ZE41A 마그네슘 합금의 TIG 및 FSW 용접 특성 비교

전문가 제언

○ 마그네슘 합금의 응용을 확대하기 위해서는 접합기술의 개발이 매우 중요하다. 따라서 여러 가지 다양한 접합기술이 제안되고 있지만, 아직은 TIG, MIG와 기계적 체결(fastening)만이 완숙한 기술로 취급되고 있다. 본고에서는 개발 단계에 있는 여러 기술들 중에서 작업의 유연성, 접합품질, 효율과 비용 등의 여러 면에서 장점을 인정받고 있는 마찰교반용접법(Friction Stir Welding, FSW)을 ZE41A 합금을 대상으로 하여 기존의 TIG용접법과 비교하여 소개한다.

 

○ FSW는 원주형 회전공구와 접합부의 마찰열을 이용하지만, 그 온도가 금속의 용융점을 넘지 않기 때문에 고체 상태에서 접합이 이루어진다. 따라서 TIG용접과 달리 금속의 용융/응고에 수반되는 결함의 발생을 근본적으로 피해갈 수 있다. 회전공구 바닥에 부착된 핀이 송곳처럼 접합부에 파고들어 접합부와 접촉하는 쇼울더(shoulder: 공구 하부)와 함께 접합선을 따라 진행하며 교반접합을 수행한다. 따라서 가장 중요한 변수인 회전속도와 진행속도가 적절해야 건전한 접합을 얻을 수 있다.

 

○ FSW 기술은 영국의 용접연구소(The Welding Institute, TWI)에 의해 최초로 개발되었고, 주로 알루미늄 합금을 중심으로 발전하였다. 마그네슘의 경우에는 Zn-Al계(AZ31, AZ61, AZ91) 합금에 대한 연구가 많이 이루어졌다. 본 연구의 ZE41A는 제2상을 석출시키는 희토류원소를 함유하므로 마그네슘에 대한 FSW의 응용을 확대한 것이라 할 수 있다. FSW는 현재 그 변종인 마찰교반점용접(friction stir spot welding), 마찰교반처리(friction stir processing)와 더불어 구미와 일본에서 조선, 항공, 자동차, 철도, 로봇공학, 컴퓨터 등 다양한 분야에 응용되고 있다.

 

○ 국내에서도 대학과 연구소 등에서 FSW 연구를 수행하고 있고, ㈜윈젠이 FSW 설비를 제작 판매하고 있다. AZ31 박판의 FSW 논문은 한 건이 발표된 바 있다. 현재 TWI의 과도한 특허권 행사 때문에 국내의 연구개발 및 산업 적용이 지연되고 있지만, FSW의 응용분야가 크게 확대되어 조만간 그 관련 시장이 연간 수억 불을 초과할 전망이 제시되고 있으므로 국내에서도 그 기반 및 응용 기술의 확보에 많은 노력을 기울일 필요가 있다.

저자

P. Carlone, G.S. Palazzo

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

215()

잡지명

Journal of Materials processing Technology

과학기술
표준분류

재료

페이지

87~94

분석자

심*주

분석물

• ZE41A 마그네슘 합금의 TIG 및 FSW 용접의 특성 비교.pdf [194,072 byte]

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