초음파 금속 용접에 의한 이종재료의 혼성접합

전문가 제언

○ 초음파 용접은 초음파에 의해 발생하는 고주파 진동에너지를 가압상태의 용접 대상물의 접촉면에 전달하여 접합시키는 것이다. 초기에는 플라스틱/플라스틱 접합에만 이용되었으나 점차 금속/금속 접합으로 발전하였다. 응용분야도 아동용 장난감에서 리튬이온전지를 포함하는 전기/전자제품, 자동차 부품까지 넓어졌다.

○ 초음파 용접에서는 고주파 교류를 압전(piezo-electric)재료를 이용하여 20~40kHz의 기계적인 초음파 진동으로 바꾼다. 이 진동에너지를 혼(horn)이라고도 불리는 테이퍼가 진 소노트로드(sonotrode)를 통하여 용접 대상물에 전달한다. 진동에 의한 마찰로 인해 플라스틱/플라스틱의 경우에는 접촉면에 용융이 일어나지만, 금속의 경우에는 산화막이 파괴되어 깨끗한 금속끼리 직접 접촉하여 분자 간 결합이 일어나는 것으로 추정된다.

○ 초음파 용접은 단시간에 이루어지므로 에너지 소모가 적고, 자동화가 가능할 뿐 아니라 깨끗하여 후처리가 필요 없는 등 많은 장점을 가지고 있다. 최근에는 독일연구재단(German Research Foundation)의 후원을 받은 Kaiserslautern대 재료공학과(WKK)에서 인장전단 강도가 매우 우수한 금속/유리, 금속/세라믹, 금속/GFRP(glass fiber reinforced polymer), 금속/CFRP(carbon fiber reinforced polymer) 용접기술을 개발하였다. 강/알루미늄, 알루미늄/FRP 등의 용접이 가능해져 자동차의 경량화에 기여할 것으로 기대된다.

○ 국내에서도 몇몇 중소기업들(법일정밀, 선진쏘닉테크, 코맥스시스템, 멕스기연 등)이 초음파 용접기 또는 그 부품들을 국산화하여 제품을 생산하고 있다. 그러나 소규모의 플라스틱/플라스틱 또는 금속/금속 용접에 국한되어 있고, 금속/세라믹, 금속/FRP 용접과 같은 혼성용접에는 손을 대지 못하고 있다. 혼성용접은 기존의 초음파 용접보다 훨씬 응용분야가 넓으므로 국내 연구기관이나 업체들도 이 분야에 많은 연구노력을 기울일 필요가 있다.

저자

GUNTRAM WAGNER, FRANK BALLE, and DIETMAR EIFLER

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(3)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

401~406

분석자

심*주

분석물

• 초음파 금속 용접에 의한 이종재료의 혼성접합.pdf [306,497 byte]

이미지변환중입니다.