튜브 및 스트립과 같은 반제품에서의 용접 이음부는 경제적인 이유로 거의 피할 수 없습니다. 종방향 용접 튜브는 다양한 산업 분야에서 필수 요소가 되었습니다. 그러나 이러한 튜브의 성형은 큰 도전 과제입니다. 용접 시 발생하는 열 영향이 재료의 미세구조 변화를 유발하기 때문입니다. 특히 **열영향부(HAZ)**에서의 경도 증가가 가장 잘 알려진 현상입니다. 이러한 재료의 불균일성으로 인해 공정 책임자는 파손, 낮은 치수 안정성 또는 목표 형상과의 큰 편차와 같은 문제에 직면하게 됩니다.

위험: 치명적인 파손

더 큰 문제는 부품이 실제 사용 중, 즉 하중이 걸린 상태에서 파손이 발생하고 리콜이 필요해지는 경우입니다. 이 경우 막대한 비용뿐만 아니라 기업의 신뢰도도 심각하게 훼손됩니다. 특히 안전과 관련된 부품의 경우 고객의 책임 청구가 기업의 존속을 위협할 수 있습니다.

이러한 위험은 성형 전에 용접 이음부를 가능한 한 중립적인 굽힘 영역에 배치함으로써 크게 줄일 수 있습니다. 이를 통해 부정적인 영향을 최소화할 수 있습니다. 따라서 신뢰성 있는 용접 이음부 검출 시스템과 이를 정확하게 정렬하는 장치는 필수 요소가 되었습니다.

문제 발생 시 대응 한계

그러나 많은 경우, 장비에는 문제 발생 시 대응하기 위한 충분한 기술적 조치가 이루어지지 않은 경우가 많습니다. 적절한 센서 기술과 응용 노하우가 부족한 경우가 흔합니다.

설계 단계에서는 장기적인 안정성을 저해하는 부수적인 장점들이 과도하게 고려되는 경우가 많습니다. 예를 들어:

• “비접촉 측정”
• “가능한 한 소형 센서”
• “최소한의 기계 구조”

즉, 문제를 “최소한의 노력으로 해결하려는 접근”입니다.

결국 공정 담당자는 작업자를 투입하여 튜브를 올바른 위치에 배치하도록 해야 합니다. 이는 추가 비용뿐만 아니라 작업자의 피로로 인해 오류율 증가로 이어집니다.

용접 이음부가 보이지 않는 경우

정밀 튜브에서처럼 용접 이음부가 보이지 않는 경우에는 어떻게 해야 할까요?

이러한 상황은 제조업체에게 매우 불리하지만, 근본 원인은 시스템 설계 단계에서의 잘못된 우선순위 설정에 있습니다. 적절한 센서 기술 선택뿐만 아니라 공정 능력 또한 설계 단계에서 고려되어야 합니다.

많은 경우 범용 센서가 선택됩니다.
이러한 센서는 단순한 상황에서는 잘 작동하지만, 특정 응용에 필요한 기능이 부족합니다.

이를 소프트웨어로 보완하려는 시도는 낮은 신호 품질로 인해 한계에 부딪힙니다. 또한 AI 기반 솔루션을 사용하는 경우에도 충분히 준비된 데이터가 없으면 모델 학습이 실패하고 만족스러운 결과를 얻기 어렵습니다.

물리적 한계

물리적 관점에서 보면 한계는 명확합니다.
예를 들어 초기 샘플에서 좋은 결과를 보였다는 이유로 강자성 재료에 소형 와전류 센서를 선택하는 경우에는 특히 주의가 필요합니다.

스킨 효과 (Skin Effect)

이 경우, 스킨 효과로 인한 낮은 침투 깊이와 국부적인 투자율 차이가 중요한 요소로 작용합니다. 이러한 문제는 많은 샘플을 처리하는 과정에서야 드러납니다. 그 시점에서는 이미 부적절한 시스템이 설치되어 있어 대응이 늦습니다.

이러한 이유로 신뢰성 있는 용접 이음부 검출 시스템은 부수적인 장점보다 공정 안정성을 우선해야 합니다.

검증된 시스템은 항상 가장 편리한 선택은 아닐 수 있지만, 훨씬 더 높은 효율성과 안정성을 제공합니다.

ROLAND ELECTRONIC 의 검증된 솔루션

ROLAND ELECTRONIC GmbH의 제품 포트폴리오에는 강자성 재료에서도 높은 침투 깊이를 제공하거나 국부적인 투자율 차이를 보완하는 솔루션이 포함되어 있습니다.

그 결과 공정의 마지막 단계에서 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 확보할 수 있습니다.
예를 들어 NS24 센서는 자기 누설 자속 또는 와전류 방식으로 최대 10mm의 벽 두께를 측정할 수 있습니다.

센서 기술의 중요성

이 두 가지 측정 원리는 센서에 통합되어 있으며, SND40 평가 유닛에서 신호 처리됩니다. GUI 사용자 인터페이스는 복잡한 설정을 쉽게 수행할 수 있도록 지원하는 기능을 제공합니다.

또한 SND40은 용접 이음부를 360° 전 방향으로 정렬하기 위한 구동 장치에 제어 신호를 제공합니다.

작업자는 각 부품에 대해 목표 각도를 개별적으로 설정할 수 있으며, GUI 또는 I/O 및 ProfiNet 인터페이스를 통해 선택할 수 있습니다.

디지털 필터와 세밀하게 조정 가능한 경고 임계값을 통해 공정 신뢰성이 확보됩니다. 사용자는 검출 정확도를 필요에 따라 조정할 수 있습니다.

결과:

• 안정적인 성형 공정
• 높은 제품 품질
• 생산 중단 방지