포괄적인 주조 품질 검사: 표면, 내부, 비파괴 검사 방법

주조품 검사는 주로 치수 검사, 외관 및 표면 육안 검사, 화학 성분 분석, 기계적 성질 시험을 포함합니다. 높은 요구사항이 있는 주조품의 경우 비파괴 검사도 필요합니다. 예를 들어 구상흑연 주철 주조품 품질 검사를 위한 비파괴 검사 기술에는 침투 탐상, 와전류 탐상, 자분 탐상, 방사선 투과 탐상, 초음파 탐상이 포함됩니다.

주조품 표면 및 표면 근접 결함 검사

침투 탐상

침투 탐상은 주조품 표면의 다양한 개방 결함, 즉 표면 균열, 표면 핀홀, 육안으로 발견하기 어려운 기타 결함을 검사하는 데 사용됩니다.

일반적으로 사용되는 침투 탐상은 색소 탐상으로, 고투과성 침투액을 주조품 표면에 적시거나 분무해 침투액을 개방 결함에 침투시키고, 침투액 층을 신속히 닦아낸 후 쉽게 건조되는 현상액을 주조품 표면에 분무합니다. 개방 결함에 남아 있던 침투액이 빨려 나오면 현상액이 착색되어 결함의 형상, 크기, 분포를 반영합니다.

시험 표면이 매끄러울수록 침투 탐상 효과가 좋습니다. 연마기로 연마한 표면이 가장 높은 검사 정확도를 가지며, 입계 균열까지 검출할 수 있습니다.

색소 탐상 외에도 형광 침투 탐상도 흔히 사용되는 침투 탐상 방법입니다. 자외선 조사 관찰이 필요하며, 탐상 감도는 색소 탐상보다 높습니다.

와전류 탐상

와전류 탐상은 일반적으로 표면 아래 6~7mm 깊이의 결함 검사에 적합합니다. 와전류 탐상은 놓임식 코일법과 통과식 코일법 두 가지로 나뉩니다.

교류가 흐르는 코일 근처에 시험편을 놓으면, 시험편에 진입하는 교번 자기장이 자극 자기장과 수직인 방향으로 시험편 내에 와전류를 유도합니다. 와전류는 자극 자기장과 반대 방향의 자기장을 생성해 코일 내 원래 자기장을 부분적으로 감소시키고, 코일 임피던스 변화를 초래합니다.

주조품 표면에 결함이 있으면 와전류의 전기적 특성이 왜곡되어 결함 존재를 검출합니다. 와전류 탐상의 주요 단점은 검출된 결함의 크기와 형상을 직접 표시할 수 없다는 것입니다. 일반적으로 결함의 표면 위치와 깊이만 판단할 수 있습니다. 또한 주조품 표면의 작은 개방 결함 검출 감도는 침투 탐상만큼 예민하지 않습니다.

자분 탐상

자분 탐상은 표면 결함과 표면 아래 수 밀리미터 깊이의 결함 검사에 적합합니다. 직류(또는 교류) 자화 장비와 자분(또는 자성 현탁액)이 필요합니다.

자화 장비는 주조품 내외부 표면에 자기장을 생성하고, 자분 또는 자성 현탁액으로 결함을 드러냅니다. 주조품의 특정 범위 내에 자기장이 생성되면 자화 영역의 결함이 누설 자기장을 생성합니다. 자분 또는 현탁액을 뿌리면 자분이 끌려 결함이 표시됩니다.

자분 탐상으로 드러나는 결함은 기본적으로 자기력선을 가로지르는 결함이지만, 자기력선과 평행한 긴 띠 모양 결함은 표시할 수 없습니다. 따라서 작업 중 자화 방향을 지속적으로 변경해 알 수 없는 방향의 각 결함을 검사할 수 있도록 해야 합니다.

주조품 내부 결함 검사

내부 결함의 경우 흔히 사용되는 비파괴 검사 방법은 방사선 투과 탐상과 초음파 탐상입니다. 그중 방사선 투과 탐상의 효과가 가장 좋습니다. 내부 결함의 유형, 형상, 크기, 분포를 반영하는 직관적인 이미지를 얻을 수 있기 때문입니다. 그러나 두꺼운 대형 주조품의 경우 초음파 탐상이 매우 효과적이며, 내부 결함의 위치, 등가 크기, 분포를 정확하게 측정할 수 있습니다.

방사선 투과 탐상

방사선 투과 탐상은 일반적으로 X-선 또는 γ-선을 선원으로 사용하며, 선 발생 장비와 기타 보조 시설이 필요합니다. 주조품이 선장에 노출되면 선의 방사 강도는 주조품 내부 결함의 영향을 받습니다. 결함의 크기와 성질에 따라 주조품을 투과한 방사 강도가 국부적으로 변해 결함의 방사선 영상이 형성되고, 방사선 필름에 의해 영상화되고 기록됩니다.

방사선 필름 영상 기록 방식이 가장 일반적으로 사용되며, 흔히 방사선 투과 탐상이라고 합니다. 방사선 사진에 반영된 결함 이미지는 직관적이며, 결함의 형상, 크기, 수량, 평면 위치, 분포 범위를 나타낼 수 있습니다.

초음파 탐상

초음파 탐상은 주조품 내부에서 고주파 음향 에너지를 가진 음파 빔의 전파를 이용해 내부 표면이나 결함에 부딪힐 때 반사를 생성합니다. 반사된 음향 에너지의 크기는 내부 표면이나 결함의 지향성과 특성, 그리고 그러한 반사체의 음향 임피던스의 함수입니다. 다양한 결함이나 내부 표면에서 반사된 음향 에너지는 결함 위치, 벽 두께, 표면 아래 결함 깊이 검출에 적용될 수 있습니다.

널리 사용되는 비파괴 검사 방법으로서 초음파 탐상의 주요 장점은: 높은 검출 감도로 미세 균열 검출 가능; 큰 투과 능력으로 두꺼운 단면 주조품 검출 가능. 주요 한계는: 복잡한 윤곽 치수와 열악한 지향성을 가진 불연속 결함의 반사 파형 해석이 어렵다; 입자 크기, 미세 구조, 기공도, 개재물 함량, 미세 분산 석출물 같은 바람직하지 않은 내부 구조도 파형 해석을 방해한다.