JPH06103229B2 - Method for measuring rolling roll residual stress - Google Patents
Method for measuring rolling roll residual stressInfo
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- JPH06103229B2 JPH06103229B2 JP2075676A JP7567690A JPH06103229B2 JP H06103229 B2 JPH06103229 B2 JP H06103229B2 JP 2075676 A JP2075676 A JP 2075676A JP 7567690 A JP7567690 A JP 7567690A JP H06103229 B2 JPH06103229 B2 JP H06103229B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、焼入れされた圧延ロールに残る内部の残留応
力を測定する方法に関するもので、特に、胴部の端面が
テーパ面とされている圧延ロールの残留応力測定方法に
関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring an internal residual stress remaining in a quenched rolling roll, and in particular, an end surface of a body is a tapered surface. The present invention relates to a method for measuring residual stress of a rolling roll.
(従来の技術) 圧延ロールは、成形後、その胴部の外周面の硬度を高め
るために焼入れされる。したがって、胴部の内部にある
程度の応力が残留することは避けられない。そして、そ
の残留応力が大きいと、圧延ロールは耐久性の低いもの
となってしまう。そのために、焼入れされた圧延ロール
の残留応力が測定されるようにすることが求められてい
る。その場合、その残留応力は、圧延ロールを損傷する
ことなく、すなわち非破壊的に、計測される必要があ
る。(Prior Art) After forming, a rolling roll is quenched to increase the hardness of the outer peripheral surface of the body. Therefore, it is inevitable that a certain amount of stress remains inside the body. When the residual stress is large, the rolling roll has low durability. Therefore, it is required to measure the residual stress of the quenched rolling roll. In that case, the residual stress needs to be measured without damaging the rolling rolls, ie non-destructively.
そのように非破壊的に応力を計測する手法としては、X
線応力測定装置や磁気を用いる方法があるが、それらに
よって物体のごく表面付近の応力が測定されるにすぎ
ず、内部の応力測定は不可能である。As a method of nondestructively measuring the stress, X
There are methods using a linear stress measuring device and magnetism, but they only measure the stress near the very surface of the object, and internal stress measurement is not possible.
物体の内部応力を測定する方法としては、超音波を用い
る方法がある。これは、応力が加わっている弾性体中を
横波超音波が伝播するときにはその応力の方向に応じて
音速に差が生じることを利用したもので、横波探触子を
物体の表面に当て、直交する2方向の横波超音波を送受
信してその音速比を測定することにより主応力を求める
ようにしたものである。As a method for measuring the internal stress of an object, there is a method using ultrasonic waves. This utilizes the fact that when a transverse ultrasonic wave propagates in a stressed elastic body, there is a difference in sound velocity depending on the direction of the stress. The principal stress is obtained by transmitting and receiving two-direction transverse ultrasonic waves and measuring the sound velocity ratio.
そこで、この超音波による応力測定方法を圧延ロールの
残留応力測定に利用することが考えられている。Therefore, it is considered to utilize this ultrasonic stress measurement method for measuring the residual stress of the rolling roll.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、第4図に示されているように、一般に圧
延ロール1の胴部2の両端面3,3はテーパ面とされてい
る。すなわち、その端面3は圧延ロール1の軸線に対し
て傾いている。そのために、その端面3に横波探触子4
を当てて超音波を送信しても、超音波は圧延ロール1の
軸線に対して傾斜した方向に伝播することになる。一
方、焼入れされた圧延ロール1の残留応力は、半径方向
には小さく、周方向の応力が主となることが知られてい
る。したがって、その残留応力を測定するためには、超
音波を圧延ロール1の軸線に平行な方向に伝播させ、半
径方向の横波と周方向の横波との音速差を計測すること
が必要となっている。(Problems to be Solved by the Invention) However, as shown in FIG. 4, both end surfaces 3, 3 of the body portion 2 of the rolling roll 1 are generally tapered surfaces. That is, the end surface 3 is inclined with respect to the axis of the rolling roll 1. For that purpose, a transverse wave probe 4 is provided on the end face 3.
Even if the ultrasonic wave is transmitted by applying the ultrasonic wave, the ultrasonic wave propagates in a direction inclined with respect to the axis of the rolling roll 1. On the other hand, it is known that the residual stress of the hardened rolling roll 1 is small in the radial direction and mainly stress in the circumferential direction. Therefore, in order to measure the residual stress, it is necessary to propagate ultrasonic waves in a direction parallel to the axis of the rolling roll 1 and measure the difference in sound velocity between the transverse wave in the radial direction and the transverse wave in the circumferential direction. There is.
このようなことから、従来は、圧延ロールの残留応力の
測定には、超音波による応力測定方法を利用することは
できないものとされていた。For this reason, conventionally, it has been considered that the ultrasonic stress measurement method cannot be used to measure the residual stress of the rolling roll.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、圧延ロールの内部残留応力を超音波に
より非破壊的に測定することのできる測定方法を提供す
ることである。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a measuring method capable of nondestructively measuring the internal residual stress of a rolling roll by ultrasonic waves.
(課題を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明では、圧延ロールの
傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を密着させて取り付
け、その各楔状部材の端面が、圧延ロールの軸線に平行
な直線上に位置するとともにその軸線に直交する互いに
平行面となるようにしている。その楔状部材は超音波を
伝播させる材料によって形成されている。そして、その
一方の楔状部材の端面から横波超音波を送信するととも
に、他方の楔状部材の端面においてその超音波を受信し
て、圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方向
の横波超音波の音速との差から圧延ロールの残留応力を
求めるようにしている。(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, in the present invention, wedge-shaped members are attached in close contact with the inclined both end surfaces of the rolling roll, and the end surface of each wedge-shaped member is the axis of the rolling roll. Are located on straight lines parallel to each other and are parallel to each other and orthogonal to the axis. The wedge-shaped member is made of a material that propagates ultrasonic waves. Then, while transmitting the transverse ultrasonic wave from the end surface of the one wedge-shaped member and receiving the ultrasonic wave at the end surface of the other wedge-shaped member, the sound velocity of the transverse ultrasonic wave in the radial direction of the rolling roll and the transverse ultrasonic wave in the circumferential direction are transmitted. The residual stress of the rolling roll is calculated from the difference with the sound velocity of the sound wave.
(作用) このように構成することにより、超音波の送信面が圧延
ロールの軸線に直交するので、超音波は圧延ロール内を
その軸線に平行な方向に伝播することになる。そして、
その超音波が圧延ロールの軸線に直交する楔状部材の端
面で受信されるので、半径方向及び周方向の二つの横波
超音波の音速を測定することができる。その場合、一方
の楔状部材の端面から送信され、他方の楔状部材の端面
で受信されるので、楔状部材内における超音波の反射エ
コーの影響もなくなる。(Operation) With this configuration, since the ultrasonic wave transmission surface is orthogonal to the axis of the rolling roll, the ultrasonic wave propagates in the rolling roll in a direction parallel to the axis. And
Since the ultrasonic waves are received by the end surface of the wedge-shaped member that is orthogonal to the axis of the rolling roll, it is possible to measure the sonic velocities of two transverse ultrasonic waves in the radial direction and the circumferential direction. In that case, since it is transmitted from the end surface of one wedge-shaped member and is received by the end surface of the other wedge-shaped member, the influence of the reflected echo of the ultrasonic wave in the wedge-shaped member is also eliminated.
また、焼入れされた圧延ロールの残留応力は、半径方向
に小さく、周方向に大きいので、半径方向の横波超音波
の音速を基準として周方向の横波超音波の音速を測定す
ることにより、主となる周方向の残留応力を求めること
ができる。Further, since the residual stress of the quenched rolling roll is small in the radial direction and large in the circumferential direction, by measuring the sound velocity of the transverse ultrasonic wave in the circumferential direction with reference to the sound velocity of the transverse ultrasonic wave in the radial direction, The residual stress in the circumferential direction can be obtained.
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。(Examples) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図中、第1図は本発明による圧延ロールの残留応力測定
方法を実施する状態を示す説明用側面図であり、第2図
はその正面図である。また、第3図は検出される超音波
波形を示す説明図である。In the drawings, FIG. 1 is an explanatory side view showing a state in which a method for measuring residual stress of a rolling roll according to the present invention is carried out, and FIG. 2 is a front view thereof. Further, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the detected ultrasonic waveform.
第1,2図に示されているように、焼入れされた圧延ロー
ル10の胴部11の傾斜した両端面12,13には、それぞれ半
径方向に適宜の間隔を置いて複数個の楔状部材14,14,
…;15,15,…が取り付けられている。これらの楔状部材1
4,15は鋼材などの超音波を伝播させる材料からなるもの
で、接着剤によって胴部11の端面12,13に完全に密着す
るように接着されている。対応する楔状部材14,15は、
圧延ロール10の軸線と平行な直線上に位置するようにさ
れている。また、各楔状部材14,15の端面14a,15aは、圧
延ロール10の軸線に直交するものとされている。As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of wedge-shaped members 14 are provided on the inclined end faces 12, 13 of the body 11 of the quenched rolling roll 10 at appropriate intervals in the radial direction. ,14,
...; 15,15, ... are attached. These wedges 1
4, 15 are made of a material that propagates ultrasonic waves, such as steel, and are adhered to the end faces 12, 13 of the body 11 by an adhesive so as to be completely in close contact therewith. The corresponding wedge-shaped members 14 and 15 are
It is located on a straight line parallel to the axis of the rolling roll 10. The end surfaces 14a, 15a of the wedge-shaped members 14, 15 are orthogonal to the axis of the rolling roll 10.
この圧延ロール10の残留応力を測定するときには、対応
する楔状部材14,15の端面14a,15aにそれぞれ超音波を送
受信する横波探触子16,17を当て、一方の探触子16から
超音波を送信する。すると、その超音波は、楔状部材14
を通って圧延ロール10の胴部11内に伝わり、その胴部11
内を圧延ロール10の軸線に平行な方向に伝播した後、他
方の楔状部材15を経て他方の探触子17により受信され
る。このように、一方の楔状部材14の端面14aから超音
波を送信し、他方の楔状部材15の端面15aにおいてその
超音波を受信するようにすることにより、圧延ロール10
とは別体の楔状部材14,15を用いているにもかかわら
ず、楔状部材14,15内での超音波の反射エコーの影響を
なくすことができる。When measuring the residual stress of the rolling roll 10, the transverse wave probes 16 and 17 for transmitting and receiving ultrasonic waves are respectively applied to the end surfaces 14a and 15a of the corresponding wedge-shaped members 14 and 15, and the ultrasonic waves from one probe 16 are applied. To send. Then, the ultrasonic waves are transmitted to the wedge-shaped member 14
Through the inside of the body 11 of the rolling roll 10.
After propagating in the inside in a direction parallel to the axis of the rolling roll 10, it is received by the other probe 17 via the other wedge-shaped member 15. Thus, by transmitting ultrasonic waves from the end surface 14a of the one wedge-shaped member 14 and receiving the ultrasonic waves from the end surface 15a of the other wedge-shaped member 15, the rolling roll 10
Although the wedge-shaped members 14 and 15 which are separate from the above are used, the influence of the reflected echo of the ultrasonic waves in the wedge-shaped members 14 and 15 can be eliminated.
このとき、送受信探触子16,17に第2図に示されている
x方向及びy方向の振動を与えると、圧延ロール10の周
方向及び半径方向の横波超音波が送受信される。その横
波の伝播速度は応力の影響を受ける。At this time, when the transmitting / receiving probes 16 and 17 are vibrated in the x and y directions shown in FIG. 2, transverse ultrasonic waves in the circumferential direction and the radial direction of the rolling roll 10 are transmitted and received. The shear wave propagation velocity is affected by stress.
圧延ロール10の内部のx方向及びy方向の応力をそれぞ
れσ1,σ2、x方向及びy方向の横波音速をそれぞれ
Vr1,Vr2、応力が作用していないときの音速をVr0とす
ると、有限変形弾性論に従えば、 の関係が成り立つ。ここで、CAは音弾性定数であり、剛
性率をμ、3次の弾性係数をν3とすると、 で表される。The stresses in the x and y directions inside the rolling roll 10 are σ 1 and σ 2 , respectively, and the transverse wave sonic speeds in the x and y directions are respectively
If Vr 1 and Vr 2 and the velocity of sound when no stress is applied are Vr 0 , according to the finite deformation elasticity theory, The relationship is established. Here, C A is a sonoelastic constant, and if the rigidity is μ and the third-order elastic coefficient is ν 3 , It is represented by.
したがって、x方向とy方向とで応力に差があるときに
は、探触子16から送信された超音波は、x方向及びy方
向の横波として時間のずれをもって探触子17により受信
されることになる。焼入れされた圧延ロール10の場合に
は、半径方向の残留応力は小さく周方向の応力が大きい
ので、x方向の横波がy方向の横波よりも遅く、第3図
に示されているように、探触子16から超音波pが送信さ
れたとき、探触子17においてはx,yのような波形が検出
される。Therefore, when there is a difference in stress between the x direction and the y direction, the ultrasonic wave transmitted from the probe 16 is received by the probe 17 as a transverse wave in the x direction and the y direction with a time lag. Become. In the case of the hardened rolling roll 10, since the residual stress in the radial direction is small and the stress in the circumferential direction is large, the transverse wave in the x direction is slower than the transverse wave in the y direction, and as shown in FIG. When the ultrasonic wave p is transmitted from the probe 16, a waveform such as x and y is detected in the probe 17.
ここで、一般に、焼入れされた圧延ロール10の半径方向
すなわちy方向の残留応力は5kg/mm2以下と極めて小さ
いので、これを無視すると、上式において Vr2=Vr0 σ2=0 となり、 となる。Here, in general, the residual stress of the quenched rolling roll 10 in the radial direction, that is, the y direction is extremely small at 5 kg / mm 2 or less, so if this is ignored, Vr 2 = Vr 0 σ 2 = 0 in the above equation, Becomes
したがって、y方向の横波の音速を基準としてx方向の
横波の音速を測定し、その差あるいは比を求めれば、圧
延ロール10の内部の残留応力を推定することができる。Therefore, the residual stress inside the rolling roll 10 can be estimated by measuring the sound velocity of the transverse wave in the x direction with reference to the sound velocity of the transverse wave in the y direction and obtaining the difference or ratio.
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧延
ロールの胴部の傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を取
り付けて、その各楔状部材の端面が互いに平行面となる
ようにしているので、一方の楔状部材の端面から超音波
を送信することにより、他方の楔状部材の端面において
圧延ロールの半径方向及び周方向の横波超音波を受信す
ることが可能となる。しかも、そのように一方の端面か
ら超音波を送信し、他方の端面でその超音波を受信する
ようにすることにより、楔状部材による超音波の反射エ
コーの影響も防止することができる。そして、そのよう
にして圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方
向の横波超音波の音速とが計測されるので、それに基づ
いて圧延ロールの内部応力を求めることができる。(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the present invention, wedge-shaped members are attached to the inclined both end surfaces of the body of the rolling roll, and the end surfaces of the wedge-shaped members are parallel to each other. Therefore, by transmitting ultrasonic waves from the end surface of one wedge-shaped member, it becomes possible to receive transverse wave ultrasonic waves in the radial direction and the circumferential direction of the rolling roll at the end surface of the other wedge-shaped member. Moreover, by transmitting the ultrasonic wave from one end face and receiving the ultrasonic wave at the other end face in this way, it is possible to prevent the influence of the reflection echo of the ultrasonic wave by the wedge-shaped member. Then, since the acoustic velocity of the transverse ultrasonic wave in the radial direction of the rolling roll and the acoustic velocity of the transverse ultrasonic wave in the circumferential direction are measured in this manner, the internal stress of the rolling roll can be obtained based on the measured velocity.
こうして、焼入れされた圧延ロールの残留応力を非破壊
的に測定することが可能となる。In this way, it becomes possible to measure the residual stress of the quenched rolling roll nondestructively.
第1図は、本発明による圧延ロールの残留応力測定方法
を実施する状態を示す説明用概略側面図、 第2図は、その正面図、 第3図は、その方法において検出される波形を示す説明
図、 第4図は、従来の問題を説明するための圧延ロールの側
面図である。 10…圧延ロール、11…胴部 12,13…胴部の端面 14,15…楔状部材 14a,15a…楔状部材の端面 16,17…横波探触子FIG. 1 is a schematic side view for explaining a state in which a method for measuring residual stress of a rolling roll according to the present invention is carried out, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 shows a waveform detected by the method. Explanatory drawing, FIG. 4 is a side view of the rolling roll for demonstrating the conventional problem. 10 ... Rolling roll, 11 ... Body 12,13 ... Body end surface 14,15 ... Wedge-shaped member 14a, 15a ... Wedge-shaped end surface 16,17 ... Transverse wave probe
Claims (1)
両端面の、その圧延ロールの軸線と平行な直線上に位置
する部位に、超音波を伝播させる材料からなる楔状部材
をそれぞれ密着させて取り付けて、その各楔状部材の端
面が互いに圧延ロールの軸線に直交する平行面となるよ
うにし、 一方の楔状部材の端面から超音波を送信するとともに、
他方の楔状部材の端面においてその超音波を受信し、 前記圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方向
の横波超音波の音速との差から前記圧延ロールの残留応
力を求めることを特徴とする、 圧延ロールの残留応力測定方法。1. A wedge-shaped member made of a material for propagating an ultrasonic wave is brought into close contact with a portion of each of the inclined both end surfaces of the body of a quenched rolling roll, which is located on a straight line parallel to the axis of the rolling roll. The wedge-shaped members so that the end surfaces of the wedge-shaped members are parallel surfaces orthogonal to the axis of the rolling roll, and ultrasonic waves are transmitted from the end surface of one of the wedge-shaped members.
The ultrasonic wave is received at the end face of the other wedge-shaped member, and the residual stress of the rolling roll is obtained from the difference between the acoustic velocity of the transverse ultrasonic wave in the radial direction of the rolling roll and the acoustic velocity of the transverse ultrasonic wave in the circumferential direction. And the method for measuring residual stress of rolling rolls.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075676A JPH06103229B2 (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Method for measuring rolling roll residual stress |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2075676A JPH06103229B2 (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Method for measuring rolling roll residual stress |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276041A JPH03276041A (en) | 1991-12-06 |
| JPH06103229B2 true JPH06103229B2 (en) | 1994-12-14 |
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| JP2075676A Expired - Fee Related JPH06103229B2 (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Method for measuring rolling roll residual stress |
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| CN105628283B (en) * | 2016-03-31 | 2018-02-27 | 西南交通大学 | A kind of ultrasonic wave residual stress test equipment |
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1990
- 1990-03-27 JP JP2075676A patent/JPH06103229B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH03276041A (en) | 1991-12-06 |
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