抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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・炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の種類と特徴を説明し,非破壊試験の超音波探傷試験とサーモグラフィー試験と国外の研究拠点を紹介し,最後に電磁非破壊評価を紹介。
・熱硬化性樹脂と炭素繊維の複合材はCFRTSで,長繊維を含むので機械的特性と信頼性に優れ,航空機の翼や胴体に使用。
・熱可塑性樹脂と炭素繊維の複合体はCFRTPで,短繊維を含み複雑形状の自動車部品などに検討され,電磁波遮断性能や減衰性などの特性に長所。
・両複合体に超音波伝播や熱伝導に差はないが,欠陥には差があり,CFRTSではボイドが,CFRTPでは繊維と樹脂の界面接着が不十分の欠陥が発生し易く,共通する欠陥としてプリプレグの積層構造体の層間剥離,炭素繊維の繊維断裂,ミスアラインメントなどを説明。
・超音波探傷試験やサーモグラフィは,層間剥離や異物の検出には適しているが,空間分解能が不足し,繊維に発生する欠陥の検出には不向きで,放射線透過試験や渦電流探傷試験により繊維の欠陥を検出可能。
・超音波探傷試験では,パルス超音波を繊維に垂直方向から照射するパルスエコー法が用いられ,3MHz~10MHzの超音波を用いると検出可能な欠陥の最小寸法は30μ~150μmであり,厚さが大きくなると周波数を低周波数にするので,検出可能な欠陥の最小寸法は大きくなるが,航空業界では高速で3次元データが得られるフェイズドアレイ超音波探傷試験(PAUT)が用いられ,曲がり部でも垂直入射てきるSurface Adaptive Ultrasound(SAUL)技術を紹介し,課題として超音波ビームを効率良く入射させるための接触子と試験対象の間に水やグリセリンの様な接触媒質を置くことを指摘。
・サーモグラフィでは,キセノンランプのフラッシュを用いて表面を加熱した時,欠陥部の温度が他と異なることから欠陥を検出するが,層間剥離,ボイド,CFRPスキンとハニカムの接着不良,ハニカム内部の水分などを検出可能であるが,熱が繊維方向に散逸するので検査精度が超音波探傷試験より低いことを指摘。
・CFRPを対象とする非破壊検査の研究拠点として,米国ミシガン州立大学のCVRC,ミュンヘン-アウクスブルグ-インゴルシュタット地域の産学公連携の先端クラスのMAI Carbonを紹介。
・一方向プリプレグを積層したCFRPでは,各層の炭素繊維は一方向のみに配向しているため,円形コイルを用いて磁場を印加すると,渦電流は面内で繊維の配向方向に引き伸ばされて分布するが,異なる配向角度を持つ層の界面で炭素繊維が接点を作り,渦電流密度が高く,同じ配向角度を持つ層中では
・渦電流密度が低い値。
・これを利用して円形励磁コイルの内側に2ケの検出コイルを内蔵した差動方式の渦電流プローブによりスカーフ状研削のCFRPの輪郭を高い精度で決定。
・さらにCFRPの繊維配向を,渦電流信号の2次元コンタクター図を2次元空間FFTの空間周波数スペクトルを得て,FFT振幅のピーク値の角度から,繊維配向を決定可能。
・さらに渦電流試験により硬化度を求める方法を解説。
