| 研究課題/領域番号 |
23760089
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
水谷 義弘 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40337879)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 複合材料 / CFRTP / 融着 / 誘導加熱 / 非破壊検査 / 渦電流探傷試験 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（CFRTP）を誘導加熱によって融着するとともに、融着欠陥をリアルタイムで検出するためのシステムを開発することである。 融着性状は被融着材であるCFRTPの温度と押しつけ圧に大きく依存することが知られている。そこで本年度ははじめに適切な温度と押しつけ圧の条件を検討するところからはじめた。母材として非晶性材料であるPEI樹脂と結晶性材料であるPPS樹脂を用いた2種類のCFRTPを準備し、様々な温度と押しつけ圧の条件で融着を実施し、その後引張せん断試験を実施した。なお、加熱については後述するように誘導加熱装置が開発段階であったために、CFRTPに電気を直接流し、CFRTP自身のジュール発熱によってCFRTPを加熱した。検討の結果、温度、押しつけ圧ともに低すぎると融着できず、高すぎると樹脂が融着部から流れだして引張せん断強度が低下することが判明した。 本年度の後半からは誘導加熱装置の開発を開始した。家庭用卓上IH調理器を利用することを考え、コイルを調理機から取り出して利用した。電源については本研究ではコイルを加熱だけではなく非破壊検査にも利用するためにコイルに印加する電流パターンを任意に制御する必要があること、家庭用調理器では安全装置がついており小型のCFRTP試験片は加熱できないことから、内作した。具体的には自作ソフトウェアで指定した任意波形をD/Aコンバータを介して出力できるようにし、出力信号をバイポーラ電源で増幅してコイルに印加できるようにした。現在は適切な電流パターンを検討している段階であり、コイルを近付けてもCFRTPを融着可能な温度まで加熱できない状況である。今年度は適切な電流波形を明らかにするとともに、後述するが、コイルの変更も含めて再検討する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の計画通り、研究を遂行する上で重要となる融着条件を2種類のCFRTPについて明らかでき、誘導加熱装置の開発を行うこともできた。 しかしながら、開発した装置でCFRTPを融着に必要な温度まで加熱することができないという問題に直面し、研究が当初の計画から遅れ気味となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究体制を強化する。具体的には研究室で本研究に関連して研究している学生を1名から2名に増やす。 現在問題となっている誘導加熱について、電流パターンを変更するだけではなく使用しているコイルを変更するところまで遡って検討をすることにする。 非破壊検査については、本年度より詳細な検討を開始する。今年度前半に加熱用と非破壊検査用のコイルを共用とするのか、それとも別々にするのかについて方針を決定する。今年度後半は模擬融着欠陥を有する試験片を作成して非破壊検査法の検討をすすめる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
昨年度までにバイポーラ電源を含めて研究を遂行する上で必要な高額装置がすべてそろった。本年度は装置改善に必要な消耗品の購入費に主に研究費を割り当てる。また、学会発表、論文投稿にかかる必要についても研究費から支出する予定である。なお、先に述べたとおり現状では誘導加熱がうまくいっていない状況であり、場合によっては専門家に意見を聞きに行くことを考えている。その場合にはこの旅費を研究費より支出する予定である。
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