초음파 기반 측정 시스템으로 알루미늄 용융물의 이물질 감지

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자르브뤼켄에 있는 프라운호퍼 비파괴 시험 연구소 IZFP는 알루미늄 용융물의 비금속 함유물 정도를 신속하고 내구성 있으며 정밀하게 측정할 수 있는 측정 시스템인 »AloX«를 개발했습니다. 연속 주조기, 로드 브레이크다운 밀(Rod Breakdown Mill) 및 수평 드로잉 벤치(Horizontal Drawing Bench)를 포함한 구리 및 알루미늄 기계 생산 라인에 맞게 설계된 이 시스템은 Joseph von Fraunhofer 상을 수상했으며 알루미늄 주조의 핵심 문제를 해결합니다. 즉, 비금속 개재물은 결과 부품의 품질에 결정적인 영향을 미치며, 이 문제는 2차 알루미늄 사용 증가로 인해 더욱 심화됩니다.

자원이 부족하고 기후 목표가 엄격한 시대에 알루미늄은 소재로서 점점 더 중요해지고 있습니다. 낮은 에너지 투입으로 재활용이 가능하고 우수한 강도와 낮은 무게의 특성 조합을 제공하므로 경량 구조를 비롯한 다양한 응용 분야에 필수 불가결하며 다양한 구리 및 알루미늄 기계 장치의 안정적인 작동을 지원하는 핵심 원자재 역할을 합니다.

알루미늄의 안전하고 지속 가능한 사용을 위해서는 충분히 높은 재료 품질이 결정적입니다. 알루미늄 용융물은 가능한 한 순수해야 합니다. 왜냐하면 나중에 입자 형태의 이물질이 부품 특성에 부정적인 영향을 미치기 때문입니다. 이러한 비금속 개재물은 부품의 노치 또는 초기 균열처럼 작용하므로 기계적 특성을 감소시킵니다. 특히 자동차 산업과 항공우주 분야에서 이로 인한 물질적 손상은 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 용융물에 포함된 개재물을 조기에 식별하면 연속 주조기, 로드 브레이크다운 밀(Rod Breakdown Mill) 및 수평 드로잉 벤치(Horizontal Drawing Bench)로 가공된 완성된 구성품에 포함물이 들어가는 것을 방지할 수 있습니다. 용융물 내 입자를 검출하기 위한 이전 접근 방식은 시간이 너무 많이 걸리고, 비용이 많이 들고, 부정확하고, 재현성이 없거나, 전문가만이 수행할 수 있었습니다.

방법론적 접근 방식으로서의 초음파 후방산란

AloX 측정 시스템은 초음파 기반 접근 방식을 기반으로 하며 알루미늄 용융물에서 생산 중에 이미 불순물을 감지합니다. 이는 초음파 후방 산란 원리에 의존합니다. 초음파는 알루미늄 용융물에 결합되고 반사된 초음파 구성 요소가 감지됩니다. 이러한 방식으로 함유물의 수, 크기 및 분포를 검증하여 전체 구리 및 알루미늄 기계 생산 공정의 제품 품질을 효과적으로 최적화할 수 있습니다.

AloX는 유연하게 사용할 수 있으며 세탁실과 도가니 모두에서 측정을 수행할 수 있습니다. 이 시스템은 어려운 측정 위치에서도 사용할 수 있어 연속 주조기 및 후속 로드 브레이크다운 밀(Rod Breakdown Mill) 및 수평 드로잉 벤치(Horizontal Drawing Bench) 처리 절차에 대한 용융 품질을 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 작업에는 전문 지식이 필요하지 않으므로 주조소 직원이 측정을 수행할 수 있습니다.

추가 용융에 대한 전망

연구진은 다음 단계로 측정 시스템 기술을 확장할 계획이다. »알루미늄 용융물에서 작동하는 것은 다른 용융물에서도 작동할 수 있습니다. 당분간 우리는 주로 600°C 미만 범위에 있는 마그네슘, 주석, 아연 등 저융점 합금에 중점을 두고 있습니다. 그러나 장기적으로 강철은 용융 대상으로 간주될 수도 있습니다.« Thomas Waschkies 박사와 Andrea Mroß 박사는 설명합니다. 이러한 기술 확장은 다양한 구리 및 알루미늄 기계 생산 시나리오에 대한 용융 품질 감지의 정확성과 적용성을 더욱 향상시킬 것입니다.

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