초음파로 주물 내부 결함 감지

초음파 검사는 모양이 단순하고 표면이 평평한 주조품에서 수축 공동, 수축 다공성, 다공성, 개재물 및 균열과 같은 결함을 찾아낼 수 있으며 결함의 크기와 위치를 결정할 수 있습니다.

초음파 검사란 초음파(고주파, 단파장)를 피부에 주입하는 방법을 말합니다.주조, 계면에서의 굴절 및 파형 변형 특성에 따라 주조물의 내부 결함을 감지합니다. 초음파는 빔 지향성과 전파 반사성의 특성을 가지고 있습니다.

초음파 검사에는 펄스 반사법, 침투법, 공진법의 세 가지 유형이 있습니다. 일반적으로 사용되는 초음파 감지 방법은 펄스 반사 방법입니다. 결함의 에코와 바닥면의 에코에 따라 결함의 크기와 위치를 판단하는 방법을 말합니다.

펄스 반사 방식의 기본 원리는 프로브의 압전 소자가 고주파 펄스에 의해 여기되어 초음파 펄스를 생성하는 것입니다. 음파가 주조물에 전파되어 결함이 발견되면 그 일부가 다시 반사됩니다. 반사파의 크기는 주조품 내부 결함의 크기, 위치 및 깊이를 반영할 수 있습니다. 반사되지 않은 초음파는 주물의 바닥으로 다시 반사될 때까지 앞으로 계속 전파됩니다. 결함과 주물의 바닥에서 반사된 소리 에너지는 압전 변환기에 의해 연속적으로 수신된 다음 진폭의 형태로 초음파 탐상기의 디스플레이에 표시됩니다.

초음파 결함 탐지기의 감도는 가장 작은 결함을 찾아내는 능력을 의미합니다. 초음파 테스트의 감도는 초음파의 주파수, 탐상기의 배율, 전송 전력, 프로브의 성능, 전원 공급 장치의 안정성과 같은 요소와 관련이 있습니다. 초음파가 음향 매체로 원활하게 전달되도록 하려면 적절한 결합 방법을 채택해야 합니다. 이를 위해서는 주물의 표면 거칠기가 Ra≤12.5μm여야 합니다. 동시에, 틈새의 공기를 풍부하게 하기 위해 프로브와 주조물의 결함 탐지 표면 사이에 결합 유체(물, 윤활유, 변압기 오일, 물유리 등)를 도포해야 합니다.

 

초음파 결함 탐지의 특징:

1. 높은 검출 감도. 초음파 탐상은 입사 음압의 0.1%에 불과한 펄스 반사파 음압으로 결함 신호를 검출할 수 있습니다.

2. 높은 결함 위치 정확도와 고해상도

3. 강력한 적용성과 광범위한 사용 범위. 초음파 결함 탐지는 오스테나이트 강철 주물을 제외한 모든 종류의 주물을 탐지할 수 있습니다.

4. 저비용, 고속 및 큰 검출 두께.

 

디스플레이 화면의 다양한 주조 내부 결함에 대한 펄스 특성 및 모양 설명:

1. 균열

주조 균열은 금속 균열의 일종으로 가스를 함유하고 일정한 방향을 가지며 선형 분포를 갖습니다. 이러한 결함이 초음파 검사로 발견될 때 사운드 빔에 수직인 경우 반사된 펄스는 뚜렷하고 날카로우며 강합니다. 그러나 그 분포가 사운드 빔과 평행할 때는 찾기가 쉽지 않습니다. 따라서 테스트 시 결함이 사운드 빔에 최대한 수직이 되도록 여러 방향에서 투사해야 하며 모든 방향에 분포된 균열을 찾을 수 있습니다.

2. 블로우홀

균열과 마찬가지로 주물의 블로우홀에도 가스가 포함되어 있습니다. 공기 구멍의 반사 인터페이스는 규칙적이고 매끄러우므로 사운드 빔이 반사 인터페이스에 완전히 수직일 때 반사된 펄스의 특성과 모양은 균열과 유사하며 또한 뚜렷하고 날카로우며 강합니다. 그러나 대부분의 블로우홀은 원형 또는 타원형이므로 프로브가 약간 움직이면 펄스가 즉시 사라집니다. 프로브가 모든 방향에서 감지하면 블로우 홀이 발견되며 반사 펄스의 특성도 작습니다. 균열의 경우에는 그렇지 않습니다. 균열은 방향성이 강하고 선형적으로 분포되어 있기 때문에 반사 펄스는 프로브 이동 중에 즉시 사라지지 않으며 동시에 모든 방향에서 검사할 때 모든 균열을 찾을 수는 없습니다. 이러한 특징을 바탕으로 기공과 균열을 구별할 수 있습니다.

3. 수축

수축 공동에는 가스가 포함되어 있으며 유효 반사 표면이 사운드 빔 확산 표면보다 크면 사운드 경로가 완전히 반사되고 바닥 표면 펄스 반사가 제거됩니다. 수축 공동의 반사 펄스 특성도 뚜렷하고 날카로우며 강합니다. 그러나 수축공 결함의 판단에는 위의 판단 방법 외에 다면 투영 방법도 사용해야 합니다.

4. 모래 혼입 및 슬래그 혼입

모래 혼입물 및 슬래그 혼입물은 소량의 가스 및 비금속 개재물을 포함하는 금속 주물을 말합니다. 이러한 불순물은 소리 에너지를 흡수하는 효과가 있으며 반사 표면은 상대적으로 단일하고 매끄러우므로 펄스 반사의 특성은 뚜렷하고 날카로우며 강하고 둔하며 느리고 짧습니다. 후자의 상황은 개재물과 금속 사이의 경계면이 비정상적으로 불규칙하고 금속에 단단히 접착될 때 발생합니다.

5. 수축 다공성

수축기공의 펄스반사특성은 하면 반사펄스나 결함반사펄스가 없고 디스플레이 화면의 Sweep Line에 크리핑(Creep) 현상이 나타나는 것이다.