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차체의 조립을 위한 저항스폿용접 기술

전문가 제언: ○ 주로 프레스 가공한 박판으로 구성되는 자동차 차체의 조립에는 저항스폿용접, 아크용접, 레이저용접, 브레이징, 기계적 접합 등 여러 가지 용접이나 접합방법이 이용되는데, 그중 저항스폿용접은 고능률, 저비용의 특징이 있어 자동차의 대량생산에 가장 적합한 방법이다. 저항스폿용접은 두 개의 전극으로 중첩된 판재를 양측에서 가압하면서 고전류를 흘려 이때 발생하는 저항열로 판재사이에 단시간에 용융접합부(nugget)를 형성시키는 방법이다.

○ 용접조건 중 가압력, 전류, 통전시간은 용접현상에 큰 영향을 미치는 3대 요소로서 가압력이 너무 크면 판재 사이의 접촉 면적이 확대되어 전류밀도가 감소하므로 용융부의 형성이 곤란하고, 반대의 경우에는 용융금속이 과잉으로 형성되어 주변으로 용융물이 비산한다. 통전전류와 통전시간도 유사한 원리로 너깃의 형성과 크기에 영향을 미치므로 가압력, 전류, 통전시간이 균형을 갖도록 제어하는 것이 중요하다.

○ 용접품질을 좌우하는 너깃의 형성을 제어하는 데에는 전극의 재질도 중요하다. 전극은 통전경로를 좁게 제한하여 전류밀도를 높이는 역할을 하므로 전극재료는 열전도율이 크고 고온강도가 우수한 Cu-Cr합금, Cu-Zr합금, 알루미나 분산강화 동합금 등이 이용되는데 전극재질에 맞도록 용접조건을 설정하는 것이 필요하다. 최근 온도가 높은 전극의 중심부를 텅스텐과 같은 고융점 금속으로 일체화한 복합형 전극이 전극수명의 연장과 너깃 형상의 제어에 유효하다는 연구결과가 발표되고 있어 실용화가 기대된다.

○ 우리나라는 많은 용접작업이 불가결한 자동차와 조선 산업에 강점이 있는 만큼 생산현장에서 구사되는 용접기술은 선진국 수준으로 추정된다. 다만 전극을 포함한 용접재료, 용접장치, 제어시스템 등에 관한 R&D 활동은 취약한 형편이다. 앞으로 자동차 분야에서는 경량화를 위하여 고장력강 뿐 아니라 알루미늄 합금, 마그네슘 합금과 같은 경량재료의 이용이 증가할 것이므로 이종재료간의 용접기술에 대한 연구개발이 요구된다. 아울러 용접분야의 연구인력 양성도 필요하다.

저자: Tetsuro Nose
자료유형: 학술정보