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자동차 경량화에서 알루미늄합금의 역할과 접합기술

전문가 제언: ○ 알루미늄은 철강에 비해 경량이고 가공성과 내식성이 우수하며 비강도가 높아 차량, 선박, 항공기 등 수송기기의 구조용 합금재료로 사용되고 있다. 알루미늄합금의 용접은 산화막의 제거와 용접와이어의 취급 등에서 철강재료의 용접에 비해 많은 주의가 필요하다.

○ 알루미늄합금의 열팽창계수는 철강의 약 2배가 되어 용접열에 의한 팽창과 냉각시의 수축이 크게 되어 변형이 발생하고 균열이 발생하기 쉬워진다. 이를 방지하기 위한 기술의 일환으로 용접구조체에 적합한 용접순서를 설계하고 용접치구를 활용하는 것이 효과적이다.

○ 알루미늄 주조재를 용접할 때 최대의 문제점은 주조과정에서 주조재에 잔류하는 가스에 의해 용접부에 기공이 발생하는 것으로, 용접 시 기공의 발생을 방지할 수 있는 기술을 개발하여 사용하는 것이 중요하다.

○ 알루미늄 주조재과 전신재를 용접할 때 그루브 간격이 넓으면 그루브를 채워주는 용접금속의 비드가 크게 되고 용접입열이 과도하게 공급되어 모재와 용융금속의 경계부에서 응고균열이 발생할 가능성이 높으므로 그루브 간격을 적당량으로 유지하는 것이 중요하다.

○ 특성이 서로 다른 이종금속의 활용도를 높이기 위하여 이종금속 간의 접합성능을 확보하기 위한 접합기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 알루미늄합금은 질량이 가볍고 비강도가 높아서 자동차와 철도차량의 경량화를 목적으로 탄소강과 같은 구조용 강재와의 이종금속 접합기술 개발이 필수적이다.

○ 고상용접에 속하는 마찰 스터드 용접법은 산화물이 소재의 표면에 형성되는 것을 막아주고, 특히 이종금속의 용접 시 접합계면에서 금속 간 결합상 등이 과도하게 성장하는 것을 억제시키는 장점을 갖는다. 따라서 알루미늄합금/철강재료와 같은 이종금속의 용접에서 매우 효율적인 마찰 스터드 용접법을 현장에서 활용할 수 있도록 용접조건의 확보와 기술의 습득이 필요하다.

저자: 千葉晃司
자료유형: 니즈학술정보