수냉랭판은 내부 표면을 타고 흐르는 액체의 마찰을 통해 열을 발산하는 열교환기입니다. 열을 너무 많이 생성하여 공기 냉각으로는 충분하지 않은 초고출력 부품에 주로 사용됩니다. 예를 들어, 발전 산업에서는 정적 VAR 발생기(SVG)에, 자동차 산업에서는 전기차 배터리에, IT 부문에서는 대형 서버를 수용하는 공간구역에 사용합니다.
수냉랭판의 효과는 액체의 열 전달 영역과 마찰력에 따라 다릅니다. 수냉랭식은 공랭식과 달리 액체가 순환할 수 있는 수로가 필요합니다. 이 수로는 액체가 누출되어 어느 전기 장비에서나 단락을 유발하지 않도록 완전히 밀봉되어야 합니다.
경합금의 용융 용접 대 마찰 교반 용접
수랭수냉판은 보통 알루미늄 합금으로 제작됩니다. 기존 용융 용접은 용접성이 불량하기 때문에 수랭수냉판 밀봉에 사용하면 열 균열, 기공 및 슬래깅과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 용접 기사가 고품질 용접을 해내려면 탁월한 용융 용접 기술과 장인 정신이 있어야 합니다. 용융 용접 시의 고온과 유독 가스는 용접 기사의 건강에 해로울 수 있습니다. 회전 공구의 마찰열을 사용하여 두 표면을 용접하는 마찰 교반 용접(FSW)은 이러한 문제에 효과적인 해결책입니다.
용융 용접과 비교할 때 FSW의 주된 장점은 다음과 같습니다.
- 용접 변형 최소화
- 용접된 금속의 우수한 기계적 속성
- 충전재 불필요
- 더 깨끗하고 안전한 작업 환경
- 더 간편한 작동
- 산화 스케일의 자동 제거
- 공구의 자동화 및 로봇 용접으로의 통합 용이
- 깨지기 쉬운 경합금에 더 효과적
마찰 교반 용접의 약점과 위상 배열 솔루션
많은 장점에도 불구하고 FSW에는 몇 가지 단점이 있습니다. FSW를 수랭수냉판에 사용할 때, 덮개판과 바닥판 사이의 이음매에서 기계적 결함이 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 일반적으로 회전 공구의 마찰 지점 근처에서 발생하며, 기공이라고 하는 아주 작은 틈으로 나타납니다. 기공은 거의 지속적으로 형성되는 경향이 있지만 쉽게 검출되지는 않습니다.
수랭수냉판(왼쪽) 교정 블록 및 빨간색으로 표시된 관심 영역(오른쪽)에서 마찰 교반 용접을 스캔하는 데 사용되는 Olympus 10L64-FSW PA 프로브와 SFSW-N45S-WHC 물 웨지
위상 배열 초음파 시험(PAUT) 기술은 FSW에서 미세한 결함을 검출할 수 있습니다. 여기에 제시된 솔루션으로는 OmniScan™ MX2 결함 탐상기와 함께 마찰 교반 용접 조사에 최적화된 Olympus 프로브 및 웨지가 사용됩니다. OmniScan SX 위상 배열 결함 탐상기도 동일한 프로브 및 웨지를 사용하여 이러한 결과를 도출할 수 있습니다.
1개 요소 단계(총 64개 요소)로 8개 요소를 동시에 펄싱하여 45도 전단파를 생성하는 선형 스캔용 구성 OmniScan™ MX2 결함 탐상기 및 PA 프로브
결과 공개: 위상 배열 이미징 데이터 분석
아래 스크린샷은 OmniPC™ 소프트웨어의 조사 분석 내용으로, 교정 블록의 스캔 결과를 보여줍니다. 이는 표면 근처의 기공뿐 아니라 수직 조인트의 용융 미달도 드러내며, 제대로 용접되지 않았음을 보여줍니다.
교정 블록의 반대쪽 조사 결과를 보면 용융 표면이 깨끗하게 용접되었고, 눈에 보이는 결함이 없으며, 날카로운 모서리에 기하학적 반사가 일어나고 있습니다.
실제 수랭수냉판 시험 대상을 조사한 결과는 아래와 같습니다. 부품의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반 용접의 양쪽에 결함이 있음을 알 수 있습니다.
FSW 내 용융 미달 및 기공의 알아보기 쉬운 이미징
초음파 위상 배열 기술을 특수 마찰 교반 용접 프로브와 함께 사용하면 수랭수냉판의 이음새 표면에서 눈에 보이는 기공과 눈에 보이지 않는 용융 미달을 명확히 검출할 수 있습니다. 다양한 데이터 디스플레이와 함께 OmniScan MX2(또는 OmniScan SX) 결함 탐상기를 사용하여 습득한 스캔 이미징은 알아보기가 쉽고 조사된 부품의 실제 조건을 반영합니다.
OmniScan MX2(왼쪽)와 OmniScan SX(오른쪽) 위상 배열 결함 탐상기
