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초음파 용접 기술 개발

전문가 제언: ○ 최근 자동차를 비롯한 수송기기의 친환경 요구가 강해지면서 연비향상과 배출가스를 줄이기 위해 알루미늄 등의 경합금재료가 많이 사용됨에 따라 이들의 용접기술에 대한 요구도 증대되고 있다. 이와 더불어 각광을 받고 발전하고 있는 것이 초음파 용접이다. 초음파 용접은 J. B. Jones에 의해 1956년 「Welding Journal」에 발표된 것으로 현재에도 초음파 에너지의 새로운 응용에 대한 실용연구가 이루어지고 있다

○ 초음파 용접은 대량생산이나 소량생산에 관계없고 용접시간이 빠른 장점이 있으며 에너지 절감, 클린 산업, 납 프리(Pb free)화 등으로 납이나 접착제가 필요치 않아 온도특성 및 기계적 특성이 우수한 용접기술이다. 복합진동 기술 등에 의해 용접성능이 매우 향상되었으며, 같은 종류 혹은 다른 종류의 금속 및 고분자재료의 용접에 많이 사용되고 있다.

○ 초음파 용접기는 제어장치(controller), 변환기(transducer), 증폭기(booster), 혼(horn)으로 구성되어 있다. 용접부위에 열을 발생시키지 않기 때문에 용접부의 취성(brittleness)이 생기지 않고 서로 다른 재질의 용접도 가능하다는 장점이 있다. 특히 금속용접 방법 중에서 생산비용을 절감할 수 있고 용접품질을 확실하게 보장할 수 있는 용접방법이다.

○ 높은 진폭으로 용접을 계속하면 용접 너깃이 부분적으로 경화되어 강도가 저하하거나 금속표면과 혼 팁의 경계면에서 연화를 일으키는 경우가 있다. 이를 개선한 방법으로 처음에는 높은 진폭을 주고 일정시간이 지난 후 전환점에서 작은 진폭으로 용접하여 용접부의 연화를 방지하고 용접부의 강도를 향상시킬 수 있는 진폭 프로파일링(amplitude profiling)을 이용한 획기적인 초음파 용접기술이 개발되었다.

○ 복합진동에 의하여 초음파 용접에 필요한 진동진폭이 종래의 직선운동인 경우보다 줄어들고 있으며, 또한 필요한 정압력도 감소하여 짧은 시간에 안정된 방향성이 없는 용접이 가능해진다. 자동차산업뿐만 아니라 항공우주, 선박건조 외에 또 다른 많은 강력 초음파 응용에서도 뛰어난 효과가 기대된다.

저자: Jiromaru Tsujino
자료유형: 학술정보