[논문]자기공명 탐상기술 (MRT)에 의한 비철금속 가공물의 기공 검출

서동만; 문관훈

doi:10.7777/jkfs.2023.43.1.3

자기공명 탐상기술 (MRT)에 의한 비철금속 가공물의 기공 검출
MRT (Magneto Resonance Testing) Development and Application for Non-ferrous Metal Products Pore's Defect Detection 원문보기

한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society, v.43 no.1, 2023년, pp.3 - 10

서동만 ((주)레이나) , 문관훈 ((주)레이나)

초록
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본 연구는 다이캐스팅 과정 중 발생될 수 있는 비철금속 가공품 내부의 기공 결함을 검출할 수 있는 기술 개발을 위해 진행되었다. 해당 연구를 통해 제품 내부에 발생 가능한 기공을 사전에 검출하여 불량 생산품의 유통을 사전에 차단하고 나아가 유통된 제품의 파손으로 발생 가능한 손실을 감소시키는데 기여하고자 한다.

This study was conducted to develop technology that can detect stomatal defects inside nonferrous metal products that may occur during die casting processes. Through this research, we intend to detect possible pores in the products in advance, block the distribution of defective products, and contri...

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Basic Principles of Magnetic Resonance Testing.
그림 Fig. 2. Changes in amplitude and phase according to changes in physical properties.
그림 Fig. 3. The engine cylinder head of a passenger car manufactured by aluminium die-casting.
그림 Fig. 4. Combined sensors and jigs to conduct a local inspection of the engine cylinder head.
표 Table 1. CT scan data for pores found in the engine cylinder head
그림 Fig. 5. Local inspection area of defective internal pore production.
표 Table 2. Experimental frequency band
표 Table 3. Test results for good products, sensor 1, 2, 3 from the left.
표 Table 4. Test results for defective internal pore product. sensor 1, 2, 3 from the left
그림 Fig. 6. Photographs of wires with ultra-fine defects.
그림 Fig. 7. Fault signal of ultra-fine defect through FLOT data collection of MRT. *x축은 시간에 따른 변화량 (선재 이동에 따른 변화량), y축은 신호 검출량을 의미 함.
표 Table 5. Measurement data of ultra-fine defects on wires
그림 Fig. 8. An explanatory diagram of a multi-frequency band inspection technique.
그림 Fig. 9. Cumulative data collection data for pore inspection of nonferrous metal workpiece (aluminum castings) using multi-frequency band inspection.
그림 Fig. 10. Photographs and CT scan data of good products (right) and defective pore products (left) classified using MRT.

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 저자는 자기공명탐상 기술을 활용하여 비철금속 가공물 내부에 발생된 결함에 대해 검사하는 이론상 배경을 재현하기 위해 본 연구를 진행하였다.

대상 데이터

본 연구 과정에서 적용한 자기공명 탐상의 원리는, 8개의의 주파수를 이용한 전자기장의 인가와 이를 통한 원자의 공명을 이용한 것이다.
해당 테스트 데이터는 MRT를 통하여 시간에 따른 변화량으로 변환함과 동시에 8개 채널의 변화량을 하나의 그래프로 취합시켜 표현한 FLOT 형태 그래프이다.

성능/효과

(1) 다이캐스팅 제품의 MRT 검사 데이터를 CT 촬영 데이터와 교차검증 결과, 신호의 변화량이 내부 기공에 의한 것임을 의미 하고 있다.
(2) 비철금속 선재 외부 결함을 측정 시 기존에 금속 현미경을 통하여 측정 가능한 미세한 결함 (0.2mm 이하 수준)에 대한 결함 또한 확인이 가능하다.
(3) 자기공명탐상을 이용한 신호의 변화량 자체는 현재까지 무엇을 의미하는지 교차검증을 통해 확인하지 않는 한 규정을 내리기 어려우나, 우선 신호가 변화하는 것은 양품으로 판정한 검사체와 피 검사체의 상태가 다르단 것을 의미하고 있으며 이를 이용하여 현재 기술적으로 빠른 시간 내에 양품과 불량의 구분을 해내기 어려운 상황에 MRT를 적용하면 우선 결함품 자체는 빠르게 선별할 수 있으리라 생각한다.
선재를 고정하고 이를 검사하는 센서를 선재 위에서 이동시켜 테스트 진행 시, 금속 표면에 발생한 200um 이하 수준의 결함에 대해서도 변화량이 발생됨을 확인할 수 있었다.
이와 같은 기존의 다양한 결함 검사 방법 등을 통하여 대상의 검사를 실시할 수 있으나 와전류탐상과 초음파탐상은 제한적으로 금속제 내부의 결함 검사만 가능하고 임피던스 변화량이 어느정도 커야 불량에 대한 검사가 가능하다는 단점이 있으며 광학 탐상은 광학 카메라의 해상도에 성능이 좌우된다는 단점과 제품 표면의 검사에 국한된다는 단점이 있다. 이에 반해 본 논문에서 기술할 자기공명탐상 (Magneto resosnace testing) 기술은 금속제 내부까지의 검사가 가능하며 이론상 원자 단위까지의 변화량을 검출해 낼 수 있다. 이와 같이 기존의 타검사방법의 장단점을 자기공명탐상기술이 아우르고 있고 보완이 가능하므로 이를 적용하면 검사방법의 중복 투자 없이 단 한번의 검사로 제품 내부의 여러 불량 유형을 검사할 수 있다.
이에 반해 본 논문에서 기술할 자기공명탐상 (Magneto resosnace testing) 기술은 금속제 내부까지의 검사가 가능하며 이론상 원자 단위까지의 변화량을 검출해 낼 수 있다. 이와 같이 기존의 타검사방법의 장단점을 자기공명탐상기술이 아우르고 있고 보완이 가능하므로 이를 적용하면 검사방법의 중복 투자 없이 단 한번의 검사로 제품 내부의 여러 불량 유형을 검사할 수 있다.
이와 같이, 해당 다이캐스팅 비철금속 제품을 CT촬영을 통하여 제품에 기공이 발생하였음을 확인하였고 MRT 기술을 이용한 검사를 이용하여 신호의 변화량을 확인해 이 변화량이 내부 기공에 의한 변화임 의미한다고 파악할 수 있다.

후속연구

이를 통해, 동일한 센서와 장비를 활용하여 같은 위치에서 다양한 주파수를 활용한 여러 데이터를 취득할 수 있고 이를 기존의 다중 채널 검사방법과 함께 활용하면 더욱 더 다양한 불량을 세세하게 파악하고 검출해 낼 수 있을 것이라 생각한다.
이와 같은 결론을 토대로 본 저자는 자기공명탐상 기술을 적용하여 내부기공/미세결함 등의 불량을 검출/선별하는 작업은 큰 무리가 없을 것이라 판단하며 서론과 같이 현행 기술로 파악하기 어려운 결함을 사전에 빠르고 쉽게 검출하여 불량을 파악하고, 기존의 검사 기법으로 파악하지 못한 불량으로 인한 결함품의 유통으로 발생 가능한 사회적 손실을 감소시키는데 해당 기술이 큰 기여를 할 수 있을 것이라 생각한다.

참고문헌 (6)

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