KR20100095884A - 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부결함 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법에 관한 것으로, 그 목적은 밸브 스핀들의 좌면에 형성된 용접 육성부에 대하여 초음파 탐상검사(UT:Ultrasonic Testing)로써 용접 육성부와 모재와의 경계영역에서 흔히 발생하는 용입불량이나 기공발생여부를 검사하도록 함으로써 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 검사 대상인 밸브 스핀들의 좌면에 형성된 용접 육성부에 초음파 탐상장비의 탐촉자를 접촉시키되, 밸브 스핀들 좌면의 반경방향과 둘레방향으로 탐촉자를 움직이며 밸브 스핀들 좌면 전 둘레에 대하여 검사를 행하는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

밸브 스핀들, 좌면, 용접 육성부, 초음파 탐상

Description

디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법{Detect of defective welded valve seat of valve spindle for diesel engine}

본 발명은 선박 디젤엔진의 실린더 헤드에 사용된 밸브 스핀들 좌면에 대한 용접결함을 검사하는 방법에 관한 것으로, 특히 밸브 스핀들 좌면의 내마모성 및 내충격성의 향상을 위하여 밸브 스핀들 좌면에 형성된 용접 육성부의 이상 여부를 초음파 탐상검사(UT,Ultrasonic Test)로써 판별하는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법에 관한 것이다.

도 1 은 밸브 스핀들의 사시도를 도시하고 있다.

일반적으로 선박 디젤엔진의 실린더 헤드에 흡기밸브 및 배기밸브로써 사용되는 밸브 스핀들(10)은 스템부(11)와 헤드부(12)로 구성되어 있다. 이러한 밸브 스핀들은 고온 고압의 폭발 압력에 노출되므로 우수한 내열성이 요구됨과 더불어 각종 연소 산화물 등의 유해 화합물에 노출되므로 우수한 내식성이 요구된다. 특히 흡입공기나 배기가스의 개폐 작용이 발생하는 밸브 좌면(Valve seat)에는 중유 또는 경유 연소시 발생하는 높은 경도의 카본 퇴적물이 부착되어 좌면의 함몰, 탈락 및 소손이 발생할 수 있어 우수한 내마모성 및 내충격성이 요구된다.

이에 따라 밸브 스핀들의 좌면에는 고주파 표면 경화 또는 니켈 계열 용접 육성 또는 코발트 계열 용접 육성방법을 통해 표면 경도를 증대시켜 내마모성을 향상시키는 방법이 사용되고 있다.

한편 용접 육성방법을 적용한 밸브 스핀들 중, 용접 결함을 갖는 밸브 스핀들을 엔진에 사용하게 되었을 경우, 디젤엔진의 운전 중 밸브 스핀들의 좌면이 파손되어 밸브 스핀들이 손상되는 것은 물론이고, 실린더 헤드, 피스톤, 실린더 라이너 등 주변의 연소실 부품을 손상시키게 되며, 또 배기계통에 설치되어 있는 과급기의 터빈 날개 및 노즐링 등의 부품에도 치명적인 손상을 유발하게 된다. 이러한 일은 경험이 부족한 제조사에서 흔히 발생할 수 있으며, 경험이 풍부한 제조사의 제품에서도 제조 장비의 용접조건 설정변경, 오작동 또는 장비 노후화에 따른 작업 상태 변경, 작업장 환경변화 등의 다양한 요인으로 인해 발생할 가능성이 있다.

한편 밸브 스핀들 좌면에 주로 나타나는 결함은 용입불량, 기공 등이며, 이를 방지하기 위하여 적절한 작업온도관리, 용접재의 관리, 예열 및 후열 관리, 용접재 및 모재의 이송속도 및 용접전류관리 등을 통해 결합발생을 최소화할 수 있으나 용접공정은 결함이 발생하기 쉬운 공정이므로 용접부 결함 검사는 필수적으로 요구된다.

그러나 내열강 소재의 밸브 스핀들 모재에 대하여 좌면의 내마모성 증대를 위해 시행되는 스텔라이트 용접에 의해 형성되는 용접층은 자분탐상법(MT,Magnetic Particles Testing)에 의한 검사가 불가능하므로, 액체침투탐상법(PT,Liquid Penetrants Testing) 검사를 이용하여 용접 육성부에 대한 검사를 하고 있으나, 액체침투탐상법의 경우 내부결함에 대한 완전한 검사가 어려워 검사작업의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 밸브 스핀들의 좌면에 형성된 용접 육성부에 대하여 초음파 탐상검사(UT:Ultrasonic Testing)로써 용접 육성부와 모재와의 경계영역에서 흔히 발생하는 용입불량이나 기공발생여부를 검사하도록 함으로써 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법을 제공함에 있다.

또한, 용접 결함이 있는 밸브 스핀들이 디젤엔진에 설치되는 것을 방지하여 밸브 스핀들의 손상에 의한 주변 부품의 치명적인 손상을 방지할 수 있는 디젤엔진의 실린더 헤드용 흡기밸브 및 배기밸브 스핀들 좌면 용접부 결함 검사방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법은 검사 대상인 밸브 스핀들의 좌면에 형성된 용접 육성부에 초음파 탐상장비의 탐촉자를 접촉시키되, 밸브 스핀들 좌면의 반경방향과 둘레방향으로 탐촉자를 움직이며 밸브 스핀들 좌면 전 둘레에 대하여 검사를 행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 탐촉자를 이용한 결함의 검출은 결함을 갖도록 제작된 기준시편에 탐촉자를 접촉시켜 초음파 탐상기의 정상여부를 확인하고, 정상으로 확인되었을 경우에만 밸브 스핀들에 접촉시켜 검사를 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 밸브 스핀들의 좌면에 대한 비파괴 검사를 행함에 있어 초음파 탐상검사법을 이용해 검사함으로써, 용접 육성부와 모재와의 경계영역에서 흔히 발생하는 용입불량이나 기공 등의 결함까지도 검출이 가능하게 되어 검사작업의 신뢰성을 높일 수 있게 되었다.

또한, 검사작업의 신뢰성이 높아짐에 따라 결함이 없는 건전한 제품만을 엔진에 탑재할 수 있게 되어 밸브 스핀들의 손상으로 인해 발생되는 주변부품의 치명적인 손상을 방지할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 결함 검사방법에 따라 밸브 스핀들을 검사하는 상태를 예시적으로 나타낸 사시도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법은 선박용 디젤엔진의 실린더 헤드에 흡기밸브나 배기밸브로 조립되어 사용되는 밸브 스핀들의 좌면(seat)에 내마모성의 향상을 위하여 형성된 용접 육성부의 결함을 비파괴 검사법의 하나인 초음파 탐상검사법을 이용하여 검사하도록 한 것으로, 검사 대상인 밸브 스핀들(10)의 좌면에 형성된 용접 육성부(13)에 초음파 탐상장비의 탐촉자(21)를 접촉시키되, 밸브 스핀들 좌면의 반경방향(A)과 둘레방향(B)으로 탐촉자(21)를 움직이며 밸브 스핀들 좌면 전 둘레에 대하여 검사를 행하는 것으로 이루어진다.

한편 초음파 탐상검사를 위한 장비로는 주지의 초음파 탐상기가 이용될 수 있으며, 본 실시예에서 사용된 초음파 탐상기는 탐촉자(21)와, 탐상기 본체(22)로 구성되어 있다.

또, 본 실시예에 따른 초음파 탐상검사는 초음파가 피검사체에서 진행할 때 불연속부에서 반사하는 초음파를 이용하는 펄스 반사법이 적용되었고, 탐촉자는 1개를 사용하는 1탐촉자법이 적용되었으며, 초음파를 피검사체에 직접 접촉시켜 초음파를 전달하는 직접 접촉법이 적용되었다. 이때 초음파 반사파에 대한 정보를 탐상기 본체에 나타내는 방법으로는 A-Scan(탐상기상에 수신된 RF 파형을 정류(RECTIFY)한 다음 절대값으로 오버랩(OVERLAP)한 파형)이 적용되었다.

한편 상기 탐촉자(21)를 밸브 스핀들(10)의 좌면에 형성된 용접 육성부(13)에 접촉시킬 때, 밸브 스핀들(10)의 좌면에 대해 전체적으로 고르게 검사작업이 이루어질 수 있도록 좌면의 반경방향(A)과 둘레방향(B)으로 탐촉자(21)를 움직이며 검사를 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 탐촉자를 피검사체인 밸브 스핀들에 접촉시키며 결함을 검사함에 있어서, 초음파 탐상기의 오작동으로 인해 밸브 스핀들에 내재된 결함을 검출하 지 못할 경우, 엔진의 작동과정에서 주변부품의 치명적인 손상을 유발하게 된다.

따라서 검사작업을 행하기에 앞서 초음파 탐상기의 정상작동여부를 확인하는 작업이 요구된다. 이에 임의의 크기와 위치에 결함을 갖는 기준시편을 제작하여 밸브 스핀들에 대한 초음파 탐상검사에 앞서 기준시편에 탑촉자를 접촉시켜 초음파 탐상기가 기준시편에 내재된 결함을 정상적으로 검출하는지를 확인한 다음, 초음파 탐상기가 정상적인 작동을 하고 있는 것으로 판단되면, 밸브 스핀들에 대한 검사작업을 행함으로써, 검사작업의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

도 3은 결함이 검출되었을 경우 탐상기 본체에 나타내는 화면을 촬영한 사진이다.

탐촉자를 밸브 스핀들의 좌면에 접촉시키며 검사작업을 행함에 있어, 용접 육성부 또는 용접 육성부와 밸브 스핀들과의 경계영역 등에 결함이 있을 경우, 탐상기 본체에 구비된 CRT 화면에 나타내는 주파수 신호에 급격한 변화가 발생되므로, 해당 밸브 스핀들에 결함이 있는 알 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 밸브 스핀들의 사시도,

도 2 는 본 발명의 결함 검사방법에 따라 밸브 스핀들을 검사하는 상태를 예시적으로 나타낸 사시도,

도 3 은 결함이 검출되었을 경우 탐상기 본체에 나타내는 화면을 촬영한 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 밸브 스핀들 (11) : 스템부

(12) : 헤드부 (13) : 용접 육성부

(21) : 탐촉자 (22) : 탐상기 본체

Claims (2)

1. 검사 대상인 밸브 스핀들의 좌면에 형성된 용접 육성부에 초음파 탐상장비의 탐촉자를 접촉시키되, 밸브 스핀들 좌면의 반경방향과 둘레방향으로 탐촉자를 움직이며 밸브 스핀들 좌면 전 둘레에 대하여 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탐촉자를 이용한 결함의 검출은 결함을 갖도록 제작된 기준시편에 탐촉자를 접촉시켜 초음파 탐상기의 정상여부를 확인하고, 정상으로 확인되었을 경우에만 밸브 스핀들에 접촉시켜 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 실린더 헤드용 밸브 스핀들의 좌면 용접 육성부 결함 검사방법.

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