차량에 사용되는 다양한 단조 부품
단조란?
단조는 망치 또는 압축 기계를 사용하여 금속 소재에 강력한 압력을 가하는 금속 성형 공정입니다. 단조 제품은 용융 금속을 금형에 부어서 제조하는 주조 제품과 금속을 절단하여 제조하는 절삭 제품 대비 높은 강도를 가지기 때문에, 높은 강도가 요구되는 제품에 주로 사용됩니다. 단조 제품에는 부엌칼부터 자동차와 산업용 기계에 사용되는 기어, 밸브, 커넥팅 로드, 크랭크 샤프트 등이 있습니다.
금속에 힘이 가해지면 금속의 결정 구조가 부서지며 선형 형태를 취하게 됩니다. 이것은 금속 유동(섬유 유동)이라고 합니다. 단조 공정에서 금속 유동이 제품의 형체에 맞춰 생성되기 때문에 가공된 소재는 높은 점도와 외부 충격에 대한 저항을 가지게 됩니다.
기존 현미경을 통한 금속 유동 관찰의 한계
품질 관리 시 작업자는 단조 제품의 금속 유동을 검사합니다. 해당 제품이 강도 요건을 충족하기 위해서는 정확한 유동이 형성되어야 합니다. 금속 유동은 일반적으로 현미경을 사용하여 관찰합니다. 그러나 넓은 영역을 관찰하려면 저배율 현미경을 사용하거나 여러 고배율 이미지를 합성해야 합니다. 이러한 방식들은 두가지 문제를 가지고 있습니다.
1) 금속 유동의 형체는 렌즈의 낮은 해상도로 인해 저배율에서 선명하게 보이지 않습니다.
2) 대부분의 경우 합성된 이미지는 기존 합성 소프트웨어의 한계로 인해 정렬 불량 또는 균일하지 않은 색 등의 품질 문제를 가지고 있습니다.
균일하지 않은 색으로 합성된 이미지
DSX1000 디지털 현미경을 통한 금속 유동 관찰의 장점
1) 저배율에서 단조 제품을 선명하게 관찰
단조 제품과 같이 큰 샘플을 관찰할 경우, 먼저 저배율로 샘플 전체를 관찰하여 관찰 위치를 설정해야 합니다. DSX1000 디지털 현미경은 긴 작동 거리를 가진 전용 저배율 대물 렌즈를 통해 얻은 선명한 이미지로 빠르게 관찰 영역을 설정할 수 있습니다.
긴 작동 거리를 가진 SXLOB 저배율 대물 렌즈
저배율 대물 렌즈(1X)를 사용하여 단조 제품 전체를 관찰
2) 자동 합성 기능을 통해 선명한 단조 부품 이미지 생성
레진이 적용된 날카로운 샘플을 관찰하는 경우, 원거리에서 선명하지 않은 점들이 포함된 이미지를 획득하는 경우가 있습니다. 이는 고배율에서 평면을 찾는 것이 어려운 점과 낮은 시야 깊이로 인해 발생합니다. 이러한 현상은 초점이 일정하게 유지되지 않는 영역들을 가진 합성 이미지에서도 발생합니다.
DSX1000 디지털 현미경의 경우, 소프트웨어의 오토 포커스 AF 아이콘을 클릭하는 것으로 여러 초점을 정확하게 맞는 여러 이미지를 합성하는 것이 가능합니다. 사용자가 합성에 필요한 이미지 수, 길이, 시작점과 종료점을 입력하면 현미경이 자동으로 이미지를 획득합니다. 정밀 패턴 매칭과 셰이딩을 통해 고품질 합성 이미지가 생성됩니다.
DSX1000 현미경을 사용하여 선명하게 확대된 이미지는 금속 유동 검사를 용이하게 만들어 줍니다. 아래 이미지들을 통해 그 차이를 확인할 수 있습니다.
DSX1000 디지털 현미경이 캡처한 고배율 이미지들(140X, 6개 수직 이미지, 17개 수평 이미지)을 사용하여 자동 합성한 단조 부품 이미지. 이미지의 일부를 잘라내거나 확대해도 이미지 품질이 유지됩니다.
