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응고균열의 발생이론과 고액공존상태에서 역학특성 평가실험의 발전(1950-70년대)

전문가 제언: ○ 용접 시 모재와 용가재가 녹은 용융지(weld pool)는 액상선 온도에서 응고를 시작, 정출상인 수지상과 액상이 섞여 있는 혼합지역(mushy zone)을 거쳐 고상선 온도에 이른다. 응고과정에서 용접부의 변형을 억제하기 위해 외부에서 가해진 인장성분의 구속응력과 냉각과정에서 열 방출에 따른 수축에 의해 용접비드의 중앙부분에 응고균열이 발생한다.

○ 용접부에 발생하는 응고균열의 원인으로는 수축취성이론(shrinkage -brittleness theory), 변형이론(strain theory), 일반이론(generalized theory) 등 다양한 이론들이 제안되어 있다. 응고균열 발생 기구를 자세하게 풀이한 필자의 논문(?용접구조용 7000계열 고장력 Al-Zn-Mg 합금의 용접특성과 용접균열에 관한 고찰?, 대한용접접합학회지, v.12, no.1, pp.28～37, 1994년 3월)을 참조하면 응고균열의 발생을 이해하는데 많은 도움이 될 것이다.

○ 응고균열 감수성을 평가하는 방법으로는 Houldcraft 시험법, Trans Varestraint 시험법, Circular-patch 시험법, Sigamajig 시험법 등이 있 다. 이중에서 Varestraint 시험법은 외부로부터 용접부에 부가 변형( agumented strain)을 가하여 기계적 구속력으로 균열이 생기게 한 후 부가 변형의 변화에 따른 총 균열길이 또는 최대 균열길이의 크기로 균열 감수성을 평가한다.

○ 용접재료와 용접공정 및 용접강도가 연관된 여러 요소 중에서 합금원 소의 미소편석(microsegregation)과 연관이 깊은 응고온도 구간 (solidification temperature range) 및 응고 마지막 단계의 잔류 액체의 양과 분포가 응고균열 발생에 많은 영향을 미친다.

○ 용접금속의 응고균열을 방지하려면 용접금속의 화학성분과 미세조직, 용접공정 조건을 조절하는 것이 중요하다. 일례로 알루미늄 합금의 용접 시 모재는 응고균열이 최대로 발생하는 것을 피해 재료를 선정하고, 용가재는 모재에 맞는 화학성분을 갖춘 것을 사용하며, 응고균열이 발생하지 않는 희석률(dilution ratio)을 선정해야 한다.

저자: Tomoya Watanabe
자료유형: 학술정보