Ultrasonic C-scan Technique for Nondestructive Evaluation of Spot Weld Quality

Spot용접 접합면의 초음파 비파괴평가 기법 제 1보 C-scan 기법을 중심으로

This paper discusses the feasibility of ultrasonic C-scan technique for nondestructive evaluation of spot weld quality. Ultrasonic evaluation for spot weld quality was performed by immersion method with the mechanical and the electronic scanning of point-focussed ultrasonic beam(25 MHz). For the sake of the approach to the quantitative measurement of nugget diameter and the discrimination of the corona bond from nugget, preliminary infinitesimal gap experiment by newton ring is tried in order to set up the optimum ultrasonic test condition. Ultrasonic image data obtained were confirmed and compared by optical microscope and SAM(Scanning Acoustic Microscope) observation of the spot-weld cross section. The results show that the nugget diameter can be measured with the accuracy of 1.0mm, and voids included in nugget can be detected to $10{\mu}m$ extent with simplicity and accuracy. Finally, it was found that it is necessary to make a profound study of definite discrimination of corona bond from nugget and the approach of quantitative evaluation of nugget diameter by utilizing the various image processing techniques.

초음파 C-scan 기법에 의해 스폿(spot)용접의 품질 평가를 위한 비파괴진단 평가에 관한 기초적인 실험적 검토를 하였다. 먼저, 스폿용접부 초음파탐상에 앞서 뉴우톤링의 모델링 실험을 통해 미소 간극을 갖는 접합계면에서의 초음파 반사 거동의 해석 결과를 근거로 스폿용접부의 너겟 형상과 크기, void 결함등의 정량적 평가와 corona bond의 정확한 식별에 최적한 초음파시험방법 및 조건의 설정을 시도하였다. 초음파시험 후 용접시험편을 절단하고, 그 절단면을 초음파현미경(SAM)과 광학현미경의 단면 관찰을 통해 스폿용접 품질 평가를 위한 초음파 비파괴평가법의 유용 가능성 유무, 적용 한계 등을 검토하였다. 그 결과 본 실험에 사용한 집속 초음파탐촉자(25MHz)에 의한 너겟 내부에 존재하는 void 크기의 검출한계는 $10{\mu}m$였으며 너겟 크기는 초음파시험의 경우가 최대 1mm정도 크게 측정되어 corona bond의 정확한 식별과 너겟 직경의 정량적 평가에 접근하기 위해서는 초음파 C-scan 데이터의 각종 화상 처리 기술의 적용에 의한 corona bond부의 명확한 식별 방법에 대한 연구 검토가 요망됨을 알 수 있었다.