This study proposes an eddy-current-based non-destructive and automated yield strength estimation technique for the 3D-printed Ti-6Al-4V plates. First, the relationship between the electrical conductivity and the eddy-current phase value is established. Then, the electrical conductivity and the yield strength are correlated based on the theoretical expressions. For the experimental validation, the Ti-6Al-4V test specimens with various electrical conductivities (yield strengths) are fabricated by adjusting the cooling rate during the 3D printing. Finally, the yield strength estimated by the proposed technique is compared with the conventional destructive tensile test results. The results show that the proposed technique can accurately estimate yield strength with less than an 8% error. The uniqueness of this study lies in (1) the theoretical derivation of the relationship between the eddy-current phase value and the yield strength, (2) non-destructive, non-contact, and automated estimation of the yield strength using eddy-current measurement, and (3) performance evaluation of 3D-printed Ti-6Al-4V plate specimens with various yield strengths.
본 논문에서는 3D 프린팅된 Ti-6Al-4V 시편에 대한 와전류 기반 비파괴 및 자동 항복강도 추정 기법을 제안한다. 먼저, 전기 전도도와 와전류 위상 값 사이의 관계가 설정된다. 그리고 전기전도도와 항복강도를 이론식을 바탕으로 상관관계를 구한다. 실험적 검증을 위해 3D프린팅 시 냉각속도를 조절하여 다양한 전기전도도를 가지는 Ti-6Al-4V 시편을 제작하였다. 마지막으로 제안하는 기법으로 추정한 항복강도를 기존의 파괴 인장시험 결과와 비교한다. 결과는 제안된 기법이 8% 미만의 오차로 항복강도를 정확하게 예측할 수 있음을 보여준다. 제안된 기법은 (1) 와전류 상값과 항복강도의 관계를 이론적으로 도출하고, (2) 와전류 측정을 활용한 비파괴, 비접촉, 자동 항복강도 추정, (3) 다양한 항복 강도를 가진 3D 인쇄 Ti-6Al-4V 플레이트 시편의 성능 평가라는 독창성이 있다.
