일본산업뉴스요약

미세한 균열 자동 계측
금속피로의 검증 기술 개발, 계측실험의신속화

물질∙재료연구기구(물재기구) 제조재료 연구거점의 니시카와(西川) 연구원과 후루타니(古谷) 수석 연구원은 금속피로로 발생하는 미세한 균열을 자동 계측하는 기술을 개발했다. 작업자가 일주일간 매달렸던 계측 실험이 무인으로 하룻밤에 끝난다. 작업을 큰 폭으로 줄일 수 있는 등 데이터의 대량 수집이 간편해지기 때문에 데이터 베이스의 구축으로 이어진다.

금속피로 시험은 인장 및 구부림 등의 힘을 금속 시험편에 반복적으로 가해 균열의 성장 등을 관찰한다. 이번에 피로 시험 중에 시험편을 광학 현미경으로 자동 계측하는 시스템을 개발했다. 시험편의 전면을 고배율로 촬영하여 영상을 이어 붙인다.

시험편에 미세한 균열이 들어가 더욱 힘을 가하면 균열이 개폐하듯이 변형되기 시작한다. 이 변화를 영상 처리로 감지한다. 0.5마이크로미터 이하의 변형을 계측할 수 있었다.

균열이 발생하는 인장 횟수 및 미세 균열의 성장 속도, 시험편의 변형과 미세 균열의 분포 등을 자동 계측할 수 있다. 금속피로는 1000만번 정도 인장을 반복하기 때문에 균열을 눈으로 관찰하는 것은 작업자의 부담이 크고 데이터를 모으기 어려웠다.

계측 시스템으로는 광학 현미경과 시험편을 50mm 정도 떨어트려 촬영할 수 있기 때문에 시험편을 가열하여 가속 시험이 가능하다. 기존에는 대물 렌즈를 1mm 이내로 가까이 가져갈 필요가 있어 전면 계측 및 가열이 어려웠다.

철도 차량의 보수 현장에서는 균열이 10mm 이상으로 커지지 않으면 타음 검사하여도 발견이 어렵다고 여겨지고 있다. 미세 균열이 발생하고 성장하여 부품이 깨지기까지의 과정을 상세하게 검증할 수 있다면 제품의 신뢰성 향상으로 이어진다.

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