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Mg-Al-Zn합금의 피로변형에 따른 마찰교반용접부의 불균일 변형

전문가 제언: ○ 마찰교반용접(FSW)은 금속을 용해시키지 않고 고상에서 접합시키는 공정이다. 두 판재의 접촉부를 따라 압력을 가하면서 회전 이동하는 경도가 높은 “tool” 끝에 달린 pin을 피접합부의 어느 정도 깊이까지 뚫고 들어가게 한 상태에서 모재와 pin 사이 접촉부에서 발생한 회전마찰열로 연화된 접촉부가 모재를 밀어주는 힘에 의하여 점토끼리 접착되는 형상으로 접합시키는 공정이다. 이 공정은 주로 Al, 특히 압출된 비열처리 형 Al합금을 접합시켜 후 열처리 없이 높은 강도를 갖는 접합부를 얻기 위하여 고안된 공정이다.

○ 이 FSW공정은 영국의 용접학회에서 1991년에 실험을 통하여 개발 되었다. 융점과 강도가 낮고 연성이 우수한 금속, 예로 Al과 Cu 같은 금속을 접합시키기 위하여 고안 된 것으로 Al과 Al, Al과 Cu, 또는 Al과 철강재료 같이 용융용접이 곤란한 이종 금속재료의 이음부를 용접하는 새로운 공정이다. 이 FSW 용접공정은 전통적인 용융 용접방법에 비하여 여러 가지 장점을 갖고 있으며 동시에 단점도 있다.

○ FSW공정의 장점을 열거하면 다음과 같다. 접합부가 주조조직 안됨, 결함발생 무, 용가재와 쉴드가스 불필요, 티그 또는 미그에 비하여 작은 변형률, 이종금속 용접가능, 접합부의 우수한 기계적 성질, 공정상 안전성이 우수, 용접봉 같은 소모품이 불필요, 쉽게 자동화 가능, 용탕이 없어서 수평 및 수직위치에서 접합 가능, 환경오염이 적음, 용접 후 기계가공이 간단함, Al 또는 Cu 이외에 Mg합금에도 적용가능하다.

○ 반면에 단점은 다음과 같다. 설비의 고가, 접합의 낮은 충격인성, 모재형상의 제한. 접합이 끝난 후 종단에 pin 구멍이 잔존, 큰 압력을 버틸만한 모재지지장치 필요, 수동 또는 아크용접보다 유연성 적음, 접합속도가 용융용접 방법보다 느림.

○ Mg합금의 FSW접합 연구를 영국, 미국, 중국 및 일본 등에서는 많이 진행 중이나 한국에서는 아직 이 분야 연구를 수행한 실적이 없다. 최근 우리나라에서 Mg합금의 수요가 늘어날 전망인바 Mg합금의 FSW접합연구의 활성화가 필요하다고 판단된다.

저자: J. Yang, D.R. Ni, B.L. Xiao and Z.Y. Ma
자료유형: 니즈학술정보