| 研究課題/領域番号 |
25871025
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
堀川 紀孝 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 准教授 (80344480)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 機械材料・材料力学 / 金属生産工学 / 非破壊試験 / 鋳造 / 渦電流試験 |
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| 研究概要 |
表面の加工状態を変えた球状黒鉛鋳鉄試験片に対して渦電流試験を行い，渦電流信号に対する表面性状の影響について検証した．幅30mmのＹブロックおよび直径80mmの連続鋳造棒から35x40mm，厚さ約15mmの試験片を製作した．Ｙブロックはフェライト化焼鈍したものをCA，鋳放しをCB，連続鋳造棒はFCD400相当のものをCC，FCD500相当のものをCDとした．それぞれの試験片について試料切断機またはバンドソーにて切断し，計測対象面を型削り盤またはフライス盤により加工した．表面粗さは試料切断機による面がRaで1μm以下，フライスでは3～5μm，型削り盤では10～20μmであった．渦電流試験には渦電流探傷器を用い，探傷器のプローブを用いて10～50kHzの試験周波数で測定を行った．CAの試料切断面を渦電流探傷器の基準として用い，その他の試験片を位相の異なる信号VxおよびVyを用いて評価した．
VxとVyの2次元平面で評価すると，試料の異なる試験片は渦電流信号の分布においても差があり，組織の違いを判別できることが示された．ただし，渦電流信号の値には組織と表面状態の影響が現れており，組織を判別するには表面加工による信号変化がVxに，組織による信号変化がVyに現れるように周波数を選択するか，位相を変化させることが有効である．
また，本年度導入したロックインアンプによる計測のためプローブを自作し，同様に本年度導入したオシロスコープを用いて基本性能の評価を行った．低い周波数での計測のため，検出コイルの巻き数を200回，励磁コイルの巻き数を50回とした．過去に製作した両者30回巻きのプローブに比べ，100kHzといった低めの周波数でのノイズが極めて少なく，新プローブの効果が確認できた．本年度導入したロックインアンプによるノイズ除去効果により，さらに低い周波数での測定が可能と考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
まず本年度は4種類の球状黒鉛鋳鉄試料に対して異なる表面加工を施し，Raで3～25μmの試験片を製作した．それらに対して渦電流試験を実施し，表面や組織の影響が渦電流信号に現れる傾向を把握した．その結果，組織の異なる4種類の試験片が渦電流信号の分布から判別できた．また，表面粗さおよび基地組織による渦電流信号の変化を，位相の異なる渦電流信号VxとVyに分離することができた．したがって，渦電流法により表面の異なる鋳鉄試験片を評価する本年度の目標をおおむね達成できたと考える．
また，渦電流試験装置として，ロックインアンプ，ファンクションジェネレータをLabviewにより制御する装置を構成した．プリアンプやバイポーラ電源は予算の都合上，導入していないが，今後，信号処理における必要性を判断し，次年度予算または他の研究費による導入を検討する．
また，プローブの製作と基本的な性能評価を行い，従来より巻き数を増大させることにより低い周波数で測定する目途をつけたので，今後，ロックインアンプを用いて測定を進める．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度の研究においては，(1)試験点数の増加による渦電流信号の傾向の把握，(2)シミュレーションの導入，(3)プローブの評価ならびに改良，の3点に取り組む
表面粗さならびに基地組織による渦電流信号の分布については，それぞれ傾向が現れているため，試験片点数を増やし，その傾向をさらに明らかにする．加工形状のパターンを増やすために，バンドソーによる切削やNCフライスによる表面加工を追加し，引き続き粗さならびに加工による影響を調べる．加工による残留応力の影響も考えられるため，焼鈍による残留応力の低減を図った試験片による渦電流試験を併せて実施する．
シミュレーションソフトの導入により，プローブ周辺の磁界，および試験体の渦電流分布，特に深さ方向の分布について確認する．プローブの評価の一環として，プローブ特性やプローブ形状（直径・高さ）の違いによる磁界分布，渦電流分布の変化の把握する．ただし，厳密な値を計算により求めることよりも，プローブ形状などの条件の違いがどのような変化を生じるか，について明らかにすることに注力する．
本年度作製したプローブの実験的な評価を行い，その結果ならびにシミュレーションによる結果を基に，改良型プローブの製作を行う．試験周波数を下げた場合の基地組織や粗さによる渦電流信号の変化を確かめるとともに，粗さの影響を低減させた測定法の検討を行う．
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