이종소재의 용접기법 정리

소개글

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

참고 자료

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