주조 검사 및 품질 보증: 파괴/비파괴 시험 완벽 가이드

파괴 시험과 비파괴 시험으로 주조 결함 찾기

패턴 제작부터 열처리까지 금속 주조 공정의 모든 단계는 완제품의 건전성, 표면 마무리, 기계적 특성, 최종 치수 문제를 피하기 위해 신중하게 수행됩니다. 그러나 신중하게 만든 주물이라도 품질 관리를 위해 검사를 거쳐야 합니다. 작은 문제는 예기치 않게 발생할 수 있고, 많은 주물은 숨겨진 결함으로 인해 기계적 요구사항이 훼손될 수 있습니다. 주조 검사를 통해 주조소와 고객은 품질 좋은 주물임을 확신할 수 있습니다.

주조 검사 방법은 제조 공정 중 숨겨진 결함을 식별하기 위해 마련되어 있습니다. 일반적인 주조 결함에는 표면 결함, 개재물 결함, 냉각 결함이 포함됩니다.

파괴 시험

모든 생산 로트에서 주조소는 몇 개 샘플을 선택해 파괴 시험을 실시합니다. 주물을 절단해 금속 특성을 면밀히 검사합니다. 시험자는 개재물, 기공, 수축을 찾습니다. 한 주물을 파괴 시험한다고 그 로트의 다른 주물들을 보장하지는 않지만, 전반적인 공정 품질을 가늠할 수 있습니다. 방사선 투과와 초음파 기술이 파괴 시험의 중요성을 줄였지만, 여전히 로트 품질 검사와 평가에 사용됩니다.

비파괴 시험(NDT)

비파괴 시험은 주조소 작업자, 고객, NDT 기술자가 주물을 손상시키지 않고 내부 및 외부 건전성을 검증하기 위해 수행합니다.

육안 검사

이 방법은 사람의 눈으로 표면 결함, 균열, 가스 발생, 슬래그 또는 모래 개재물, 미스런, 콜드 셧, 몰딩 결함을 식별합니다.

치수 검사

이 유형의 주조 검사는 부품이 치수 요구사항/공차를 충족하는지 확인하기 위해 수행됩니다. 수동으로 또는 좌표 측정기(CMM)를 사용해 프로브로 매우 정밀한 측정을 할 수 있습니다.

액체 침투 탐상 검사(LPI)

모든 유형의 금속 주물에서 육안으로 보기 힘든 미세한 균열, 기공, 기타 표면 결함을 찾습니다. 시험자는 먼저 주물을 세척해 금속 균열로 액체 염료 침투를 방해할 수 있는 먼지나 이물질을 제거합니다.

깨끗하고 건조해지면 시험자는 주물을 침투액에 담급니다. LPI 유형마다 다른 용액을 사용하지만, 일반적으로 높은 모세관 작용과 낮은 점도를 가진 밝은 색상의 염색 오일로, 주물 균열로 자유롭게 흘러들어갑니다. 이 염료는 "체류 시간(dwell time)" 동안 머물며 보이지 않는 틈새로 스며들게 합니다.

충분한 시간이 지나 액체가 역할을 다하면 표면에서 과잉분을 제거합니다. 일반적으로 젖은 천으로 부드럽게 닦아내며, 주물에 물을 붓지 않아 균열 속 염료가 씻겨 나가지 않게 주의합니다.

시험자는 특수 현상액을 바르고 주조 결함이 명확히 드러나게 합니다.

자분 탐상 검사(MPI)

MPI는 LPI처럼 주물 표면 또는 얕은 표면 근처의 미세 균열과 구멍을 찾는 데 사용됩니다. 그러나 이 공정은 자기장을 생성할 수 있는 강자성 금속 주물(철, 코발트, 니켈 및 일부 합금)에만 사용할 수 있습니다. 주물은 보통 전자석으로 자화되어 시험을 시작합니다.

자기장은 금속에서 공기보다 강합니다. 주물 표면이나 표면 근처에 균열이나 구멍 같은 불연속이 있으면 유도된 자기장이 교란됩니다.

아주 깊은 균열은 표면에서 자기 왜곡을 충분히 만들지 못해 이 방식으로 발견되지 않는 경우가 많습니다.

교란을 찾기 위해 주물에 산화철이나 자기장에 반응하는 다른 물질의 미세 입자를 포함한 분진이나 액체를 뿌립니다. 이 분무 입자는 자기 플럭스가 낮은 곳, 즉 금속보다 공기가 더 많은 균열 가장자리나 구멍 위에 군집합니다. 따라서 자석과 자성 분말을 사용해 금속보다 공기가 많은 곳, 즉 균열이나 구멍 위의 교란을 보여줄 수 있습니다. MPI 방법은 주물 검사에 사용되며, 이미 가동 중인 파이프와 구조물의 금속 피로 시험에도 현장에서 사용됩니다. 육안으로 보이지 않는 응력 균열을 탐지할 수 있습니다.

초음파 탐상 검사(UT)

이 시험은 의료 기술자가 사용하는 초음파처럼 고주파 음향 에너지를 주물에 전달해 결함을 찾습니다. 음파는 주물을 통과해 반대쪽 표면이나 계면 또는 결함을 만나면 반사되어 되돌아오고, 분석가가 볼 수 있도록 기록됩니다. 에너지 편향 패턴으로 내부 결함의 위치와 크기를 알 수 있습니다. 이 비파괴 시험은 벽 두께 측정과 구상흑연주철의 노듈 수 측정에도 사용할 수 있습니다. UT로 매우 큰 깊이에서 극히 미세한 결함을 찾을 수 있어 높은 정확도와 신뢰성을 제공합니다. 숙련된 기술자는 미지의 금속 음향 신호를 보고 합금 성질을 추정할 수도 있습니다.

초음파 검사는 결과를 정확하게 해석하기 위해 지식과 경험이 필요합니다. 부품은 느슨한 스케일과 페인트에서 깨끗해야 하며, 너무 불규칙하거나 작거나 얇아서는 안 됩니다. 대부분의 경우 초음파로 검사할 표면은 젖어 있어야 하며, 주로 물이 사용됩니다. 표면이 녹슬면 녹 방지제가 든 부동액 용액을 대신 사용할 수 있습니다.

방사선 투과 검사(X-Ray)

병원에서 골절을 보여주는 것처럼 X-선으로 이미지를 만듭니다. 주조 X-선을 통해 생성된 유령 같은 이미지는 수축 공동이 있는 곳에 어두운 점, 열균열의 미세한 틈과 크레바스, 기공의 핀홀 점을 보여줍니다. 이 이미지는 숙련된 금속작업자가 주물의 기계적 특성이 수축, 개재물, 구멍으로 손상되었는지, 출하 전 수리 가능한지 판단하는 데 도움이 됩니다.

방사선 투과 주조 검사 과정에서 주물은 X-선관에서 나오는 방사선에 노출됩니다. 주물이 방사선 일부를 흡수하고, 나머지 방사선이 방사선 필름을 노출시킵니다. 주물의 조밀한 부분은 방사선 투과를 견뎌 해당 영역에서 필름 노출이 덜 되어 필름이 더 밝게 보입니다. 덜 조밀한 부분은 더 많은 방사선 투과를 허용해 필름 노출이 더 큽니다. 주물의 모든 공간은 방사선이 더 쉽게 통과해 생기는 "그림자"를 최종 X-선에 드리우며, X-선은 균열, 보이드, 개재물을 필름의 어두운 영역으로 묘사합니다.

주조소에서 주조 검사가 완료되면, 검사 통과한 주물은 때때로 그대로 사용됩니다. 일반적인 표면 불규칙이나 불연속은 그렇지 않은 건전한 제품의 용도에 영향을 주지 않을 수 있습니다. 때로는 마무리로 관찰된 문제를 해결할 수 있습니다. 주물은 열처리로 돌아가거나, 도장, 방청유, 용융 아연도금 같은 표면 처리, 머시닝 등 추가 공정으로 넘어갈 수 있습니다. 최종 준비에는 전기 도금이나 분체 도장이 포함될 수 있으며, 이는 미적 또는 운영 요구사항을 위한 것입니다.