특정 기계적 특성(예: 강도 등)을 보장하기 위해서는 종방향 용접 튜브를 벤딩할 때 용접 이음부가 중립 영역에 위치하거나, 드릴링이 용접 이음부 영역에 이루어지지 않아야 합니다.
또한, 예를 들어 프레스 라인에서는 시간과 자재 손실을 줄이기 위해 가공될 코일 소재의 양 끝단을 자동으로 용접하는 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 그러나 이를 위해서는 공구를 손상으로부터 보호하기 위해 용접 이음부의 위치를 공구 기준으로 정확히 파악해야 합니다.
ROLAND ELECTRONIC은 오랜 기간 동안 현대 제조 공정에서 용접 위치를 식별하기 위한 솔루션을 제공해 왔습니다. 이를 위해 다음과 같은 세 가지 비파괴 검사 방법이 사용됩니다:
- 자속 누설 방식 (자기 플럭스)
- 와전류 방식
- 자속 누설과 와전류 방식의 결합
ROLAND ELECTRONIC은 이 두 가지 방식의 결합 솔루션을 제공합니다.
이러한 방법의 기반은 용접 이음부와 모재 간의 금속학적 미세구조 차이에 있습니다. 이때 재료가 철계(강자성)인지 비철 금속인지는 부차적인 요소입니다.
간단히 말해, 공정에 특화된 전자기장을 이용해 재료 내부로 침투시키고, 비교 측정을 통해 모재 대비 구조적 차이(불균일성)를 검출하는 원리입니다.
신뢰성 있는 측정을 위한 조건
정확한 측정을 위해서는 다음 조건이 충족되어야 합니다:
- 센서는 측정 대상 재료 위에 위치해야 하며 측정 과정 동안 유지되어야 합니다
- 센서와 재료 사이에 일정한 상대 운동이 있어야 합니다
자속 누설 방식
이 방식에서는 센서를 배치함으로써 자기 회로가 형성되거나 닫히게 됩니다. 자기장(자력선)은 재료 내부를 통과합니다. 만약 재료 내에 불균일성(구조 변화)이 존재하면 자기장이 재료 밖으로 “누설”됩니다.
이 현상은 강물에 비유할 수 있습니다. 물은 강바닥을 따라 자연스럽게 흐르지만, 큰 돌이 놓이면 물은 이를 피해 흐르며 때로는 넘쳐흐르기도 합니다. 이러한 누설은 센서에 의해 신뢰성 있게 감지되며, 그래픽으로 표시되고 전기 신호(용접 이음부 검출)로 출력됩니다.
와전류 방식
SND40 시스템의 또 다른 핵심 요소는 와전류 방식입니다. 이 방식은 재료의 전기 전도도를 측정합니다. 전도도는 재료 고유의 값이며, 비저항의 역수입니다.
용접 이음부와 모재는 서로 다른 전도도를 가진다고 가정합니다. 센서에서 생성된 교류 자기장은 재료 내부에 전류를 유도하고, 이는 전기장을 형성합니다. 이 전기장의 세기를 센서가 측정합니다.
이 방식의 특징은 두 개의 정의된 지점에서 동시에 측정이 이루어진다는 점입니다:
- 동일한 재료(균일 구조)의 경우 두 신호 간 차이는 0
- 절대값이 0보다 크면 구조적 차이가 존재
두 측정 지점 간 거리는 센서 설계에 의해 결정됩니다.
이 방법은 주로 오스테나이트 재료에 적용됩니다.
페라이트 재료에서의 적용
페라이트 재료(Fe)의 경우, 와전류의 침투는 추가적인 보조 없이 어렵습니다. 이를 위해 자기장을 형성하여 상대 투자율의 영향을 줄이고, 와전류가 더 깊은 층까지 침투할 수 있도록 합니다.
최적 설정의 중요성
많은 경우, 가공되는 재료에 따라 최적의 장비 설정을 찾기 위해서는 신호 평가에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 특히 와전류 방식에서는 최적의 설정을 찾는 데 비용이 많이 들 수 있습니다.
재료 특성(벽 두께, 판 두께, 용접 공정 등)에 따라 측정 방법과 파라미터 선택에 다양한 옵션이 존재합니다. 최적의 측정 결과는 테스트나 풍부한 경험을 통해서만 얻을 수 있습니다.
ROLAND ELECTRONIC의 솔루션
ROLAND ELECTRONIC은 이러한 문제를 운영 소프트웨어에 반영했습니다. 직관적인 메뉴 구조를 통해, 측정 장비나 방법에 대한 전문 지식이 없어도 제품에 맞는 최적의 용접 이음부 위치 검출 파라미터를 쉽게 설정할 수 있습니다.
