2015 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー超音波による高速回転体の温度プロファイリングとその材料加工への応用
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25289238
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
井原 郁夫 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80203280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松谷 巌 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00514465)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超音波計測 / 温度プロファイリング / 二次元温度場 / アレイセンサー / 摩擦界面 / レーザー超音波 / 熱伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、加熱状態にある回転体の表面や内部の温度プロファイルをリアルタイムでモニタリングするための超音波サーモメトリを創成するとともに、この手法を材料加工プロセスに適用し、その有効性を実証することを目的とする。今年度は、前年までの結果に基づいて、２次元または３次元温度分布モニタリングの可能性を検討するとともに、高速回転体と静止材料との摺動面の温度モニタリングについて検討した。主な結果は次のとおりである。
(i)２次元温度プロファイリングの検討：まず、2次元熱伝導解析と2次元温度場の超音波伝播解析を行い、2次元温度プロファイリングのための逆解析手法について検討した。次いで、この解析手法の有効性を実証するための実験装置を構築した。これらの解析手法の妥当性を検証するために、市販の３２チャンネル２次元アレイプローブを改良し、その基本性能評価を行うとともにＲＦ波形解析プログラムを開発した。このアレイプローブを片側加熱される鋼厚板に適用し、二次元温度分布の時間変動をモニタリングし、その妥当性を検証した。
(ii) 摺動摩擦面近傍の温度分布モニタリングの検討：回転体による加工プロセスの温度プロファイリングを想定して、摺動摩擦界面近傍の温度プロファイリングに関する基礎実験を試みた。まず、フェルトとの摺動摩擦によりその底面が過熱される鋼厚板の摩擦面の温度計測を試み、超音波法による測定結果を熱電対による測定値と比較することでその妥当性を検証した。この実験により、摩擦発熱をともなう摺動面近傍の急激な温度プロファイルの過渡応答が、超音波法により正確に捉えられることが実証された。
(iii)計測手法の精度と適用限界の検証：超音波パルスエコーに基づく温度プロファイリングのための計測条件を、時間分解能と空間分解能と測定精度との観点から理論的に詳細に検討し、温度プロファイリングの適用限界について実験を交えて議論を進めている。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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