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알루미늄 합금의 마찰교반접합

전문가 제언: ○ 알루미늄합금은 비강도가 높아 구조용 재료로 적합하다. 그러나 Cu를 함유하고 있는 2000 계열의 합금과 Al7075 합금은 용융용접 시 균열이 발생하기 쉬우므로 고상에서 용접이 진행되는 마찰교반접합에 대한 연구가 활발히 수행되고 있으며 향후 경량구조물의 제조에 많이 활용될 것으로 예상된다.

○ 항공기구조용으로 사용하는 알루미늄합금에 마찰교반접합 기술을 적용하기 위해서는 용접부에 대한 정밀 분석과 신뢰성 확보가 중요하다.

○ 인공시효처리를 받은 열처리형 알루미늄합금을 마찰교반접합하는 경우에는 마찰교반접합 후에 열처리를 실시하여 교반부의 용접경도를 회복하는 공정이 필요하다. 또한 T6 합금의 평행한 마찰교반접합 이음부에 터널상의 용접결함이 발생하면 횡방향의 마찰교반접합 이음부에 비해 인장강도, 항복강도 그리고 연신율이 낮아지므로 주의가 요구된다.

○ 알루미늄합금은 일반적으로 비저항이 작아 점용접 시 충분한 발열량을 얻기가 어렵고 열전도율이 높아 전극과 용접부 주변으로의 열방산이 커서 용접에 필요한 열량을 확보하는 것이 중요하다. 따라서 알루미늄 합금에 마찰교반점접합을 적용하는 경우에는 접합에 필요한 열량을 확보할 수 있도록 접합공정 조건을 선정하는 것이 필요하다.

○ 최근 영국은 부가가치가 높은 마찰교반접합용 툴을 집중적으로 개발하고 있다. TWI에서 개발한 WhorlTM 툴과 MX TrifuteTM 툴은 이동되는 물질의 부피를 각각 약 60%, 70% 정도 경감시켜주며 용접 압력의 감소, 소성화된 물질의 유동성 증가, 핀과 소성화된 물질 사이의 계면을 넓혀주는 특징을 갖는다. 알루미늄합금의 마찰교반접합 기술을 개발할 때 이를 참조할 필요가 있다.

○ 마찰교반공정(Friction Stir Processing)에 의한 마찰육성을 이용하여 알루미늄 합금 표면층의 조직을 변화시키는 표면개질기술을 활용하면 가볍고 연질이며 우수한 가공성을 지닌 경량형 알루미늄 합금의 표면강도와 내마모성을 높여 활용범위를 넓힐 수 있게 된다.

저자: Masaki Kumagai
자료유형: 학술정보