラムを構築することの間にはギャップがあり、そのギャップが品質目標を一貫して達成できるかどうかを左右します。

有効な非破壊検査（NDT）の実施は、鍛造製造ライフサイクル全体にわたります。原材料が工場に到着してから最終製品の検証まで、検査のチェックポイントを設けることで、欠陥を早期に発見できます。早期発見により修正コストが抑えられ、顧客への影響を最小限に抑えることができます。

鍛造生産プロセスへのNDTの統合

NDTプログラムを、生産工程の戦略的ポイントに設置された一連の品質ゲートとして考えてください。各ゲートで特定の種類の欠陥を捕捉し、それらが後続の工程に広がるのを防ぎます。

入荷物資の検査

品質管理は鍛造開始前から始まります。合金鋼や炭素鋼の鍛造部品において、入荷したビレットの検査は品質のベースラインを確立します。

• 超音波検査： 棒材またはビレット内の内部欠陥、偏析、パイプ残留物を検出
• 表面検査： 一次製鉄所での加工に起因する継ぎ目、重ね皺（ラップ）、表面き裂の有無を視覚的および磁粉探傷／浸透探傷（MT/PT）で検査
• 材料の確認： 正規材料識別（PMI）または渦電流選別によって、正しい合金グレードを確認
• 文書のレビュー： 購入要件に合致するか、ミル証明書を確認してください

に従って シングラ・フォージングの品質保証ガイド 化学組成、清浄度、ビレットまたはインゴットのトレーサビリティを検証することは極めて重要です。材質証明書および入荷検査により、承認されたグレードのみが使用されることが保証され、内部欠陥や予期しない機械的性質のリスクが最小限に抑えられます。

製造中の検査点

生産中の戦略的な検査により、問題が全ロットに影響を及ぼす前に発見できます。

• 鍛造後の外観検査： 充填不足、バリ割れ、金型摩耗の兆候など、明らかな欠陥の即時チェック
• 初品検査： 初期生産品に対する包括的な非破壊検査は、金型セットアップおよび工程パラメータの妥当性を確認します
• 統計的サンプリング： 定期的な検査により、生産期間中の工程管理が維持されます
• 熱処理の検証： 熱処理後の検査により、焼入れひび割れおよび熱処理上の欠陥を発見できます

特殊な部品を製造するカスタム鋼鍛造工程では、標準的な生産と比較して工程中の検査頻度が高くなることがよくあります。早期に問題を発見するコストは、後工程での拒絶コストに比べてはるかに低く抑えられます。

方法別の表面処理要件

各非破壊検査（NDT）技術は、信頼性のある結果を得るために特定の表面状態を必要とします。鍛造コンロッドやその他の精密部品を検査する際には、適切な前処理により誤検出や欠陥見落としを防ぐことができます。

NDT方法	表面の要件	下準備のステップ
超音波検査	滑らかな仕上げ（最大250マイクロインチ）、清潔で乾燥していること	スケールを除去し、粗い部分を研削し、脱脂し、結合剤を塗布する
磁粉	油・グリースがなく、清潔であること。薄いコーティングは許容可	溶剤で洗浄し、厚いスケールを除去し、完全に乾燥させる
浸透探傷検査	清潔で乾燥しており、あらゆる汚染物質が付着していないこと	溶剤による脱脂を行い、検査部位からすべてのコーティングおよびスケールを除去し、完全に乾燥させること
渦電流	均一な表面状態、酸化物が最小限	軽微な清掃を行い、表面質感を均一に保つ
レントゲン撮影	画像に影響を与えるような緩みたるスケールや破片がないこと	緩んだ物質を除去し、部品の位置決めの安定性を確保

ステンレス鋼を鍛造して検査可能な表面状態を維持することは可能でしょうか？可能です。ただし、オーステナイト系ステンレスは炭素鋼とは異なる前処理を必要とします。これらの酸化皮膜は異なる挙動を示し、応力腐食割れを引き起こす可能性があるため、塩化物汚染を避ける清掃方法を選ばなければなりません。

最終製品の検証

出荷前に最終検査を実施し、部品がすべての仕様要件を満たしていることを確認します。

• 顧客仕様に基づく完全な非破壊検査： 関連する規格に準拠したすべての要求された検査方法を実施
• 寸法検証： 図面の公差内で重要な寸法が満たされていることを確認
• 表面仕上げの確認： 機能面の仕上げ要件を確認する
• 文書パッケージ： 認証書、試験報告書、トレーサビリティ記録を整備する

カスタムステンレス鋼鍛造用途の場合、最終検査には、標準的な非破壊検査（NDT）要件を超えた追加の腐食試験または特別な検査が含まれることが多いです。

品質重視の鍛造サプライヤーとの連携

多くの調達チームが見落としている現実があります。すなわち、下流工程での非破壊検査（NDT）の負担は、直接的にサプライヤーの上流工程における品質パフォーマンスを反映しているということです。社内での厳格な品質管理を維持しているサプライヤーと協力することで、自社工場での検査要件を大幅に削減できます。

サプライヤーが包括的な品質システムおよび工程中の検査に投資している場合、顧客は入荷検査の要件が減少し、拒否率が低下し、重要な部品の生産開始までの時間が短縮されるというメリットを受けられます。

品質重視のサプライヤーが提供するもの

品質を重視する鍛造製造パートナーは、通常以下のようなものを提供しています：

• IATF 16949 認証： 産業横断的に適用可能な自動車業界の品質マネジメント原則への取り組みを示しています
• 社内NDT（非破壊検査）能力： 後付けではなく、製造工程に不可欠な一環として実施される検査
• プロセス制御ドキュメント: 一貫した品質パフォーマンスの統計的証拠
• エンジニアリングサポート： 仕様策定および問題解決に対する協働的なアプローチ
• トレーサビリティシステム： 原材料から完成品に至るまでの完全なドキュメンテーション

サスペンションアームやドライブシャフトなどの部品において精密ホットフォージングを必要とする自動車用途向けに、 シャオイ (寧波) メタルテクノロジー この品質重視のアプローチを体現しています。IATF 16949認証および社内エンジニアリング能力により、試作段階から量産まで、正確な仕様を満たす部品を提供でき、顧客側での後工程NDT拒否率を低減します。

サプライヤーの品質システムの評価

鍛造サプライヤー候補を評価する際は、以下の品質指標を確認してください。

• 認証状況： 有効なISO 9001が最低条件。自動車業界向けはIATF 16949、航空宇宙業界向けはAS9100
• 非破壊検査（NDT）能力： 社内検査設備および有資格の担当者
• 工程管理： 統計的プロセス管理の実施、管理計画、対応手順
• 過去の実績： PPM拒否率、納期遵守率、顧客評価表
• 継続的改善: 継続的な品質向上イニシアチブの実施証拠

サプライヤーとの連携による検査負荷の低減

経済的メリットは明確です。サプライヤーが自社内で発見する不具合1件あたりのコストは、貴社の工場で発見された場合のわずか一部でしかなく、フィールドでの故障コストに至ってはごく僅かなものになります。戦略的なサプライヤーパートナーシップにより、品質向上に向けてのインセンティブを共有できます。

• 入荷検査の削減： 実績のある認定サプライヤーは、ロットスキップまたはサンプリングの削減の対象となる可能性があります
• 生産サイクルの短縮： 信頼性の高い入荷品質により、検査のボトルネックが解消されます
• 総コストの削減： ロット拒絶、手直し、保証コストの削減により、サプライヤー価格のプレミアムを相殺します
• 技術協力: 共同での問題解決により、設計および製造の成果が向上します

として Baron NDTの包括的なガイド nDTを進化するプロセスとして扱うことは、誤検出や欠陥見落としなどのフィードバックを集めて技術と訓練を改善することを意味すると強調しています。品質重視のサプライヤーはこのような継続的改善の考え方を受け入れ、顧客からのフィードバックや現場での性能データに基づいて自らのプロセスを洗練させます。

長期的な品質関係の構築

最も効果的なNDTプログラムは、自社の設備に留まらず、サプライチェーン全体へと拡大すべきです。鍛造部品のサプライヤーが、自社が内部で求めるのと同じレベルの品質への取り組みを維持している場合、その結果としてシームレスな品質管理システムが実現され、不良を可能な限り早期に発見できます。これによりコストが最小限に抑えられ、信頼性が最大化されます。

重要な構造用途向けの鍛造合金鋼や、産業用設備向けの炭素鋼鍛造管継手を調達する場合でも、サプライヤーの品質は検査負荷および最終製品の信頼性に直接影響します。サプライヤーの認定に時間を投資し、継続的なパフォーマンス監視を行うことで、検査負担の削減、顧客からの苦情の減少、競争力の強化というメリットが得られます。

鍛造部品に対する非破壊検査の最終目的は、自社の施設から出荷される部品、あるいはサプライヤーから納入される部品のすべてが、顧客が期待する品質基準および用途が要求する性能を満たしていることを保証することです。鍛造ライフサイクル全体を通じて体系的な検査プログラムを実施し、品質重視のサプライヤーと連携することで、一貫性があり信頼性の高い性能の基盤を築くことができます。

鍛造部品の非破壊検査に関するよくある質問

1. 鍛造品における主要な非破壊検査法の4種類は何ですか？

鍛造品に対する4つの主要な非破壊検査法は、内部欠陥の超音波検査（UT）、フェロ磁性材料の表面欠陥の磁粉検査（MT）、すべての材料における表面貫通不連続部の液体浸透検査（PT）、完全な内部画像を得るための放射線透過検査（RT）です。各手法は特定の種類の欠陥を対象としており、UTは材質内部の深部にある気孔や介在物の検出に優れていますが、MTおよびPTは表面き裂、折りたたみ、継ぎ目などの表面欠陥の検出に特化しています。IATF 16949認証を持つような品質重視の鍛造サプライヤーは、通常、複数の検査法を組み合わせて包括的な欠陥検出を確保しています。

2. 鋼製鍛造品の非破壊検査とは何ですか？

鋼製鍛造品の非破壊検査は、部品の完全性を評価する際にその部品を損傷させたり変更したりすることのない検査方法を使用します。試料を破壊する破壊試験とは異なり、非破壊検査（NDT）では個々の鍛造品すべてを検査した上で生産に使用し続けることが可能です。一般的な技術には、内部欠陥を検出するための1～5MHz周波数を用いた超音波検査、表面欠陥のための磁粉検査、およびき裂検出のための浸透探傷検査があります。これらの方法は鍛造品検査用に特別に開発されたASTM E2375およびA388などの規格に準拠しており、航空宇宙、自動車、圧力容器用途における鋼製部品が安全性要件を満たすことを保証します。

3. よく使われるNDT技術8つは何ですか？

最も一般的に使用される8つの非破壊検査（NDT）技術には、目視による一次検査法である「視覚試験（VT）」、内部の不連続部を検出するための「超音波試験（UT）」、体積全体の画像化を行う「放射線透過試験（RT）」、フェロマグネティック材料の表面きずを検出する「磁粉探傷試験（MT）」、表面貫通欠陥の検出に用いられる「浸透探傷試験（PT）」、表面の高速スクリーニングに適した「渦電流試験（ET）」、活動中の欠陥を検出する「音響発生試験（AE）」、および圧力境界の漏れ確認に用いる「漏れ試験（LT）」が含まれます。特に鍛造品の場合、UT、MT、PT、RTが最も頻繁に使用され、複数の手法を組み合わせることで、あらゆる種類の欠陥を見逃さないよう確保しています。

4. 部品が鍛造品か鋳造品かをどのように見分けるのですか？

鍛造品は鋳物とは異なる特徴を示します。自由鍛造品では、鍛造装置がワークを成形した際に工具痕が残ることが多く、ハンマーやプレスの繰り返し作業による複数の平面的な跡として現れます。内部的には、鍛造部品は部品の輪郭に沿った方向性のある結晶粒流れを持っており、これにより優れた強度が得られます。一方、鋳物は結晶粒構造が不規則で、凝固過程に由来する気孔組織を示すことがあります。非破壊検査（NDT）法ではこれらの違いを明らかにすることができ、超音波検査では結晶粒の配向による異なる信号応答が観察され、マクロエッチングでは鍛造材に特有の流線が明確に現れます。

5. 鍛造品の内部欠陥を検出するのに最も適した非破壊検査（NDT）法はどれですか？

超音波検査は、優れた貫通深度と体積欠陥に対する感度を持つため、鍛造部品内部の欠陥を検出する主要な方法です。材料の厚さや結晶粒構造に応じて1〜5MHzの周波数を使用して、部品内部の深部に隠れた気孔、収縮空洞、介在物、水素白斑などを効果的に検出できます。複雑な形状で超音波検査のアクセスが制限される場合、放射線検査が補完的な内部検査手段として用いられます。重要な用途では、両方の方法を組み合わせることが多く、超音波検査（UT）は深さ方向の情報と平面状欠陥に対する高感度を提供し、一方で放射線検査（RT）は欠陥の向きに関係なく検出可能であり、恒久的な記録を作成できます。