오스트리아 란스호펜에 본사를 둔 HPI(High Performance Industrietechnik GmbH)는 경금속 산업용 턴키 장비를 개발, 설계, 제조 및 공급합니다. 금속 제품 제조업체는 일반적으로 알루미늄, 마그네슘 같은 경금속을 사용햐 경합금 기반 제품을 생산합니다.
HPI는 야금 분야 고객사 한 곳을 위해 비파괴 물질 검사를 위한 자동 전도도 측정 시스템을 개선 및 개발했습니다. HPI에서 제작한 전도도 측정 시스템은 품질 요구의 충족을 위해 측정 및 검사 목적에 맞는 NORTEC™ 600 와전류 결함 탐상기를 통합했습니다.
난제: 생산 속도에 맞춰 전도도를 확인하는 시스템
Aluminium Times에 게재된 기사에 따르면, HPI는 알루미늄 플레이트의 열처리 상태 평가를 위한 전도도 검사 시스템을 개발했습니다. 이러한 플레이트는 폭 최대 4,200mm(~14피트), 길이 최대 33,000mm(~108피트), 두께 1mm~210mm(~0.039인치~8.3인치) 입니다. 이러한 플레이트는 반제품 알루미늄 및 마그네슘 합금 제품으로 변형돼 항공 산업에 공급됩니다.
HPI에는 냉간 압연기, 열간 압연기, 시트 열처리로 구성된 새로운 압연기 복합 시설을 위한 시스템이 필요했습니다. 해당 제조 공정에는 재료가 국제적으로 인정된 표준 준수 여부를 확인하는 동시에 생산성 향상을 위한 안정적인 내장형 NDT 검사 솔루션이 필요했습니다.
HPI가 당면한 난제는 일관성 있는 검사 성능을 유지하는 동시에 알루미늄 플레이트 전도도를 고속으로 측정하는 시스템을 개발하는 것이었습니다.
생산 라인 롤러 테이블로 운반되는 대형 알루미늄 플레이트
제조업체에서 금속의 전도도를 측정하는 이유
전기 전도도 측정은 재료를 통해 전기가 흐르는 정도, 즉 재료가 전류를 얼마나 전도할 수 있는지 확인하기 위해 사용됩니다. 제조업체는 이러한 검사를 통해 물질의 구성에 대한 정보를 수집합니다. 이 데이터를 통해 재료가 의도된 사용에 적합한지를 결정할 수 있습니다.
다양한 산업에서 전도도 검사를 품질 관리 및 제조 공정에 통합합니다. 이 작업은 최종 제품이 원하는 내구성과 성능에 도달할 수 있도록 금속의 구조적 무결성의 확인을 위해 수행됩니다.
항공기 제작에 사용되는 알루미늄이 낙뢰와 같은 사건으로 유발되는 물질 응력을 견딜 수 있는지 측정하면서 자체 방전 능력을 확인하려면 전도도의 측정이 중요합니다. 전도도 검사는 합금 경도의 변화를 탐지함으로써 물질이 열처리로 손상돼 취성이 증가했는지 여부를 확인할 수 있습니다.
알루미늄의 강점, 약점 및 전형적인 결함
알루미늄의 밀도는 다른 일반 금속보다 낮습니다. 예를 들어, 강철은 알루미늄보다 밀도가 약 1/3 높습니다. 알루미늄은 가볍고 강하기 때문에 항공기 제작에 적합하며, 일부 출처의 추산 따르면 현대 항공기에 알루미늄이 75~80% 사용됩니다. 항공기는 주로 알루미늄으로 제작되기 때문에 더 많은 적재량을 취급할 수 있으며 연비가 더 높습니다.
알루미늄 합금의 또 다른 주요 장점은 부식 방지이며, 이는 항공기의 내구성을 높입니다. 항공기는 높은 고도의 극저온부터 눈, 폭풍우 같은 강수까지 아우르는 여러 요인과 극단적인 기후의 영향을 계속 받습니다. 알루미늄은 부식 내성이 높지만 화학적으로 활성화된 금속이므로 부식이 발생할 수 있습니다.
알루미늄 성분은 다음과 같은 다양한 유형의 부식에 취약합니다.
- 표면 점식
- 입계부식
- 박리
- 응력 부식 균열(SCC)
- 피로 균열
- 마손부식
가공, 성형, 용접 또는 열처리와 같은 제조 공정 중 알루미늄 시트(즉, 항공기 부품)에 응력이 잔류할 수 있습니다. 잔류 응력은 응력 부식 임계값을 초과할 경우 부식성 환경에서 균열을 초래할 수 있습니다.
항공기 및 항공 우주 애플리케이션을 위한 와전류 NDT의 장점
와전류 비파괴 검사(NDT)는 금속 부품을 검사하는 비접촉 방식입니다. 이 방식은 잠재적인 안전 관련 또는 품질 관련 문제의 파악을 위해 금속 박막의 검사가 필요한 항공기, 항공 우주 산업, 기타 제조 및 서비스 환경에서 널리 사용됩니다.
와전류 검사(ECT)는 전자기 결합을 이용하고 부품과의 직접적인 접촉이 필요하지 않기 때문에 접촉 매질이 필요하지 않습니다.
EDT는 다음 작업에 사용할 수 있습니다.
- 표면 검사
- 표면 아래 검사(일반적으로 3~4mm)
와전류 기술은 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 페인트 및 코팅을 통과하는 검사(페인트 제거 불필요)
- 최소 표면 준비 (먼지를 통과하여 검사 가능)
- 사용이 간편해 교육 요건 최소화
- 결과를 신속하게 파악할 수 있어 고속 검사 및 대형 부품 검사에 적합
- 알루미늄, 스테인리스 스틸 및 강철처럼 항공기에 일반적으로 사용되는 금속을 포함한 모든 전도체에 적합
와전류 검사 장비의 작동 방법
(a) 코일에 주입된 교류가 자기장을 생성합니다(파란색). (B) 코일을 전도체 가까이에 배치하면 와전류가 유도됩니다(빨간색). (c) 부품의 결함이 와전류의 경로를 방해합니다. 이러한 방해 현상은 계측기로 측정할 수 있습니다.
교류가 ECT 프로브 조립품에서 하나 이상의 코일을 통과하고 해당 프로브가 전도체로 만든 부품 가까이에 있을 때, 부품에 와전류를 유도하는 교번 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 결합 효과를 생성합니다.
검사 부품의 불연속성이나 속성 변형이 발생하면 와전류의 흐름이 변경돼 프로브의 작동 유도 리액턴스에 영향을 줍니다. 물질 두께의 변화나 검사한 부품의 균열과 부식 같은 결함은 프로브를 사용해 탐지합니다. 이러한 변화는 계측기의 화면에 신호의 위상 및 진폭으로 반영되고, 운영자가 이를 해석합니다.
HPI의 알루미늄 플레이트 전도도 측정 솔루션
이 동영상에는 알루미늄 플레이트의 고속 전도도 측정 자동 시스템인 HPI 솔루션이 시연됩니다. 영상처럼 NORTEC 600 장치는 롤러에서 측정 스테이션에 삽입된 후 ECT 프로브를 보정 스테이션과 알루미늄 플레이트 위로 빠르게 이동하는 스캐너의 HPI 시스템에 통합됩니다.
측정 프로그램은 국제 공인 표준인 ASTME 1004-02, MIL STD1537C, EN2004-1, AMS 2772F를 비롯한 항공 우주 산업의 고객 지정 검사 사양을 참조하여 각 플레이트에 대해 사전 정의할 수 있습니다.”
NORTEC 600 ECT 장치가 통합된 알루미늄 플레이트 전도도 측정 시스템
HPI는 과거 이런 종류의 생산 라인 검사에 수동 장치를 사용했습니다. 그러나 특히 항공 및 항공 우주 사업에 대한 속도 및 품질 요구사항이 높아짐에 따라 수동 검사는 이제는 사용하지 않습니다. Olympus의 NORTEC 600 와전류 결함 탐상기는 HPI의 전자동 검사 시스템과 함께 정확하고 신뢰이 높으며 시간 및 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
HPI는 이 솔루션을 위해 자체 애플리케이션 소프트웨어를 구성했고, 특히 NORTEC 600 장치를 센서로 통합했습니다. NORTEC 600 장치에는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)와 통신할 수 있는 인터페이스가 있기 때문에 HPI에서는 다른 와전류 결함 탐상기 대신 이 측정기를 특별히 선택한 것입니다.
이 시스템은 전도도 측정 전후에 각 플레이트의 보정을 자동으로 확인합니다. 이 시스템은 고속 성능을 발휘해 수동 측정으로는 많은 시간이 소요되는 수백 개 지점을 몇 분 안에 측정합니다.
HPI의 고객은 NORTEC 600 결함 탐상기가 두 개씩 장착된 시스템을 2개 사용합니다. 전도도 품질 확인은 품질 관리 과정으로써 HPI의 열처리 공정을 개선하고 고객 만족도를 높이고 있습니다.
NORTEC 600 와전류 결함 탐상기 정보
NORTEC 600 와전류 결함 탐상기는 고급 고성능 디지털 회로가 내장된 휴대용 장치입니다.
고속 자동 시스템과의 용이한 통합
NORTEC 600 장치는 통합 검사 시스템으로 용이하고 원활하게 병합됩니다. 본 장치는 산업 환경에서 지속적으로 작동하도록 제작됐습니다. NORTEC 600의 사양 및 기능은 HPI와 같은 통합업체를 고려하여 설계됐습니다.
- IP66 요구사항을 충족하도록 설계
- −10°C~50°C 작동 온도 범위
- 지속적인 널 필터
- 스윕 알람을 통한 스트립 차트 보기
- 6kHz 측정 속도
- NORTEC PC 소프트웨어를 통한 원격 제어
- 알람 출력
- 아날로그 출력
- 디지털 입력
품질 관리용 NDT 장비
HPI는 물질의 표면을 접촉하지 않고도 전도도를 빠르고 안정적으로 측정하는 Olympus NORTEC 600 와전류 결함 탐상기를 자동 NDT 솔루션에 통합하기로 결정했습니다. HPI는 Olympus의 오랜 통합 파트너입니다. 자세히 정보는여기에서 제품 포트폴리오를 확인하십시오.
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