剪断応力を用いた目で見えるボルトの緩み表示器の開発

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○研究目的:化学工場や発電所などの大型設備には沢山のボルトを用いて化学プラントや発電機などが組み立てられている。通常この様な設備にはボルトが緩む原因の一つである振動や騒音が発生するため、日常のボルトの締め付け具合の点検が欠かせない。この点検に手を使わずに視覚的な色の変化でボルトの緩みを発見することが出来れば点検効率は向上し、人間の立ち入りできない場所での応用も期待できる。○研究方法:本研究では剪断応力を発生させることができるサファイアアンビル型高圧発生装置の機構を踏襲してボルトの緩み表示器を試作した。剪断応力センサー物質に白金-ジフェニルグリオキシマート錯体[Pt(dpg)_2]を用いて真空蒸着によりアンビルの先端(直径1.5mmφ)に薄膜を作製した。実際にフランジに見立てた金属板にボルトナットを締めて、緩み表示器の回転棒をボルトの頭にセットし、緩み表示器の本体を金属板に固定した。ボルトが緩んで回転する状態を金属板に固定したボルトナットをレンチで回転させることにより擬似的に再現した。○研究成果:Pt(dpg)_2薄膜を用いて試作したボルトの緩み表示器は予めサファイアアンビル先端の薄膜の色が緑色に変化する0.4GPaに加圧状態で金属板に固定した。レンチを10°回転させると回転棒を伝ってアンビルが回転して剪断応力が発生し、アンビル先端外周部の色が緑色から黄色に変化することを確認した。試作したボルト緩み表示器はアンビル先端の直径が1.5mmφなのでルーペを用いることにより色の変化を観察することができた。更にレンチで回転させたところ、静加重を加えていたグランドナットも回転し密着していたアンビル先端面が離脱してPt(dpg)_2薄膜の色は大気圧下で見られる赤色に変化することでボルトが完全に緩んでしまったことを観察することができた。