초음파 비파괴 검사를 이용한 C/C 브레이크 디스크 특성연구

Abstract

C/C 브레이크 디스크는 탄소 메트릭스에 함침된 탄소섬유로 구성되어 있습니다. C/C 브레이크는 우주항공과 자동차 응용분야에 사용되어왔으며, C/C 복합재료는 저밀도, 고온전도도, 훌륭한 기계적 성질 등을 가지고 있습니다. 이러한 성질들은 항공기와 자동차 브레이크 디스크에 이상적인 재료입니다. 하지만, 다단계의 공정에 의해 제작된 탄소/탄소 복합재료는 미세기공, 불균질성 등이 존재하기 때문에 정확한 품질 검증 없이 항공기 부품에 이용된다면 자칫 대형 참사로 이어질 수 있습니다. 이러한 발생할 수 있는 문제점들을 예방하기 위해서는 품질 평가가 반드시 이루어져야 합니다. 이러한 품질평가를 위해 비파괴 검사를 적용하였습니다. 초음파 비파괴 검사는 현재 용접부위에 대한 결함검출로 많이 사용되고 있지만 초음파를 C/C복합재료, CFRP 및 목재 등에 접목했을 때 초음파의 특성을 연구하였습니다. 물과 같은 스며드는 접촉매질 때문에, 재료에 아무런 영향을 미치지 않는 드라이 커플링 방식이나 비접촉 방식으로 재료의 성질, 부품의 균질성, 결함을 평가합니다. 실험은 초음파 펄스의 공진크기, 비행시간, 주파수 응답 등을 기초로 한 저·고주파수 투과법 스캔을 이용 재료의 특성 중 불균질성 평가 및 결함 검출 능력을 측정합니다. 드라이커플링 초음파 측정법, 수침속에서의 투과법, 피크지연측정법을 통해 탄소/탄소 복합재료 특성을 연구하여 이들의 연관성을 입증하여 신뢰성을 향상시켰다.|These day, The composites used Carbons have been increasing use in field of automobiles, ship, building and aircraft industry because it has been improved a fuel-efficient by losing their weight. Especially, the Carbon/Carbon(C/C) composite material of lots of composites has excellent mechanical properties which are greater specific strength, specific stiffness, heat-resisting property in super high temperature and excellent anti-abrasion than material alloys. C/C composite has been used in wings, brake disk and chief parts in field of aircraft and used in prosthetic valve in the medical profession. It is desirable to perform ultrasonic testing to study physical characteristic and homogeneity of the C/C composite materials. In this work, we performed a peak-delay measurement method to measure ultrasonic velocity of C/C composite brake disk which involved inhomogeneity and conducted A-scan, B-scan, C-scan, microscopic examination testing and radiographic testing to observe the stack sequence and physical properties. We had put inspection material into water tank for scan image of C/C brake disk using automated acquisition scanner and mapped a ultrasonic image to study inhomogeneity of material properties. Pulse-echo method using a low frequency transducer based on amplitude and time-of-flight of the ultrasonic pulse were used for estimating ultrasonic time-of-flight. Surface of C/C brake dis was observed with using an electron microscope and those were compared with ultrasonic image. Therefore variation of ultrasonic velocity was correlated to those of material density, which is based on the peak-delay measurement method.