자동차 쇽업소버 샤프트 미세 결함 검출을 위한 차동형 보빈 ECT 탐촉자 개발 및 성능 평가

Development and Performance Evaluation of a Differential Bobbin-Type Eddy Current Testing Probe for Microscopic Defect Detection in Automotive Shock Absorber Shafts

ECT(Eddy Current Testing)는 비접촉·고속 검사에 강점이 있으나 미세 결함 검출 성능이 부족해 대량 생산되는 자동차용 쇽업소버 샤프트의 전수 검사에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 이러한 한계를 개선하기 위해 시뮬레이션, 탐촉자 제작, 실험 검증을 기반으로 한 ECT 미세 결함 진단 기술을 개발하였다. COMSOL 시뮬레이션을 통해 최적 주파수(600∼650kHz)와 코일 간격(0.5mm)을 도출하고, 강자성체 쉴드를 적용한 차동형 보빈형 탐촉자를 제작하였다. 제작된 탐촉자를 이용해 외경 16, 18, 20mm 시편의 0.05∼0.25mm EDM 결함을 대상으로 50∼250mm/s 조건에서 각 100회 반복 검사를 수행하였다. 그 결과, 16mm 시편은 200mm/s에서 0.10∼0.25mm 결함에 대해 95∼100% 검출을 보였고, 18mm 시편도 약 95% 수준의 검출률과 안정적인 변동성을 나타냈다. 20mm 시편은 평균 약 90%의 검출 성능을 확인하였다. 이 연구는 개발된 ECT 탐촉자가 기존 방식 대비 미세 결함 감도와 반복 검사의 신뢰성이 향상 되었음을 알 수있으며, 원형 부품의 고속 인라인 검사 기술로의 적용 가능성을 제시한다.

Bobbin-type eddy current testing (ECT) provides advantages for non-contact and high-speed inspection but lacks sufficient sensitivity for detecting microscopic defects, limiting its applicability to the full inspection of mass-produced automotive shock absorber shafts. In this study, we developed a bobbin-type ECT technique for microscopic defect detection through simulations, probe fabrication, and experimental validation, to overcome these limitations. In fabricating the differential bobbin probe with a ferromagnetic shield, COMSOL simulations identified optimal inspection conditions of 600–650 kHz and a 0.5 mm coil gap, Using the developed EDM probe, 100 repeated tests were conducted for defects with depths of 0.05–0.25 mm on specimens with outer diameters of 16, 18, and 20mm at inspection speeds of 50–250 mm/s. In test results, the 16 mm specimens achieved 95–100% detection rates for 0.10–0.25 mm defects at 200 mm/s, and the 18 mm specimens exhibited approximately 95% detection rates with stable variation. The 20 mm specimens demonstrated an average detection capability of approximately 90%. These findings indicate that the developed bobbin-type ECT probe exhibits improved sensitivity to microscopic defects and enhanced repeatability compared to conventional methods.