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Characteristics of the heat resistant FBG sensor under laser cladding condition

レーザー肉盛り溶接における耐熱FBGセンサの特性

西村 昭彦; 寺田 隆哉

Nishimura, Akihiko; Terada, Takaya

構造健全性の監視のため、耐熱センサの開発を行った。監視すべき環境は、センサにとって放射線・高温・電磁パルスなど過酷な状況である。超短パルスレーザー加工による耐熱FBGセンサが最も有力な候補である。壊れやすい光ファイバ部分を保護するために、接着剤と補強繊維との組み合わせ以外に、レーザー熱加工溶接による金属モールドでの埋め込みを提案する。サンプルとしてSUS鋼板への回転砥石による溝加工を行い、QCWレーザーによるパルス熱加工により光ファイバを鋼板に金属モールドとともに埋め込みを行った。加工した溝には溶接ワイヤと光ファイバの埋め込みを行い、パルスレーザーによる加熱を施した。パルス長さは10ミリ秒、パルスエネルギーは10Jである。光ファイバの一部は溶融金属に接触した。サンプルを移動させながらレーザー照射行った。耐熱FBGセンサは1センチの長さにわたって2mmの深さに埋め込まれた。サンプルに衝撃を加えることでFBGセンサが動作していることが確かめられた。ここでは、レーザー熱加工時のセンサのピークシフトについて考察する。

We proposed FBG sensor made by femtosecond laser processing could be the best candidate. Combination with fabric reinforcement and heatproof adhesive mold protected fragile optical fiber. To make the best use, we fixed the FBG sensor by metal mold. A groove was processed to a SUS metal plate with a grindstone. We used a Quasi-CW laser to weld a filler wire on plate. The optical fiber set under the filler wire beforehand was heated by the laser pluses with 10 J and 10 ms, partially to be soaked in a weld pool. A series of weld pool formed a sealing clad on the groove. The FBG sensor was buried at 2 mm depth over the length of 1 cm. No degradation on its reflection spectra was detected before and after the processing. The FBG sensor can detect the vibration of the plate caused by impact shocks. In this paper, Bragg peak shift of the FBG sensor under laser cladding condition has been discussed.

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