이종소재의 용접기법 정리

소개

알루미늄과 철의 이종소재용접에 대한 논문을 요약 정리한 내용입니다.

목차

1. Steel/Aluminum의 성질

2. 이종소재의 용접기법
1) Steel/Aluminum 용접
2) GMAW 기법의 적용[Jac,08]
3) LKWB 기법의 적용[Zha,13]
4) FSSW 기법의 적용[Sun,13]

3. 이종소재의 용접방안

4. 참고문헌

본문내용

2. 이종소재의 용접기법
1) Steel/Aluminum 용접
-> 용접 시 발생할 수 있는 문제점
· 용융점의 차이
- 국부적인 열원으로 인한 용락
· 선팽창계수의 차이
- 용접 후 변형 및 고온균열에 민감함
· 열전도도의 차이
- 용접시 알루미늄 측으로 열전도가 빠르게 이루어져, 냉각속도가 빨라짐
· 고용도의 차이(용접강도에 큰 영향)
- 알루미늄의 Fe원자에 대한 고용도가 1% 이하로 낮기 때문에 금속간화합물을 형성하여 용접계면에서의 균열이 발생함
-> 금속간화합물의 형성 최소화 필요
- Al의 함량이 많은 금속간화합물의 경우 비커스 경도값이 약 1000Hv정도로 매우 높다. 이로 인하여 용접부와 Al/Steel의 경계면에서 균열이 쉽게 발생하고, 이 Al의 함량이 많은 금속간화합물을 통해서 전파된다. 때문에 금속간화합물의 형성을 최소화 하는것이 필요하다. [Sie,07]
-> 금속간화합물의 형성 최소화 방안
① 공정변수의 최적화로 IMC 조정
- 용접열원의 제어(전류,전압, 속도, 레이저 출력 등)
② 원자의 확산방지를 통한 IMC 조정
- 두 모재 사이에 확산을 방지하는 재료첨가(Ta, Ti, Carbon, Ni 등)
③ 고상접합방법을 이용한 IMC 조정
- 용접열원의 자체적인 열량이 적은 용접기법을 사용(FSW, 압접, 폭발용접 등)
2) GMAW 기법의 적용[Jac,08]
※ GMAW(MIG) 용접기법을 이용하여 총 4가지의 용접 와이어를 사용하여 각 용접와이어에 따른 용접특성을 비교
-> 용접부 설계
- Butt joint(Steel 모서리를 가공함)
-> 재료
- Base Metal
Aluminum: Al5182-H111_1.5t
Steel: DX54D_1.0t(Low carbon steel)
- filler wire
Al1450, Al3103, Al4020, Al4043_1.2Ф
-> 특징
- 금속간화합물의 생성을 줄이고자 저입열 용접기를 사용하여 용접시험을 진행하였으며, 위 4가지의 와이어 중 “Al4020”의 와이어가 가장 우수한 용접품질을 보였음

참고자료

· Physics Procedia 41, 2013, 190
· Materials and Design 45, 2013, 24
· Advanced engineering Materials 10.1002, 2008 319
· Materials science and engineering 447, 2007, 197
· Physics Procedia 39 ( 2012 ) 43 – 50
· Materials and Design 47, 2013, 350
· EPD Congress /TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2006