2015 Fiscal Year Research-status Report
立体形状部全面における全方向傷の高感度な探傷システムの確立と傷の高精度サイジング
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15K05684
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
福岡 克弘 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (40512778)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 定量的評価 / 磁粉探傷試験 / 渦電流探傷試験 / 回転磁界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機械部品や各種構造物は、立体的で複雑な形状をしていることが一般的であり、その非破壊検査は難しい。一方、複雑形状部では応力集中により傷の発生率が高く、危険な因子を抱えた箇所を十分な精度で探傷できない可能性があり、現状の非破壊検査において早急に解決すべき課題である。また、高感度に傷を検出できることに加えて、その傷が破壊に与える影響の程度を判定するため、傷形状を正確にサイジングする技術の確立も、重要な課題の一つになっている。そこで本研究では、運輸機械などで使用される複雑で立体的な形状をした機械部品（強磁性体）を具体的な検査対象材とし、立体形状部に存在する全方向傷の高感度探傷システムの開発を検討した。さらに、探傷結果から傷の形状を正確に定量的評価する手法の確立も検討した。以下の3項目の研究内容に取り組んだ。
1. 広範囲に3次元回転磁界を発生する磁化システムの開発…立体形状の被検査体全面且つ全方向に均一な回転磁界を発生する磁化システムの開発に取り組んだ。
2. 磁粉探傷試験による極微小傷の定量的評価手法の開発…幅および深さが数十μm程度の極微小傷を磁粉探傷試験により検出し、その試験結果を基に傷形状を定量的に評価する手法の確立を検討した。
3. 渦電流探傷試験による複雑傷の定量的評価手法の開発…複雑な形状の自然傷を正確に定量的評価するため、渦電流探傷試験による強磁性体の探傷システムの開発と定量的評価手法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「1. 広範囲に3次元回転磁界を発生する磁化システムの開発」については、実機を用いて3次元回転磁界を発生させ、空間の各測定箇所における磁束密度の3方向成分（x,y,z成分）を測定することで、発生する磁界の強度と方向を確認した。さらに、数値解析によるシミュレーション結果との比較により、その実験データの妥当性も確認できた。
「2. 磁粉探傷試験による極微小傷の定量的評価手法の開発」については、傷形状の違いによる傷への磁粉付着量の変化に関して、高速度カメラを用いた動画像計測により測定した。傷への付着磁粉の幅と高さの測定結果および磁粉幅と高さのアスペクト比を用いることにより、傷の幅と深さを定量的に評価する手法が確立できつつある。
「3. 渦電流探傷試験による複雑傷の定量的評価手法の開発」については、全方向の傷を一度の試験で検出可能な回転渦電流を用いたマルチプローブの開発を行った。また、強磁性体における極微小傷を高感度に探傷できるプローブの設計・作製を行った。開発したプローブにより深さ数十μmの極微小傷の検出が可能であることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」に即して、次年度以降の研究を推進する。具体的な推進方策を以下に示す。
「1. 広範囲に3次元回転磁界を発生する磁化システムの開発」については、立体形状の試験体を作製し、試験体表面における磁束密度の確認を実験および数値解析により行う。さらに、試験体に加工した極微小傷の磁粉探傷試験を実施する。これらにより、実機磁化システムの性能について実証評価を行う。
「2. 磁粉探傷試験による極微小傷の定量的評価手法の開発」については、傷への付着磁粉の幅と高さの測定結果および磁粉幅と高さのアスペクト比を用いた傷形状の定量的評価手法を完成させる。また、本評価手法の産業界への適用を考慮し、付着磁粉の幅と高さの測定に関して、自動化システムを検討していく。
「3. 渦電流探傷試験による複雑傷の定量的評価手法の開発」については、強磁性体を渦電流探傷試験により探傷するための試験体の磁化に関して、有限要素法解析により現象を理解し、最適な磁化条件を検討する。これにより、微小傷の探傷におけるS/N比をさらに向上させる。
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| Causes of Carryover |
数値解析で用いているワークステーションは、OSがWindows XPの旧式のもので、汎用電磁界解析ソフトJMAGの最新バージョンの起動が不可能な状態である。そのため、平成28年度に更新の予定をしている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
汎用電磁界解析ソフトJMAGの最新バージョンを使用するためワークステーションを更新する。
また、立体形状試験体の加工、傷の加工、および実験治具の作製を計画している。
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Research Products
(28 results)
